Органическая химия в уравнениях реакций 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Органическая химия в уравнениях реакций



Кислородсодержащие соединения.

1. Одноатомные спирты - алканолы (предельные). Общая формула – R-ОН или С п Н 2п+2 О, М (С п Н 2п+2 О)= (14п+18) г/моль,

Наличие гидроксогруппы - ОН в молекулах спиртов проявляется в слабых кислотных и основных свойств.

1. проявляют кислотные свойства (только реакции с щелочными Ме), убывающие от первичных к третичным спиртам: 2 С 2 Н 5 ОН + 2К → 2 С 2 Н 5 ОК + Н 2 ↑;

2. слабые основные свойства, возрастающие от первичных к третичным спиртам:

R – ОН + НBr → R – Br + H 2 O

3. р. этерификации – взаимодействие с кислотами и образование сложных эфиров:

Н +

RСООН + НОR' ↔ R СОО R' + Н 2 О (в кислой среде);

4. р. окисления подкисленными растворами КМпО4 или К2Сr2О7: а) первичные окисляются в 2 стадии до кислот т.к. имеют 2 атома [Н] на углероде при ОН-группе: 1стад. 2 стад. R - СН 2 – ОН + [О] → R - СН 2 = О (альдегид); …+ [О] → R – СООН (кислота);

б ) вторичные окисляются до кетоновт.к. имеют1 атом [Н] на углероде при ОН-группе: 1стад. R - СН – ОН + [О] → R - С = О

│ │

R' R'

5. р. дегидратации в присутствии раствора Н 2 SO 4 (Al 2 O 3, H 3 PO 4 конц) зависит от температуры:

а) при t 150 0 С – внутримолекулярная (Н 2 О отрывается от 1 молекулы):

СН 3 – СН 2 – СН 2 – ОН (+ Н 2 SO 4) → СН 3 – СН = СН 2 + Н 2 О, продукт - алкен

б) при t 0 С – межмолекулярная (Н 2 О отрывается от 2 молекул):

СН 3 – СН 2 –– ОН + СН 3 – СН 2 –– ОН (+ Н 2 SO 4) → СН 3 –СН 2 - О – СН 2 – СН 3 + Н 2 О,

продукт – простой эфир.

Различные классы спиртов дегидратируются при различных условиях:

первичные: СН 2 – СН 2 (конц. Н 2 SO 4 при нагревании) → СН 2 = СН 2

│ │

Н ОН

вторичные: СН 2 – СН – СН 3 (конц. Н 2 SO 4 при подогреве) СН 2 = СН

│ │ │

Н ОН СН 3

СН 3 СН 3

│ │

третичные: СН 2 – С – СН 3 (конц. Н 2 SO 4 на холоде) СН 2 = С

│ │ │

Н ОН СН 3

6.Галогенирование: в присутствии PCl 5, SOCl 2 или HCl СН 3 –СН 2 –ОН+SOCl 2 → СН 3 –СН 2 –Cl+SO 2 + HCl

6. Получение: а) СН 3 – СН=СН 2 + НОН → СН 3 – С (СН 3)Н - ОН (из алкенов);

б) R – Br + NaOH (раствор) → R – ОН + NaBr (щелочной гидролиз галогеналканов); в) R – СНО + 2[ Н ] → R - СН 2 – ОН (из альдегидов); г) С ≡ О + 2 Н 2 (t, p, ZnO) → СН 3 ОН (из синтез-газа);

д) С 6 Н 12 О 6 (брожение) → С 2 Н 5 ОН + 2СО 2 ↑.

7. качественные реакции на: а) предельные одноатомные спирты – CuO, t

С 2 Н 5 ОН + CuO → СН 3 – СНО + Cu + Н 2 О

б) предельные многоатомные спирты – Cu (ОН) 2, свежеприготовленный раствор

2 СН 2 – ОН + Cu (OН) 2 → (СН 2 – О) 2 Cu + 2 Н 2 О

│ │

СН 2 – ОН СН 2 – ОН – ярко-синий раствор.

