• Преподавателю
  • Химия
  • Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Раздел Химия
Класс -
Тип Другие методич. материалы
Автор
Дата
Формат doc
Изображения Есть
For-Teacher.ru - все для учителя
Поделитесь с коллегами:

Н. В. ФИЛАТОВА



ХИМИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ КУРСА

«Кислородсодержащие органические вещества»






















Содержание


1

2

2.1

2.3

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

3

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

4.

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

5

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

6

6.1

6.2

6.3

6.4

7

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

7.6

7.7

7.8

7.9

7.10

Характеристика кислородосодержащих органических веществ…………….

Спирты…………… ……………………………………………………….……

Определение…………………………………………………………………........

Классификация спиртов………………………………………………………..

Номенклатура…………………………………………………………………...

Гомологический ряд………………………………………………………........

Изомерия..………………………………………………………………….........

Образование водородной связи………………………………..………………

Свойства…………………………………………………………………………

Фенолы…………………………………………………………………………..

Названия ………………………………………………………………………...

Классификация………………………………………………………………….

Физические свойства фенола…………………...………………………………

Химические свойства фенола………………………………………………….

Строение…………………………………………………………………………

Альдегиды и кетоны………………………………………………….…...……

Строение ………………………………………………………………………..

Названия………………………………………………………………………...

Гомологический ряд……………………………………………………………

Изомерия………………………………………………………………………...

Физические свойства……………………………………………………………

Химические свойства……………………………………...……………………

Способы получения…………………………………………………………….

Карбоновые кислоты……………………...……………………………………

Строение…………………………………………………………………………

Номенклатура…………………………...……………………………………….

Гомологический ряд…………………………………………………………….

Физические свойства ……………………………………….……...…………..

Химические свойства……………………..…………………………………….

Получение………………...……………………………………………………..

Сложные эфиры. Жиры…………………………………………………………

Строение эфиров……………………………...…………………………………

Сложные эфиры в природе и технике………………………………………….

Строение жиров…………………………………………………………………

Химические свойства……………………………………...……………………

Углеводы…………………………………………..…………………………….

Строение…………………………………………………………………………

Классификация………………………………………………………………….

Роль углеводов в природе………………………………………………………

Физические свойства и нахождения в природе моносахаридов……………..

Строение молекулы глюкозы…………………………………………………..

Химические свойства глюкозы…………………………………………………

Полисахариды крахмал и целлюлоза…………………………………...……..

Физические свойства и нахождение в природе……………………………….

Строение крахмала и целлюлозы………………………………………………

Химические свойства…….…………………...…………………………………


1 Характеристика кислородсодержащих органических веществ

Кроме "Углеводородов" к органическим веществам относятся кислородсодержащие органические соединения. Это органические соединения, в состав которых входит, помимо атомов С, Н, еще и кислород.

Все кислородосодержащие соединения подразделяются на: спирты, альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты, эфиры и жиры.


2Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения Спирты

2.1 Определение

Спиртами (или алкоголями) называются органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп (группы - ОН), соединенных с углеводородным радикалом.

Общая формула CnH2n + 1 (OH)п.

2.2 Классификация спиртов

По числу гидроксильных групп (атомности) спирты делятся:


  1. Одноатомные

CH3 OH C2 H5 OH

метиловый спирт этиловый спирт

метанол этанол


  1. двухатомные

HO - CH2 - CH2 - OH HO - CH2 - CH2 - CH2 - OH

эМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединениятандиол - 1,2. пропандиол - 1,3

эМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединениятиленгликоль пропиленгликоль

вМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения) трехатомные

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияCH2 CH CH2

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

OH OH OH

пМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияропантриол 1,2,3

гМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединениялицерин

По характеру углеводородного радикала выделяют следующие спирты:

а) предельные, содержащие в молекуле лишь предельные углеводородные радикалы, например:

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH3 - CH2- - OH СН3

этанол |

CH3 - C - OH

|

CH3 2 метил пропанол - 2

б) непредельные, содержащие в молекуле двойные и тройные связи между атомами углерода

СН2 = СН - СН2 - ОН НС = С - СН2 - ОН

пропен - 2ол - 1 пропин - 2ол -1

(аллиловый спирт) (пропаргиловый спирт)

в) ароматические, т.е. спирты содержащие в молекуле бензольное кольцо и гидроксильную группу, связанные друг с другом не непосредственно, а через атомы углерода,

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - СН2 - ОН - СН2-СН2 -ОН

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияфенилметанол

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединениябензиловый спирт 2 - фенилэтанол

Органические вещества, содержащие в молекуле гидроксильные группы, связанные непосредственно с атомом углерода бензольного кольца, существенно отличаются по химическим свойствам от спиртов, называются фенолами.

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения -ОН

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединениягидроксибензол (фенол)

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

г) Существуют полиатомные (многоатомные спирты, содержащие более трех гидроксильных групп в молекуле)

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH2 - CH - CH - CH - CH - CH2 гексанол (сорбит)

| | | | | |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияOH OH OH OH OH OH

По характеру атома углерода, с которым связана гидроксильная группа, спирты делятся на:

а) первичные, в молекулах которых гидроксильная группа связана с первичным атомом углерода

CH3 - CH2 - CH2 - OH

пропанол - 1

(пропиловый спирт)

б) вторичные, в молекулах которых гидроксильная группа связана с вторичным атомом углерода

CH3 - CH - CH3

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения|

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияOH

пропанол -2

(изопропиловый спирт)

в) третичные, в молекулах которых гидроксильная группа связана с третичным атомом углерода

CH3

|

CH3 - С - OH

|

CH3

2 метил пропанол - 2

(трет-бутиловый спирт)


  1. Номенклатура

При образовании названий спиртов к названию углеводорода, соответствующего спирту, добавляют суффикс -ол.

Цифрами после суффикса указывают положение гидроксильной группы в главной цепи, а суффиксами ди-, три-, тетра- и т.д. их число

H H H H H

| | | | |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH - C - H H - C - C - OH HO - C - C - OH

| | | | |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH H H H H

метанол этанол этандиол - 1,2

(метиловый (этиловый

спирт) спирт)

В нумерации атомов углерода в главной цепи положение гидроксильной группы приоритетно перед положением кратных связей

4 3 2 1

HМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияC ≡ C - CH - CH2

OH

бутин-3 ол-2

Главную цепь нумеруют с того конца, к которому ближе расположена гидроксильная группа.


