Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)

П
Петрова Елена АлександровнаПетрова Елена Александровна
Гидроксильные соединения (спирты, фенолы),[object Object],Петрова Елена Александровна,[object Object],Московский Государственный Строительный Университет,[object Object]
Гидроксильные соединения,[object Object],Гидроксильные соединения - вещества, содержащие одну или более гидроксильных групп –ОН, связанных с углеводородным радикалом R.,[object Object],Гидроксильные соединения,[object Object],R – алкил (алифатический углеводородный радикал),[object Object],Ar –арил (свободная валентность которого принадлежит атому углерода бензольного кольца, например, радикал фенил C6H5–),[object Object],спирты R–OH,[object Object],фенолы Ar–OH,[object Object],Радикал бензил C6H5–CH2– является арилалкилом (свободная валентность находится при насыщенном атоме углерода), поэтому соединение C6H5–CH2–ОН относится к спиртам.,[object Object]
Спирты,[object Object],Спирты – производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на гидроксильные группы (- ОН). ,[object Object],Общая формула спиртов,[object Object]
Классификации спиртов,[object Object],По числу гидроксильных групп,[object Object],По типу атома углерода, связанного с OH-группой,[object Object],По строению радикалов, связанных с атомом кислорода,[object Object],1. Одноатомные,[object Object],(одна группа -ОН),,[object Object],2. Многоатомные,[object Object],(две и более групп -ОН),[object Object],первичные   R–CH2–OH,,[object Object],вторичные   R2CH–OH,,[object Object],третичные    R3C–OH,[object Object],предельные, или алканолы (например, СH3CH2–OH),[object Object],непредельные, или алкенолы (CH2=CH–CH2–OH),[object Object],ароматические (C6H5CH2–OH).,[object Object],В многоатомных спиртах различают первично-, вторично- и третичноспиртовые группы. Например, молекула трехатомного спирта глицерина содержит две первичноспиртовые (HO–СH2–) и одну вторичноспиртовую (–СН(ОН)–) группы.,[object Object]
Номенклатура спиртов,[object Object],систематическая,[object Object],Радикально-функциональная,[object Object],рациональная,[object Object],названия спиртов производят от названий радикалов с добавлением слова "спирт",[object Object],рассматривают как родоначальник ряда СН3ОН, называемый карбинол, у которого атомы водорода замещены на радикалы. Называют радикалы, затем слово карбинол,[object Object],спирты называют как соответствующий углеводород с добавлением окончания -ол и цифры, указывающей место гидроксильной группы.,[object Object],Нумерация с того конца, ближе к которому группа   – ОН,[object Object]
Изомерия спиртов,[object Object],структурная,[object Object],пространственная,[object Object],бутанол-2 СH3CH(OH)СH2CH3, в молекуле которого второй атом углерода (выделен цветом) связан с четырьмя различными заместителями,[object Object],изомерия положения ОН-группы (начиная с С3),[object Object],углеродного скелета (начиная с С4),[object Object],межклассовая изомерия с простыми эфирами,[object Object],этиловый спирт СН3CH2–OH и диметиловый эфир CH3–O–CH3,[object Object]
Фенолы,[object Object],Фенолы – гидроксисоединения, в молекулах которых ОН-группы связаны с бензольным ядром.,[object Object],Классификация фенолов,[object Object],Многоатомные ,[object Object],(несколько OH-групп),[object Object],Одноатомные ,[object Object],(одна OH-группа),[object Object]
Строение гидроксильной группы спиртов и фенолов,[object Object],Свойства спиртов и фенолов определяются строением гидроксильной группы, характером ее химических связей, строением углеводородных радикалов и их взаимным влиянием.,[object Object],Связи О–Н и С–О – полярные ковалентные. ,[object Object],Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода.,[object Object],Разрыв таких связей происходит преимущественно гетеролитически (по ионному механизму).,[object Object],Атому кислорода в спиртах свойственна sp3-гибридизация. ,[object Object],В образовании его связей с атомами C и H участвуют две 2sp3-атомные орбитали, каждая из которых занята неподеленной парой электронов.,[object Object],В фенолах под влиянием π-электронной системы бензольного кольца для атома кислорода свойственна sp2-гибридизация. ,[object Object],При этом одна из неподеленных электронных пар находится на негибридной р-орбитали и может участвовать в сопряжении с ароматической π-системой.,[object Object]
Электронные эффекты OH-групп,[object Object],В фенолах,[object Object],В спиртах,[object Object],В фенолах, где ОН-группа находится при sp2-атоме углерода, кроме того, она проявляет положительный мезомерный эффект (+M),[object Object],Гидроксигруппа проявляет отрицательныйиндуктивный эффект (–I-эффект) по отношению к углеводородному радикалу и выступает как электроноакцепторный заместитель. ,[object Object],Индуктивный эффект — смещение электронной плотности по цепи σ-связей, которое обусловлено различиями в электроотрицательностях атомов.,[object Object],Мезомерный эффект - смещение электронной плотности по цепи делокализованных (сопряженных) π-связей ,[object Object],+М-эффектом обладают заместители, повышающие электронную плотность в сопряженной системе. Например, группы, содержащие атомы с неподеленной парой электронов, способные к передаче этой пары электронов в общую систему сопряжения:  -OH и -NH2. ,[object Object],Индуктивный эффект называют отрицательным (–I), если заместитель уменьшает электронную плотность на атоме углерода, с которым связан этот заместитель. При этом заместитель приобретает частичный отрицательный заряд (δ-), а атом углерода – частичный положительный заряд (δ+).Например:,[object Object],Индуктивный эффект называется положительным (+I), если заместитель увеличивает электронную плотность на атоме углерода, индуцируя на нем частичный отрицательный заряд δ-, сам при этом приобретая заряд δ+.,[object Object],–I-эффект проявляют заместители, которые содержат более электроотрицательные атомы, чем атом углерода:,[object Object],-F, -Cl, -Br, -OH, -NH2, -NO2, >C=O, -COOH и др.,[object Object],+I-эффект проявляют заместители, содержащие атомы с низкой электроотрицательностью:-Mg-, -Li; алифатические углеводородные радикалы (-CH3, -C2H5) и т.п.,[object Object],–М-эффект проявляют заместители с электроотрицательными атомами и смещающие электронную плотность на себя. –М-эффект характерен для групп -CH=O, -COOH, -NO2. ,[object Object]
