Тема 17. Галогенопроизводные углеводородов. Спирты

Тема 17.
Галогенопроизводные углеводородов. Спирты
Содержание темы: Галогенопроизводные различных классов углеводородов.
Способы их получения. Спирты, их классификация, изомерия и номенклатура. Методы
получения и химические свойства спиртов. Многоатомные спирты (этиленгликоль и
глицерин), их получение и химические свойства.
Галогенопроизводные углеводородов – соединения, образующиеся при замещении
одного или нескольких атомов водорода в углеводороде на атомы галогена. Эти
соединения обладают высокой реакционной способностью, для них характерны реакции
нуклеофильного замещения (SN).
Спирты – соединения, содержащие одну или несколько гидроксильных групп –ОН,
связанных с sp3-гибридизованным атомом углерода. Спирты подразделяют на: 1)
первичные, вторичные и третичные в зависимости от того, с каким атомом углерода
(первичным, вторичным или третичным) связана гидроксильная группа в их молекулах;
2) одноатомные, двухатомные, трехатомные и т.д. по числу гидроксильных групп в
молекуле спирта. Для спиртов характерны реакции нуклеофильного замещения (SN) и
элиминирования (Е).
Элиминирование – реакция, при которой от молекулы органического соединения
происходит отщепление двух или более атомов или групп атомов. Обычно при этом
происходит образование π-связи или цикла.
С С
ХН
С С + НХ
Получение галогенопроизводных насыщенных углеводородов
CH3CH3 + Cl2
свет
CH3CH2Cl + HCl
BrCH2CH2Br
CH2 =CH2 + Br2
CH2=CH2 + HBr
CH3CH2Br
HC CH + 2HBr
CH3CHBr2
CH3CH2CH2Br + H2O
CH3CH2CH2OH + HBr
Получение ненасыщенных галогенопроизводных
HC CH + HCl
CH2=CHCl; HC C CH=CH2 + HCl
CH2=C CH=CH2
Cl
СН2
СН2 СН СН СН2 + Br2
Br
CH3
CH3
СН СН СН2 + СН2
Br
CH3
Cl
Cl2, AlCl3
- HCl
и
Cl
СН СН СН2
Br
CH3
+ Cl2 (свет)
- HCl
Br
CH2Cl
Химические свойства насыщенных галогенопроизводных
R R + 2NaCl; RCH CHR` + Zn
R Cl + 2Na + Cl R
Br
H2C
CH2
Br
H2C
CH2
Br
H2C CH2
+ Zn
H2C CH2
RCH=CHR` + ZnBr 2
Br
+ ZnBr2;
R CH R`+ NaCl
R CH R` + NaOH(водн)
OH
Cl
+СН3Сl
RCH2NH2 + NH4Cl
RCH2Cl + 2NH3
t°
RCH2CH2Br + KOH(спирт)
RCHCH2Br + 2KOH(спирт)
- HCl
RCH=CH2 + KBr + H2O
t°
RCH2CHBr2 + 2KOH(спирт)
CH3
AlCl3
RC CH + 2KBr + 2H2O
t°
RC CH + 2KBr + 2H2O
Br
Химические свойства ненасыщенных галогенопроизводных
CH2=CHCl + HCl
CH3CHCl2;
CH2=CHCl + 2,5O2
R
(CH2 CH)n
nCH2=CHCl
ClCH2CHCl2
CH2=CHCl + Cl2
2CO2 + H2O + HCl
; nCH2=C CH=CH2
R
(CH2 C=CH CH2)n
Cl
Cl
Cl
Способы получения одноатомных спиртов
CH3CH2Br + NaOH(водн)
O
Р, катализ
CH3CH2OH; CH3COCHR` + H2O
CH3C + H2
H
O R
RCH2OH + NaOH; C6H12O6
RCH2ONa + H2O
H+
CH3CH2OH + NaBr; CH3CH=CH2 + H2O
H+
CH3CH(OH)CH3
CH3COOH + RCHOH
R`
спиртовое брожение
2CH3CH2OH + 2CO2
Способы получения многоатомных спиртов
CH3CH=CH2
KMnO4, H2O
CH3CH CH2 + H2O
CH3CH CH2
OH OH
Cl
CH2
CH2
Cl + 2 NaOH(водн)
Гидролизом жиров получают глицерин
O
CH2 CH2 + 2 NaCl
OH
OH
Химические свойства одноатомных спиртов
2CH3CH2 ONa + H2; CH3 CH2OH + HBr
O
t°
CH3C + Cu + H2O
CH3CH2OH + CuO
t°,H2SO4 конц
H
CH2=CH2 + H2O;
CH3CH2OH
2CH3CH2OH + 2Na
2CH3CH2OH
t°,H2SO4 конц
CH3OH + HOCH2CH3
CH3CH2Br + H2O
CH3CH2OCH2CH3 + H2O
t°,H2SO4
H2O + смесь CH3 OCH3, CH3 OCH2CH3, CH3CH2OCH2CH3
CH3OSO2OH + H2O
CH3OH + HOSO2OH
t°,H2 SO4 конц
CH3CH2OCCH3 + H2O
CH3CH2OH + HOCCH3
O
O
t°, катализ
CH2=CHCH=CH2 + 2H2O + H2
2CH3CH2OH
H2C OH
H2C
OH
Качественная реакция на многоатомные спирты
2OH HO
O
O
+
Cu
HO
+
CH2
HO
CH2
+ 2NaOH
H2C
H2C O
Cu
CH2
O CH2
+ 2 Na+ + 4H2O
сине-фиолетовый раствор
Домашнее задание для подготовки к занятию:
1. Проработайте главу 12, §12.1 ОХ и материал лекций.
