- •К кислорородсодержащим производным углеводородов относятся:
- •Гидроксилсодержащие производные углеводородов
- •Общее название – алканолы.
- ••В зависимости от типа атома С, соединенного с группой ОН, спирты
- ••В зависимости от кол-ва ОН-групп в
- •Номенклатура
- •ИЗОМЕРИЯ
- •Если ОН-группа соединена с sp2 гибридным атомом С, то такие соединения называются енолами
- ••Енолы неустойчивы и перегруппировываются в альдегиды
- •ФЕНОЛЫ
- •Общая формула Ar-OH
- •Способы получения спиртов
- •б) Гидролиз сложных эфиров:
- •• 2) Гидратация алкенов
- ••При необходимости присоединить воду к алкену против правила Марковникова используют реакцию гидроборирования- окисления
- ••3) Восстановление карбонильных соединений
- ••б) восстановление кетонов – получение вторичных спиртов
- ••в) восстановление сложных эфиров (метод Буво-Блана)
- ••4. Получение спиртов из карбонильных соединений с помощью реактивов Гриньяра:
- •Взаимодействие с эпоксидами приводит к образованию перв. Спиртов, содержащих на 2 С-атома больше
- ••б) получение вторичных спиртов. Для этого используются альдегиды
- ••в) получение третичных спиртов. Для этого используются кетоны
- •5.Ферментативные методы
- •6.Синтез диолов
- •Способы получения фенолов
- •3) из аренсульфоновых кислот
- •4) из солей диазония
- •Фенол: а) кумольным методом
- •Строение и физические свойства
- •• Длины связей и угол связи
- ••В молекулах спиртов присутствуют две полярные связи - О–Н и О–С
- •На атоме кислорода имеются две неподеленные пары электронов.
- ••Ткип. спиртов сравнительно выше, чем Ткип. соответствующих алканов или галогенопроизводных алканов.
- ••Это связано со значительной ассо-
- •Строение и физические свойства фенолов
- •Строение фенолов
- •ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПИРТОВ И ФЕНОЛОВ
- ••Определяются наличием полярных связей О–Н, О–С и неподеленных электронных пар на О-атоме
- •I.Кислотность и основность.
- ••Кислотные св-ва соединения определяются
- ••Поэтому природа углеводородного остатка влияет на кислотные св-ва, сила кислоты тем больше:
- ••ЭА заместители в углеводородном радикале увеличивают полярность связи и способствуют стабилизации аниона, благодаря
- ••Спирты практически не реагируют с водными р-рами щелочей.
- ••Спирты являются слабыми кислотами, а алкоголят-анионы
- ••Кислотность многоатомных спиртов возрастает, особенно в случае виц-расположения ОН-групп. Поэтому 1,2-диолы (α-гликоли) реагируют
- •Поэтому спирты можно расположить в следующий ряд по увеличению кислотности
- •По сравнению со спиртами фенолы являются более сильными кислотами т.к.
- •-связь О-Н у фенолов более полярная (способствует сопряжение НЭП кислорода с ароматическим циклом);
- •Наличие ЭА заместителей в ароматическом кольце фенолов повышает их кислотность.
- •Если привести полный ряд изменения кислотных свойств, соединений, содержащих ОН группу, получим
- •Фенолы, в отличие от спиртов, реагируют с образованием солей (фенолятов) даже с водными
- •Обладая кислотными свойствами фенолы растворяются в водных растворах щелочей.
- •б) Основные свойства спиртов – образование алкилоксониевых солей
- •При взаимодействии с кислотами спирты образуют аклилоксониевые соли
- •Основность фенолов понижена из-за понижения электронной плотности на О-атоме вследствие М-эф.:
- •II.Спирты и фенолы, как нуклеофильные реагенты
- •а) Алкилирование - образование простых эфиров (реакция Вильямсона)
- •Ряд алкилирующих средств:
- ••Следует отметить, что простые диалкиловые эфиры образуются также в р-ции межмолекулярной дегидратации, которая
- •Рассмотрим р-цию Вильямсона
- ••Очевидно, что данная реакция является типичной реакцией нуклеофильного замещения SN (SN2 или SN1).
- ••Значит для получения простых эфиров реакцией Вильямсона следует правильно выбрать исходные вещества (алкоголят
- ••Как видно из общей формулы эфира он состоит из двух алкильных (углеводородных радикалов),
- ••Соответственно, существуют два подхода к выбору исходных веществ в реакции Вильямсона
- ••Чтобы минимизировать возможность образования алкена следует, по
- ••Необходимо синтезировать этилтретбутиловый эфир по реакции Вильямсона.
- ••В данном случае следует мысленно
- •• Тогда уравнение реакции получения
- •Получение простых фениловых эфиров
- ••б) Ацилирование - образование сложных эфиров
- ••Для получения сложных эфиров можно использовать реакцию ацилирования спиртов или алкоголятов щелочных металлов
- •Фенолы – слабые нуклеофилы, не вступают в реакцию этерификации!
- •III. Реакции, протекающие с разрывом связи С–О (отщепление ОН-группы)
- •Дальнейшее превращение является
- •Mеханизм р-ции определяется в первую очередь cтроением углеводородного радикала
- •• SN2-механизм
- •• SN1-механизм
- •В качестве источника НХ часто используют соли NaX в присутствии сильной минеральной к-ты
- •У фенолов подвижность ОН низкая:
- •б) Взаимодействие спиртов с неорганическими О-содержащими кислотами
- •в) Межмолекулярная дегидратация спиртов – образование простых эфиров
- •При межмолекулярной
- •Механизм реакции – нуклеофильное замещение протонированной
- •При межмолекулярной дегидратации многоатомных спиртов возможно образование циклических простых эфиров
- •Внутримолекулярная дегидратация
- •IV. Реакции с участием
- •Вторичные – в кетоны
- •Третичные спирты устойчивы к окислению в щелочной и нейтральной среде.
- •Мягкое селективное окисление спиртов аллильного типа:
- •Альдегиды и кетоны могут быть
- •С увеличением числа ОН-групп легкость окисления возрастает
- •б) Окисление фенолов
- •Фенолы, содержащие в ароматическом цикле объемные заместители, представляют собой ловушки свободных R и
- •2. SE –реакции бензольного кольца фенолов
- •В щелочной среде активность
- •Характерны реакции: -галогенирования;
- •а) Галогенирование
- •Для того, чтобы получить монобромзамещенный фенол применяют следующие условия
- •б) Нитрование
- •Конечным продуктом нитрования фенола является 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота).
- •Поэтому фенол сначала сульфируют, что повышает его устойчивость к окислению и SE –реакциям.
- •в) Сульфирование
- •г) Алкилирование фенолов
- •д) Ацилирование (по ароматическому кольцу)
- •О-Замещенные ацильные проиводные фенолов способны в присутствии AlCl3
- •е) Нитрозирование
- •ж) Карбоксилирование фенолов – реакция Кольбе-Шмидта
- •з) Гидроксиметилирование
- •электрофильной частицей является гидроксиметилкатион
- •Гидроксиметилфенолы сами могут выступать в качестве алкилирующих агентов, что приводит к конденсации молекул
- •В более жестких условиях фенол и формальдегид образуют фенолоформальдегидные смолы
- •При отверждении смолы происходит образование дополнительных сшивок между ароматическими фрагментами и образуется сетчатый
- •и) Формилирование (р-ция Реймера- Тимана)
- •Гидрирование фенола
- •Важнейшие представители спиртов и фенолов
- •Аллиловый спирт– в пр-ве глицерина
- •Этиленгликоль –→диэтиленгликоль, диоксан, простые эфиры, целлофан, полиуретаны.
- •ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ
- •Номенклатура
- •По номенклатуре ИЮПАК называют как
- •Используют и тривиальные названия
- •Способы получения
- •Строение и физические свойства
- •Ткип. меньше, чем Ткип соответствующих спиртов т.к. не образуют межмолекулярные водородные связи. Низшие
- •Химические свойства
- •2) Расщепление С-О эфирной связи
- ••Механизм реакции SN1 или SN2 после предварительного протонирования (подобно спиртам). Протонирование приводит к
- ••Расщепление эфиров, содержащих первичные и вторичные алкильные
- •Расщепление эфиров, содержащих
- ••Расщепление алкилариловых эфиров протекает только с разрывом связи О-Alk с образованием алкилиодида и
- ••Связь С-О в диариловых эфирах не расщепляется!
- ••б) Расщепление простой эфирной связи С-О возможно при действии металлического натрия
- •Бензиловые эфиры, содержащие электронодонорные заместители в п-положении способны гидролизоваться в мягких условиях (разб.
- •Виниловые эфиры легко гидролизуются в кислой среде с образованием соответствующего карбонильного соединения и
- •3. Автоокисление
- •Циклические простые эфиры
- •Способы получения
- •Реакции
- •б) тетрагидрофуран
- •в) диоксан
- •г) Краунэфиры
2) Расщепление С-О эфирной связи
а) Вследствие полярности связи С-О на С-атоме дефицит электронов δ+ - заряд, поэтому
возможны SN-реакции с разрывом С-О связи. Однако алкоксианион –невыгодная уходящая гр. вследствие низкой делокализации «-» заряда, поэтому простые эфиры могут расщепляться только под д-ем сильной к-ты НI.
R O R' + HI |
R OH +R I |
спирт алкил- иодид
•Механизм реакции SN1 или SN2 после предварительного протонирования (подобно спиртам). Протонирование приводит к увеличению полярности связи С-О и превращению невыгодной уходящей гр. алкоксианиона в более выгодную уходящую гр. молекулу спирта.
•Направление и механизм расщепления простой эфирной связи зависит от строения радикалов.
•Расщепление эфиров, содержащих первичные и вторичные алкильные
радикалы, протекает по SN2- механизму.
H3C H2C O |
CH3 |
H |
H |
C H C O CH |
I |
|
3 lim |
||||||
эфир |
|
|
3 |
2 |
||
|
|
|
|
H |
|
I |
H |
H |
|
lim |
I |
C |
O CH2 CH3 |
|
H |
H |
|
|
|
переходное состояние
H3C H2C OH + H3C I спирт алкилиодид
Расщепление эфиров, содержащих
третичные алкильные радикалы, |
|||||
протекает по SN1-механизму |
|||||
СH3 |
|
H |
|
СH3 |
|
H3C C O C2H5 |
H C |
C O C H |
|||
|
3 |
2 5 |
|||
CH3 |
|
|
|
CH3 H |
|
эфир |
|
СH3 |
|
|
СH3 |
lim |
|
|
I |
||
H3C C |
|
H3C C I |
|||
|
|
|
|||
- HOC2H5 |
CH3 |
|
|
||
спирт |
|
|
|
CH |
|
карбокатион |
|
||||
|
|
|
|
|
3 |
•Расщепление алкилариловых эфиров протекает только с разрывом связи О-Alk с образованием алкилиодида и фенола.
O Alk HI |
OH AlkI |
алкил- фенол иодид
•Связь С-О в диариловых эфирах не расщепляется!
O
•б) Расщепление простой эфирной связи С-О возможно при действии металлического натрия
C6H5 |
O C2H5 |
+ Na |
C6H5ONa + C2H5Na |
|
|
|
NH3ж |
фенолят |
алкил- |
|
|
|
|
натрий |
Бензиловые эфиры, содержащие электронодонорные заместители в п-положении способны гидролизоваться в мягких условиях (разб. кислоты, умеренные температуры)
CH2OR |
CH2OH |
H2O, H |
+ ROH |
OCH3 |
OCH3 |
OH |
OH |
|
Виниловые эфиры легко гидролизуются в кислой среде с образованием соответствующего карбонильного соединения и спирта
R" CH C O R H2O, H |
O |
R" CH2 C + ROH |
|
R' |
R' |