Физические свойства гидроксисоединений,[object Object],Одноатомные спирты, содержащие в своем составе до десяти атомов углерода, в обычных условиях - жидкости. Спирты, в составе которых 11 атомов углерода и более - твердые тела. Этиловый, бутиловый и изоамиловый спирт – жидкости.,[object Object],Гидроксисоединения растворяются в воде, образуя водородные связи с молекулами воды,[object Object],При смешивании с водой происходит полное растворение этилового спирта, частично растворяется бутиловый спирт, почти не растворяется изоамиловый спирт. Краситель из водного раствора переходит в спирты. ,[object Object],Спирты имеют аномально высокие температуры кипения. Т.к. молекулы спиртов, как и воды, ассоциированыза счет водородных связей между водородом гидроксильной группы одной молекулы и кислородом другой молекулы:,[object Object],При переходе от одноатомных к многоатомным спиртам или фенолам температуры кипения и плавления резко возрастают.,[object Object],Способность растворяться в воде уменьшается с увеличением углеводородного радикала и от многоатомных гидроксисоединений к одноатомным.,[object Object]
Чистый фенол – бесцветные кристаллы с характерным запахом. При хранении фенол частично окисляется и приобретает розовую или красную окраску.,[object Object],Фенол мало растворим в воде. При взбалтывании образуется суспензия фенола в воде.,[object Object]
Получение гидроксисоединений,[object Object],1. Щелочной гидролиз галогенопроизводных углеводородов:,[object Object],2. Гидратация алкенов:,[object Object],3. Гликоли получают окислением алкенов щелочным раствором KMnO4:,[object Object]
Кумольныйспособ заключается в получении кумола (изопропилбензола) из бензола и пропилена, далее кумол окисляют и полученный продукт разлагают серной кислотой:,[object Object],Этот метод экономически выгоден, т.к. получаются два ценных продукта – фенол и ацетон.,[object Object]
Химические свойства гидроксисоединений,[object Object],Химические реакции гидроксисоединений,[object Object],Разрушение связи С–ОН с отщеплением ОН-группы,[object Object],Разрушение связи О–Н с отщеплением водорода,[object Object],Полярный характер связей С–О и О–Н способствует их  гетеролитическомуразрыву и протеканию реакций по ионному механизму. ,[object Object],С разрывом связи О–Н идут реакции окисления, а по связи С–О – восстановления.,[object Object]
Реакции по связи О–Н,[object Object],реакции замещения атома водорода на металл ,[object Object],(кислотные свойства),[object Object],реакции замещения атома водорода на остаток кислоты (образование сложных эфиров),[object Object],реакции отщепления водорода при окислении и дегидрировании,[object Object],Реакционная способность одноатомных спиртов в реакциях по связи О–Н:,[object Object],В многоатомных спиртах разрыв связи О–Н происходит легче, чем в одноатомных.,[object Object],Многоатомные спирты с несоседними ОН-группами подобны по свойствам одноатомным спиртам (не проявляется взаимное влияние групп ОН).,[object Object],Фенолы по связи О–Н активнее спиртов, поскольку эта связь более полярна за счет смещения электронной плотности от атома кислорода в сторону бензольногокольца.,[object Object]
Кислотные свойства гидроксисоединений,[object Object],1. Одноатомные спирты реагируют с активными металлами (Na, K, Mg, Al и др), образуя соли - алкоголяты:,[object Object],Спирты – более слабые кислоты, чем вода, т.к. алкильный радикал, проявляя +I эффект, повышает электронную плотность на атоме кислорода и уменьшает полярность связи О–Н. Поэтому при взаимодействии спиртов со щелочами алкоголяты практически не образуются:,[object Object],(равновесие реакции сдвинуто влево, т.к. соли спиртов в воде гидролизуются),[object Object],Кислотность одноатомных спиртов убывает в ряду:,[object Object],2. Многоатомные спиртыявляются более сильными кислотами, чем одноатомные спирты. Они образуют соли не только в реакциях с активными металлами, но и под действием их гидроксидов:,[object Object],качественная реакция на многоатомный спирт,[object Object]
3. Фенолы являются более сильными кислотами, чем спирты и вода, т.к. за счет участия неподеленной электронной пары кислорода в сопряжении с π-электронной системой бензольного кольца полярность связи О–Н увеличивается.Фенолы реагируют не только с металлическим натрием, но и с гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов, образуя соли – феноляты:,[object Object],Для обнаружения фенолов используется качественная реакция с хлоридом железа (III). Одноатомные фенолы дают устойчивое сине-фиолетовое окрашивание, что связано с образованием комплексных соединений железа.,[object Object],качественная реакция на фенол,[object Object]
