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).