2. Электронные эффекты заместителей.
1. Общая характеристика спиртов. 2. Одноатомные спирты: физические и химические свойства, способы получения. 3. Многоатомные
1.
Классификация спиртов
Номенклатура спиртов
2.
Физические свойства спиртов
Химические свойства
2. Реакция этерификации (образуются сложные эфиры органических и неорганических кислот)
3. Замещение гидроксильной группы на галоген
4. Замещение гидроксильной группы на аминогруппу
II. Реакции отщепления (элиминирования)
Правило Зайцева
Дегидрирование (образуются альдегиды или кетоны)
III. Реакции окисления
Неполное окисление.
Способы получения спиртов
Специфические способы получения метанола и этанола
3.
Многоатомные спирты
Химические свойства
2. Реакция этерификации с органическими и неорганическими кислотами
Способы получения
Физические свойства
4.
Фенолы
Физические свойства фенола
Химические свойства фенолов
1.90M
Category: chemistrychemistry

Электронные эффекты заместителей. Типы химических реакций

1. 2. Электронные эффекты заместителей.

Типы химических реакций
2. Электронные эффекты
заместителей.
Лектор: кандидат биологических наук,
доцент Мицуля Татьяна Петровна

2.

2. Электронные эффекты
заместителей
Взаимное влияние атомов в молекуле
может осуществляться по системе σсвязей (индуктивный эффект), по
системе -связей (мезомерный эффект).

3.

Индуктивный эффект (I-эффект) –
смещение электронной плотности по
цепи σ -связей, которое обусловлено
различиями в
электроотрицательностях атомов:
H3C
CH2
CH2 CH2
CH2
F

4.

Индуктивный эффект обозначают
буквой I и графически изображают
стрелкой, остриё которой направлено в
сторону более ЭО элемента.
Действие индуктивного эффекта
наиболее сильно проявляется на двух
ближайших атомах углерода, а через 3-4
связи он затухает.

5.

–I эффект проявляют заместители,
которые содержат атомы с большей ЭО,
чем у углерода: -F, -Cl, -Br, -OH, -NH2, NO2, >C=O, -COOH и др.
Это электроноакцепторные
заместители (ЭА). Они снижают
электронную плотность в углеродной
цепи.

6.

+I эффект проявляют заместители,
содержащие атомы с низкой
электроотрицательностью: металлы
(-Mg, -Li); насыщенные углеводородные
радикалы (-CH3, -C2H5) и т.п.
Это электронодонорные (ЭД)
заместители. Они повышают
электронную плотность в углеродной
цепи.

7.

Мезомерный эффект – смещение
электронной
плотности
по
цепи
сопряженных -связей. Возникает только
при наличии сопряжения связей.
Действие мезомерного эффекта
заместителей проявляется как в
открытых, так и замкнутых системах.

8.

- М-эффект проявляют заместители,
понижающие электронную плотность в
сопряженной системе. Заместители
содержат кратные связи: -CHO, -COOH, NO2, -SO3H, -CN).
Это электроноакцепторные (ЭА)
заместители.
COOH
H
H
.
O
H
OH
H
H

9.

+М-эффектом
обладают
заместители, повышающие электронную
плотность в сопряженной системе. К ним
относятся -OH, -NH2, -OCH3, -O-, -F, -Cl, -Br,
-I и др.
Это электронодонорные заместители
(ЭД).
OH
H
H
.
O
H
H
H
H

10.

В молекулах органических соединений
индуктивный и мезомерный эффекты
заместителей, действуют
одновременно.

11.

Если мезомерный и индуктивный
эффекты имеют разные знаки, то
мезомерный
эффект
в
основном
значительно
преобладает
над
индуктивным эффектом. (+M >> -I)
-ОН : электронодонорный
заместитель
-NH2: электронодонорный
заместитель

12.

-СООН,
-СНО: электроноакцепторный заместитель

13.

Таким образом, учитывая
перераспределение электронной
плотности в молекулах органических
соединений можно прогнозировать их
свойства.

14.

Повышение реактивности
Классификация заместителей
-NH2, -NHR, -NR2
-OH
-OR
-NHCOCH3
-C6H5
-R
-H
-X
-CHO, -COR
-SO3H
-COOH, -COOR
-CN
-NR3+
-NO2
орто/пара
ориентанты
Мета
ориентанты

15.

Электронные эффекты заместителей
OCH3
Br2, Fe
OCH3
OCH3
Br
faster than benzene
+
Br
CHO
CHO
slower than benzene
HNO3, H2SO4
NO2
Br
Br
H2SO4, SO3
Br
SO3H
+
slower than benzene
SO3H

16. 1. Общая характеристика спиртов. 2. Одноатомные спирты: физические и химические свойства, способы получения. 3. Многоатомные

Гидроксисоединения
1. Общая характеристика спиртов.
2. Одноатомные спирты: физические и
химические свойства, способы получения.
3. Многоатомные спирты.
4. Фенолы: характеристика, способы получения,
свойства, применение.
5. Простые эфиры (самостоятельное изучение)
Лектор: кандидат биологических наук,
доцент Мицуля Татьяна Петровна

17. 1.

Общая
характеристика
спиртов.
Номенклатура,
классификация,
изомерия.

18.

Гидроксисоединения – это вещества,
которые в своем составе содержат OHгруппы. К ним относят спирты, фенолы,
нафтолы и др. вещества.

19.

Спирты – это гидроксисоединения, в
молекулах которых OH-группы связаны с
насыщенным атомом углерода,
3
находящимся в состоянии sp-гибридизации.
Общая формула R-OH.
Общая формула гомологического ряда
предельных одноатомных спиртов —
CnH2n+1OH.

20.

109o
CH3
H
O
sp3
..
..

21. Классификация спиртов

I. По строению углеводородного
радикала:
- алифатические предельные и
непредельные: пропанол-1, бутен-2-ол-1
- алициклические: циклогексанол
- ароматические: бензиловый спирт
(фенилметанол)

22.

II. По числу OH-групп:
a) одноатомные спирты
CH3-CH2-OH
CH2-OH
этанол
бензиловый спирт

23.

б) многоатомные спирты (содержат 2 и
более гидроксильные группы)
CH2-OH
CH-OH
Диольный
фрагмент
Глицерин
CH2-OH
CH2 - OH
CH - OH
HO - CH
CH - OH
CH -OH
CH2 - OH
Сорбит (используется в
качестве
заменителя сахара)

24.

OH
Инозит
HO
OH
HO
OH
OH

25.

III. По характеру атома углерода звена,
с которым соединена OH-группа
a) первичные спирты
CH3 CH2 CH2 CH2 OH бутанол-1
б) вторичные спирты
CH3 CH2 CH CH3
бутанол-2
в) третичные спирты
OH
CH3
CH3 C
CH3
OH
2-метилпропанол-2

26. Номенклатура спиртов

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

27. 2.

Одноатомные спирты: физические и
химические
свойства,
способы
получения.

28. Физические свойства спиртов

Молекулы спиртов образуют водородные
связи между собой и с молекулами воды.
O H
O H
O H
O H
R
R
R
R
Низшие члены гомологического ряда спиртов
являются жидкостями и, начиная с C12,
одноатомные спирты становятся твёрдыми
телами.

29.

Гидроксигруппа является сильно полярной
группой, поэтому низшие спирты
растворяются в воде неограниченно: метанол,
этанол, пропанол смешиваются с водой во
всех отношениях.
С увеличением количества атомов углерода
растворимость уменьшается.
Растворимость амилового спирта
(пентанола-1) – 2,7 г/ 100 мл, растворимость
октанола-1 – 0,059 г/ 100 мл.

30.

НЕ ПЕЙ
МЕТИЛОВЫЙ
СПИРТ
Метиловый
спирт
считается самым ядовитым
спиртом. Прием внутрь
вызывает
слепоту
или
смерть.

31.

В молекуле спиртов можно
выделить несколько реакционных
центров:
О-Н кислотный центр, за счет
полярности связи способный к
отщеплению протона.
Нуклеофильный и
n-основный центр - атом
кислорода, имеющий
неподеленную пару
электронов:

32.

Электрофильный центр – α-атом углерода, на
котором дефицит электронов вызван –I-эффектом
соседней гидроксильной группы.
β-CH-кислотный центр, в котором поляризация связи
C – H обусловлена электроноакцепторным влиянием
гидроксильной группы.
2
1
R
α δ+
β
CH
CH2
.. δ-
O
H
4
3
1
1. OH-кислотный центр
2. Нуклеофильный и n
H основный центр
3. – электрофильный центр
4. – β-CH-кислотный центр

33. Химические свойства

Спирты проявляют слабые кислотные и слабые
основные свойства, то есть являются
амфолитами.
I. Реакции замещения
1. замещение атомов водорода в группе –ОН
атомами металлов (образование алкоголятов):
2С2Н5-ОН + 2Na →
2С2Н5-ОNa + Н2↑

34.

В присутствии
следов влаги соли спиртов (алкоголяты)
разлагаются
до исходных спиртов:
С2Н5ОNa + НОН →
→ С2Н5ОН + NaОН
Это доказывает, что спирты — более слабые кислоты,
чем вода, т.е. не проявляют кислотных свойств.

35. 2. Реакция этерификации (образуются сложные эфиры органических и неорганических кислот)

Н+
С2Н5ОН + СН3СООН →
→ СН3СООС2Н5 + Н2О
Этилацетат
C2H5OH + HONO2 → C2H5ONO2 + Н2O
Этилнитрат

36. 3. Замещение гидроксильной группы на галоген

CH3-CH2-OH +НBr → C2H5-Br +H2O
этанол
бромэтан

37. 4. Замещение гидроксильной группы на аминогруппу

Al2O3,t
CH3-CH2-OH+Н-NН2 → C2H5-NН2 + H2O
этанол
аммиак
этиламин

38. II. Реакции отщепления (элиминирования)

Виды реакций отщепления:
- межмолекулярная дегидратация
- внутримолекулярная дегидратация
- дегидрирование

39.

При межмолекулярной дегидратации
образуются простые эфиры, при
внутримолекулярной – алкены.
C2H5 O H + H O C2H5
t
H2SO4
этанол
1
2
H2C HC
H
3
бутанол-2
H2O
диэтиловый эфир
4
CH CH3
OH H
C2H5 O C2H5 +
H2SO4
-H2O
H3C HC
CH CH3
бутен-2

40. Правило Зайцева

H2SO4(к), 180°С
СН3-СН2-СН-СН3 →
‫׀‬
ОН
бутанол-2
→ СН3-СН=СН-СН3 + Н2О
бутен-2

41. Дегидрирование (образуются альдегиды или кетоны)

CH3-CH2-OH →
→ CH3-C=O + H2↑
‫׀‬
H
этаналь (уксусный альдегид)

42.

СН3-СН-СН3 → (Cu,t)
‫׀‬
ОН
→ CH3-C-СH3 + H2↑
‫׀׀‬
O
этанон (ацетон, диэтилкетон)

43. III. Реакции окисления

1.
Горение
C2H5-OH +3О2→
→ 2CO2 + 3H2O+ Q

44. Неполное окисление.

t
CH3-CH2-OH +CuO →
→ CH3-C=O +Cu +H2О
‫׀‬
H
этаналь (уксусный альдегид)

45. Способы получения спиртов

1.
2.
3.
4.
Гидратация алкенов
Щелочной гидролиз
галогеноалканов (в присутствии
водного раствора щелочи)
Гидрирование альдегидов и
кетонов(восстановление
альдегидов и кетонов)
Гидролиз сложных эфиров

46. Специфические способы получения метанола и этанола

1. Синтез метанола из водяного газа
(катализатор, давление, температура):
СО+ Н2→ СН3ОН
2. Спиртовое брожение глюкозы (под
действием ферментов):
С6Н12О6→
→ 2С2Н5ОН+2СО2↑

47. 3.

Многоатомные спирты

48. Многоатомные спирты

Присутствие в молекулах многоатомных
спиртов двух и более гидроксильных
групп обуславливает некоторые отличия
в их свойствах по сравнению с
одноатомными спиртами:
- гликоли и другие многоатомные
спирты реагируют со щелочами , образуя
соли по одной из гидроксильных групп;
- многоатомные спирты взаимодействуют с
гидроксидом меди (II)

49. Химические свойства

CH2 - OH
2 CH - OH
+ Cu(ОН)2
CH2 - OH
+2ОН-4Н2О
2О – СН2
CH2 - O
CH - O
CH2 - OH
Cu
О – СН
НО – СН2
Анионный хелатный комплекс глицерат меди (II)
Раствор синего цвета

50.

51.

Данная реакция используется для
качественного
обнаружения
многоатомных спиртов.
В реакцию при этом вступает αдиольный фрагмент.

52. 2. Реакция этерификации с органическими и неорганическими кислотами

53. Способы получения

Получение гликолей
1. Окисление алкенов перманганатом
калия в нейтральной среде
(гидроксилирование)
2. Щелочной гидролиз дигалогеналканов
2. Получение глицерина
1. Кислотный гидролиз животных жиров
или растительных масел
2. Щелочной гидролиз природных жиров
1.

54. Физические свойства

Этиленгликоль и глицерин при обычных
условиях представляют собой бесцветные
вязкие жидкости, легко смешивающиеся с
водой; температура кипения этиленгликоля
около 2000С, а глицерина – чуть ниже
3000С.
Этиленгликоль ядовит,
глицерин сладкий на вкус.

55. 4.

Фенолы: характеристика, способы
получения, свойства, применение

56. Фенолы

Фенолы – гидроксисоединения, в молекулах
которых OH-группы непосредственно связаны с
атомами углерода бензольного кольца.
По количеству OH-групп различают:
a) Одноатомные фенолы
OH
фенол

57.

58.

б) многоатомные фенолы
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
пирокатехин
резорцин
гидрохинон
пирогаллол

59. Физические свойства фенола

Фенол- кристаллическое вещество, антисептик.

60. Химические свойства фенолов

1. Кислотные свойства:
OH
O
+
фенол
NaOH
Na
+
+
фенолят натрия
H2O

61.

2. Реакции электрофильного замещения (SE):
OH
OH
Br
Br
а)
+ 3 Br2
+
3 HBr
Br
фенол
2, 4, 6 -трибромфенол
OH
б)
OH
+ 3 HNO3
H2SO4 t
NO2
O2N
+
3 H2O
NO2
фенол
пикриновая кислота

62.

3. Окисление фенолов:
O
OH
+
-2H , -2 e
+
+2H ,+2e
OH
гидрохинон
O
хинон

63.

4. Реакции присоединения
(гидрирование) с образованием
алициклических спиртов
(циклогексанол)
5. Качественная реакция с хлоридом
железа (III):
Одноатомные фенолы + хлорид железа
→ сине-фиолетовая окраска,
исчезающая при подкислении
Многоатомные фенолы + хлорид железа
→ окраска различных оттенков

64.

6. Реакции поликонденсации.
Фенол + формальдегид →катализатор→
фенолформальдегидная смола :

65.

Спасибо за
внимание!
English     Русский Rules