2. Ароматические спирты – фенолы (циклические, непредельные). Общая формула – R-(ОН) m или С п Н 2п-6-m (ОH) m, М (С п Н 2п-6-m (ОН) m)= (14п-6 +16m) г/моль, SP 2 – гибридизация

1. подвижность атома водорода и выраженные кислотные свойства –

а) реакции с Ме: С 6 Н 5 ОН + К → С 6 Н 5 ОК + 0,5Н 2 ↑;

б) реакции со щелочами: С 6 Н 5 ОН + КОН → С 6 Н 5 ОК + НОН;

в) реакция с р-ром карбоната натрия (фенол в нём растворяется, но в отличие от обычных кислот не образует диоксида углерода): С 6 Н 5 ОН(aq) + CO 3 2- (aq) − → C 6 H 5 O - (aq) + HCO 3 - (aq)

2. реакции с хлор-альдегидом: С 6 Н 5 ОН + СН 3 ССlO → С 6 Н 5 – О – C(CH3)O + HCl;

3. р. электрофильного замещения протекают легче, чем у аренов:

С 6 Н 5 ОН + СН 3 – С = О − → С 6 Н 5 – О – С = О + НСl

│ │

Cl СН 3

а) реакция с раствором бромной воды – 1-я качественная реакция на фенолы

С 6 Н 5 ОН + 3 Br 2 → С 6 Н 2 (ОН)Br 3 ↓ + 3 Н Br – 2,4,6 – трибромфенол (белая эмульсия)

б ) реакция нитрования - С 6 Н 5 ОН + 3 НО – NO 2 → С 6 Н 2 (ОН)(NO 2) 3 + 3 НОН

в присутствии Н 2 SO 4 получается 2,4,6 – тринитрофенол,

в) получение фенолформальдегидной смолы – р. поликонденсации

С 6 Н 5 ОН (фенол) + НСНО (формальдегид) → С 6 Н 4 (ОН) – СН 2 ОН - 1-я стадия;

n С 6 Н 4 (ОН) – СН 2 ОН + n С 6 Н 5 ОН → (С 6 Н 4 (ОН) – СН 2 – С 6 Н 4 (ОН)) n + n НОН.

4. реакция с раствором FeCl 3 – 2-я качественная реакция на фенолы

3 C 6 Н 5 ОН + FeCl 3 → (С 6 Н 5 О-) 3 Fe + 3НCl (ярко-фиолетовый раствор).

4. Получение: а) из каменноугольной смолы; б) С 6 Н 5 Br + КОН → С 6 Н 5 ОН + КBr

в) С 6 Н 5 – СН (СН 3) 2 + 2 [О] → С 6 Н 5 – ОН + (СН 3) 2 СО.

3. Альдегиды. Общая формула – R-С = О или С п Н 2п О.М rп Н 2п О) =(14п+16)

Н SP 2 – гибридизация

1. Реакции нуклеофильного присоединения:а) R – СНО + НСN − KCN → R – CH(OH) – C ≡ N;

б) R – СНО + R'OH − H+ → R – CH – OH − R'OH → R – CH - OR' + H 2 O

│ │

OR' (полуацеталь) OR' (ацеталь);

╔ O ╔ O

в) R – СНО + NaHSO 3 (:S – ONa) → R – CH – S - ONa

│ │ O ╝

OH OH

г) р. восстановления R – СНО + H 2LiAlH 4 → R – CH 2 – OH

Внимание: водород легко присоединяется по связи С=С и очень трудно – по связи С=О. LiAlH 4 восстанавливает связи С=О до С – ОН, не затрагивая связь С=С.

О ← ОН

║ │ │

СН 3 – С – Н + Н – О – СН 3 → СН 3 – СН – О – СН 3, LiAlH 4 - алюмогидрид лития.

