![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Многоатомные алифатические и ароматические спирты. Фенолы, полиамины, аминоспирты.Содержание книги
Поиск на нашем сайте
О.П. Семёнова, П.В. Решетов МНОГОАТОМНЫЕ АЛИФАТИЧЕСКИЕ И АРОМАТИЧЕСКИЕ СПИРТЫ. ФЕНОЛЫ, ПОЛИАМИНЫ, АМИНОСПИРТЫ. Методическая разработка к лабораторно – практическому занятию (для студентов лечебного и педиатрического факультетов)
Саратов МНОГОАТОМНЫЕ АЛИФАТИЧЕСКИЕ И АРОМАТИЧЕСКИЕ СПИРТЫ. ФЕНОЛЫ. ПОЛИАМИНЫ, АМИНОСПИРТЫ. Цель занятия: изучение номенклатуры, классификации, строения, и химических свойств спиртов и фенолов, аминов и аминоспиртов. Студент должен знать: - классификацию спиртов, фенолов и аминов; - номенклатуру спиртов, фенолов и аминов; - строение спиртов, фенолов, аминов и аминоспиртов; - химические свойства спиртов, фенола, аминов и аминоспиртов. - роль и значение качественных реакций указанных классов в практической деятельности врача;
Студент должен уметь: - называть по заместительной номенклатуре спирты, фенолы, амины и аминоспирты; - исходя из строения, прогнозировать реакционную способность спиртов, фенолов, аминов и аминоспиртов; Спирты - это производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов Н замещены на –ОН группу. Классификация спиртов I. По количеству групп ОН различают: одноатомные, двухатомные и многоатомные спирты: СН3-СН2-ОН Этанол Этиленгликоль Глицерин II. По характеру углеводородного радикала различают: · предельные СН3-СН2-ОН - этанол · непредельные СН2 = СН-СН2-ОН – пропен-2-ол · циклические 8
· ароматические
Гомологический ряд одноатомных спиртов. Первым членом гомологического ряда спиртов является метанол Н3С – ОН, каждый последующий член гомологического ряда отличается на группу СН2 (гомологическую разницу)
Изомерия спиртов. Для спиртов характерна структурная изомерия: · Изомерия углеродной цепи;
бутанол-1 2-метилпропанол-1 · Изомерия положения функциональной группы.
Строение спиртов.
СН-кислотный Nu центр
Электрофильный Центр Кислотный центр основности центр
Химические свойства спиртов обусловлены их электронным строением. В молекуле спирта кислород как более электроотрицательный атом тянет на себя электронную плотность от углеводородного радикала и от водорода. при этом связь С – О и О – Н поляризуется и на атомах углерода и водорода возникают δ+, а на атоме кислорода δ-. Полярность связи О – Н определяет её склонность к гетеролитическому разрыву. Атом водорода становится более подвижным и способен отщепляться в виде Н+. Следовательно, спирты проявляют свойства ОН-кислот. В то же время у кислорода имеется неподелённая донорная электронная пара и спирты проявляют основные свойства. Поэтому можно сказать, что спирты являются амфотерными соединениями. За счет поляризации связи С – О возможен гетеролитический разрыв и для спиртов возможны реакции нуклеофильного замещения (SN). Они, как правило, идут в кислой среде, т.к. протонирование атома кислорода увеличивает d+ Химические свойства I. Кислотно-оснóвные свойства. Спирты – слабые амфотерные соединения. 1. Взаимодействие с натрием (кислотные свойства) 2С2H5–ОН + 2Nа ® 2 С2H5–ОNа + Н2 этилат натрия Алкоголяты легко гидролизуются, что показывает – спирты более слабые кислоты, чем вода: С2H5– ОNа + НОН ® С2H5–ОН + NаОН 2. Взаимодействие с сильной кислотой НС1 (основные свойства). Оснóвным центром в спиртах является атом О, обладающий неподелённой парой электронов. При действии на спирты сильными кислотами происходит присоединение Н+ к атому кислорода группы ОН и образуется неустойчивый алкилоксониевый ион:
II. Реакции SN по гр. –ОН Гр. -ОН является плохоуходящей группой (связь мало полярна), поэтому большинство реакций проводят в кислой среде. Механизм р-ции:
1. Взаимодействие с галогеноводородами: Если реакция идет с галогеноводородами, то присоединяться будет галогенид-ион: СН3-СН2 - ОН + НСl ® СН3-СН2Сl + Н2О
2. Реакция алкилирования (введение алкила R в молекулу). Заместить –ОН гр. на галоген можно при действии РСl3, РСl5 и SОСl2, например: С2Н5ОН + РСl5 → С2Н5Сl + HCl + POCl3 С2Н5ОН + SOСl2 → С2Н5Сl + HCl + SO2 По такому механизму легче реагируют третичные спирты. III. Реакции SЕ. К ним относятся реакции взаимодействия спиртов с органическими и минеральными кислотами с образованием сложных эфиров: 1. Взаимодействие с уксусной кислотой.