  1. Гомологический ряд

СH3 OH - метиловый (метанол)

C3H5OH - этиловый (этанол)

C3 H7 OH - пропановый (пропанол - 1)

C4 H9 OH - бутиловый (бутанол - 1)

C5 H11 OH - алиловый (пентанол - 1)

C6 H13 OH - гексиловый (гексанол - 1)

C7 H15 OH - гептиловый (гептанол - 1)

C8 H17 OH - октиловый (октанол - 1)

C9 H19 OH - нониловый (нонанол - 1)

C10 H21 OH - дециловый (деканол - 1)


  1. Изомерия

Начиная с третьего члена гомологического ряда, у спиртов появляется изомерия:

1) Изомерия положения функциональной группы

CH3 - CH2 - CH2 - OH CH3 - CH - CH3

|

ОН

пМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияропанол-1 пропанол-2

  1. ) Изомерия углеродного скелета начиная с четвертого члена гомологического ряда

CH3 - CH2 - CH2 - CH2OH CH3

|

CH3 - C - CH2 - OH

бутанол-1 2-метил пропанол-1

3) Межклассовая изомерия - спирты изомерны простым эфирам

CH3 - CH2 - OH CH3 - O - CH3

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияэтанол диметиловый эфир

2.6 Образование водородной связи

Атом кислорода, входящий в гидроксильную группу молекул спиртов, резко отличается от атомов водорода и углерода по способности притягивать и удерживать электронные пары.

Благодаря этому в молекулах спиртов имеются полярные связи C = O и O - H

б+ б- б+

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияR - CH 2 О Н

Поскольку связь О-Н частично поляризована (за счет большей электроотрицательности атома кислорода), то на атомах водорода и кислорода частичные отрицательные и положительные заряды.

б- б+

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияR - О Н

Атом кислорода гидроксильной группы имеет частичный отрицательный заряд и две неподеленные электронные пары, что дает возможность образовывать особые водородные связи между молекулами.

Водородные связи возникают при взаимодействие частично положительно заряженного атома водорода одной молекулы спирта и частично отрицательно заряженного атома кислорода другой молекулы

…Н - О: .. Н - О: … Н - О: …

\ \ \

2.7 Свойства

Физические свойства

В гомологическом ряду спиртов при н.у. отсутствуют газообразные вещества. Предельные одноатомные спирты Cl - C12 - жидкости. Спирты, содержащие 12 и более углеродных атомов - мазеобразные или твердые вещества.

Химические свойства

  1. ) Взаимодействие спиртов со щелочами и щелочными металлами.

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияNaОН + C2H5OH C2H5ONa + H2O

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения2Na + 2C2H5OH 2C2H5ONa + H2 этилат натрия (алкоголят)


1) Взаимодействие спиртов с галогеновородом

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияC2H5OH + HBr C2H5Br + H2O

бромэтан


  1. Межмолекулярная дегидратация спиртов - отщепление молекулы воды от двух молекул спирта при нагревании в присутствие водоотнимающих средств.

Н2SO4

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - OH + HO - R R - O - R + H2O

Н2SO4 простой эфир

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения2H5OH + HOC2H5 C2H5 - O - C2H5 + H2O

диэтиловый эфир (серный)

4) Взаимодействие спиртов с органическими кислотами с образованием сложных эфиров:

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияO O

\\ //

aМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения) R - OH + C - R R - C + H2O

/ \

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияOH O -R

сМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияпирт карбоновая сложный эфир

кислота

Связь происходит между атомом водорода гидроксильной группы спирта и гидроксильной группы карбоксила.

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияO H СН3 - O О

// / \ //

bМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения) СН3ОН + НО - S - ОН CH3 - O HSO4 S + H2O

\\ \ / \\

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияO H HO O

метанол серная кислота метилсульфат

5) Внутримолекулярная дегидратация спиртов происходит при нагревании в присутствии водоотнимающих средств до более высокой температуры.

конц H2SO4

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH3 - CH2 - OH CH2 = CH2 + H2O

этен

Внутримолекулярная дегидратация спиртов протекает в соответствии с правилом Зайцева: при отщеплении воды от вторичного или третичного спирта атом водорода отрывается от наименее гидрированного атома углерода.

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияН3 - СН - СН2 - СН3 СН3 - СН = СН - СН3 + Н2О

|

ОН

6) Окисление спиртов (окислители дихромат калия и перманганат калия в кислотной среде). Сначала первичные спирты окисляются в альдегиды, а затем в карбонатные кислоты.

О О

[O] // [O ] //

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияН3 - СН2 - ОНСН3 - С СН3 - С

2О \ \

Н ОН

этиловый уксусный уксусная

спирт альдегид кислота

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны.

[O]

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияН3 - СН - СН3 СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияН3 - С - СН3

| -Н2О ||

ОН О

Третичные спирты устойчивы к окислению.

7) Дегидрирование спиртов.

О

Cu, t //

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - СН2 - ОН R - С + Н2

\

Н

спирт альдегид

первичный

Cu, t

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - СН- R R - С - R + Н2

| | |

ОН О

вторичный спирт кетон

8 Получение спиртов.

1) Гидролиз галогеноалканов.

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияR - Cl + NaOH R - OH + NaCl + H2O

галогеноалкан спирт

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH2 - CH2 + 2NaOH CH2 - CH2 + 2NaCl + 2H2O

| | | |

Cl Cl OH OH

1,2 дихлорэтан этиленгликоль

2) Гидратация алкенов - присоединение воды по π - связи молекулы алкенов.

Н+

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH2 = CH2 + H2O C2H5OH

этен этанол

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH2 = CH - CH3 + H2O CH3 - CH - CH3

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

OH

пропен - 2 пропанол - 2

Гидратация алкенов проводится в соответствии с правилом Марковникова к образованию вторичного спирта пропанола-2.

ОН

Н+ |

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияН2 = СН - СН3 + Н2О СН3 - СН - СН3

пропен пропанол-2

3) Гидрирование альдегидов и кетонов

О Н

// |

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - С + Н2R - С - ОН

\ |

Н Н

альдегид спирт

O H

// |

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - C - R + H2R - C - R

|

OH

кетон спирт

4) Окисление алкенов.

Гликоли могут быть получены при окислении алкенов водным раствором перманганата калия.

KMnO4

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияН2 = СН2 + [O] + H2O HO - CH2 - CH2 - OH

5) Специфические способы получения спиртов.

Метанол в промышленности получают при взаимодействии водорода с оксидом углерода (2) при повышенном давлении и высокой температуре на поверхности катализатора (оксида цинка).

t, Р

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияО + 2Н23 - OH

ZnO

Эту смесь угарного газа и водорода (синтез-газ), получают при пропускании паров воды над раскаленным углем:

t

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения + Н2О СН3 + Н2

синтез-газ

6Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения) Брожение глюкозы.

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения6Н12О6 2C2H5OH + 2CO2

глюкоза этанол


3 Фенолы


  1. Название

Фенолы - органические вещества, молекулы которых содержат радикал фенил, связанный с одной или несколькими гидроксильными группами.


  1. Классификация

Гидроксильная группа в молекулах органических соединений может быть связана с ароматическим ядром непосредственно, а может быть отделена от него одним или несколькими атомами углерода. Как и спирты, фенолы классифицируются по атомности, т.е. по количеству гидроксильных групп.

Одноатомные фенолы содержат в молекуле одну гидроксильную группу

OH OH OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения| | |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияCH3

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияC2H5

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияфенол 2 метил фенол 3 этил фенол

гидроксибензол орто-крезол

Многоатомные фенолы содержат в молекулах более одной гидроксильной группы

OH OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения| |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияOH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияCH3

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

1,2 дигидроксибензол 1,3 дигидроксибензол

пиракатехин, метадигидроксибензол,

орто-дигидроксибензол резорцин

ОН ОН ОН

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения| | |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияОН ОН ОН ОН

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияОН ОН

| |

ОН ОН

1,4 дегидроксибензол 1,2,6 тригидрокси гексагидрокси

пара-дигидроксибензол, бензол бензол

гидрохинон


  1. Физические свойства

Это твердое бесцветное кристаллическое вещество, с резким характерным запахом. Ядовит. При комнатной температуре незначительно растворяется в воде. Водный раствор фенола называют карболовой кислотой. При попадании на кожу он вызывает ожоги, поэтому с фенолом необходимо обращаться осторожно.

3.4 Химические свойства

1) Кислотные свойства.

Атом водорода гидроксильной группы обладает кислотным характером. Кислотные свойства у фенола выражаются сильнее, чем у воды и спиртов. Фенол реагирует:

а) со щелочными металлами

OH ONa

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения| |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения2 + 2Na 2 + H2

фенолят

натрия

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

2Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияС6Н5ОН + 2Na 2С6Н5Na + H2

б) со щелочами

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения6Н5ОН +NаОН С6Н5ОNа + Н2О

Однако кислотные свойства у фенолов выражены слабее, чем у неорганических и карбоновых кислот (в 3 000 раз меньше кислотные свойства у фенола, чем у угольной кислоты.)

2) Качественная реакция на фенол

Фенол реагирует с хлоридом железа (III) c образованием интенсивно окрашенного в фиолетовый цвет комплексного соединения. Эта реакция позволяет обнаружить его даже в незначительных количествах.

3) Реакции бензольного кольца:

а) Бромирование фенола, катализатор не требуется. При взаимодействии фенола с бромной водой образуется белый осадок 2,4,6 трибромфенола.

OH OH

| |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияBr Br

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения+ 3Br2 + 3HBr

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

|

б) Нитрование фенола.

Реакция с разбавленной азотной кислотой идет при комнатной температуре, с образованием смеси орто- и пара-изомеров нитрофенола:

OH OH OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения| | NO2 |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения+ HNO3 + + H2O

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

|

NO2

При использовании концентрированной азотной кислоты образуется 2,4,6 тринитрофенол - пикриновая кислота, взрывчатое вещество.

OH OH

| |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияO2N NO2

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения+ 3HNO3 + 3H2O

|

NO2

2,4,6 тринитрофенол

пикриновая кислота

в) Гидрирование ароматического ядра фенола в присутствие катализатора

OH OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения| |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияNi, t

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения+ 3H2

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Циклогексанол

г) Поликонденсация фенола с альдегидами происходят с образованием продуктов реакции - фенолформальдегидных смол и твердых полимеров.

Н Н

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияОН ОН ОН OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения| С | | |

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения||

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH H + O + H H H CH2 H

-H2O

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

димер

Реакция поликонденсации, т.е. реакция получения полимера, протекающая с выделением побочного низкомолекулярного продукта (Н2О), может продолжаться до полного израсходования одного из реагентов с образованием огромных макромолекул. Образование линейных молекул происходит при обычной температуре. При нагревании образующийся продукт имеет разветвленное строение, он твердый и нерастворимый в воде. В результате нагревания фенолформальдегидной смолы линейного строения с избытком альдегида получают твердые пластические массы с уникальными свойствами. Полимеры на основе фенолоформальдегидных смол применяют для изготовления лаков и красок, пластмассовых изделий, устойчивых и нагреванию охлаждению, действию воды, щелочей и кислот, они обладают высокими диэлектрическими свойствами.

3Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения.5 Строение

В молекуле фенола гидроксид непосредственно связан с атомом углерода бензольного ароматического ядра.

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияОН

Ароматическое кольцо состоит из шести атомов углерода, образовавших правильный шестиугольник, вследствие Sp2 - гибридизации электронных орбиталей шести атомов углерода. Эти атомы связаны τ-связями. Не участвующие в образование τ-связей р-электроны каждого атома углерода, перекрывающиеся по разные стороны плоскости τ-связей, образуют две части единого шестиэлектронного π -облака , охватывающего все бензольное кольцо.

В молекуле бензола С6Н6 ароматическое ядро абсолютно симметрично, единое электронное π -облако равномерно охватывает кольцо атомов углерода под- и над- плоскостью молекулы.

Ковалентная связь между атомами кислорода и водорода гидроксильного радикала сильно полярна, общее электронное облако О-Н смещено в сторону атома кислорода, на котором возникает частичный отрицательный заряд, а на атоме водорода - частичный положительный заряд. Кроме того атом кислорода в гидроксильной группе имеет неподеленные, принадлежащие только ему электронные пары

. .

-Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияО Н

. .

В молекуле фенола гидроксильный радикал взаимодействует с ароматическим ядром, при этом неподеленные электронные пары атома кислорода взаимодействуют с единым π -облаком бензольного кольца, образуя единую электронную систему. Такое взаимодействие неподеленных электронных пар и облаков π -связей называют сопряжением. В результате сопряжения неподеленной электронной пары атома кислорода гидроксогруппы с электронной системой бензольного кольца уменьшается электронная плотность на атоме кислорода. Это снижение компенсируется за счет большой поляризации связей О-Н, что в свою очередь приводит к увеличению положительного заряда на атом водорода: δ+

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияδ- H

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения: O

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения|

Следовательно, водород гидроксильной группы в молекуле фенола имеет «кислородный» характер. Таким образом, влияние радикалов составляющих молекулу фенола взаимно и оно определяет его характерные свойства.


1 Альдегиды и кетоны


  1. Строение

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения Альдегиды - органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную С = О, группу, соединенную с атомом водорода и углеродным радикалом.

O

Общая форма альдегидов //

R - C ; CnH2nO

\

H

В простейшем альдегиде - формальдегиде - роль углеводородного радикала играет другой атом водорода:

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияН

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияС = О

Н

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения Карбонильную группу связанную с атомом водорода, часто называют альдегидной: О

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияС

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияН

Органические вещества, в молекулах которых карбонильная группа связана с двумя углеродными радикалами, называют кетонами.

Общая формула:

O

||

R - C - R

Карбонильную группу кетонов называют кетогруппой.


  1. Название

В зависимости от строения углеводородного радикала, связанного с альдегидной группой, различают предельные, непредельные, ароматические, гетероциклические и другие альдегиды.


Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияO O О

// // //

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH3 - C СH2 = CH - C С

\ \ | H

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH H

уМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияксусный альдегид пропеналь

эМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединениятаналь

бензальдегид

бензольный альдегид

В соответствие с номенклатурой ИЮПАК названия предельных альдегидов образуются из названия алкана с тем же числом атомов углерода в молекуле с помощью суффикса - аль.

О О

// //

Н - С СН3 - СН - СН2 - С

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения\ \

Н Н

метаналь СН3

3 - метил бутаналь.

Нумерацию атомов углерода главной цепи начинают с атома углерода альдегидной группы. Поэтому альдегидная группа всегда располагается при первом атоме углерода и указывает ее положение цифрой нет необходимости.

Наряду с систематической номенклатурой используют и тройные названия. Эти названия, образованы от названий карбоновых кислот, соответствующих альдегидам.

Для названия кетонов по систематической номенклатуре кетогруппу обозначают суффиксом -он и цифрой которая указывает номер атома углерода карбонильной группы (нумерацию следует начинать от ближайшего к кетогруппе конца цепи).

О О СН3

|| || |

СН3 - С - СН2 - СН2 - СН3 СН3 - СН2 - С - СН - СН3

пентанон -2 2 метил пентанол - 3



4.3 Гомологический ряд

НСОН - метаналь

муравьиный альдегид,

формальдегид

-------

СН3СНО - этаналь,

уксусный альдегид

ацетальдегид

-------

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияСН3СН2СНО - пропаналь,

пропионовый альдегид.

O

||

СН5 - С - СН3 - пропанон

ацетон

СН3(СН2)2СНО - бутаналь,

масляный альдегид

O

||

СН3 - СН2 - С - СН3 - бутанон

СН3(СН2)3СНО - пентаналь,

валерьяновый

альдегид

O

||

CH3(CH2)2 - C - CH3 - пентанон

CH3(CH2)4CHO - гексаналь,

капроновый

альдегид

O

||

CH3(CH2) - C - CH3 - гексанон

CH3(CH2)5CHO - гептаналь,

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения энантовый альдегид.

О

||

СН3(СН2)4 - С - СН3 - гептанон

СН3(СН2)6СНО - октаналь,

коприловый альдегид

О

||

СН3(СН2)5 - С - СН3 - октанон

СН3(СН2)7СНО - нонаналь,

пеларгонивый

альдегид.

О

||

СН3(СН2)6 - С - СН3 - нонанон

СН3(СН2)8СНО - деканаль,

каприновый

альдегид.

O

||

СН3(СН2)7 - С - СН3 - деканон



4Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения.4 Изомерия

Для альдегидов характерен только один вид структурной изометрии:

- изомерия углеродного скелета, которая возможно с бутаналя.

Для кетонов характерны:

- изомерия положения карбонильной группы;

- межклассовая изомерия.

СН3СН2СНО СН3СОСН3

пропаналь пропанон


  1. Физические свойства

В молекуле альдегида или кетона вследствие большой электроотрицательности атома кислорода по сравнению с углеродным атомом связь С = О сильно поляризована за счет смещения электронной плотности π-связи к кислороду:

б+ S-

С = О

Альдегиды и кетоны - полярные вещества с избыточной электронной плотностью на атоме кислорода. Низшие члены ряда альдегидов и кетонов (формальдегид, ацетальдегид, ацетон) растворимы в воде неограниченно. Их температуры кипения ниже, чем у спиртов, т.к. нет подвижных атомов водорода и они не образуют ассоциатов за счет водородных связей. Низшие альдегиды имеют резкий запах, у альдегидов, содержащих от четырех до шести атомов углерода в цепи, неприятный запах, высшие альдегиды и кетоны обладают цветочными запахами.


  1. Химические свойства

Наличие альдегидов в молекуле определяет характерные свойства альдегидов.

1 Реакция восстановления.

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения Присоединение водорода к молекулам альдегидов происходит по двойной связи в карбонильной группе:

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

O H

// Ni |

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - C + H2 R - C - OH

\ |

H H

ПМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияродуктом гидрирования альдегидов является первичные спирты, кетонов вторичные спирты.

O

// Ni

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияCH3C + H2 CH3CH2

\ |

H OH

O

//

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияCH3 - C - CH3 + H2 CH3CH - CH3

|

OH

Гидрирование альдегидов - реакция восстановления, при которой понижается степень окисления, входящего в карбонильную группу.