Образование сложных эфиров,[object Object],Спирты вступают в реакции с минеральными и органическими кислотами, образуя сложные эфиры.,[object Object],Реакционная способность одноатомных спиртов в этих реакциях убывает от первичных к третичным,[object Object],Фенолы образуют сложные эфиры с ангидридами и хлорангидридами кислот,[object Object]
Окисление гидроксисоединений,[object Object],Легкость окисления спиртов уменьшается в ряду:,[object Object],первичные   ≥   вторичные    >>   третичные.,[object Object],Окислители – KMnO4, K2Cr2O7+H2SO4, CuO, O2+катализатор,[object Object],1. Первичные спирты при окислении образуют альдегиды:,[object Object],2. Вторичные спирты при окислении образуют кетоны:,[object Object],3. Третичные спирты окисляются сложнее и только в жестких условиях,[object Object]
4. Предельное окисление гидроксисоединений до CO2 и Н2О происходит при их горении,[object Object],При сгорании спиртов выделяется большое количество тепла,[object Object]
Реакции по связи C-O,[object Object],реакция замещения OH-группы на галоген или другую нуклеофильную группу (RO–, NH2– и т.п.), идущая по механизму нуклеофильного замещения SN,[object Object],реакция отщепления ,[object Object],(элиминирования) ОН и Н от соседних атомов углерода (внутримолекулярная дегидратация спиртов – образование алкенов),[object Object],реакция замещения группы ОН при разрыве связи С–О в одной молекуле и замещения атома Н с разрывом связи О–Н – в другой молекуле гидроксисоединения (межмолекулярная дегидратация – образование простых эфиров).,[object Object],Реакционная способность спиртов в реакциях по связи С–О:,[object Object],третичные > вторичные > первичные > CH3OH,[object Object],Для фенолов реакции этого типа не характерны, т.к. атом кислорода прочно связан с атомом углерода бензольного кольца за счет участия своей неподеленной электронной пары в системе сопряжения.,[object Object]
Реакции замещения OH- группы,[object Object],1. Замещение гидроксила ОН на галоген происходит в реакции спиртов с галогеноводородами в присутствии катализатора - сильной минеральной кислоты (например, конц. H2SO4). Здесь спирты проявляют свойства слабых оснований.,[object Object],2. При межмолекулярной дегидратации спиртов также происходит нуклеофильное замещение: ОН-группа в одной молекуле спирта замещается на группу OR другой молекулы.,[object Object]
Реакции дегидратации спиртов,[object Object],в зависимости от условий возможно протекание внутримолекулярной или межмолекулярной реакциии.,[object Object],1. Внутримолекулярная дегидратация спиртов с образованием алкенов идет в присутствии концентрированной серной кислоты при повышенной температуре.,[object Object],возможны 2 направления реакции, например:,[object Object],дегидратация идет преимущественно в направлении I, т.е. по правилу Зайцева – с образованием более замещенного алкена (водород отщепляется от менее гидрогенизированного атома углерода),[object Object],2. Межмолекулярная дегидратация спиртов с образованием простых эфиров происходит при более низкой температуре, чем внутримолекулярная реакция:,[object Object]
Образование простых эфиров,[object Object],Простые эфиры -  органические вещества, молекулы которых состоят из углеводородных радикалов, соединенных атомом кислорода: R–O–R', где R и R' – различные или одинаковые радикалы.,[object Object],Простые эфиры рассматривают как производные спиртов. Названия состоят из названий радикалов и слова эфир. Для симметричных эфиров ROR используется приставка ди перед названием радикала, а в названиях несимметричных эфиров ROR' радикалы указываются в алфавитном порядке. ,[object Object],Например, CH3OCH3 – диметиловый эфир; C2H5OCH3 – метилэтиловый эфир.,[object Object],1. Симметричные простые эфиры R–O–R получают при межмолекулярной дегидратации спиртов.,[object Object],При этом в одной молекуле спирта разрывается связь О–Н, а в другой – связь С–О.,[object Object],2. Несимметричные простые эфиры R–O–R' образуются при взаимодействии алкоголята и галогенуглеводорода (синтез Вильямсона). Например, метилэтиловый эфир можно получить из этилата натрия и хлорметана:,[object Object]
Реакции фенола по бензольному кольцу,[object Object],Конденсация с альдегидами,[object Object],нитрование,[object Object],галогенирование,[object Object],Взаимное влияние атомов в молекуле фенола проявляется в значительной реакционной способности бензольного ядра. ,[object Object],Гидроксильная группа повышает электронную плотность в бензольном кольце, особенно, в орто- и пара-положениях (+М-эффект ОН-группы):,[object Object],Поэтому фенол значительно активнее бензола вступает в реакции электрофильного замещения (SE) в ароматическом кольце,[object Object]
Нитрование,[object Object],1. Под действием 20% азотной кислоты HNO3 фенол легко превращается в смесь орто- и пара-нитрофенолов:,[object Object],2. При использовании концентрированной HNO3 образуется 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота):,[object Object]
Галогенирование,[object Object],Фенол легко при комнатной температуре взаимодействует с бромной водой с образованием белого осадка 2,4,6-трибромфенола:,[object Object],качественная реакция на фенол,[object Object]
Конденсация с альдегидами,[object Object],Данная реакция имеет большое практическое значение и используется при получении фенолформальдегидных смол,[object Object]
Применение спиртов,[object Object]
Применение фенолов,[object Object],Производство средств для защиты растений,[object Object],производство фенолформальдегидных смол,[object Object],Производство красителей и лекарств,[object Object]
1 of 30

