Дегидратация спиртов (отщепление воды).

В зависимости от условий дегидратации образуются олефины или простые эфиры.

Олефины (этиленовые углеводороды) образуются при нагревании спирта (кроме метилового) с избытком концентрированной серной кислоты, а также при пропускании паров спирта над окисью алюминия при 350° - 450°. При этом происходит внутримолекулярное отщепление воды, то есть Н+ и ОН – отнимаются от одной и той же молекулы спирта, например:

Этилен

СН2 – СН2   СН2 = СН2 + Н2О или

	Al2O3

СН3-СН2-СН2ОН                СН3-СН=СН2+Н2О

Простые эфиры образуются при осторожном нагревании избытка спирта с концентрированной серной кислотой. В этом случае происходит межмолекулярное отщепление воды, то есть Н+ и ОН – отнимаются от гидроксильных групп разных молекул спирта, как это показано на схеме:

Спирт

Простой эфир

R – OH + HO – R    R – O – R + H2O

 

	Н2SO4

2С2Н5ОН                   С2Н5-О-С2Н5+Н2О   

Первичные спирты дегидратируются труднее вторичных, легче отнимается молекула воды от третичных спиртов [5].

 

Дегидрогенизация спиртов и окисление.

Образование разных продуктов в реакциях дегидрогенизации и окисления является важнейшим свойством, позволяющим отличить первичные, вторичные и третичные спирты.

При пропускании паров первичного или вторичного, но не третичного спирта над металлической медью при повышенной температуре происходит выделение двух атомов водорода и первичный спирт превращается в альдегид, вторичные спирты дают в этих условиях кетоны.

 

Cu

Cu

300°

СН3СН2ОН ® СН3СНО + Н2

 

250°

СН3СН(ОН)СН3 ® СН3СОСН3 + Н2;

третичные спирты в тех же условиях не дегидрируются.

Такое же различие проявляют первичные и вторичные спирты при окислении, которое можно проводить "мокрым" путем, например, действием хромовой кислоты, или каталитически, причем катализатором окисления служит также металлическая медь, а окислителем кислород воздуха:

RCH2OH + O ® R-COH + H2O

CHOH + O ®       C=O + H2O

 

Замещение гидроксильной группы спирта водородом.

Спирты устойчивы к действию химических восстановителей. Они не восстанавливаются и водородом над катализатороми. Поэтому спирты применяют в качестве растворителей или доноров при восстановлении других соединений.

Метод непрямого восстановления спиртов действием йодистоводородной кислоты:

Окисление.

Окисление первичных спиртов в альдегиды и вторичных спиртов в кетоны является одним из важнейших превращений функциональных групп и оценкой избирательного действия реагента, используемого в качестве окислителя.

 

Третичные спирты не окисляются, а в жестких условиях окисление сопровождается деструкцией углеродного скелета. Наиболее широкое применение для окисления спиртов нашли реагенты на основе переходных металлов - хрома (VI), марганца (VII), марганца (IV).

1.2.7 Образование сложных эфиров спиртов.

Механизм реакции этерификации:

1) Присоединение протона, образование гидроксониевого иона:

2) Катион взаимодействует с молекулой спирта по не поделенной электронной паре атома кислорода, образуя оксониевый ион:

3) Происходит перегруппировка оксониевого иона:

4) Оксониевый ион последовательно выделяет молекулу воды и протон, давая сложный эфир:

При действии кислородных минеральных и органических кислот на спирты образуются сложные эфиры, например,

С6Н5ОН+СН3СООН       С6Н5СООСН3+Н2О

 

 

ROH +                   SO2                                SO2+H2O

 

Такого рода взаимодействие спирта с кислотами называется реакцией этерификации. Скорость этерификации зависит от силы кислоты и природы спирта: с увеличением силы кислоты она возрастает, первичные спирты реагируют быстрее вторичных, вторичные спирты – быстрее третичных. Этерификация спиртов карбоновыми кислотами ускоряется при добавлении сильных минеральных кислот. реакция обратима, обратная реакция называется гидролизом. Сложные эфиры получаются также при действии на спирты галогенангидридов и ангидридов кислот.

Превращение одного сложного эфира в другой под действием соответствующего спирта в присутствии катализатора (кислоты или основания) называют переэтерефикацией.

Хотя реакция обратимая, равновесие можно смещать, например, отгонять низкокипящий спирт (чаще метанол, этанол).

Обсуждение результатов

Получение этилового эфира 4-бромбензойной кислоты возможно:

1) Ацилированием спиртов с хлорангидридами кислот:

 

Данная реакция протекает необратимо в отличие от реакции этерификации. Но, для того чтобы провести синтез, необходима дополнительная реакция получения хлорангидрида кислоты. Так как реакция протекает бурно, отвод тепла труден.

2) Ацилирование спиртов ангидридами кислот:

 

Синтез можно проходит без введения катализатора, но также требуется дополнительная реакция для получения ангидрида 4-бромбензойной кислоты.

3) Реакция Вильямсона:

 

 

Этот синтез тоже требует дополнительной реакции для получения калиевой соли кислоты.

4) Реакция переэтерефикации (алкоголиз сложных эфиров):

 

 

Применяется в случае спиртов, которые имеют разветвленный углеродный скелет, так как в процессе реакции получается большое число побочных продуктов.

5) Реакция этерефикации:

 

Реакция 4-бромбензойной кислоты с этиловым спиртом в присутствии кислоты наиболее проста в технологическом использование, хотя и обратима.

Экспериментальная часть

 

Реактивы:

4-бромбензойная кислота  М.м.=202, ,“пушистое” белое вещество;

этиловый спирт(95%)          М.м.=46,1, , , ;

серная кислота(d=1.84)       М.м.=98.08, , ,

 

Схема прибора:

 

1- Круглодонная колба на 50 мл.

2-  Обратный холодильник

3- Дефлегматор

4- Термометр

5- Нисходящий холодильник

6- Алонж

7- Приемник

8- Делительная воронка

 

Описание хода синтеза:

В круглодонную колбу на 50 мл. помещаем 4-бромбензойную кислоту 4г., этиловый спирт 25 мл., серную кислоту 1мл. Смесь нагревам на воздушной бане с обратным холодильником. Затем заменяем обратный холодильник на нисходящий и полно отгоняем избыток спирта. Остаток выливаем в 20 мл. холодной воды и нейтрализуем углекислым натрием. Затем отделяем при помощи делительной воронки эфирный слой и сушим его хлористым кальцием.

Выход продукта: m=2.8 г., 70 %

Этиловый эфир 4-бромбензойной кислоты

М.м.=230

мм.рт.ст.

РФ эфира 0,8(дихлорэтан)

РФ кислоты 0,05(дихлорэтан)

Выводы:

 

В ходе проведенной курсовой работы:

1) Собран и обобщен литературный обзор по теме “химические свойства и синтез спиртов”

2) Проведены реакции и наработаны образцы:

по реакции этерификации получен этиловый эфир 4-бромбензойной кислоты

 и выход 70 %

Список литературы

 

1. Глинка Н.Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1978. – 720 с.

2. В.Ф. Травень Органическая химия 1,2. – В.: ИКЦ «Академкнига», 2004. –583 с.

3. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия. – СПб.: «Иван Федоров», 2002. – 624 с.

4. http://www.chemnet.ru/ - «Портал химического образования России.»

5. http://ru.wikipedia.org/- «Портал химии»

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: