Изомерия кислородсодержащих углеводородов.

АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ (задачи №№ 151 – 175)

Литература:

Н.Л. Глинка. Общая химия. – Л.: Химия, 1988, гл.XV, п. 169-171, с. 464 – 471.

Пример 7.1. На примере пропанола-2 охарактеризуйте химические свойства спиртов.

Решение:

1. Реакции гидроксильного водорода

1.1. Взаимодействие со щелочными металлами:

2СН₃ – СН – СН₃ + 2Na ® 2СН₃ – СН – СН₃ + Н₂

½ ½

ОН ОNa

пропанол-2 изопропилат натрия

(натриевая соль пропанола-2)

1.2. Взаимодействие с карбоновыми кислотами – реакция этерификации - образование сложных эфиров: Н₂SO_{4 конц.}

СН₃ – СН – ОН + НО – С – СН₃ ¾¾® СН₃ – СН – О – С – СН₃ + Н₂О

½ ll ½ ll изопропилацетат

СН₃ О СН₃ О (изопропиловый эфир

уксусная кислота уксусной кислоты)

1.3. Взаимодействие с неорганическими кислотами:

СН₃ – СН – ОН + НО –SO₂OH ® СН₃ – СН – О – SO₂OH + H₂O

½ серная кислота ½ изопропилсерная кислота

CH₃ CH₃ (изопропиловый эфир серной ксилоты)

1.4. Межмолекулярная дегидратация – образование простых эфиров:

Н₂SO₄ конц., t < 140⁰C

СН₃ – СН – ОН + НО – СН – СН₃ ¾¾¾® СН₃ – СН – О – СН – СН₃ + Н₂О

½ ½ ½ ½

СН₃ СН₃ СН₃ СН₃

диизопропиловый эфир

2. Реакции гидроксильной группы

2.1. Взаимодействие с галогеноводородами:

Н₂SO_{4 конц.}

СН₃ – СН – СН₃ + HCl ¾¾® СН₃ – СН – СН₃ + H₂O

½ ½

OH Cl 2-хлорпропан

2.2. Взаимодействие с галогенпроизводными фосфора:

СН₃ – СН – СН₃ + РCl₅ ¾® СН₃ – СН – СН₃ + РОCl₃ + НCl

½ ½

OH Cl 2-хлорпропан

2.3. Внутримолекулярная дегидратация – получение алкенов:

Н₂SO₄ конц., t > 140⁰C

СН₃ – СН – СН₂ ¾¾¾® СН₃ – СН = СН₂ + Н₂О

½ ½ пропен

ОН Н

(*) При дегидратации несимметричной молекулы отщепление водорода идет преимущественно от наименее гидрогенизированного атома углерода – правило А.М. Зайцева.

3. Реакции окисления.

3.1. Полное окисление – горение:

С₃Н₇ОН + 4,5О₂ ® 3СО₂ + 4Н₂О

3.2. Частичное (неполное) окисление.

Окислители – КMnO₄, K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄, катализаторы Cu, Pt.

Пропанол-2 - вторичный спирт. В результате частичного окисления образуются кетоны.

OH

½

СН₃ – СН – СН₃ + [O] ® [СН₃ – С – СН₃] ® СН₃ – С – СН₃ + Н₂О

½ ½ ll

ОН OH О

пропанон

(ацетон)

(*) При окислении первичных спиртов образуются альдегиды:

ОH

½

СН₃ – СН₂ – СН₂ – ОН + [O] ® [СН₃ – С – ОН] ® СН₃ – СН₂ – С = О + Н₂О

пропанол-1 ½ ½

H Н

пропаналь

Реакция спирта с оксидом меди (II) может использоваться как качественная реакция на спирт.

СН₃ – СН₂ – СН₂ – ОН + CuO ® СН₃ – СН₂ – С = О + Cu¯ + Н₂О

пропанол-1 черн. ½ красн.

в-во H

пропаналь

Третичные спирты при таких условиях не окисляются, а при окислении в более жестких условиях происходит расщепление молекулы, и при этом образуется смесь карбоновых кислот.

Пример 7.2. Охарактеризуйте способы получения спиртов на примере

пропанола-2.

Решение:

1. Гидролиз галогенуглеводородов (в водных растворах щелочей):

СН₃ – СН – СН₃ + КOН_водный ® СН₃ – СН – СН₃ + КCl

½ ½

Cl ОН

2. Гидратация алкенов. Реакция идет по правилу В.В. Марковникова.

Катализатор – Н₂SO₄ разбавленная.

СН₂ = СН – СН₃ + НОН ® СН₂ – СН – СН₃

пропен ½ ½ пропанол-2

Н ОН

3. Восстановление карбонильных соединений (альдегидов и кетонов):

CH₃ – C – CH₃ + Н₂ ® СН₃ – СН – СН₃

II пропанон ½

О (ацетон) ОН

(*) При восстановлении альдегидов получаются первичные спирты:

СН₃ – СН₂ – С = О + Н₂ ® СН₃ – СН₂ – СН₂ – ОН

½ пропанол-1

Н

пропаналь

Пример 7.3. Напишите уравнения химических реакций, характеризующих химические свойства альдегидов и кетонов на примере пропаналя и бутанона-2.

Решение:

Пример 7.4. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно получить пропаналь и бутанон-2.

Решение: