Кислородсодержащие органические соединения

.

 

Методическое пособие

 

 

Москва

МГМУ

Учебное издание

 

 

Составители:

Афонина Людмила Петровна

Беспалов Гелий Николаевич

Исаева Галина Сергеевна

Стрельцова Елена Дмитриевна

 

 

Кислородсодержащие органические соединения

Редактор В.И. Лузева

 

 

Формат бум. 60 x 84 1/16.

Объем усл. п. л. 5,0. Уч.-изд. л. 4,0. Тираж 500 экз. Зак.

МГМУ, издательский центр,

105066 Москва, Старая Басманная ул., 21/4

Отпечатано на предприятии ООО «Промгрупп»

103031, Москва, ул. Б. Дмитровка, д. 23/8, стр. 1-2

 

 

 

В настоящем пособии рассматриваются следующие классы кислородсодержащих органических соединений: спирты, фенолы, альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты и их производные.

 

Спирты

Спиртами называются производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода заменены на гидроксильные группы (оксигруппы) – ОН.

Номенклатура

В названии спиртов широкое распространение получила тривиальная номенклатура спиртов, в соответствии с которой название производится от углеводородного радикала в сочетании со словом «спирт». Использование такого принципа построения названия спиртов возможно в случаях несложных радикалов.

По рациональной номенклатуре более сложные по строению спирты можно рассматривать как производные метилового спирта – карбинола.

При построении названия спиртов в соответствии с номенклатурой ИЮПАК к названию углеводорода с самой длинной цепью, включающей гидроксильную группу, добавляется суффикс ол и цифра, обозначающая номер атома углерода, с которым связана гидроксильная группа. Нумерацию цепи начинают с того конца, ближе к которому расположена функциональная группа. При названии многотомных спиртов используют умножающие приставки ди-, три- и т.д.

 

Классификация спиртов:

1. по атомности, т.е. по числу гидроксильных групп в молекуле, различают:

· одноатомные спирты (алкоголи R-OH)

· двухатомные спирты (гликоли, диолы R(OH)₂)

 

· трехатомные спирты (триолы R(OH)₃)

 

 

Двух-,трех- и т.д. спирты называтся многоатомнами.

 

2. по строению углеводородного радикала различают:

· алифатические предельные и непредельные:

· циклические:

· ароматические:

 

 

 

3. по принадлежности функциональной группы к атому углерода различают:

Предельные одноатомные спирты С_n H_2n+1OH ( n≥1 )

Гомологический ряд

 

Изомерия

Изомерия спиртов обусловлена строением углеводородного радикала (изомерия углеродного скелета) и положением функциональной группы.

изомерия цепи

 

изомерия положения функциональной группы

 

Предельные одноатомные спирты изомерны другому классу кислородсодержащих углеводородов– простым эфирам R-O-R₁

 

 

Способы получения спиртов

 

1. Каталитическая гидратация алкенов

Реакциягидратацииалкенов происходит в присутствии катализатора серной кислоты. Присоединение молекулы воды по месту разрыва кратной связи происходит в соответствии с правилом Марковникова.

 

2. Щелочной гидролиз галогеналканов

3. Гидрирование альдегидов и кетонов

В реакции гидрирования альдегидов образуются первичные спирты.

 

Вторичные спирты образуются при гидрировании кетонов.

 

Гидрирование карбонильных соединений является реакцией восстановления.

 

 

4. Гидролиз сложных эфиров (кислотный и щелочной)

Реакция гидролиза сложных эфиров, протекающая в кислой среде, является обратимой.

 

 

 

Необратимый гидролиз сложных эфиров происходит в щелочной среде.

 

Специфические способы получения СН₃ОН и С₂Н₅ОН

Синтез из водяного газа

 

Спиртовое брожение глюкозы

 

 

Физические свойства

 

Первые десять членов гомологического ряда предельных одноатомных спиртов являются жидкостями, высшие спирты – твердые вещества. По сравнению с соответствующими углеводородами, спирты обладают аномально высокими значениями Т_кип по сравнению. Это объясняется ассоциацией молекул спиртов вследствие образования межмолекулярных водородных связей.

 

 

Все предельные одноатомные спирты легче воды, бесцветны. Метанол, этанол, пропанол неограниченно растворяются в воде; с увеличением числа атомов углерода растворимость спиртов уменьшается.

 

Химические свойства

 

Функциональная группа спиртов - гидроксил – обуславливает химические свойства этого класса кислородсодержащих углеводородов. Молекулы спиртов содержат полярные связи С – О и

О – Н. На атоме водорода и углерода имеется дефицит электронной плотности, а на атоме кислорода – избыток электронной плотности. Такой электронный характер гидроксильной группы предполагает ее склонность к реакциям разрыва либо связи С – О, либо связи О – Н. Тем не менее, в водных растворах диссоциация О – Н связи не происходит. Спирты не являются электролитами. Водные растворы спиртов не изменяют цвет индикаторов.

 

 

Реакции замещения

 

1) Взаимодействие с активными металлами

При реакции спиртов с металлами происходит замещение атома водорода в группе –ОН

атомами металлов (образуются алкоголяты):

 

Алкоголяты подвергаются необратимому гидролизу, что в свою очередь доказывает - спирты не проявляют кислотные свойства (точнее являются более слабыми кислотами по сравнению с водой).

 

 

 

2) Реакция этерификации

При взаимодействии спиртов с карбоновыми кислотами образуются сложные эфиры.

 

 

3) Замещение гидроксильной группы на атом гелогена

Спирты обратимо реагируют с галогеноводородными кислотами (HHal) с образованием галогеналканов.

 

 

Спирты можно превратить в галогеналканы также действием галогенидов фосфора.

 

4) Замещение гидроксильной группы на аминогруппу

Спирты взаимодействуют с аммиаком с образованием аминов. В случае протекания реакции в присутствии избытка спирта возможно образование наряду с первичными аминами вторичных и третичных аминов.