- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •Глава 1. ОРГАНИЧЕСКИЕ ГАЛОГЕНИДЫ
- •1.1. НОМЕНКЛАТУРА
- •1.2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
- •1.3. АЛКИЛГАЛОГЕНИДЫ
- •1.3.1. Строение и номенклатура
- •1.3.2. Физические свойства
- •1.3.3. Способы получения
- •1.3.3.1. Промышленное получение алкилгалогенидов
- •1.3.3.2. Лабораторные методы синтеза алкилгалогенидов
- •1.3.4. Химические свойства
- •1.3.4.1. Получение простых эфиров (синтез Вильямсона)
- •1.3.4.2. Получение сложных эфиров
- •1.3.4.3. Получение алкинов
- •1.3.4.4. Получение аминов (аммонолиз галогенопроизводных)
- •1.3.4.5. Получение нитрилов
- •1.3.4.6. Дегидрогалогенирование алкилгалогенидов
- •1.3.4.7. Восстановление алкилгалогенидов
- •1.3.5. Механизмы реакций нуклеофильного замещения
- •1.3.6. Механизмы реакций элиминирования
- •1.3.7. Анализ алкилгалогенидов
- •1.4. АРИЛГАЛОГЕНИДЫ
- •1.4.1. Номенклатура
- •1.4.2. Физические свойства
- •1.4.3. Способы получения
- •1.4.3.1. Реакции галогенирования ароматических соединений
- •1.4.3.2. Получение арилгалогенидов из солей диазония
- •1.4.4. Химические свойства
- •1.4.4.2. Нуклеофильное замещение в активированных арилгалогенидах
- •1.4.4.3. Электрофильное замещение водорода в ароматическом кольце
- •1.4.5. Анализ арилгалогенидов
- •Глава 2. СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ
- •2.1. СПИРТЫ
- •2.1.1. Строение и классификация
- •2.1.2. Номенклатура
- •2.1.3. Физические свойства
- •2.1.4. Способы получения спиртов
- •2.1.4.1. Гидратация алкенов
- •2.1.4.2. Ферментативный гидролиз углеводов
- •2.1.4.3. Гидролиз алкилгалогенидов
- •2.1.4.4. Синтез Гриньяра
- •2.1.4.5. Гидроборирование-окисление
- •2.1.5. Химические свойства спиртов
- •2.1.5.1. Реакция с галогеноводородами
- •2.1.5.2. Внутримолекулярная дегидратация спиртов. Образование алкенов
- •2.1.5.3. Кислотность спиртов
- •2.1.5.4. Образование эфиров
- •2.1.5.5. Реакция с тригалогенидами фосфора. Образование алкилгалогенидов
- •2.1.6. Анализ спиртов. Качественные реакции на спирты
- •2.2. ФЕНОЛЫ
- •2.2.1. Структура и номенклатура
- •2.2.2. Физические свойства фенолов
- •2.2.3. Нахождение в природе
- •2.2.4. Способы получения
- •2.2.4.1. Гидролиз арилгалогенидов
- •2.2.4.2 Окисление кумола
- •2.2.4.3. Сплавление бензолсульфоната натрия со щелочью
- •2.2.4.4. Гидролиз солей диазония
- •2.2.5. Реакции фенолов
- •2.2.5.1. Кислотность фенолов
- •2.2.5.2. Получение простых эфиров
- •2.2.5.3. Получение сложных эфиров
- •2.2.5.4. Замещение в ароматическое кольцо
- •2.2.6. Анализ фенолов
- •Глава 3. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ
- •3.1. СТРУКТУРА И НОМЕНКЛАТУРА
- •3.2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
- •3.3. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
- •3.3.1. Гидроформилирование алкенов. Оксосинтез
- •3.3.2. Окислене первичных спиртов и метилбензолов
- •3.3.3. Восстановление хлорангидридов карбоновых кислот
- •3.3.4. Пиролиз солей карбоновых кислот
- •3.3.5. Гидролиз дигалогеналканов
- •3.4. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
- •3.4.1. Окисление
- •3.4.2. Восстановление
- •3.4.3. Присоединение HCN
- •3.4.4. Присоединение бисульфита натрия
- •3.4.5. Присоединение производных аммиака
- •3.4.6. Присоединение илидов фосфора
- •3.4.7. Присоединение спиртов
- •3.4.8. Реакция Канницаро
- •3.4.9. Альдольная конденсация
- •3.4.10. Бензоиновая конденсация
- •3.5. АНАЛИЗ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ
- •Глава 4. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
- •4.1. СТРУКТУРА, КЛАССИФИКАЦИЯ
- •4.2. НОМЕНКЛАТУРА
- •4.3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
- •4.4. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
- •4.4.1. Промышленное получение муравьиной и уксусной кислот
- •4.4.2. Окисление первичных спиртов
- •4.4.3. Окисление алкилбензолов
- •4.4.4. Реакция Гриньяра
- •4.4.5. Нитрильный синтез
- •4.5. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
- •4.5.1. Кислотность, образование солей
- •4.5.2. Получение функциональных производных карбоновых кислот
- •4.5.2.1. Получение галогенангидридов
- •4.5.2.2. Получение амидов и нитрилов
- •4.5.2.3. Получение сложных эфиров
- •4.5.3. Восстановление
- •4.5.4. Замещение в радикале
- •4.5.4.2. Замещение в ароматическом кольце карбоновых кислот
- •4.5.5. Декарбоксилирование
- •4.6. ПРОИЗВОДНЫЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
- •4.6.1. Номенклатура производных карбоновых кислот
- •4.6.2. Реакции гидролиза производных карбоновых кислот
- •4.6.2.1. Гидролиз сложных эфиров
- •4.6.2.2. Гидролиз амидов
- •4.6.2.3. Гидролиз хлорангидридов
- •4.6.2.4. Гидролиз ангидридов
- •4.6.2.5. Гидролиз нитрилов
- •4.7. АНАЛИЗ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
|
|
|
|
|
Органическая химия. Часть 2: учебное пособие / |
|||||
|
|
|
|
|
Т.А. Сарычева, Л.В. Тимощенко, 2004. – 116 с. |
|||||
H N |
|
CH CH |
CH3CH2Br |
H3CH2C HN |
|
CH2CH3 |
|
CH3CH2Br |
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|||||||||
2 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
этанамин |
|
|
диэтиламин |
|||||||
(первичный амин) |
(вторичный амин) |
CH2CH3
H3CH2C N CH2CH3
триэтиламин (третичный амин)
1.3.4.5. Получение нитрилов
Алифатические нитрилы получают обработкой алкилгалогенидов цианистым натрием в растворителе, который растворяет оба эти реагента, например, в диметилсульфоксиде:
H3C CH2 Cl + NaCN H3C CH2 CN + NaCl
Реакция алкилгалогенидов с цианид-ионом протекает как нуклеофильное замещение. Поскольку HCN – очень слабая кислота, цианид-анион CN– является сильным основанием и способен отрывать ион водорода от галогенида, вызывая реакцию элиминирования наряду с замещением. Для вторичных, а особенно для третичных галогенидов элиминирование становится основной реакцией. В этом случае, как и в реакциях, описанных в разд. 1.1.4.2 и 1.1.4.3, мы встречаемся с тем фактом, что реакция нуклеофильного замещения синтетиче-
ски важна только при использовании первичных галогенидов:
H C |
|
H C |
|
H C |
|
CH |
2 |
Br + CN |
|
|
|
H C |
|
H C |
|
H C |
|
CH |
2 |
CN + Br |
первичный |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
3 |
2 |
2 |
|
|
|
|
3 |
2 |
2 |
|
|
|
галогенид: |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-бромбутан |
|
|
|
|
|
|
бутанонитрил |
|
|
замещение |
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
третичный |
||||
H C |
|
C |
|
Br + CN |
|
|
|
H C |
|
C |
|
CH2 + Br |
галогенид: |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
3 |
|
|
CH3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
отщепление |
|||||
|
|
|
|
|
|
2-метилпропен |
|||||||||||
2-бром-2-метил- |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
пропан |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.3.4.6. Дегидрогалогенирование алкилгалогенидов
Как уже упоминалось в предыдущих разделах, реакции элиминирования галогеноводородов от алкилгалогенидов конкурируют с реакциями нуклеофильного замещения. Для того, чтобы направить реакцию по пути дегидрогалогенирования, необходимо использовать сильные основания. Для получения ал-
17
Органическая химия. Часть 2: учебное пособие / Т.А. Сарычева, Л.В. Тимощенко, 2004. – 116 с.
кенов из алкилгалогенидов в качестве реагентов используют спиртовые растворы щелочей или амид натрия:
|
H3C |
|
H2C |
|
|
H2C |
|
|
CH2Cl |
|
KOH (спирт. р-р)H3C |
|
|
H2C |
HC |
|
CH2 |
+ HCl |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
1-хлорбутан |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-бутен |
|
|
|
||||||||||||
H C |
|
H C HC |
|
CH |
KOH (спирт. р |
-р) H C |
|
H C |
|
HC |
|
CH |
+ H3C |
|
HC |
HC |
|
CH3 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
3 |
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Cl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2-хлорбутан |
|
|
|
|
|
|
|
|
1-бутен |
|
|
|
|
2бутен- |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 % |
|
80 % |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
главный продукт |
Из приведенных примеров видно, что в некоторых случаях при элиминировании образуется смесь алкенов. Когда возможно образование двух изомеров, главным продуктом реакции будет алкен, имеющий большее число алкильных групп при углеродах двойной связи. Чем больше степень замещения при двойной связи, тем устойчивее алкен.
Следует отметить, что легкость дегидрогалогенирования алкилгалогенидов уменьшается в следующем порядке:
Третичные > вторичные > первичные
1.3.4.7. Восстановление алкилгалогенидов
Алкилгалогениды можно восстанавливать каталитическими или химическими методами.
Каталитическое восстановление осуществляют водородом в присутствии металлического палладия:
Pd
H3C CH2 Cl + H2 H3C CH3 HCl
Для химического восстановления используют водород в момент выделения, который получают при взаимодействии активных металлов с кислотами или спиртами:
H C |
|
H C |
HC |
|
CH |
|
Zn, HCl |
H3C |
|
H2C |
|
H2C |
|
CH3 |
+ HBr |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
3 |
2 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Br |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fe, H2O, t oC
CCl4 CHCl3
четыреххлористый хлороформ углерод
18