3. Как с помощью химических реакций отличить друг от друга глицерин, фенол, бензиловый спирт?

Решение:

Определить с помощью качественных реакций можно фенол и глицерин. Качественная реакция на фенол – действие раствора хлорида железа (III), при этом появляется интенсивное фиолетовое окрашивание:

Глицерин можно определить с помощью качественной реакции с гидроксидом меди (II). В результате реакции голубой осадок Cu(OH)₂ растворяется, появляется васильковое окрашивание:

Бензиловый спирт с указанными реагентами не дает положительных результатов.

4. Какие соединения могут быть получены при окислении раствором kMnO4 пропилового спирта, изопропилового спирта, фенола?

Решение:

а) при окислении первичных спиртов образуются альдегиды, при дальнейшем окислении которых получают карбоновые кислоты:

б) окисление вторичных спиртов приводит к образованию кетонов:

в) окисление третичных спиртов осуществляется в более жестких условиях, сопровождается образованием 4-х соединений – карбоновых кислот и (или) кетонов с меньшим числом атомов углерода:

г) окисление фенола сопровождается разрушением ароматического кольца и образованием целого ряда соединений, в том числе соединений хиноидного типа:

.

5. Какой спирт можно получить в результате следующих превращений:

Решение:

ацетилен(А) этаналь(В)

НОН

СН₃-СН-СН₂-СН₃ → СН₃-СН-СН₂-СН₃

| -МgОНBr |

ОМgBr ОН

(С) бутанол-2(Д)

6. Осуществить превращения:

Решение:

Образование соединения А – реакция радикального замещения, соединения В – реакция окисления (реакция Вагнера), соединения С – реакция нуклеофильного замещения (щелочной гидролиз).

3.2. Альдегиды и кетоны (карбонильные соединения)

Литература

1. Иванов, В.Г. Органическая химия: учеб. пособие для вузов / В.Г. Иванов, В.А. Горленко. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. -С. 198-221,455-468.

2. Грандберг, И.И. Органическая химия: учеб. для вузов / И.И. Грандберг. - М.: Дрофа, 2002. -С. 330-357.

3. Денисов, В.Я. Органическая химия: учеб. для вузов / В.Я. Денисов, Д.Л. Мурышкин, Т.В. Чуйкова. – М.: Высшая школа, 2009. -С. 117-135, 412-425.

4. Артеменко, А.И. Органическая химия: учеб. для вузов / А.И. Артеменко. - М.: Высшая школа, 2009. -С. 147-170.

5. Петров, А.А. Органическая химия: учеб. для вузов / А.А. Петров. - С-Пб.: Иван Федоров, 2002. -С. 162-189,

404-416.

В рекомендуемых учебниках [1,3,4] представлен значительно больший объем материала, чем это необходимо по программе. Во всех учебниках подробно рассмотрены электронное строение, химические свойства карбонильных соединений, механизмы реакций присоединения. В рекомендуемом учебнике [2] материал изложен систематично и кратко, поэтому самостоятельно изучать тему «Карбонильные соединения» лучше по учебнику [2].

Производные углеводородов, содержащие карбонильную группу, называются карбонильными соединениями. Если карбонильная группа соединена с углеводородным радикалом и водородом, то такие соединения называются альдегидами, если с двумя радикалами – соединения называются кетонами. В зависимости от природы радикала альдегиды и кетоны бывают алифатическими (предельные и непредельные альдегиды и кетоны ), ароматическими (альдегидыи кетоны).

Изучение этой темы лучше начать с предельных карбонильных соединений, имеющих общую молекулярную формулу С_nН_2nО.

Принципы номенклатуры карбонильных соединений рассмотрены ранее (см. «Номенклатура»), однако некоторые тривиальные названия альдегидов и кетонов следует знать.

Названия карбонильных соединений могут быть составлены по рациональной номенклатуре, в этом случае альдегиды рассматривают как производные уксусного альдегида, например, СН₃-СН₂-СНО – метилуксусный альдегид. В названии кетонов указывают радикалы и добавляют слово кетон, например, СН₃-СО-СН₂-СН₃ – метилэтилкетон.

Альдегиды можно называть по названию кислот, в которые они переходят при окислении: муравьиный альдегид – муравьиная кислота, уксусный альдегид – уксусная кислота и т.д.

Для карбонильных соединений характерна структурная изомерия: различное строение углеродной цепи, различное расположение карбонильной группы в цепи, т.е. альдегиды и кетоны являются структурными изомерами.

Студенту необходимо подробно рассмотреть электронное строение карбонильных соединений. Двойная связьС=О, подобно связи С=С, представляет собой комбинацию σ- и π- связей. Следует сравнить характеристики этих связей (длину, прочность), подчеркнуть высокую поляризуемость двойной связи в карбонильной группе: С^δ+ = О^δ-, что является причиной высокой реакционной способности альдегидов и кетонов.

При рассмотрении физических свойств следует обратить внимание на более высокие значения температур кипения и плавления карбонильных соединений по сравнению с углеводородами, что связано с диполь - дипольным взаимодействием молекул альдегидов и кетонов.

Химия карбонильных соединений исключительно разнообразна, многочисленные реакции, в которые они способны вступать, позволяют получать вещества многих классов. Наиболее характерные реакции карбонильных соединений – реакции нуклеофильного присоединения (А_N). Альдегиды в этих реакциях проявляют большую реакционную способность, чем кетоны. Реакции присоединения идут в мягких условиях. Наиболее характерные реагенты: синильная кислота, гидросульфит натрия, спирты, амины. Студенту следует обратить внимание на особенности данных реакций.

Необходимо рассмотреть и другой тип превращений, характерный для карбонильных соединений, – реакции окисления, в том числе качественные реакции на альдегидную группу.

При изучении данной темы студенту следует обратить внимание на химические свойства ароматических карбонильных соединений, для которых характерны химические реакции как по карбонильной группе, так и по бензольному кольцу. При этом в результате взаимного влияния данных групп реакционная активность карбонильных соединений несколько отлична от алифатических альдегидов и кетонов (понижается реакционная активность в реакциях А_N– типа, окисления).

При изучении данной темы особое внимание следует уделить вопросам получения карбонильных соединений, подчеркнуть связь карбонильных соединений с углеводородами, спиртами.

Контрольные вопросы и упражнения:

1. Напишите структурные формулы возможных изомеров карбонильных соединений с общей формулой C₆H₁₂O и назовите их по рациональной номенклатуре, номенклатуре ИЮПАК. 2. Получите возможными способами бутаналь.

2. Напишите уравнения реакций взаимодействия пропионового альдегида со следующими веществами: 1. аммиачным раствором гидроксида серебра; 2. гидросульфитом натрия; 3. этиловым спиртом; 4. синильной кислотой. Укажите типы химических реакций. Назовите полученные соединения.

3. Напишите уравнения реакций окисления хромовой смесью пентанона-2 и пентанона-3. Назовите полученные соединения.

4. Напишите формулы промежуточных и конечных продуктов, получаемых в результате последовательного действия на пропин следующих реагентов: 2 моль НСI, 2 моль КОН (вода). Назовите все соединения.

5. Напишите формулы промежуточных и конечных продуктов, получаемых в результате последовательного действия на ацетилен следующих реагентов: 2 моль НСI, 2 моль КОН (вода), гидроксида меди (II). Назовите промежуточные и конечные продукты реакций.

П р и м е р ы р е ш е н и я т и п о в ы х з а д а ч