Recommended

TENSILE, IMPACT, FLEXURAL AND MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF PINEAPPLE LEAF... by
TENSILE, IMPACT, FLEXURAL AND MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF PINEAPPLE LEAF...TENSILE, IMPACT, FLEXURAL AND MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF PINEAPPLE LEAF...
TENSILE, IMPACT, FLEXURAL AND MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF PINEAPPLE LEAF...IAEME Publication
53 views9 slides
Surface and interfacial phenomenon by
Surface and interfacial phenomenonSurface and interfacial phenomenon
Surface and interfacial phenomenonNabeela Moosakutty
1.4K views62 slides
Application of polymer grafting in drug delivery by
Application of polymer grafting in drug deliveryApplication of polymer grafting in drug delivery
Application of polymer grafting in drug deliveryBrainware University
408 views2 slides
Chemical Kinetics by
Chemical KineticsChemical Kinetics
Chemical KineticsLALIT SHARMA
2.2K views11 slides
Лекция №2. Предельные углеводороды (алканы) by
Лекция №2. Предельные углеводороды (алканы)Лекция №2. Предельные углеводороды (алканы)
Лекция №2. Предельные углеводороды (алканы)Петрова Елена Александровна
11.1K views27 slides
Лекция № 3.Непредельные углеводороды. by
Лекция № 3.Непредельные углеводороды.Лекция № 3.Непредельные углеводороды.
Лекция № 3.Непредельные углеводороды.Петрова Елена Александровна
5.5K views36 slides

