Особенности строения, реакционной способности и методы синтеза гидроксилсодержащих

Содержание

Слайд 2

Спирты Спиртами называются производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода заменены на гидроксильньк группы.

Спирты

Спиртами называются производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода

заменены на гидроксильньк группы.
Слайд 3

Спирты Классификация

Спирты

Классификация

Слайд 4

Спирты Классификация

Спирты

Классификация

Слайд 5

Спирты Классификация

Спирты

Классификация

Слайд 6

Спирты Номенклатура и изомерия Этанол (этиловый спирт) Пропанол-1 (н-пропиловый спирт) Пропанол-2 (изопропиловый спирт)

Спирты

Номенклатура и изомерия



Этанол
(этиловый спирт)

Пропанол-1
(н-пропиловый спирт)

Пропанол-2
(изопропиловый спирт)

Слайд 7

Спирты Номенклатура и изомерия

Спирты

Номенклатура и изомерия

Слайд 8

Спирты

Спирты

Слайд 9

Спирты Физические свойства Водородные связи Водородной называется связь, обусловленная электростатическим притяжением

Спирты

Физические свойства

Водородные связи

Водородной называется связь, обусловленная электростатическим притяжением между протонированным водородом

одной молекулы и электроотрицательным атомом второй молекулы.
Слайд 10

Спирты Физические свойства Водородные связи Растворимость низших спиртов в воде обусловлена

Спирты

Физические свойства

Водородные связи

Растворимость низших спиртов в воде обусловлена образованием водородных связей

между молекулой спирта и молекулой воды.
Слайд 11

Спирты Химические свойства 1. Кислотность спиртов В молекуле спирта содержится атом

Спирты

Химические свойства

1. Кислотность спиртов

В молекуле спирта содержится атом водорода, связанный

с сильно электроотрицательным кислородом, поэтому спирт проявляет заметную кислотность.
Спирты (кроме метанола) более слабые кислоты, чем вода: алкильная группа, проявляя электронодонорный индукционный эффект, подает электроны на кислород R→О, увеличивает на нем отрицательный заряд (по сравнению с зарядом на гидроксид-ионе) и делает алкоксид-ион R→О (сопряженное основание) более сильным, а кислоту - более слабой.
Слайд 12

Спирты Химические свойства 1. Кислотность спиртов

Спирты

Химические свойства

1. Кислотность спиртов

Слайд 13

Спирты Химические свойства 1. Кислотность спиртов Алкоксиды (алкоголяты) нельзя получить реакцией

Спирты

Химические свойства

1. Кислотность спиртов

Алкоксиды (алкоголяты) нельзя получить реакцией спирта с

гидроксидами металлов, их синтезируют реакцией спирта с активным металлом (Na, K, Mg, Al и др.).
Слайд 14

Спирты Кислотность спиртов Кислотные свойства спиртов убывают в ряду

Спирты

Кислотность спиртов

Кислотные свойства спиртов убывают в ряду

Слайд 15

Спирты Основность спиртов Спирты представляют собой основания, сравнимые по силе с

Спирты

Основность спиртов

Спирты представляют собой основания, сравнимые по силе с водой. При

действии сильных кислот они превращаются в соли
Слайд 16

Спирты Влияние строения спиртов на кислотно-основные свойства

Спирты

Влияние строения спиртов на
кислотно-основные свойства

Слайд 17

Спирты Взаимодействие с магнийгалогеналкилами В этой реакции происходит замещение гидроксильного водорода

Спирты

Взаимодействие с магнийгалогеналкилами

В этой реакции происходит замещение гидроксильного водорода на

магнийгалоген и выделяется углеводород.

В случае использования СН3MgJ выделяется метан. По объему выделившегося метана определяют количественное содержание гидроксильных групп

Слайд 18

Спирты . Спирты и алкоксид-ионы как нуклеофильные агенты Реакции с карбонильными

Спирты

.

Спирты и алкоксид-ионы как нуклеофильные агенты

Реакции с карбонильными соединениями. Реакция ацилирования


Благодаря наличию электронной пары на атоме кислорода спирт является нуклеофильным реагентом. В качестве нуклеофила он выступает в реакциях образования сложных эфиров. Спирт атакует электронодефицитный атом углерода карбонильной группы хлорангидридов, ангидридов кислот и кислот.

Слайд 19

Спирты . Реакции с карбонильными соединениями. Реакция ацилирования С карбоновыми кислотами

Спирты

.

Реакции с карбонильными соединениями. Реакция ацилирования

С карбоновыми кислотами спирты реагируют

в присутствии кислотных катализаторов, которые увеличивают поляризацию, а, следовательно, и реакционную способность карбонильной групп, Эта реакция называется реакцией этерификации

Это реакция нуклеофильного замещения (SN), протекающая через стадии нуклеофильного присоединения и отщепления (AdN, E).