2. Окисление: легко окисляются в кислоты – качественные реакции на альдегиды – реакции «серебряного» и «медного» зеркала а) R – CHO + 2 [Aq(NH3)2]OH → R – COO – NH 4 +2Aq ↓ +2NH 3 ↑ + H 2 O:

реактив [Aq(NH3)2]OH – реактив Толленса б) R – CHO + 2 Cu(OH)2 → R – COOH + Cu 2 O ↓ +2H 2 O:

реактив Cu(OH)2 – реактив Фелинга или упрощённо - R – CHO + [О] → R – C О O Н

3. Получение: а) из спиртов R–СН 2 -ОН + CuО − t → R –СНО + Н 2 О + Cu

б) из дигалогензамещённых алканов: R – CHCl 2 + 2 NaОН → R – CHO + 2 NaCl + Н 2 О

4. Кетоны. Общая формула – R-С = О или С п Н 2п О. М rп Н 2п О) =(14п+16)

R SP 2 – гибридизация

1. Химические свойства отличаются от свойств альдегидов:

а) менее активны в реакциях нуклеофильного присоединения, чем альдегиды (с цианидом водорода в присутствии цианида калия) R – С=О + НСN − KCN → R – C (OH) – C ≡ N;

│ │

R R

б) присоединение реактива Гриньяра – R – MqBr с образованием третичного спирта

R – С=О + R – MqBr − 2HCl → R – C (OH) – R + MqCl 2 + HBr

│ │

R R

в) гидрирование кетонов с образованием вторичных спиртов R – С=О + Н 2 − → R – C Н (OH)

│ │

R R

г) окисление с трудом, не взаимодействуют с соединениями серебра и меди

2. Иодоформный тест – если карбонильная группа связана со 2-ым атомом углерода от конца углеродной цепи (со щелочным раствором иода)

СН 3 – СО – R + I 2OH- → R – COO - (aq) + CHI 3 (тв), жёлтый осадок, такой же, как и для CH 3 – CH (OH)R.

5. Карбоновые кислоты. Общая формула – R-С = О или С п Н 2п О.

М rп Н 2п О) =(14п+16) ОН SP 2 – гибридизация

1. Диссоциируют, т.е. являются донором катиона водорода – слабые электролиты, самая сильная из них – муравьиная НСООН

R – СООН ↔ R – СОО + Н +, сл-но, характерны свойства, типичные для кислот – взаимодействие с Ме, основными оксидами, основаниями и солями слабых кислот.

Н Н

4. Получение: α - аминокислоты из α - хлорзамещенных карбоновых кислот

R – СН – СООН + 2 H 3 N → R – СН – СООН + NH 4 Cl

│ │

Cl NH 2

Окислительно – восстановительные реакции в органической химии.

А. Углеводороды.

1. СН 2 = СН – СН 2 – СН 3 + КМпО 4 + Н 2 О → СН 2 – СН – СН 2 – СН 3 + МпО 2 + КОН

│ │

ОН ОН

2. С 6 Н 5 – СН 2 – СН 3 + КМпО 4 + Н 24 → С 6 Н 5 СOOН + MnSO 4 + K 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O

3. СН 2 = СН – СН 2 – СН 3 + КМпО 4 + Н 24 → HCOOH + CH 3 COOH + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

4. CH ≡ CH + КМпО 4 + Н 2 О → H 2 C 2 O 4 + MnO 2 + KOH

5. С 6 Н 5 – СН 3 + КМпО 4 + Н 24 → С 6 Н 5 СOOН + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

 

Органическая химия в уравнениях реакций

1. Алканы (предельные, насыщенные). Общая формула – С п Н 2п+2.

М (С п Н 2п+2)=(14п+2)г/моль, σ -связи, SP 3 -гибридизация,

1. р.галогенирования (р. замещения по радикальному механизму) проходит на свету: R-Н + Вr 2 → R- В r + НВ r (галогены только в газообразном состоянии);

2. р. нитрования – р. Коновалова (р. замещения, радик. мех-зм): R-Н +НО – NО 2(разб) − → R-N О 22 внимание: замещение атомов водорода у третичного атома (—с—) проходит легче, чем у вторичного атома(—с—) и тем более первичного атома (с—).

