Реферат

Реферат на тему Одно и многоатомные спирты

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-12-27

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 21.9.2024


Одно- и многоатомные спирты.
Алифатические спирты - это соединения, содержащие гидроксильную группу (-ОН), связанную с sp3-гибридизованным атомом углерода. Спирты можно разделить на три большие группы: простые спирты, стерины и углеводы. Рассмотрим простые спирты, с общей формулой CnH2n+1OH.
методы получения спиртов
1.   Гидролиз галогеналканов в водных растворах щелочей

Реакция замещения галогена на ОН-группу протекает по механизму нуклеофильного замещения SN. В зависимости от строения субстрата замещение протекает по SN1 (мономолекулярное замещение):
 SHAPE  \* MERGEFORMAT
(
C
H
3
)
3
C
O
H
+ HX
(
C
H
3
)
3
C
O
H
H
-
H
2
O
(
C
H
3
)
3
C
O
H
H
(
C
H
3
)
3
C
O
H
H
X
-
(
C
H
3
)
3
C
X

или SN2 (бимолекулярное):
  SHAPE  \* MERGEFORMAT
C
H
3
C
H
2
O
H
+ HBr
C
H
H
C
H
3
O
H
B
r
-
C
C
H
3
H
H
O
H
B
r
C
H
3
C
H
2
B
r
  
+
  H
2
O
d
-
d
+

Атакующий агент – анионы (SH -, OН -, I -, Br -, С l -, F -, RO -, CH3COO -, ONO2-) или молекула (ROH, HOH, NH3, RNH2). По увеличению реакционной способности анионы располагаются в следующий ряд:
HS -, RS - > I - > Br - > RO - > Cl - > CH3COO - > ONO2-
Анионы более сильные нуклеофилы, чем сопряженные кислоты:
OH - > HOH, RS - > RSH, RO - > ROH, Cl - >HCl
Нуклеофил – атом (или частица), который может отдать пару электронов любому элементу, кроме водорода. Механизм бимолекулярного нуклеофильного замещения (SN2) включает образование промежуточного комплекса.

Представленная реакция является реакцией замещения, так как нуклеофил (ОН -) вытесняет уходящую группу (I-).
Механизм мономолекулярного нуклеофильного замещения (SN1) состоит из двух стадий:

Реакции замещения по механизму SN1 в тех случаях, когда образуется стабильный катион. Первичные галогеналканы реагируют по механизму SN2 , а третичные - по механизму SN1.
2.   Гидратация алкенов.
Присоединение воды к алкену протекает в присутствии кислотных катализаторов (H2SO4, H3PO4, оксид алюминия и другие носители, обработанные кислотами).
 Реакция протекает по карбоний-ионному механизму:
 SHAPE  \* MERGEFORMAT
 R
C
H
=C
H
2
 
+
 H
X
 
+
 H
2
O
 R
C
H
=C
H
2
 
O
 
H
 
H
 
H
X
 
d
+
 
d
-
 R
C
H
C
H
2
 R
C
H
C
H
3
 O
H
+ HX
O
H
X
-
H
H
+

3.    Восстановление карбонильных соединений (кетонов и альдегидов)
Альдегиды и кетоны легко восстанавливаются водородом в присутствии катализаторов (например, Ni, Pd, Pt) в соответствующие первичные и вторичные спирты:
CH3-CH2-COH + H2 ® CH3-CH2-CH2-OH
пропионовый альдегид     пропанол-1

циклогексанон                   циклогексанол
Для восстановления карбонильной группы используются комплексные гидриды металлов - борогидрид натрия NaBH4 (растворитель - вода, этанол) или алюмогидрид лития LiAlH4 (растворитель - абсолютный эфир):
 SHAPE  \* MERGEFORMAT
H
C
O
H
C
O
A
l
Н
4
A
l
Н
4
H
2
O
H
C
O
H
+
 A
l
Н
3
O
H

CH3COCH3 + LiAlH4 ® (CH3)2-CHOH
CH3-CHO + NaBH4 ® CH3-CH2-OH
Сложные эфиры также восстанавливаются алюмогидридом лития, причем оба фрагмента эфира превращаются в спирты:
  SHAPE  \* MERGEFORMAT
C
O
O
C
2
H
5
+ LiAlH
4
H
2
O
эфир
C
H
2
O
H
+
C
2
H
5
O
H

4.    Синтезы спиртов с использованием реактивов Гриньяра.
        