Слайд 20

Спирты Реакция с участием связи R–OH Электроотрицательный кислород, оттягивая общую пару

Спирты

Реакция с участием связи R–OH

Электроотрицательный кислород, оттягивая общую пару электронов


связи

.

создает частичный положительный заряд на углероде и этот атом углерода может подвергаться атаке нуклеофила:

Слайд 21

Спирты Реакции нуклеофильного замещения Реакции с галогеноводородами, образование алкилгалогенидов Спирты легко

Спирты

Реакции нуклеофильного замещения

Реакции с галогеноводородами, образование алкилгалогенидов

Спирты легко реагируют

с галогеноводородами (HCl, HBr, HI). Реакционная способность падает в ряду НI > HBr > HCl.

Сухой газообразный галогеноводород пропускают в спирт или спирт нагревают с концентрированным раствором галогеноводорода. Реакция катализируется кислотами. Спирт, присоединяя протон, превращается в ион алкилоксония, который гораздо легче отщепляет нейтральную молекулу воды (“хорошая” уходящая группа), чем спирт – ион ОН (“плохая” уходящая группа).

Слайд 22

Спирты Химические свойства Первичные спирты SN2

Спирты

Химические свойства

Первичные спирты SN2

Слайд 23

Спирты Химические свойства Вторичные и третичные спирты SN1 Медленно

Спирты

Химические свойства

Вторичные и третичные спирты SN1

Медленно

Слайд 24

Спирты Химические свойства Вторичные и третичные спирты SN1 Поскольку реакции замещения

Спирты

Химические свойства

Вторичные и третичные спирты SN1

Поскольку реакции замещения у вторичных и

третичных спиртов протекают через стадию образования карбониевого иона, возможна перегруппировка.
Слайд 25

Спирты Химические свойства Реакционная способность спиртов по отношению к галогенводородам изменяется

Спирты

Химические свойства

Реакционная способность спиртов по отношению к галогенводородам изменяется следующим образом:

Бензиловый,

аллиловый > трет- > втор- > первичный < метанол

Устойчивость карбока-тионов увеличивается, реакционная способность возрастает

Пространственные препятствия для атаки реакционного центра уменьшаются, реакционная способность увеличивается

Слайд 26

Спирты Реакции нуклеофильного замещения Реакция с галогенидами фосфора PCl5, PCl3, PBr3,

Спирты

Реакции нуклеофильного замещения

Реакция с галогенидами фосфора PCl5, PCl3, PBr3, PI3,

тионилхлоридом SOCl2.

Для получения алкилгалогенидов используют реакции спиртов с галогенидами фосфора и тионилхлоридом, они не сопровождаются перегруппировками

Слайд 27

Спирты Реакции нуклеофильного замещения Межмолекулярная дегидратация спиртов. Получение простых эфиров Межмолекулярная

Спирты

Реакции нуклеофильного замещения

Межмолекулярная дегидратация спиртов. Получение
простых эфиров

Межмолекулярная дегидратация спиртов

в присутствии каталитических количеств кислоты служит примером нуклеофильного замещения, в котором субстратом является протонированная молекула спирта, а другая молекула ROH служит нуклеофилом
Слайд 28

Спирты Синтез простых эфиров Важным методом получения простых эфиров является реакция

Спирты

Синтез простых эфиров

Важным методом получения простых эфиров является реакция алкоголятов с

алкилгалогенидами (синтез Вильямсона) или алкилсульфатами ROSO2OR
Слайд 29

Спирты Синтез простых эфиров Пример 1

Спирты

Синтез простых эфиров

Пример 1

Слайд 30

Спирты Межмолекулярная дегидратация Вторичные и третичные спирты не подвергаются межмолекулярной дегидратации,

Спирты

Межмолекулярная дегидратация

Вторичные и третичные спирты не подвергаются межмолекулярной дегидратации, а реагируют

с образованием продуктов внутримолекулярной дегидратации - алкенов
Слайд 31

Спирты Образование алкенов – внутримолекулярная дегидратация . Спирт превращается в алкен

Спирты

Образование алкенов – внутримолекулярная
дегидратация

.

Спирт превращается в алкен при

температуре ~ 200 оС в присутствии серной или фосфорной кислоты, либо при пропускании паров спирта над окисью алюминия (Al2O3 - кислота Льюиса) при температуре 300-350 оС.
Слайд 32

Спирты Отщепление воды (дегидратация) протекает по правилу Зайцева – водород отщепляется

Спирты

Отщепление воды (дегидратация) протекает по правилу Зайцева – водород отщепляется от

соседнего менее гидрированного атома углерода.

Образование алкенов – внутримолекулярная
дегидратация

Слайд 33

Спирты Реакции окисления Первичные спирты можно окислить до альдегидов действием К2Сr2О7,

Спирты

Реакции окисления

Первичные спирты можно окислить до альдегидов действием К2Сr2О7, если одновременно

с окислением вести отгонку легко окисляющихся альдегидов, которые кипят при более низкой температуре, чем исходные спирты

При нагревании первичных спиртов с водным раствором перманганата калия получают карбоновые кислоты.

Слайд 34

Спирты Реакции окисления Вторичные спирты окисляются до кетонов действием перманганата калия

Спирты

Реакции окисления

Вторичные спирты окисляются до кетонов действием перманганата калия или хромовой

кислотой.

Дальнейшее окисление кетона возможно только в жестких условиях, т.к. при этом происходит разрыв углерод-углеродной связи.

Слайд 35

Спирты Реакции окисления Третичные спирты в присутствии кислот превращаются в алкены,

Спирты

Реакции окисления

Третичные спирты в присутствии кислот превращаются в алкены, которые далее

легко окисляются. В щелочной и нейтральной средах третичные спирты не окисляются.
Слайд 36

Спирты Многоатомные спирты

Спирты

Многоатомные спирты

Слайд 37

Спирты Многоатомные спирты При гидроксилировании алкенов получают вицинальные диолы. Простейший виц-диол

Спирты

Многоатомные спирты

При гидроксилировании алкенов получают вицинальные диолы. Простейший виц-диол –

гликоль (этиленгликоль, 1,2-этандиол). Получают в промышленности из этилена

Этиленгликоль применяю для получения простых эфиров, диоксана (растворители) и в производстве полиэфиров.

Слайд 38

Спирты Многоатомные спирты Другой важный многоатомный спирт (глицерин, 1,2,3-пропантриол) получаю в

Спирты

Многоатомные спирты

Другой важный многоатомный спирт (глицерин,
1,2,3-пропантриол) получаю в промышленности

гидролизом жиров или из пропилена

Глицерин используется в пищевой и парфюмерной
промышленности, для получения полимеров и др.

Слайд 39

Спирты Многоатомные спирты При взаимодействии с азотной кислотой получают сложные эфиры неорганических кислот – нитраты

Спирты

Многоатомные спирты

При взаимодействии с азотной кислотой получают сложные эфиры неорганических

кислот – нитраты
Слайд 40

Спирты Способы получения 1. Гидратация алкенов (промышленный метод) Присоединение воды к

Спирты

Способы получения

1. Гидратация алкенов (промышленный метод)

Присоединение воды к алкенам происходит в

присутствии кислых катализаторов (серная, фосфорная кислоты, оксид алюминия или другой носитель, обработанный кислотами). Реакция идет по механизму электрофильного присоединения АЕ.

Поскольку реакция электрофильного присоединения протекает через стадию образования карбокатиона, возможна перегруппировка с образованием наиболее устойчивого карбокатиона

Слайд 41

Спирты Способы получения 2. Брожение сахаров Дрожжи сбраживают некоторые виды сахаров.

Спирты

Способы получения

2. Брожение сахаров

Дрожжи сбраживают некоторые виды сахаров. Это сложный

каталитический многостадийный распад на спирт и диоксид углерода
Слайд 42

Спирты Способы получения 3. Гидролиз галогеналканов Гидролиз галогеналканов проводят при нагревании

Спирты

Способы получения

3. Гидролиз галогеналканов

Гидролиз галогеналканов проводят при нагревании с водным

раствором щелочей. Реакция протекает по механизму SN1 или SN2 в зависимости от строения галогеналкана

Если реакция протекает по механизму SN1, возможна перегруппировка с образованием наиболее устойчивого карбокатиона

Слайд 43

Спирты Способы получения 4. Синтез с помощью реактива Гриньяра Магнийорганические соединения

Спирты

Способы получения

4. Синтез с помощью реактива Гриньяра

Магнийорганические соединения (реактив Гриньяра)

присоединяются к карбонильным соединениям по двойной связи углерод – кислород.
Слайд 44

Спирты Способы получения 4. Синтез с помощью реактива Гриньяра Для синтеза

Спирты

Способы получения

4. Синтез с помощью реактива Гриньяра

Для синтеза первичных спиртов

используют в качестве карбонильного соединения муравьиный альдегид. Для получения вторичных спиртов в качестве карбонильного соединения используют соответствующий альдегид. В случае синтеза третичных спиртов исходное карбонильное соединение – кетон.