3. р. изомеризации (у С 4 Н 10 и следующих) в присутствии катализатора – AlCl 3:

СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 3 — → СН 3 -СН (СН 3)-CН 3

4. крекинг (разрыв связей между атомами углеродов, радик. мех-зм) под действием температуры и катализатора: С 8 Н 18 → С 4 Н 104 Н 8

5. р. элиминирования – образование веществ с кратными связями за счет отрыва атомов или групп атомов: 2СН 4 → С 2 Н 4 ↑ +2 Н 2 ↑ при t=500 0 С-1000 0 С

2СН 4 → С 2 Н 2 ↑ +3 Н 2 ↑ при t=1000 0 С-1500 0 С2СН 4 → 2 С +4 Н 2 ↑ при t1500 0 С (пиролиз)

6. р. ароматизации – получение ароматических углеводородов за счёт отрыва атомов водородов в присутствии катализаторов: С 6 Н 12 → С 6 Н 6 + 3Н 2

7. р. горения - (+ О2) С п Н 2п+2 + (3п+1)/2О 2 → пСО 2 ↑ + (п +1) Н 2 О + Q (экзотерм.)

. р. окисления метана (+[О]) даёт продукты, в зависимости от условий:

СН 4 из воздуха → СН 3 ОН

→ НСНО

→ НСООН

8. р. Вюрца («удвоение») 2СН 3 Cl + 2Na → 2NaCl + C 2 H 6, в кислой среде.

9. получение алканов: а) С+2Н 2 → СН 4 ↑ под действием эл. разряда;

б) СН 3 -СООNa + NaOH → CH 4 ↑ + Na 2 CO 3 при спекании сухих веществ

в)Al 4 C 3 + 12НОН → 3 СН 4 ↑ + 4Al(ОН) 3 ↓; г) Al 4 C 3 + 12НСl → 3 СН 4 ↑ + 4Al С l 3.

2. Циклоалканы (предельные). Общая формула – С п Н 2п. М (С п Н 2п)= 14п г/моль, σ - связи, SP 3 -гибридизация,

1. р. присоединения (+Н 2, +Вr 2,+НI) у циклов с 3,4 5 атомами углеродаC 3 H 6 +Br 2 =Br-CH 2 -CH 2 -CH 2 Br;

2. р. замещения – аналогично алканам (циклы с 6 и атомами углерода);

3. р. элиминирования (дегидрирования) С 6 Н 12 → С 6 Н 6 + 3Н 2 ↑ (катализ: Ni, t)

4. р. окисления – на примере циклогексана сильным окислителем:С 6 Н 12 + 4[О] → СН 2 -СН 2 -СООН

(адипиновая кислота) СН 2 -СН 2 -СООН

3. Алкены (непредельные). Общая формула – С п Н 2п. М (С п Н 2п)= 14п г/моль, σ - и π - связи, SP 2 -гибридизация,

1. р. присоединение Н 2, НГ, Г 2 и Н 2 О (разрыв С=С связи, электрофильный мех-зм)

а) гидрогалогенирование:СН 2 =СН 2 + НBr → СН 3 -СН 2 Br

в случае несимметричной π-связи по правилу Марковникова (Н к СН2):

СН 3 -СН=СН 2 + НBr → СН 3 -СНBr-СН 3; продолжение см. дальше.

б) гидратация:СН 3 -С=СН 2 + НОН → СН 3 -С(ОН)-СН 3 (в присутствии минерал кислот)

│ │

СН 3 СН 3

в) галогенирование (обесцвечивание раствора бромной воды – Br 2) – качественная реакция на кратную связь, как и реакция с раствором КМпО 4: СН 2 = СН 2 + Br 2 → Br СН 2 -СН 2 Br

г)гидрирование: СН 3 -СН=СН 2 + Н 2 → СН 3 -СН 2 -СН 3 (катализатор – Ni, t)

2. р. замещения (радикальный мех-зм) – замещение атома Н на соседнем с двойной связью атоме углерода, при t=500 0 С: СН 3 -СН=СН 2 + Cl 2 → Cl СН 2 -СН=СН 3 + НCl

3. р. окисления:а) мягкое – холодным раствором КМпО 4 (р. Вагнера)

СН 2 = СН 2 + [О] + Н 2 О → СН 2 ОН-СН 2 ОН (упрощенная запись)

или 3СН 2 = СН 2 + 2КМпО 4 + 4Н 2 О → 3 СН 2 ОН-СН 2 ОН + 2МпО 2 ↓ + 2 КОН

б)жесткое – кипящим раствором КМпО 4 в кислой среде СН 3 -СН=СН-СН 3 + 4[О] → 2 СН 3 -СООН

4. р. полимеризации: пСН 2 =СН 2 → (- СН 2 -СН 2 -) в кислой среде.