этиловый эфир уксусной кислоты 2.
этилнитрат
IV. Реакции Е (отщепления, или элиминирования) Эти реакции конкурируют с реакциями SN.
При избытке Н2SО4 и более высокой температуре, чем в случае реакции образования простых эфиров, идет регенерация катализатора и образуется алкен: СН3-СН2+ + НSО4- ® СН2 = СН2 + Н2SО4
Легче идет реакция SE для третичных спиртов, труднее для вторичных и первичных, т.к. в последних случаях образуется менее стабильные катионы. В данных реакциях выполняется правило А. Зайцева: «При дегидратации спиртов атом Н отщепляется от соседнего атома С с меньшим содержанием атомов Н».
Бутанол-2 бутен - 2 В организме гр. –ОН превращается в легкоуходящую путем образования эфиров с Н3РО4:
V. Реакции окисления 1. Первичные и вторичные спирты окисляются СuО, растворами КМnО4, К2Сr2О7 при нагревании с образованием соответствующих карбонилсодержащих соединений:
![]()
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Ацетон (кетон) 5CH3OH + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 5CO2↑ + 6MnSO4 + K2SO4 + 19H2O 5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 → 5CH3COOH + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O Окисление спиртов под действием дихроматов натрия или калия является качественной реакцией. В результате взаимодействия спирт окисляется, а дихромат – ион восстанавливается до Cr+3, в результате чего оранжевое окрашивание переходит в сине-зеленое. Cr2O72- + 14H+ + 6 ẻ → 2Cr3+ + 7H2O оранжевый сине-зеленый
на холоду протекает реакция по уравнению: 3С2Н5ОН + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2O При нагревании: 3С2Н5ОН + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3CH3COH + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 6H2O
2. Третичные спирты окисляются с трудом. К реакциям окисления относятся и реакции дегидрирования: СН3 - 3. Спирты горят: С2Н6О + 2О2 → 2СО2 + 3Н2О
VI. По радикалу (R) протекают реакции, характерные для соответствующих углеводородов (УВ). В случае предельных – SR, непредельных – АN, ароматических – SЕ: 1. Реакции по α- углеродному атому с галогенами: СН3-СН2-ОН + 3Вr2 Этанол Нарколан 2. Реакции с галогенами в непредельных спиртах: СН2 = СН-СН2-ОН + Вr2 Аллиловый спирт 2,3- Дибромпропанол 3. Реакции по ароматическому кольцу:
Бензиловый спирт n-Нитрофенилметанол Многоатомные спирты Многоатомные спирты можно рассматривать как производные углеводородов, в которых несколько атомов водорода замещены на группы ОН. Двухатомные спирты, называются диолами или гликолями, трехатомные – триолы или глицерины. Названия многоатомных спиртов образуются по общим правилам номенклатуры ИЮПАК. Представителями многоатомных спиртов являются:
Этиленгликоль глицерин
Фенолы Фенолы – это производные ароматических углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на гидроксильные группы.
Классификация фенолов. В зависимости от числа групп ОН фенолы делятся на: одноатомные и двухатомные фенолы:
трехзамещенные фенолы: (пирогаллол), симметричный и несимметричный .