2 Реакция окисления.

1) альдегиды способны не только восстанавливаться, но и окислятся. При окислении альдегиды образуют карбоновые кислоты.

O O

// //

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияR - C R - C

\ \

H OH

2) альдегиды окисляются кислородом воздуха и слабым аммиачным раствором оксида серебра.

O O

// //

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - C + Ag2O R - C + 2Ag

\ \ качественная реакция

H ОH (реакция серебристого зеркала)

Окислителем альдегидов может выступать и свежеприготовленный гидроксид меди(2). Окисляя альдегид, Cu2++ восстанавливается до Cu+. В ходе реакции образуются гидроксид меди(1) CuOH красного цвета и вода.

O O

// //

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияR - C + 2Cu(OH)2 R - C + Cu2O + 2H2O

\ \

H ОH

Это также качественная реакция для обнаружения альдегидов.

3 Реакция присоединения.

1) Так как в состав карбонильной группы входит двойная связь, альдегиды и кетоны способны вступать в реакции присоединения. Связь С = О полярна, на атоме углерода сосредоточены частичный положительный заряд. Альдегиды и кетоны вступают в реакции нуклеофильного присоединения. Такие реакции начинаются с взаимодействия атома углерода карбонильной группы с свободной электронной парой нуклеофильного реагента (Nu).

O

//

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияС = О + Nu - C

\

Nu

Затем образовавшийся анион присоединяет протон или другой анион.

O OH

// /

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - C + H+ - C

\ \

Nu Nu

2) Альдегиды и кетоны реагируют с галогенами, вступая в реакции замещения даже в отсутствие освещения. При этом на галоген замещаются только атомы водорода при соединение с карбонильной группой атома углерода.

O O

// //

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияR - CH2 - C + Br2 R - CH Br - C + HBr

\ \

H H

3). Альдегиды вступают в реакцию поликонденсации (Образование фенолформальдегидных смол).


  1. Cпособы получения

1) Альдегиды и кетоны могут быть получены окислением или дегидрированием спиртов.

При окислении или дегидрировании первичных спиртов могут быть получены альдегиды, а вторичных кетоны:

О

Cu,t //

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияСН3 - СН2 - СН2 - ОН СН3 - СН2 - С + Н2

\

Н

пропанол - 1 пропановый альдегид

(первичный спирт)

O

Cu,t //

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияСH3 - CH - CH3 CH3 - C - CH3 + H2

|

OH

пропанол - 1 ацетон

(вторичный спирт)

2) Реакция Кучерова (гидратация алкинов). Из ацетилена в результате реакции с водой получается уксусный альдегид, а из гомологов ацетиления - кетоны:

O

Н2SO4,t //

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияHC ≡ CH + H2O CH3 - C уксусный альдегид

HgSO4 \

этин H

O

Н2SO4,t //

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияCH3 - C ≡ CH + H2O CH3 - C - CH3

пропин HgSO4 пропанон (ацетон)

3) При нагревание кальциевых или бариевых солей карбоновых кислот образуются кетон и карбонат металла: эта реакция идет в соответствии с правилом Марковникова (атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода).

5. Карбоновые кислоты

5.1 Строение

Вещества содержащие в молекуле одну или несколько карбоксильных групп, называют карбоновыми кислотами.

O

//

Группа атомов - С называется карбоксильной группой или карбоксилом.

\

OH

Оганические кислоты содержащие в молекуле одну карбоксильную группу, являются одноосновными. Общая формула этих кислот R-COOH.

O

//

CH3-C

\

OH

Карбоновые кислоты, содержащие две карбоксильных группы, называют двухосновными.

O O O O О О

\\ // \\ // \\ //

C --- C C - CH2 - CH2 - C С - СН2 - С

/ \ / \ / \

OH OH OH OH ОН ОН

Щавелевая кислота Янтарная кислота Молоновая кислота

(этандиовая) (бутандиовая) (пропандиовая)

Существуют и многоосновные карбоновые кислоты, содержащие более двух групп.

OH

|

HOOC -- CH2 -- C -- CH2 -- COOH

|

COOH Лимонная кислота

В зависимости от природы углеводородного радикала карбоновые кислоты делятся на: предельные, непредельные, ароматические.

Предельными или насыщенными карбоновыми кислотами являются пропановая кислота.

O

//

CH3 -- CH2 -- C

\

OH

Предельные карбоновые кислоты не содержат π - связей в углеводородном радикале. В молекулах непредельных карбоновых кислот карбоксильная группа связана с ненасыщенным, непредельным углеводородным радикалом CH2 = CH - COOH - пропеновая (акриловая) кислота.

Ароматические карбоновые кислоты содержат в молекуле ароматическое (бензольное) кольцо

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияO

//

--- C

\

OH

Бензольная

кислота

5.2 Номенклатура

Название карбоновой кислоты образуется от названия соответствующего радикала с добавлением суффикса -ов, окончания -ая, и слова - кислота.

Нумерация атомов углерода начинается с карбоксильной группы.

O

4 3 2 1 //

CH3 -- CH2 -- CH -- C

| \

CH3 OH

2-метил-бутановая кислота

Количество карбоксильных групп указывается в названии суффиксами ди-, три-, тетра-.

O O O O

\\ // \\ //

C -- C C -- CH -- C

/ \ / \

OH OH OH OH

Этандиовая Пропандиовая

(щавелевая) (малоновая)

кислота кислота

Многие кислоты имеют и исторически сложившиеся, или тривиальные названия.

5.3 Гомологический ряд

HCOOH - метановая, муравьиная кислота

CH3COOH - этановая, уксусная кислота

CH3CH2COOH - пропановая, пропионовая кислота

CH3(CH2)2COOH - бутановая, масляная кислота

CH3(CH2)3COOH - пентановая, валериановая кислота

CH3(CH2)4COOH - гексановая, капроновая кислота

CH3(CH2)5COOH - гептановая, энантовая кислота

CH3(CH2)6COOH - октановая, каприловая кислота

CH3(CH2)7COOH - нонановая, пеларгониевая кислота

CH3(CH2)8COOH - декановая, каприновая кислота

Состав придельных одноосновных карбоновых кислот будет отражаться общей формулой: CnH2nO2, или CnH2n+1COOH, или R - COOH


5.4 Физические свойства

Низшие кислоты, то есть кислоты с относительно небольшой молекулярной массой, содержащие в молекуле до 4 атомов углерода - жидкости с характерным резким запахом. Кислоты содержащие от 4 до 9 атомов углерода - вязкие маслянистые жидкости с неприятным запахом; содержащие более 9 атомов углерода - твёрдые вещества, которые не растворяются в воде. Температура кипения придельных одноосновных карбоновых кислот увеличивается с ростом числа атомов углерода в молекуле, и следовательно, с ростом относительно молекулярной массы.

