Тема 3. Производные углеводородов
3.1. Спирты и фенолы
Классификация соединений с гидроксильной группой на спирты и фенолы. Спирты и фенолы как производные углеводородов, у которых один или несколько атомов водорода замещены гидроксидной группой (ОН).
Спирты и их производные. Классификация спиртов. Особенности реакций окисления спиртов в зависимости от строения. Важнейшие представители одноатомных и многоатомных спиртов и их использование. Поливиниловый спирт. Физические и химические свойства спиртов, промышленные способы получения.
Фенолы. Промышленные способы получения. Физические свойства и токсичность фенола. Особенности строения фенола. Взаимное влияние кольца и гидроксильной группы. Реакции электрофильного замещения. Усиление кислотных свойств фенолов по сравнению со спиртами. Использование фенола в производстве поверхностно – активных веществ, фенолформальдегидных смол, эпоксидных полимеров, красителей (табл.6).
Таблица 6
Характеристика спиртов и фенолов
Класс соединений и структура |
Тип реакций |
Реагент |
Спирты
|
Реакции гидроксильного водорода – разрыв связи О-Н: кислотные свойства |
Na |
Этерификация |
R – СООН |
|
Реакция гидроксила – разрыв связи С-О |
HBr,PCl5, SO2Cl |
|
Дегидратация внутри – и межмолекулярная |
R-OH, H2SO4, Al2O3 (kat.), t0 |
|
Окисление |
K2 Cr2O7 +H2SO4; KMnO4 + H2SO4 |
|
Фенолы
|
Реакции гидроксила – разрыв связи О-Н: кислотные свойства, конденсация, поликонденсация |
NaOH, FeCl3
|
Реакции бензольного кольца – электрофильное замещение |
HNO3, Br2, H2SO4 |
|
Реакции присоединения: гидрирование, хлорирование |
Н2, kat. Cl2, kat. |
|
Окисление |
Кислород воздуха, др. окислители. |
Литература / 1, с. 103-121, 306 - 315; 2, с. 114-146, 408 - 428 /.
Контрольные задания
Как классифицируют спирты в зависимости от строения углеводородного радикала, положения и числа гидроксильных групп? Ответ сопровождайте примерами. Все спирты назовите по систематической номенклатуре.
Представьте структурные формулы изомеров спирта с общей формулой С5Н12О. Напишите формулы ближайших гомологов. Назовите все изомеры по систематической номенклатуре.
Как зависит агрегатное состояние спиртов от числа атомов углеводорода? Схематично представьте образование водородных связей между молекулами спиртов и поясните, как наличие межмолекулярных водородных связей сказывается на физических свойствах спиртов (растворимость, температура кипения, плотность).
Укажите основные методы получения метанола и этанола, составьте уравнения реакций. Назовите основные области применения этих спиртов.
Приведите уравнения реакций, характеризующих кислотные свойства спиртов. У каких спиртов – одно – или многоатомных – эти свойства выражены в большой степени?
Составьте уравнения реакций этерификации, лежащих в основе получения метилэтилового эфира и бутилацетата. Назовите исходные соединения и укажите условия проведения реакций.
С помощью каких реакций можно отличить первичный спирт от вторичного, одноатомный спирт - от многоатомного? Приведите уравнения соответствующих реакций.
На примере изопропилового спирта рассмотрите химические свойства одноатомных предельных спиртов. Приведите уравнения реакций и назовите все соединения по систематической номенклатуре.
Как можно, используя реакцию окисления, различить первичные, вторичные и третичные спирты? Приведите уравнения реакций окисления 1- пропанола, 2- пропанола и 2 – метил – 2 пропанола, укажите условия проведения реакций, назовите образовавшиеся соединения по систематической номенклатуре.
Приведите уравнения реакций получения глицерина несколькими способами: из пропилена, ацетилена и формальдегида, из жира. Какие полимеры можно получить на основе глицерина?
Рассмотрите получение высших жирных спиртов (ВЖС) из парафинов, из высших жирных кислот (ВЖК). Какова окисляемость ВЖС по сравнению с низкомолекулярными спиртами? Допишите уравнение реакции получения поверхностно – активного вещества – полиоксиэтиленового эфира ВЖС, которое может быть использовано как добавка к бетону.
Напишите уравнения реакций получения глицерина. Укажите особенности химических свойств многоатомных спиртов по сравнению с одноатомными, подтвердите уравнениями реакций. Укажите производные глицерина, нашедшие применение в технике.
Какие соединения ароматического ряда называются фенолами? Напишите уравнение реакции получения фенола из изопропилбензола. Какие свойства фенола позволяют использовать его для пропитки деревянных конструкций? Назовите по систематической номенклатуре и дайте тривиальные названия следующим соединениям:
Каково различие в строении ароматических спиртов и фенолов? С помощью каких реакций можно отличить ароматический спирт от фенола? Ответ поясните, взяв для сравнения фенилметанол (бензиловый спирт) и 2-метилфенол (орто-крезол).
Напишите уравнения реакций взаимодействия фенола с растворами щелочи и хлорида железа (III). О каких свойствах фенола свидетельствуют эти реакции, и где они применяются? Почему ароматические спирты не участвуют в подобных реакциях?
Обоснуйте возможность реакций конденсации фенолов за счет атомов водорода гидроксильной группы и бензольного кольца. Приведите примеры таких реакций конденсации.
Приведите уравнения реакций образования фенолята натрия, оксиэтилирования алкилфенолов. Какое влияние оказывает бензольное кольцо на реакционную способность гидроксильной группы? Какие заместители кольца могут повысить кислотные свойства фенолов, а какие - понизить?
Напишите уравнения реакций бромирования, нитрования, сульфирования фенола, укажите механизм этих реакций. Какое влияние оказывает гидроксильная группа на реакционную способность бензольного кольца?
Приведите уравнения реакции получения поверхностно – активного вещества при взаимодействии n–октилфенола с окисью этилена. Укажите область использования ПАВ в строительной практике.
Какие реакции лежат в основе получения из фенола взрывчатых веществ, красителей, поверхностно – активных веществ?