Номенклатура и изомерия. Названия фенолов составляют с учетом того, что для родоначальной структуры по правилам ИЮПАК сохранено тривиальное название «фенол». Нумерацию атомов углерода бензольного кольца начинают от атома, непосредственно связанного с группой ОН и продолжают в такой последовательности, чтобы имеющиеся заместители получили наименьшие номера. Физические свойства. Фенол – это бесцветное кристаллическоевещество с резким запахом, плохо растворим в воде при обычной температуре, а при температуре выше 660 смешивается с водой в любых соотношениях. На воздухе окисляется и становится розовым. Фенол – токсичное вещество, вызывает ожоги кожи, его 10% водный раствор называется карболовой кислотой и применяется как антисептик. Химические свойства. Химические свойства фенолов обусловлены наличием группы ОН и бензольного кольца. Классификация I. По количеству NH2 групп различают: моноамины, диамины: СН3-СН2-NH2 NH2 – CH2 – CH2 – NH2 Этиламин Этилендиамин II. В зависимости от числа атомов Н, замещенных на R, различают первичные, вторичные и третичные амины. NH2 – аминогруппа, –NH – иминогруппа. СН3-СН2-NH2 – этиамин, первичный амин СН3-СН2-NH - СН3-СН3 – диэтиламин, вторичный амин
III. По характеру углеводородного радикала различают: · алифатические СН3-СН2-NH2 - этиламин · ароматические С6Н5NH2 – аминобензол, анилин
Номенклатура Рациональная – название радикала (R) + «амин»: СН3 – СН2– СН2– NН2 СН3 – NН– СН3 Пропиламин Диметиламин МН рассматривает гр. –NH2 как заместитель в первичных аминах и ее название ставят в приставке перед названием основной цепи (корня):
Изомерия Для первичных аминов – изомерия углерод-углеродной цепи и положения гр. – NH2 (1, 2); для вторичных и третичных аминов – изомерия радикала - метамерия 1) СН3 – СН2– СН2– NН2 Пропиламин Изопропиламин 2) СН3 – СН2– СН2– СН2– NН2 Бутиламин Изобутиламин 3) СН3 – СН2– СН2–NН–СН3 СН3 – СН2–NН – СН2–СН3 Метилпропиламин Диэтиламин
Физические свойства Метиламин, диметиламин, триметиламин – газы, хорошо растворимые в воде; средние члены гомологического ряда аминов – жидкости, высшие – твердые вещ-ва. Амины в заметных количествах образуются при гниении органических остатков, содержащих белки. Ряд аминов образуется в организме человека и животных из a-аминокислот под действием ферментов. Такие амины принято называть биогенными аминами, например, кадаверин и путресцин. Строение молекулы амина Связи N – H, C – N полярны, однако полярность NH связи больше, чем CN согласно различной ЭО атомов N, С, Н. Поэтому первичные и вторичные амины, подобно спиртам, склонны к образованию Н-связей.
Нуклеофильный и оснóвный центры В связи с меньшей полярностью связи С – N (0,45 D) по сравнению с полярностью N – Н (1,3 D) для аминов не характерны реакции замещения гр. NН2 – и кислотные свойства. Важнейшее свойство аминов связано с наличием свободной электронной пары у атома N и его способностью присоединять «+» частицы. С этим связано проявление аминами свойств оснований, т.е. присоединять Н+ от воды и кислот, а также вступать в р-ции алкилирования, ацилирования, выполняя при этом роль Nu. Химические свойства I. Оснóвные свойства Амины более сильные основания, чем NH3. Это объясняется + I эффектом радикалов. Чем больше электронная плотность на атоме N, тем больше основность. Вторичные амины более сильные основания, чем первичные. Основность третичных аминов уменьшается, что объясняется экранирующим влиянием атома N тремя алкильными группами. Поскольку электроотрицательность атома N меньше электроотрицательности атома О, амины образуют менее прочные ассоциаты, чем соответствующие спирты и имеют более низкие температуры кипения. Температура кипения этанола 78 оС, а этиламина – 17 оС. 1. При растворении в воде к