Насичені багатоатомні спирти

Багатоатомні спирти містять у молекулі кілька гідроксильних груп. Двохатомні спирти називають діолами, або гліколями. Назви двохатомних спиртів за міжнародною номенклатурою складають з назви відповідного алкану з додаванням закінчення –діол і цифр, які означають положення гідроксильної групи в ланцюгу.

Трьохатомні спирти називать тріодами, або гліцеринами. Їх назви будують аналогічно до назв двохатомних спиртів, аале з додаванням закінчення – тріол.

Найпростіші представники двох- і трьохатомних спиртів:

НО – СН₂ – СН₂ – ОН;                                 СН₂ – СН – СН₂

Етандіол -1,2, або етиленгліколь                                    │   │ │

                                                                       ОН ОН ОН

                                                                                                         Пропантріол -1,2,3, або гліцерин

Властивості. Хімічні властивості багатоатомних спиртів багато в чому подібні до властивостей одноатомних спиртів. При цьому в реакціях може брати участь як одна, так і дві і більше гідроксильних груп.

Взаємодія з гідроксидом міді (ІІ). Ця реакція характерна тільки для багатоатомних спиртів. Осад гідроксиду міді(ІІ) розчиняється в етиленгліколі та гліцерині з утворенням розчину яскраво-синього кольору:

Сu(OH)₂ + 2CH₂OH – CH₂OH → + H₂O;

                                                                              Гліколят міді (ІІ)

Сu(OH)₂ + 2CH₂OH – CHOH – CH₂OH →

                                                                                                    Гліцерат міді (ІІ)

Добування і застосування етиленгліколю і гліцерину. Етиленгліколь добувають у промисловості гідратацією (приєднання води) етиленоксиду:

Як і одноатомні спирти, етиленгліколь можна добути гідролізом галогенопохідних алканів водним розчином лугів. Для цієї реакції необхідні 1,2-дигалогенопохідні етану:

СН₂Сl—СН₂С1+2Н₂О  СН₂ОН—СН₂ОН+2НСl

1 2-Дихлоретан

Етиленгліколь утворюється  під час пропускання етилену крізь розчин перманганату калію, при цьому відбуваються окислення і гідратація етилену:

СН₂=СН₂+ [0] +Н₂0 → СН₂ОН—СН₂ОН

Гліцерин добувають синтетично з пропілену.за такою схемою:

CH₂═CH – CH₃  CH₂═CH – CH₂OH  

Пропілен                       Аліловий спирт

→ CH₂OH – CHOH - CH₂OH

Гліцерин входить до складу природних сполук - жирів рослинного і тваринного походження - і може бути виділений з них.

Етиленгліколь і гліцерин використовуються в промисловому органічному синтезі. Гліцерин застосовують для виробництва мастил, як зм'якшувач шкіри і тканин, у парфюмерній, фармацевтичній і харчовій промисловості.

Водні розчини етиленгліколю і гліцерину замерзають при низьких температурах, тому їх використовують як антифризи - рідини з низькою температурою замерзання, які застосовуються для охолодження двигунів внутрішнього згоряння.

Гліцерин.

Єдиний практично важливий представник трьохатомного спирту. Сиропоподібна солодка рідина, без кольору, добре розчинна у воді. Водні розчини гліцерину замерзають при низькій температурі.

Гліцерин широко розповсюджений у природі, є основним спиртом, приймає участь у будові молекул різних груп ліпідів. У промисловості гліцерин добувають гідролізом ацилгліцеринів

Гліцерин широко використовується в багатьох галузях промисловості. Основна його кількість розходується для добування похідних - гліфталевих смол, нітрогліцерину.

У харчовій промисловості гліцерин використовують для приготування лікерів та безалкогольних напоїв, у паперовій та шкіряній промисловості - для збереження матеріалів від висихання. Він входить до складу багатьох косметичних препаратів і широко використовується як пом'ягчуюча шкіру речовина

Карбонільні сполуки містять у молекулі карбонільну групу . Карбонільні сполуки поділяють на альдегіди і кетони.

Альдегіди. У молекулах альдегідів карбонільна група сполучена з вуглеводневим радикалом і атомом водню (або з двома атомами водню), тобто загальна формула цих сполук R – COH.

Номенклатура. Назви альдегідів за замісниковою номенклатурою згідно з правилами IUРАК будують з назви відповідного вуглеводню з додаванням закінчення -аль. Перед коренем назви записують бічні замісники, зазначаючи їх положення і кількість. Нумерацію атомів вуглецю починають з вуглецевого атома карбонільної групи. Приклади:

4         3        2         1                                 5         4       3       2        1

СН₂—СН₂—СН₂—СOH;                СН₃—СН—СН—СН₂—СOH;

Бутаналь                                               │  │

                                                                СН₃   СН₃

                                                                                       3,4 Диметилпентаналь

Для альдегідів широко використовують тривіальні назви, які аналогічні назвам відповідних органічних кислот. У табл. наведено назви за замісниковою номенклатурою та тривіальні назви деяких насичених альдегідів.

		Назва
Формула
	За замісниковою	Тривіальна
	Номенклатурою
НСНО	Метаналь	Формальдегід, мураши
		ний альдегід
СН3—СНО	Етаналь	Адетальдегід, оцтовий Альдегід
СН3—СН2 —СНО	Пропаналь	Пропіоновий альдегід
СН3—СН2 —СН2 —СНО	Бутаналь	Масляний альдегід
СН3—СН(СН3)—СНО	2-Метил пропаналь	Ізомасляний альдегід
СН3—(СН2)3—СНО	Пентаналь	Валеріановий альдегід
СН3—СН(СН3)—СН2-СНО	3 Метил бутаналь	Ізовалеріановий альдегід
СН3—С(СН3)2-СНО	2,2-Диметил-	Триметилоцтоєий альдегід
	пропаналь

Властивості. Перший член гомологічного ряду насичених альдегідів НСНО — безбарвний газ, кілька наступних альдегідів - рідини. Вищі альдегіди - тверді речовини.

Хімічні властивості альдегідів.

1. Реакції приєднання. Альдегіди легко приєднують ціановодень НСN і гідросульфіт натрію NаНSО₃:

                                       CN

                                       │

CH₃COH + HCN → CH₃ – C – OH

                                       │

                                       H

                                            OH

                                            │

CH₃COH + NаНSО₃ → CH₃ – C – SО₃Na

                                            │

                                            H

Продукти приєднання NaНSО₃ - кристалічні речовини, розчинні у воді. При нагріванні з кислотами вони розпадаються з утворенням вихідного альдегіду. Тому останню реакцію використовують для очистки альдегідів.

При наявності нікелевих або платинових каталізаторів альдегіди приєднують водень і відновлюються до первинних спиртів, наприклад:

СН₃—СН₂—СOH + H₂ → СН₃—СН₂—СН₂ОН

Приєднуючи спирти, альдегіди утворюють сполуки, що мають назву ацет a лів. Реакція відбувається при наявності кислот:

                                                                    OC₂H₅

                                                                    │

СН₃—СН₂—СOH + 2C₂H₅OH  СН₃—СН₂—СH + H₂O

                                                                    │

                                                                    OC₂H₅

Ацеталі - це прості ефіри двохатомного спирту. Вони легко гідролізуються з утворенням вихідних речовин.

2. Окислення. Під час окислення альдегідів, яке відбувається дуже легко, утворюються органічні кислоти або їхні солі. Наприклад, під час окислення оцтового альдегіду утворюється оцтова кислота:

СН₃COH + [О] → СН₃ - СООН

Якісною реакцією на альдегіди є реакція срібного дзеркала - окислення їх аміачним розчином оксиду срібла при нагріванні:

СН₃—СН₂—СOH +2[Аg(NН₃)₂]ОН →

                O

                ║

СН₃—СН₂—С—ONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O

Металічне срібло, яке виділяється, вкриває стінки посудини тонким блискучим шаром.

Альдегіди окислюються також гідроксидом міді (II), який відновлюється до червоно-коричневого оксиду міді (І):

СН₃—СH₂—СOH + 2Сu(ОН)₂ → СН₃—СH₂—СOOH +Сu₂О+2Н₂О.

3. Взаємодія з галогенами. Як уже зазначалось, атом водню біля другого вуглецевого атома вуглеводневого ланцюга альдегідів має підвищену рухливість. Під час взаємодії альдегідів з хлором чи бромом цей водневий атом легко заміщується на галоген, наприклад:

СН₃—СН₂—СOH + Вr₂ → СН₃—СНВr—СOH + НВr.

Добування. 1.Альдегіди утворюються під час окислення або каталітичного дегідрування (відщеплення водню) первинних спиртів:

СН₃—СН₂—СН₂ОН + [O] → СН₃—СН₂—СOH + Н₂О

Пропанол 1                                                       Пропаналь

Каталітичне дегідрування спирта відбувається при наявності металічної міді.

2.Альдегіди можна добути гідролізом дигалогенопохідних алканів, наприклад:

CH₃ – CHBr₂ + H₂O → CH₃COH + 2HBr

3. Альдегіди утворюються під час взаємодії алкенів з оксидом вуглецю (II) і воднем 9(оксосинтез):

СН₂=СН₂ + СО + Н₂ → СН₃—CH₂COH

Оксосинтез відбувається при наявності каталізаторів - комплексних сполук кобальту під тиском 5-10 МПа.

Кетони

У молекулах кетонів карбонільна група сполучена з двома однаковими або різними вуглеводневими радикалами . Найпростішим кетоном є ацетон

CH₃ CH₃

Номенклатура. Згідно з міжнародною номенклатурою назви кетонів будують з назв відповідного вуглеводню з додаванням закінчення -он. У кінці назви ставлять цифру, що зазначає положення в ланцюгу атома вуглецю, з яким сполучений карбонільний кисень. Нумерацію головного ланцюга починають, як завжди, з найбільш розгалуженого кінця вуглецевого ланцюга. Якщо розгалуженість однакова, то нумерують з того кінця ланцюга, до якого ближче розташована карбонільна група. Назви кетонів за раціональною номенклатурою будують з назв радикалів, сполучених з карбонільною групою з додаванням слова «кетон». При­клади:

1        2   3         4        5

СН₃ — С—СН₂—СН₂ — СН₃

     ║

     O Пентанон 2 (метилпропілкетон)

Для деяких кетонів поширені тривіальні назви, наприклад ацетон.