2. Напишите 4 уравнения реакций, характеризующих химические свойства хлороэтана.
3. Предложите шесть реакций, наиболее характерных для метанола. Напишите
уравнения реакций и назовите продукты.
4. Напишите уравнения реакций, подтверждающих сходство и различие химических
свойств пропанола-2 и пропантриола-1,2,3.
САРС «Галогенопроизводные углеводородов. Спирты»
1. Напишите структурные формулы следующих соединений:
а) метилбромида; б) изопропилбромида; б) втор-бутилхлорида;
в) бензилйодида; г) 2-бромо-2-метилпропана.
2. Назовите следующие соединения по радикально-функциональной и заместительной
номенклатуре:
а)
; б)
; в)
; г)
;
CH3 CH2 CH2
CH3 CH CH3
CH2 CH2 CH2
CH2 CH CH2
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
ж)
д) H C
е)
CH3
; H3C
;
H3C
3
CH CH2 Br
.
CH CH
CH CH2 CH3
Br
H3C
H3C
Br
3. Напишите структурные формулы всех изомеров состава C4H9Cl и назовите их.
4. Напишите уравнения реакций:
а) метан
хлорометан
дихлорометан
трихлорометан (хлороформ)
тетрахлорометан;
б) этилен
этанол
хлороэтан
этанол
диэтиловый эфир.
Укажите условия реакций.
5. Напишите структурные формулы следующих соединений: пропанол-1; пропанол-2;
метилпропанол-1;
бутанол-2;
метилпропанол-2;
2,3,4-триметилпентанол-2;
диметилпропанол-1; этандиол-1,2; пропандиол-1,3; пропантриол-1,2,3.
Укажите среди них первичные, вторичные и третичные спирты. Найдите
этиленгликоль и глицерин.
6. Назовите следующие спирты по заместительной номенклатуре:
а)
б)
в)
; H3C
; H3C
CH3
H3C
.
CH CH2 OH
CH CH
CH CH2 CH3
H3C
HO
HO
OH
7. Какие из нижеперечисленных веществ будут реагировать с этанолом:
водород; вода; натрий; гидроксид натрия; бромоводород; медь; оксид меди(II) ;
уксусная кислота; метанол?
Напишите уравнения реакций.
8. Допишите уравнения реакций, назовите исходные вещества и продукты.
Cl2/AlCl3 ;
Cl2/hν ; б)
а)
CH
CH
3
3
в) CH3CH2Cl + NaOH(раствор)
; г) CH3CH2Cl + NaOH(спирт)
; е) 2 CH CH Cl Na .
;
д) CH3CH2Cl + 2 NH3
3
2
9. Напишите структурные формулы всех изомерных алкенов C5 H10. Для каждого
изомера напишите уравнение реакции гидратации и назовите продукты.
10. Предложите способ получения:
а) 2-хлоропропана из пропанола-2; б) метанола из метана; в) 2-бромопропана из
пропанола-1; г) диэтилового эфира из этанола; д) пропанола-2 из пропаналя; е) ацетона
из пропанола-1; ж) 3-метилпентанола-3 из 3-метилпентанола-1; з) 1,3,5-триметилбензола
из пропанола-1.
11. Какими химическими реакциями можно отличить этанол от пентана?
12. Напишите структурные формулы всех изомеров состава C4 H10O.
Получите 7 различных соединений из одного из этих изомеров. Используйте только
неорганические реактивы и катализаторы. Назовите исходные вещества и продукты.
13. Допишите уравнения реакций:
а) CaO
CaC2
C2H2
CH3C(O)H
C2H5 OH
C2H4
C2H5Br
C2H4
BrCH2CH2Br
C2H4
HOCH2CH2OH;
б) ацетат натрия
метан
метанол
формальдегид
метанол
хлорометан
метанол
диметиловый эфир.
14. При сжигании 20 г смеси метанола с насыщенным двухатомным спиртом
образовалось 16.8 л оксида углерода (IV) (н.у.), а при обработке такого же количества
смеси избытком натрия выделилось 6.16 л водорода (н.у.). Определите возможные
структурные формулы двухатомного спирта и его массовую долю в исходной смеси
(Ответ: 76 %)
15.
В 100 г этанола растворили такое количество натрия, что массовая доля этилата
натрия в полученном растворе стала 19.14%. К этому раствору добавили 90 мл 19.6%ной (по массе) фосфорной кислоты с плотностью 1.111 г/мл. Определите массовые доли
веществ в конечном растворе. (Ответ: 48.4%, 6.87%, 5.81%).
16.
После нагревания смеси двух предельных нормальных одноатомных спиртов с
кислотным катализатором образовалось 79.8 г смеси трех веществ одного
гомологического ряда в молярном соотношении 1:2:4 в порядке возрастания молярной
массы и 12.6 г воды. Определите формулы исходных спиртов, если их молярные массы
относятся как 1:1.67. Общий выход продуктов считать 100%. (Ответ: этанол и бутанол).