аминам присоединяется Н+ от молекулы НОН, поэтому растворы аминов имеют щелочную реакцию: С2Н5 Гидроксидэтиламмония 2. При взаимодействии с кислотами образуются соли: С2Н5 Хлоридэтиламмония Щелочи разлагают соли аминов и выделяют свободные амины: [С2Н5 Особенно сильные оснóвные свойства у четвертичных аммониевых оснований, которые по силе соответствуют щелочам: Оснóвные свойства ароматических аминов ослаблены за счет р,p-сопряжения NH2 – группы с бензольным кольцом. Поэтому анилин образует соли только с сильными минеральными к-тами. Водный р-р анилина не изменяет окраску индикаторов. II. Реакции алкилирования и ацилирования В этом случае амины проявляют нуклеофильные свойства за счет электронной пары атома азота. 1. Реакция алкилирования (замещение атомов водорода в гр. NH2 на углеводородный радикал, в результате чего образуется вторичный амин): С2Н5NH2 + СН3CI → С2Н5NH-CH3 + HCI метилэтиламин 2. Реакция ацилирования (замещение атомов водорода в гр. NH2 на ацильный радикал): Подобным образом алкилируется и ацилируется С6Н5NH2. С6Н5NH2 + СН3CI → С6Н5NH-CH3 + HCI (реакция алкилирования) С6Н5NH2 + СН3 COCI → С2Н5NH-C-CH3 + HCI (реакция ацилирования)
║ О III. Реакция с альдегидом с образованием основания Шиффа: С2Н5 – NH2 + O = IV. Качественные реакции на амины (реакция с HNO2) 1) С2Н5 – NH2 + O = N – OH 2) Желтый Нитрозоамины Нитрозоамины являются канцерогенными веществами. Нитраты в организме восстанавливаются до нитритов. 3) R3N: + НNO2 ® [R3NH]+NO2- Соль При действии HNO2 на соли анилина образуется не фенол, а соли диазония (широко используемые в химии красителей), которые при нагревании выделяют азот N2 с образованием фенола: [С6Н5 Соль диазония [С6Н5 V. Реакции по радикалу Сульфаниловая кислота – важный продукт в синтезе лекарственных веществ (сульфаниламидных препаратов) и красителей. Наибольшую активность имеют производные сульфаниламидов, в которых атом Н в группе – SO2NH2 замещен на гетероцикл. Например, сульфадиметоксин: Сульфаниламиды, являясь антиметаболитами n-аминобензойной к-ты (ПАБК), блокируют биосинтез фолиевой к-ты (витамин Вс), необходимой для нормального развития и размножения микроорганизмов. Сульфаниламиды имеют сходные геометрические параметры с ПАБК, что позволяет им встраиваться вместо последней в синтез фолиевой к-ты. Диамины. Простейшим диамином является этилендиамин. Он образуется при аммонолизе 1,2-дихлорэтана. Тетраметилендиамин (путресцин) и пентаметилендиамин (кадаверин), образуются при декарбоксилировании диаминокислот и обусловливают ядовитость гниющих белков. Аминоспирты Это соединения, содержащие в молекуле одновременно гр. –NН2 и –ОН. Первый член гомологического ряда
Коламин входит в состав сложных липидов. Производное коламина – димедрол – обладает противоаллергическим и слабым снотворным действием. Коламин по гр. –NН2 проявляет свойства аминов и спиртов. Р-ции, протекающие по –ОН гр: с Ме, РС15, НС1, R–C1, R–COC1; р-ции окисления и дегидратации. 1. Взаимодействие с активными металлами. 2. Взаимодействие с РCl5 и НСl (реакции SN) 3. Взаимодействие с галогеналканами: 4. Взаимодействие с ангидридами кислот:
1. Взаимодействие с сильными кислотами приводит к образованию устойчивых солей.
2. Взаимодействие с водой. 3. Взаимодействие с ангидридами кислот. 4. В реакции алкилирования коламин образует метилированное производное по типу четвртичного аммониевого основания – холин – триметилоксиэтилгидроксид аммония: В организме донором метильных групп является аминок-та метионин Холин является составной частью фосфолипидов. Особенно его много в нервных тканях, мозге, печени, мышцах сердца, почках. Сложный эфир холина и уксусной кислоты – ацетилхолин, является посредником при передаче нервного импульса в тканях организма.