 SHAPE  \* MERGEFORMAT
C
M
g
X
C
O
C
C
O
алкоголят
M
g
X
H
2
O
C
C
O
H
спирт
+
M
g
X
O
H

RMgHal + H2C=O (формальдегид) ® RCH2O -Mg+Hal + H2O ® R-CH2-OH
RMgHal + R’HC=O (альдегид) ® R( R’)CHO -Mg+Hal + H2O ® R(R’)CH-OH
RMgHal + (R’)2C=O (кетон) ® R( R’)2CO -Mg+Hal + H2O ® R(R’)2C-OH
 По механизму это реакция нуклеофильного присоединения к карбонильной группе.
Промышленные методы получения спиртов.
1.   Окисление алканов (синтез спиртов С10-С20).
3 RCH2-OH + B(OH)3 « B(OHC2R)3 + 3 H2O
2.   Гидратация алкенов.
R-CH=CH2 + H2O « R-CH (OH)-CH3
CH2=CH2 + H2O ® CH3CH2OH
из пропилена и н-бутилена - изопропиловый и н-бутиловый спирты:
CH3-CH=CH2 + H2O ® CH3-CH (OH)-CH3
CH3-CH2-CH=CH2 + H2O ® CH3-CH2-CH (OH)-CH3
а из изобутилена - трет-бутиловый спирт:
(CH3)2C=CH2 + H2O ® (CH3)3C-OH
         Электрофильный механизм гидратации определяет уже отмеченное выше направление присоединения (правило марковникова), а также изменение реакционной способности алкенов в ряду, определяемом сравнительной стабильностью образующихся карбокатионов:
(CH3)2CH=CH2 >> CH3-CH2-CH=CH2 > CH3-CH=CH2 >> CH2=CH2
3.   Синтез спиртов по методу Фишера-Тропша.
СО + 2Н2 « СН3ОН
4.   Процесс оксосинтеза.
CH2=CH2 + CO + H2 ® CH3-CH2-CHO
Химические свойства спиртов
Обусловлены способностью гидроксильной группы образовывать межмолекулярные водородные связи.

1. Кислотные и основные свойства спиртов.
CH3-OH + HNO3 ¨ CH3-ONO2 + H2O
CH3CH2OH + H2SO4 ® CH3CH2OSO3H + H2O
CH3CH2OH + (CH3CO)2O ® CH3COOC2H5 + CH3COOH
Это – реакции замещения водорода на кислотный остаток.
2. Замещение гидроксильной группы на галоген.
CH3CH2OH + HBr « CH3CH2Br + H2O
Реакция протекает по механизму нуклеофильного замещения.
CH3CH2-OH + SOCl2 ® CH3CH2-Cl + SO2­+ HCl­
3CH3CH2-OH + PCl3 ®  3CH3CH2-Cl + H3PO4
Ниже приводится механизм взаимодействия спирта с тионилхлоридом:
 SHAPE  \* MERGEFORMAT
C
O
C
H
3
S
C
l
O
H
C
H
3
C
H
2
C
H
2
н
а
г
ре
в
C
H
C
H
3
C
H
2
C
H
2
C
H
3
+
S
O
O
C
l
C
l
C
C
H
3
C
H
3
C
H
2
C
H
2
H
+ SO
2

Этот механизм обозначается символом Sni (замещение нуклеофильное внутримолекулярное).
Реакции отщепления
CH3CH2OH ® CH2=CH2
В качестве катализаторов используют минеральные кислоты (серная, фосфорная), кислые соли (KHSO4), ангидриды кислот (Р2О5), оксид алюминия и т.д.
R-OH + R’-OH ® ROR (ROR’, R’OR’) + H2O
Порядок отщепления воды в большинстве случаев определяется
правилом зайцева: при отщеплении воды наиболее легко отщепляет водород от соседнего наименее гидрированного атома углерода.

Реакция отщепления воды от спиртов протекает через стадию образования карбкатиона:

В зависимости от строения спирта образуются первичные, вторичные и третичные карбкатионы:
 SHAPE  \* MERGEFORMAT
C
H
3
C
H
2
O
H
C
H
3
C
H
C
H
2
(
C
H
3
)
3
C
O
H
O
H
C
H
3
C
H
2
+
п
е
рв
и
чн
ы
й
C
H
3
C
H
C
H
2
 в
тори
чн
ы
й
(
C
H
3
)
3
C
+
 тре
ти
чн
ы
й

По увеличению стабильности катионы располагаются в следующий ряд:   CH3CH2+ < CH3CH+CH3 < (CH3)3C+
Любое влияние, делокализующее положительный заряд карбкатиона, ведет к его стабилизации. Мы имеем дело в данном ряду с индукционной стабилизацией:

Образующиеся катионы в зависимости от их строения способны к перегруппировкам:

3-Метил-2-бутанол - в 2-метил-2-бутильный катион, склонный к перегруппировке в более стабильный:

Образование последнего 2-метил-2-бутильного катиона связано с гидридным перемещением (Н-) из положения 3 в положение 2.
В перегруппировке может участвовать и алкильная группа:

Основное различие между тремя типами реакционных интермедиатов (карбкатионы, карбанионы и свободные радикалы) состоит в том, что карбкатионы имеют тенденцию изомеризоваться в более устойчивые частицы.
Окисление. Первичные и вторичные спирты могут быть окислены соответственно до альдегидов и кетонов. Третичные спирты устойчивы к окислению в мягких условиях.
         Первичные спирты окисляются до альдегидов под действием окислителей, содержащих Cr(VI). Это обычно хромовая кислота H2CrO4:
R-CH2-OH + H2CrO4 ® R-CHO + H2CrO3 (неустойчива) + H20
Окисление первичного спирта начинается с образования эфира хромовой кислоты RCH2-O-Cr(O)2-OH. На следующей стадии эфир претерпевает реакцию отщепления, в результате которой образуется двойная связь С=О.
Альдегиды можно также получить окислением первичных спиртов реагентом Саретта (комплекс CrO3 с пиридином).
В относительно мягких условиях происходит окисление спирта разбавленным раствором оксида хрома (VI) в разбавленной серной кислоте (окисление по Джонсу).
Вторичные спирты легко окисляются до кетонов под действием K2Cr2O7+H2SO4+H20 , CrO3+CH3COOH+H2O и KMnO4 в кислой среде:
(R )2CH-OH + [O] ® R-CO-R + H2O
Механизм окисления вторичных спиртов подобен окислению первичных спиртов в альдегиды, поэтому для получения кетонов пригодны методы, описанные выше.
Дегидрирование спиртов. Этим способом получают многие альдегиды и кетоны:
2R-CH2-OH ® R-COH + H2­
2(R)2-CH-OH ® (R)2-CO + H2­
В качестве катализатора используются металлическая медь и серебро. В промышленности этот процесс реализован для получения формальдегида из метанола.
Многоатомные спирты
Обычно названия двухатомных спиртов производятся от названия двухатомного радикала с прибавлением слова гликоль, например этиленгликоль, пропиленгликоль. По Женевской номенклатуре пользуются окончанием -ол, но указывают число гидроксильных групп - диол, -триол, -тетрол и т.д.
В двухатомных спиртах гидроксилы могут быть соединены с первичными, вторичными и третичными атомами углерода, поэтому различают гликоли двупервичные, первично-вторичные и т.д.
Синтез гликолей осуществляется в основном теми же способами, что одноатомных спиртов, кроме того, окислением соответствующих алкенов перманганатом калия в щелочной среде (реакция Вагнера)
R-CH=CH2 + [O]® R-CH(OH)CH2-OH
Для окисления используют разбавленные водные растворы перманганата калия.
Практически наиболее важным промышленным методом получения гликолей является гидратация соответствующих a-оксидов:

Из этиленоксида получают три важных класса соединений: целлозольвы, карбитолы и карбоваксы.
Целлозольвы (соединения типа ROCH2CH2OH) образуются в результате реакции алкоголята и этиленоксида. Название “целлозольв” относится к 2-этоксиэтанолу. Бутилцеллозольв - хороший растворитель; он используется в гидравлических тормозных жидкостях и добавляется к авиационному топливу в качестве антифриза:
CH3CH2CH2CH2ONa + (CH2)2O + H2O® CH3CH2CH2CH2-O-CH2CH2OH
Карбитолы, являющиеся моноалкиловыми эфирами диэтиленгликоля, применяются в качестве растворителей, а также при изготовлении лаков. Их получают реакцией целлозольва с эквивалентным количеством этиленоксида.
Этиленгликоль и пропиленгликоль широко используют в производстве антифризов:
C3H5(OCOR)3 + 3 NaOH ® HOCH2-CHOH-CH2OH + 3 RCOONa
Синтетический глицерин получают исходя из пропилена:
 CH3-CH=CH2 + Cl2 ® Cl-CH2-CH=CH2 ® OH- CH2-CH=CH2 ®
® OH- CH2-CH(Cl)-CH2OH ® OH- CH2-CH(OH)-CH2OH;
CH3-CH=CH2 ® CH2=CH-COH + H2O2 ® OH-CH2-CH(OH)-COH ®
® OH- CH2-CH(OH)-CH2OH.

1. Реферат Опухоли поджелудочной железы
2. Курсовая Стили педагогического общения и взаимодействия
3. Реферат на тему Transcendentalism In Thoreau Essay Research Paper Transcendentalism
4. Диплом Особенности подбора и адаптации менеджеров по туризму среди выпускников ВУЗов
5. Реферат Универсальный человек
6. Реферат Психологические особенности ответственности
7. Лекция на тему Розподіл товарів в маркетингу
8. Реферат на тему Denmark Vessy Revolt Essay Research Paper Denmark
9. Реферат Резервы роста производительности труда в экономически развитых странах мира
10. Реферат на тему Принципы поклонения Богу в книгах Исход и Левит Принципы поклонения