5.получение алкенов: а) С 7 Н 16 — → C 4 Н 10 + CН 3 -CН=CН 2 (t,Kat);

б) СН 3 -СН 2 -СНBr-СН 3 + КОН (спирт) → СН 3 -СН=СН-СН 3 + КBr + Н 2 О

в) СН 3 -СН-СН 3 → СН 3 -СН=СН 2 + Н 2 О (t=150 0 С, в кислой среде) по правилу Зайцева

ОН

г) СН 2 Br- СНBr-СН 3 + 2К → СН 2 =СН-СН 3 + 2КBr – синтез Вюрца - Крафтса

д) СН 3 -СН 2 -СН 3 → СН 3 -СН=СН 2 + Н2 ↑ в присутствии Kat – Cr 2 O 3

4. Алкадиены (непредельные). Общая формула – С п Н 2п-2. М (С п Н 2п-2)= (14п-2) г/моль, σ - и 2 π - связи, SP 2 -гибридизация.

1. р. присоединения: СН 2 =СН-СН=СН 2 ++ Br 2 → СН 2 Br-СНBr-СН=СН 2 (присоединение по 1,2)

СН 2 =СН-СН=СН 2 + Br 2 → [ → СН 2 Br-СН=СН=СН 2 Br (присоединение по 1,4)

2. р. полимеризации: пСН 2 =СН-СН=СН 2 → (- СН 2 -СН=СН-СН 2 -) в кислоте

3. диеновый синтез – р. Дильса-Альдера- р.циклизации СН 2 -СН=СН-СН 2 + СН 2 =СН 2 → С 6 Н 10 при нагревании, под давлением.

4. получение алкадиенов: а) СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 3 → СН 2 =СН-СН=СН 2 + 2Н 2 ↑ при t, Kat – Cr 2 O 3;

б) 2С 2 Н 5 ОН → СН 2 =СН-СН=СН 2 + Н 2 ↑ + 2 Н 2 О при t, Kat – Al 2 O 3, ZnO р. Лебедева.

5. Алкины (непредельные). Общая формула – С п Н 2п-2. М (С п Н 2п-2)= (14п-2) г/моль, σ - и 2 π - связи, SP- гибридизация, линейное строение обладают слабыми кислотными свойствами

1.р. электрофильного присоединения (медленнее, чем у алкенов) - Br 2, Н 2 и НСl

СН ≡ СН + Br 2 → СН Br= СН Br, далее СН Br= СН Br+ Br 2 → СН Br 2 -СНBr 2

2. р. гидратации – р. Кучерова, в кислой среде, Kat – Hg 2+

любой алкин образует кетон СН 3 -С ≡ СН + НОН → СН 3 -С (СН 3)=О,

только ацетилен СН ≡ СН + НОН → СН 3 -СНО - альдегид

3. р. окисления раствором КМпО 4: R-C ≡ C-R' + 3[О] + HOH → R-COOH + R'-COOH

4. р. гидрирования СН 3 -С ≡ СН + Н 2 → СН 3 -СН=СН 2, далее СН 3 -СН=СН 2 2 → С 3 Н 8

при нагревании, в присутствии катализатора – Pt, Pd продолжение см дальше

5. слабые кислотные свойства у алкинов с «концевой» кратной связью:

2СН ≡ СН + 2Na → 2NaC ≡ CNa + H 2, с аммиачным раствором оксида серебра

СН ≡ СН + [Ag(NH 3) 2 ]OH → AgC ≡ CAg + 4NH 3 + 2H 2 O

6. р. полимеризации: СН ≡ СН + СН ≡ СН → СН 2 =СН-СН=СН 2, катализатор –NH 4 CL

или р. Зелинского 3СН ≡ СН → С 6 Н 6, условия – активир-ый уголь (С акт, t=600 0 С)

7. а): СаС 2 + 2НОН → С 2 Н 2 ↑ + Са (ОН) 2 ↓; б) СаС 2 + 2НCL → С 2 Н 2 ↑ + Са CL 2;

в) 2СН 4 → С 2 Н 2 ↑ + 3H 2 при t=1500 0 С

6 . Арены (непредельные, циклические, ароматические). Общая формула – С п Н 2п-6, М (С п Н 2п-6)= (14п-6) г/моль, локализованное π-облако, SP 2 -гибридизация, циклическое строение

1. Р. электрофильного замещения: а) галогенирование: С 6 Н 6 + CL 2 → С 6 Н 5 CL + НCL, катализатор – АLCL 3 б) нитрование: С 6 Н 6 + НО – NО 2 → С 6 Н 5 -NО 22 О, в присутствии H 2 SO 4

в) алкилирование - р. Фриделя-Крафтса – удлинение цепи атомов углерода

С 6 Н 6 + RCl → C6H5-R + HCl, где R – C n H 2n+1 (радикалы), катализатор - АLCL 3

2. р. присоединения в жёстких условиях – свет, катализатор - Ni (присоединение Н 2)

а) С 6 Н 6 + 3Н 2 → С 6 Н 12 б) С 6 Н 6 + 3CL 2 → С 6 Н 6 CL 6 на свету

3. для гомологов бензола: а) замещение атомов водородав цикле (катализаторы FeBr 3 и H 2 SO 4) С 6 Н 5 -СН 3 + Br 2 о6 Н 4 (Br)СН 3 +НBr в ортоположении, т.е. 1-бром-2-метилбензол

а также → п6 Н 4 (Br)СН 3 +НBr в параположении, т.е. 1-бром-4-метилбензол

помнить: у гомологов бензола замещение в цикле атомов водорода происходит с равной вероятностью в положении 2, 4, 6 относительно имеющегося радикала в присутствии катализаторов FeBr 3 и H 2 SO 4.

б ) С 6 Н 5 -СН 3 + 3НО – NО 2 → С 6 Н 2 (NО 2) 3 + 3Н 2 О 1-метил-2,4,6,-тринитробензол.

в ) присоединение 2 С 6 Н 5 -СН 3 + 5Н 2 → 2 С 6 Н 11 -СН 3 или −СН 3, метилциклогексан.

г) радикальное замещение в боковую цепь на свету: С 6 Н 5 -СН 3 + Br 2 → С 6 Н 5 -СН 2 Br + НBr

д) окисление кислым раствором КМпО 4 С 6 Н 5 -СН 3 + 2[О] → С 6 Н-СООН - упрощенная запись, полная запись: 5С 6 Н 5 -СН 3 +6КМпО 4 +9H 2 SO 4 → 5 С 6 Н 5 -СООН +3К 2 SO 4 +6МпSO 4 + 14Н 2 О

электронно-ионный баланс:

С 6 Н 5 -СН 3 0 + 2Н 2 О 0 −6е - _ → С 6 Н 5 -СООН 0 + 6Н + │ 5

МпО 4 - + 8Н + +5е - → Мп 2+ + 4Н 2 О │ 6

4. получение аренов: а) С 6 Н 14 → С 6 Н 6 + 4Н 2 ↑, условия: t, Р, катализатор – Сr 2 O 3

б) С 6 Н 12 → С 6 Н 6 + 3Н 2 ↑, условия: t, катализатор – Pd

в) 3СН ≡ СН → С 6 Н 6, условия – активир-ый уголь (С акт, t=600 0 С)

г) С 6 Н 5 -СООNa + NaOH → C 6 H 6 + Na 2 CO 3 при спекании сухих веществ.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2021-05-12; просмотров: 58; 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 - 18.117.81.240 (0.124 с.)