Ізомерія. Ізомерія кетонів зумовлена розгалуженістю вуглецевого ланцюга і різним положенням карбонільного кисню. Розглянемо як приклад ізомери кетону С₅Н₁₀О. Для цього кетону можливі два ізомерних кетони, що містять п'ять вуглецевих атомів у головному ланцюгу і один ізомерний кетон з головним ланцюгом з чотирьох атомів вуглецю:

1         2          3    4        5

СН₃— СН₂— С —СН₂—СН₃

                   ║

                   О Пентанон 3

Властивості. Простіші кетони є безбарвними рідинами, які розчиняються у воді. Вищі кетони — тверді речовини. Багато хімічних властивостей, характерних для альдегідів, виявляються і у кетонів.

1. Реакції приєднання. Так само, як і альдегіди, кетони приєднують речовини, що містять нуклеофільні частинки, наприклад ціановодень і гідросульфіт натрію:

                                                 CN

                                                 │

CH₃ – C – CH₃ + HCN → CH₃ – C – CH₃

      ║                                   │

      O                                   OH

Гідрування кетонів при наявності каталізаторів приводить до утворення вторинних спиртів:

CH₃ – C – CH₃ + H₂  CH₃ – CHOH – CH₃

      ║                                       

      O                                       

На відміну від альдегідів кетони не взаємодіють із спиртами, не вступають у реакції конденсації і полімеризації.

2. Окислення. Кетони окислюються значно важче, ніж альдегіди, і тільки сильними окислювачами. Під час окислення кетонів відбувається розрив (деструкція) вуглецевого ланцюга і утворюється суміш продуктів. Кетони не вступають у реакцію срібного дзеркала.

Добування. 1. Кетони утворюються під час окислення або каталітичного дегідрування вторинних спиртів, наприклад:

СН₃-СНОН-СН₃ + [О] → СН₃-С-СН₃ + Н₂О

                                                 ║

                                                 O

Каталітичне дегідрування проводять з використанням мідних каталізаторів.

2. Як і альдегіди, кетони можна добути гідролізом дигалогенопохідних алканів. Щоб утворився кетон, обидва атоми галогену у вихідній сполуці повинні знаходитись біля одного (не кінцевого) атома вуглецю:

3. Кетони утворюються внаслідок приєднання води до гомологів ацетилену при наявності каталізаторів — солей ртуті (II).

Лекція № 10

Тема: Одноосновні карбонові кислоти, вищі карбонові кислоти, мила, складні ефіри, жири.

Мета: Вивчити класифікацію карбонових кислот, їх властивості, добування застосування. Навчитися складати структурні формули ізомерів кислот, та називати їх по замістниковій номенклатурі. Навчитися складати структурні формули складних ефірів. Вивчити властивості складних ефірів. їх добування та застосування. Вивчити властивості жирів.

 

План.

1. Номенклатура та ізомерія насичених одноосновних кислот.

2. Властивості і добування насичених одноосновних кислот.

3. Ненасиченіодноосновнікарбонові кислоти.

4. Ароматичні кислоти. Двохосновні карбонові кислоти.

5. Мила.

6. Складні ефіри, їх характеристика.

7. Основні представники складних ефірів.

8. Властивості складних ефірів та їх добування.

9. Жири.

 

Література.

1. Хомченко І.Г., Загальна хімія., К.: Виша школа, 1993. С.358-379,381

 

Карбоновим кислотами - називаються органічні речовини, до складу яких входять карбоксильна трупа -СООН. Карбоксильна група складається із сполучених карбонільної і гідроксильної груп, що визначило її назву.

У карбоновим кислотах карбоксильна група сполучена з вуглеводневим радикалом К, тому в загальному вигляді формулу карбонової кислоти можна записати гак: R—СООН.

У карбонових кислотах карбоксильна група може сполучатися з різними вуглеводневими радикалами — насиченими, ненасиченими, ароматичними. У зв'язку з цим виділяють насичені, ненасичені та ароматичні карбонові кислоти, наприклад:

C₂H₅-COOH;        CH₂=CH-COOH,            

Насичена кислота   Ненасичена кислота        Ароматична кислота

Залежно від числа карбоксильних груп, що містяться в молекулах карбонових кислот, розрізняють одноосновні та двохосновні кислоти, наприклад:

   СH₃-COOH;              HOOC-COOH;        

Одноосновна кислота Двохосновні кислоти

Одноосновні кислоти називають також монокарбоновіти, а двохосновні — дикарбоновими кислотами.