Вопросы для самоконтроля: 1. Классификация и номенклатура спиртов 2. Виды изомерии спиртов. 3. На основе электронного строения пропанола-1, охарактеризуйте химические свойства спиртов. 4. Применение спиртов в медицине. 5. Классификация и номенклатура фенолов. Изомерия. 6. Строение фенола, взаимное влияние бензольного кольца и гидроксильной группы. 7. Физические свойства и химические свойства фенола. 8. Фенол. Резорцин. Гидрохинон. Пирокатехин. Применение в медицине. Фенолы как антиоксиданты. 9. Классификация и изомерия аминов. 10. На основе электронного строения этиламина охарактеризуйте химические свойства аминов. 11. Какие из алифатических аминов проявляют более выраженные основные свойства и почему? 12. Строение этилендиамина. 13. Строение коламина. Как влияют функциональные группы в коламине друг на друга. 14. Ацетилхолин – сложный эфир холина и уксусной кислоты, участвует при передаче нервного возбуждения в нервных тканях, т. е. является нейромедиатором. Напишите реакцию его образования. 15. Пикриновая кислота входит в состав взрывчатых веществ. Напишите реакцию её образования. 16. Напишите реакции взаимодействия анилина с Br2, HO-NO2, HO-SO3H
Экспериментальная часть Лабораторная работа Вариант 1 1. Предельный одноатомный спирт имеет строение:
2. При взаимодействии фенола с уксусной кислотой образуется: а) простой эфир; б) спирт; в) сложный эфир; г) альдегид. 3. а) NaOH; б) Br2; в); г) FeCl3. 4. Этанол образует простой эфир при взаимодействии с: а) карбоновой кислотой; б) спиртом; в) альдегидом; г) галогенводородом. 5. Качественной реакцией на глицерин является реакция с: а) FeCl3; б) NaOH; в) Cu(OH)2; г) НBr. Вариант 2 1. Пропанол образует простой эфир при взаимодействии с: а) спиртом; б) альдегидом; в) карбоновой кислотой; г) галогенводородом. 2. В присутствии серной кислоты и при нагревании этиловый спирт претерпевает внутримолекулярную дегидратацию. Укажите механизм: а) SR; б) AN; в) AЕ; г) элиминирование. 3. Качественной реакцией на этандиол является реакция с: а) НBr; б) FeCl3; в) NaOH; г) Cu(OH)2. 4. Фенол имеет строение: 5. Фенол вступает в реакцию с бромом. Укажите механизм реакции: а) SN; б) AЕ; в) SЕ; г) AN.
Вариант 3 1. Более сильным основанием является: 2. Качественной реакцией на этиламин является реакция с: а) НCl; б) HNO3; в) HNO2; г) СН3СООН. 3. Алифатические амины имеют строение: 4. Имин образуется в результате реакции: а) альдегида с амином; б) кетона с гидроксиламином; в) альдегида со спиртом; г) кетона с гидразином. 5 При взаимодействии фенола с гидроксидом натрия он проявляет свойства: а) основные; б) амфотерные; в) кислотные.
Вариант 4 1. Соединение, в котором NН2 – группа является ЭД: а) анилин; б) первичный амин; в) вторичный амин; г) третичный амин. 2. Ароматическим является соединение: а) метиламин; б) диэтиламин; в) триметиламин; г) фенол. 3. При взаимодействии HNО3 с этанолом образуется: а) сложный эфир б) простой эфир в) алкен г) кислота 4. При обнаружении многоатомного спирта с использованием качественной реакции наблюдается окрашивание: а) синее; б) красное; в) желтое; г) фиолетовое. 5. При окислении фенола образуется: а) бензойная кислота; б) бензальдегид; в) гидрохинон; г) хинон.
Вариант 5 1. Качественная реакция на метиламин – это реакция с: а) HCl; б) HNO3; в) HNO2; г) CH3COOH. 2. Этанол образует сложный эфир при взаимодействии с: а) альдегидом; б) спиртом; в) карбоновой кислотой; г) анилином. 3. Для обнаружения фенолов используют качественную реакцию с: а) Cu(OH)2; б) Ag2O; в) NaOH; г) FeCl3. 4. Группа ОН- в молекуле фенола проявляет электронные эффекты: а) – I, - M; б) – I, + М; в) +I, -М, г) +I, + М 5. Вторичный амин при взаимодействии с азотистой кислотой образует: а) спирт; б) кетон; в) нитрозамин; г) соль.
Ответы к тестам
Литература 1.Тюкавкина С. 153-158, 242-246,. 154-180, 229, 252-256.
О.П. Семёнова, П.В. Решетов МНОГОАТОМНЫЕ АЛИФАТИЧЕСКИЕ И АРОМАТИЧЕСКИЕ СПИРТЫ. ФЕНОЛЫ, ПОЛИАМИНЫ, АМИНОСПИРТЫ.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 1884; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.227.134.23 (0.012 с.) |