5.5 Химические свойства

1 Диссоциация с образованием катионов водорода и анионов кислотного остатка.

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH3COOH CH3COO- + H+

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

2 Взаимодействие с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода.

nМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияR - COOH + Me (R-COO)nMe + n/2 H2

3 Взаимодействие с основными оксидами с образованием соли и воды.

2Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияR - COOH + CaO (R-COO)2 Ca + H2O

4 Взаимодействие с гидрооксидами металлов с образованием соли и воды (реакция нейтролизации).

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения-COOH + NaOH R-COONa + H2O

5 Взаимодействие с солями более слабых кислот с образованием последних.

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH3COOH + C17H35COONa CH3COONa + C17H35COOH

Уксусная Стеарат Ацетат Стеариновая

кислота натрия натрия кислота

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

2Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияCH3COOH + K2CO3CH3COOK + H2O + CO2

Карбонат Ацетат

калия калия


  1. Взаимодействие карбоновых кислот со спиртами с образованием сложных эфиров (реакция этерификации).

O O

|| ||

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - C - OH + R - OH R - C - OR +H2O

кислота спирт

В реакцию этерификации могут вступать многоатомные спирты.

CH2OH CH2 - O - C - R

| H+, t˚ |

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияHOH + 3RCOOH CH - O - C - R + H2O

| |

CH2OH CH2 - O - C - R

Глицерин Сложный эфир

7 Реакции присоединения - в них вступают непредельные карбоновые кислоты

Катализатор

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияСnН2n- СООН + Н2 СnН2n+1 СООН

8 Реакция замещения (с галогенами) в нее способны вступать предельные карбоновые кислоты.

Р(красный)

СМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияН3СООН +Сl2 СН2Сl - СООН + НСl

Хлоруксусная

Кислота

5.6 Получение

1 Окисление первичных спиртов и альдигидов

O

[O] //

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - CH2 - OH R - C

\

OH

O O

// [O] //

RМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - C R - C

\ \

H OH

2 Окисление гомологов бензола

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

- CH3 [O] - COOH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Бензольная кислота

3 гидролиз различных производных карбоновых кислот.

O

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения|| H+

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH3 - C - O - C2H5 + H2O CH3 - COOH + C2H5OH

Гидролиз сложного эфира под действием водного раствора щёлочи протекает необратимо, образуется не кислота, а соль.

O O

|| //

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH3 - C - O - C2H5 + NaOH CH3 - C + C2H5OH

\

ONa


  1. Сложные эфиры. Жиры

6.1 Строение жиров.

При взаимодействии карбоновых кислот со спиртами образуются сложные эфиры.

6.2 Сложны эфиры в природе и технике

Сложные эфиры широко распространены в природе, находят применение в технике и различных отраслях промышленности. Они являются хорошими растворителями органических веществ, их плотность меньше плотности воды и они практически не растворяются в ней. Сложные эфиры с небольшой молекулярной массой легко воспламеняющиеся жидкости с невысокими температурами кипения, имеющие запахи различных фруктов. Их применяют как растворители красок и лаков, ароматизаторы изделий пищевой промышленности. Сложные эфиры высших карбоновых кислот и высших одноосновных спиртов называют восками.

6.3 Строение жиров

Жиры - природные соединения, которые представляют собой сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.

Большинство жиров образовано тремя карбоновыми кислотами: аминовой, пальмитиновой и стеариновой. Две из них предельные, а аминовая непредельная, таким образом, в состав жиров входят остатки предельных и непредельных карбоновых кислот в различных сочетаниях.

В обычных условиях жиры, содержащие в своем составе остатки непредельных кислот, чаще всего бывают жидкими. Их называют маслами. Это жиры растительного происхождения: льняное, конопляное, подсолнечное и другие масла. Реже встречаются жидкие жиры животного происхождения - рыбий жир. Большинство природных жиров животного происхождения при обычных условиях твёрдые. Жиры, содержащие остатки предельных кислот - твердые - бараний жир, свиное сало.

6.4 Химические свойства

Состав жиров определяет химические свойства. Они обесцвечивают бромную воду, вступают в реакции присоединения, гидрирования.

Гидрированием жидких жиров получают твёрдые сложные жиры. Это реакция лежит в основе получения маргарина.

O O

// //

H2C - O - C H2C - O - C

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения\ \

CnH2n-1 CnH2n+1

O O

// p,t //

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияHC - O - C + 3H2 HC - O - C

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения\ \

CnH2n-1 CnH2n+1

O O

// //

H2C - O - C H2C - O - C

\ \

CnH2n-1 CnH2n+1



Все жиры подвергаются гидролизу

O O

// //

H2C - O - C CH2OH HO - C

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения\ \

R1 R1

O O

// //

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияHC - O - C + 3H2O CHOH + HO - C

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения\ \

R2 R2

O O

// //

H2C - O - C CH2OH HO - C

\ \

R3

R3

7 Углеводы

7.1 Строение

Углеводы - органические вещества, молекулы которых состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, причём водород и кислород находятся в них, как правело в том же соотношение, как и в молекуле воды (2:1)

Общая формула углеводов Cn(H2O)m , состоит из углерода и воды, отсюда и название класса.

7.2 Классификация

Углеводы по их способности гидролизовываться можно разделить на три основные группы: моно-, ди-, полисахариды.

1 Моносахариды - углеводы, которые негидролизуются (не разлагаются водой). В зависимости от числа атомов углерода моносахариды подразделяются на триозы (молекулы которых три углеродных атома); тетроды (четыре углеродных атома); пентозы (5); гексозы (6).

В природе моносахариды представлены преимущественно пентозами и гексозами. К пентозам относятся рибоза C5H10O5 и дезоксирибоза C5H10O4. Они входят в состав РНК и ДНК.

К гексозам, имеющим общую молекулярную формулу C6H12O6, относятся глюкоза, фруктоза, галактоза.

2 Дисахариды - углеводы, которые гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов. Общая формула C12H22O11.

К дисахаридам относятся:

а) Сахароза, при гидролизе образует одну молекулу глюкозы и одну молекулу фруктозы. Содержится в большом количестве в сахарной свёкле, клёне, сахарном тростнике, кукурузе.

б) Мальтоза, гидролизуется с образованием двух молекул глюкозы. Получают при гидролизе под действием ферментов, содержащихся в солоде.

в) Лактоза, гидролизуется с образованием молекулы глюкозы и молекулы галактозы. Содержится в молоке млекопитающих (4-6%).

3. Пилисахариды - крахмал, целлюлоза - углеводы, которые гидролизуются с образованием множества молекул моносахаридов. Общая формула (C6H10O5)n.

7.3 Роль углеводов в природе

Роль углеводов в природе и их значение для жизни человека чрезвычайно велико. Они выступают источником энергии для клеток животных и человека. Многие углеводы выполняют запасную функцию. Кислоты РНК и ДНК, выполняют функцию передачи наследственной информации. Углеводы служат источником нашего питания. Самая гигиеничная наша одежда сделана из целлюлозы или продуктов на ее основе: хлопка и льна, вискозного волокна и ацетатного шелка. Деревянные дома и мебель построены из целлюлозы, образующей древесину. Книги, газеты, письма, денежные банкноты - все эти продукты целлюлозно-бумажные. Значит, углеводы обеспечивают нас самым необходимым для жизни: пища, одежда и т.д.

Углеводы участвуют в построении сложных белков, ферментов, гормонов. Единственным источником энергии на земле является энергия солнца, а единственным способом его аккумулирования для обеспечения жизнедеятельности живых организмов является процесс фотосинтеза, протекающий в клетках живых растений и приводящих к синтезу углеводов из воды и углекислого газа.

7.4 Физические свойства и нахождение в природе моносахаридов

Глюкоза и фруктоза - твердые бесцветные кристаллические вещества. Глюкоза содержится в соке винограда вместе с фруктозой, которая содержится в некоторых фруктах и плодах. В крови человека и животных постоянно содержится 0,1% глюкозы. Большая её часть (70%) в тканях подвергается медленному окислению с выделением энергии и образованием конечных продуктов - углекислого газа и воды.

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения6H12O6 + 6О2 6СО2 + 6Н2О + 2920 КДж

Энергия, выделяемая при разложении глюкозы, в значительной степени обеспечивает энергетические потребности живых организмов.

Превышение содержания глюкозы в крови выше уровня 180 мг на 100мл крови свидетельствует о нарушении углеродного обмена и развитии опасного заболевания - сахарного диабета.

7.5 Строение молекулы глюкозы

Глюкоза реагирует с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры, содержащие от 1 до 5 остатков кислоты.

Если раствор глюкозы прилить к свежеполученному гидроксиду меди, то осадок растворяется и образуется ярко-синий раствор соединения меди, т.е. происходит качественная реакция на многоатомные спирты. Следовательно глюкоза является многоатомным спиртом. Если же взболтать полученный раствор, то вновь выпадет осадок, но уже красноватого цвета, т.е. произойдет качественная реакция на альдегиды.

Аналогично если нагреть раствор глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра, то произойдет реакция серебряного зеркала. Следовательно, глюкоза является альдегидо-спиртом. Всего атомов углерода в молекуле C6H12O6 - шесть. Шестой атом входит в состав альдегидной группы.

О

//

- C

\

Н

Остальные пять атомов связываются с гидроксигруппами.

Н Н Н Н Н O

| | | | | //

H - C - C - C - C - C - C

| | | | | \

OH OH OH OH OH H

или O

//

CH2OH - (CHOH)4 - C

\

H

Установлено, что в растворе глюкозы, помимо линейных молекул существуют молекулы циклического строения.

Альдегидная группа (1-ый атом углерода) может приблизится к гидроксильной группе пятого атома углерода. В первом под влиянием гидроксильной группы разрывается π-связь: к атому кислорода присоединяется атом водорода и «потерявший» этот атом кислород гидроксигруппы замыкает цикл:

6

6 CH2OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияCH2OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения5 | 5 O

H - C - OH

4 | H H OH

HМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - C - OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения3 | 4 1

OH - C - H OH H

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения2 | OH H

H - C - OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения1 | 3 2

HМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения - C = O H OH

В результате этой перегруппировки атомов образуется циклическая молекула. Циклическая формула показывает не только порядок связи атомов, но и их пространственное расположение. В результате взаимодействия 1 и 5 атомов углерода появляется новая гидроксигруппа у первого атома, которая может занять в пространстве два положения: над и под плоскостью цикла, а по тому возможны две циклические формы глюкозы:

а) α - форма глюкозы - гидроксильные группы при первом и втором атомах углерода расположены по одну сторону кольца молекулы.

б) β - форма глюкозы - гидроксильные группы находятся по разные стороны молекулы.

CH2OH CH2OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

O O

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH H H H H OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

OH H OH H

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияOH OH OH H

H OH H OH

α - форма β - форма

глюкозы глюкозы


Изомером альдегидоспирта глюкозы является котоноспирт - фруктоза

CH2OH - (CHOH)3 - C - CH2OH

||

O

7.6 Химические свойства глюкозы

Глюкоза обладает двойственной функцией, являясь и альдегидом, и многоатомным спиртом, поэтому для неё характерны:

1 Реакции глюкозы как многоатомного спирта.

Глюкоза даёт качественную реакцию многоатомных спиртов - со свежеполученным гидроксидом меди (II), образуя ярко синий раствор соединения меди (II). Глюкоза подобно спиртам может образовывать сложные эфиры.

2 Реакции глюкозы как альдегида.

а) Окисление альдегидной группы.

Глюкоза как альдегид способна окисляться в глюконовую кислоту и давать качественные реакции альдегидов:

Реакция "серебряного зеркала":

O O

// t //

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH2OH - (CHOH)4 - C + Ag2O CH2OH - (CHOH)4 - C + 2Ag

\ \

H OH

Глюконовая кислота

Реакция со свежеполученным Cu(OH)2 при нагревании

O O

// t //

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH2OH - (CHOH)4 - C + 2Cu(OH)2 CH2OH - (CHOH)4 - C + Cu2O + H2O

\ \

H OH

б) Восстановление альдегидной группы.