More Related Content

Viewers also liked

Процессы галогенирования by
Процессы галогенированияПроцессы галогенирования
Процессы галогенированияСергей Петров
2.3K views41 slides
Спирты, эфиры, синтезы by
Спирты, эфиры, синтезыСпирты, эфиры, синтезы
Спирты, эфиры, синтезыАркадий Захаров
6K views56 slides
Ароматические углеводороды by
Ароматические углеводородыАроматические углеводороды
Ароматические углеводородыПетрова Елена Александровна
1.6K views30 slides
Лекция №6. Галогенопроизводные углеводородов by
Лекция №6. Галогенопроизводные углеводородовЛекция №6. Галогенопроизводные углеводородов
Лекция №6. Галогенопроизводные углеводородовПетрова Елена Александровна
18.5K views13 slides
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны) by
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)Петрова Елена Александровна
17.1K views22 slides
Лекция № 9. Карбоновые кислоты by
Лекция № 9. Карбоновые кислотыЛекция № 9. Карбоновые кислоты
Лекция № 9. Карбоновые кислотыПетрова Елена Александровна
5.1K views18 slides

Similar to Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)

835081.ppt by
835081.ppt835081.ppt
835081.pptAlijonBoymuratov
15 views23 slides
Спирты by
СпиртыСпирты
СпиртыGr1M
1.8K views12 slides
Химические свойства бензола by
Химические свойства бензолаХимические свойства бензола
Химические свойства бензолаVladimirOpa
3.7K views18 slides
Химические свойства бензола by
Химические свойства бензолаХимические свойства бензола
Химические свойства бензолаVladimirOpa
14.1K views18 slides
спирты by
спиртыспирты
спиртыtatjanagl
1.7K views28 slides

Similar to Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)(20)

Спирты by Gr1M
СпиртыСпирты
Спирты
Gr1M1.8K views
Химические свойства бензола by VladimirOpa
Химические свойства бензолаХимические свойства бензола
Химические свойства бензола
VladimirOpa3.7K views
Химические свойства бензола by VladimirOpa
Химические свойства бензолаХимические свойства бензола
Химические свойства бензола
VladimirOpa14.1K views
спирты by tatjanagl
спиртыспирты
спирты
tatjanagl1.7K views
11._Ароматические_углеводороды.pdf by ssuserc774c7
11._Ароматические_углеводороды.pdf11._Ароматические_углеводороды.pdf
11._Ароматические_углеводороды.pdf
ssuserc774c73 views
гдз по химии 10 класс рудзитис г.е. и др by You DZ
гдз по химии 10 класс рудзитис г.е. и дргдз по химии 10 класс рудзитис г.е. и др
гдз по химии 10 класс рудзитис г.е. и др
You DZ23.1K views
типы химических связей by lendonro
типы химических связейтипы химических связей
типы химических связей
lendonro846 views
Reaviz альдегиды и кетоны2 by Konstantin German
Reaviz альдегиды и кетоны2Reaviz альдегиды и кетоны2
Reaviz альдегиды и кетоны2
Konstantin German1.5K views
ион алмасу by Gulzary
ион алмасуион алмасу
ион алмасу
Gulzary988 views

More from Петрова Елена Александровна

Основные положения органической химии by
Основные положения органической химииОсновные положения органической химии
Основные положения органической химииПетрова Елена Александровна
747 views28 slides
Основы химического анализв by
Основы химического анализвОсновы химического анализв
Основы химического анализвПетрова Елена Александровна
3.8K views136 slides

More from Петрова Елена Александровна(19)

Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)

  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11.
  • 12.
  • 13.
  • 14.
  • 15.
  • 16.
  • 17.
  • 18.
  • 19.
  • 20.
  • 21.
  • 22.
  • 23.
  • 24.
  • 25.
  • 26.
  • 27.
  • 28.
  • 29.
  • 30.