Глюкоза может восстанавливаться в соответствующий многоатомный спирт (сорбит):

O

// Ni

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH2OH - (CHOH)4 - C + H2 CH2OH - (CHOH)4 - CH2OH

\

H сорбит

3 Реакции брожения.

Эти реакции протекают под действием особых биологических катализаторов белковой природы - ферментов:

а) Спиртовое брожение

дрожжи

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения6H12O6 2C2H5OH + 2CO2

издавна применяемое для получения этилового спирта и алкогольных напитков.

б) Молочнокислое брожение,

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения6H12O6 2CH3 - CH - COOH

|

OH

Молочная кислота.

которое составляет основу жизнедеятельности молочно кислых бактерий, и происходит при скисании молока, квашении капусты и огурцов, силосовании зерновых кормов.

в) Маслянокислое брожение

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения6H12O6C3H7COOH + 2H2 + 2CO2

Масляная

Кислота

7.7 Полисахариды. Крахмал и целлюлоза

Полисахариды это крахмал и целлюлоза.

7.8 Физические свойства и нахождение в природе

Крахмал - белый аморфный порошок, не растворяется в холодной воде. В горячей воде он разбухает и образует коллоидный раствор - крахмальный клейстер. Крахмал содержится в цитоплазме растительных клеток в виде зерен запасного питательного вещества. В клубнях картофеля содержится около 20% крахмала, в пшеничных и кукурузных зёрнах - около 70%, а в рисовых - почти 80%.

Целлюлоза, выделенная из природных материалов, твёрдое волокнистое вещество не растворимое в воде.

Оба полисахарида имеют растительное происхождение, однако играют в клетке растений разную роль: целлюлоза - строительную, конструкционную функцию, а крахмал - запасающую. Поэтому целлюлоза является обязательным элементом клеточной оболочки растений. Волокна хлопка содержат до 95% целлюлозы, волокна льна и конопли - до 80%, а в древесине её содержится около 50%.


7.9 Строение крахмала и целлюлозы

Состав этих полисахаридов выражается общей формулой (C6H10O5)n. Число повторяющихся звеньев в макромолекуле крахмала может колебаться от нескольких сотен до нескольких тысяч. Целлюлоза молекулярной массой достигает нескольких миллионов. Углеводы различаются не только молекулярной массой, но и структурой. Для крахмала характерны два вида структур макромолекул: линейная и разветвлённая. Линейную структуру имеют более мелкие макро молекулы той части крахмала, которую называют амилозой, а разветвлённую структуру имеют молекулы другой составной части крахмала - амилопектина.

В крахмале на долю амилозы приходится 10 % - 20 %, а на долю амилопектина 80 % - 90 %. Амилоза крахмала растворяется в горячей воде, а амилопектин только набухает.

Структурные звенья крахмала и целлюлозы построены по-разному. Если звено крахмала включает остатки α - глюкозы, то целлюлоза - остатки β - глюкозы, ориентированные в природные волокна.

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияCH2OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияO

H H H

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияOH H O

H OH n

Фрагмент линейной структуры крахмала.




Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияCH2OH

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияO

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияH H

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияO

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияOH H

H

H OH n

Молекула целлюлозы состоят только

из линейных цепей, содержащих остатки β - глюкозы

7.10 Химические свойства

1. Образование глюкозы.

Крахмал и целлюлоза подвергаются гидролизу с образованием глюкозы в присутствии минеральных кислот (H2SO4).

H2SO4

(Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияC6H10O5)n + (n-1)H2O n C6H12O6

Полисахарид глюкоза

В пищеварительном тракте животных крахмал подвергается сложному ступенчатому гидролизу

кМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединениярахмал декстрины мальтоза глюкоза

Организм человека не приспособлен к перевариванию целлюлозы, так как не имеет ферментов, необходимых для разрыва связей между остатками β - глюкозы в макромолекуле целлюлозы. Лишь у термитов и жвачных животных в пищеварительной системе живут микроорганизмы, вырабатывающие необходимые для этого ферменты.

2. Образование сложных эфиров.

Крахмал может образовывать эфиры за счёт гидроксигрупп, однако эти эфиры не нашли практического применения. В целлюлозе в структурном звене содержится три свободные спиртовые гидроксигруппы. Общую формулу можно записать и так: [ C6H7O2(OH)3]n.

За счёт этих спиртовых гидроксигрупп целлюлоза может образовывать сложные эфиры, которые широко применяются. При обработки целлюлозы смесью азотной и серной кислот получают в зависимости от условий моно-, ди-, и тринитроцеллюлозу:

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

OH OH

/ /

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения6H7O2 - OH + nHNO3 C6H7O2 - OH + nH2O

\ \

OH n ONO2 n

Мононитроцеллюлоза

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения

OH OH

/ /

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения6H7O2 - OH + 2nHNO3 C6H7O2 - ONO2 + 2nH2O

\ \

OH n ONO2 n

Динитроцеллюлоза

Методические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединенияOH ONO2

/ /

CМетодические указания к изучению курса Кислородсодержащие органические соединения6H7O2 - OH + 3nHNO3 C6H7O2 - ONO2 + 3nH2O

\ \

OH n ONO2 n

Тринитроцеллюлоза

Все нитраты целлюлозы обладают очень высокой горючестью, а тринитрацеллюлоза (пироксилин) - взрывчатостью. Он набухает в ацетоне, в смеси этилового эфира и этилового спирта служит для производства бездымного пороха.

Спиртовой раствор моно- и динитроцеллюлозы (коллоксилин) с камфарой образует одну из первых известных пластмасс - целлулоид.

Наибольшее промышленное значение имеют уксуснокислые эфиры целлюлозы - диацетат и триацетат целлюлозы:

[C6H7O2(OCOCH3)2OH]n [C6H7O2(OCOCH3)3OH]n

Диацетат целлюлозы Триацетат целлюлозы

Эти эфиры не обладают огнеопасными свойствами и хорошо растворяются во многих растворителях. Ацетаты целлюлозы используют в производстве ацетатного волокна.



© 2010-2022