Органическая химия (стр. 7 )

X1 - заместитель первого рода -

NHR>NH2>OH>OR>CHR>CH3>Hal;

X11 - заместитель второго рода –

NO2>CN>SO3H>CHO>COOH>COOR и др.

ArX1 + Z+ à о - и n-продукты (изомеры);

ArX11 + Z+ à м-продукт.

Поляризация ядра:

Опыт 4. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Окисление ароматического углеводорода

Реактивы и оборудование:

Толуол или этилбензол (ксилол)

Перманганат калия (5%-ный р-р)

Серная кислота (10%-ный р-р)

Пробирки

Водяная баня

Обратный холодильник (воздушный)

В пробирку с 1 мл ароматического углеводорода добавляют 2 мл раствора перманганата и серной кислоты, нагревают в водяной бане, встряхивая их или с использованием воздушного холодильника. Через некоторое время цвет раствора изменяется, обесцвечивается или при охлаждении раствора выделяются хлопья бензойной кислоты.

Задание. Написать уравнение реакции окисления ароматического углеводорода.

Сульфирование ароматических углеводородов

Реактивы и оборудование:

Толуол или этилбензол, нафталин

Серная кислота (конц.)

Пробирки

Обратный холодильник (воздушный)

Водяная баня

0,5 мл толуола смешивают с 2 мл серной кислоты в пробирке, которую закрывают пробкой с воздушным холодильником и нагревают на кипящей водяной бане 10-15 минут. При перемешивании постепенно происходит уменьшение, расслоение и полное растворение в результате образования толуолсульфокислоты (о-, п-изомеров), хорошо растворимой в воде.

В другую пробирку помещают 1 г нафталина и нагревают его до плавления. После охлаждения к нафталину добавляют 1 мл серной кислоты, смесь постепенно нагревают при перемешивании до образования однородной массы. Охладив ее, добавляют 2 мл воды и снова нагревают. После охлаждения реакционной массы выделяется α-нафталинсульфокислота. При проведении опыта при более высокой температуре и длительной выдержке образуется β-нафталинсульфокислота.

Задание. Написать уравнение реакции сульфирования в бензольном кольце. Объяснить ориентирующее влияние алкила и механизм реакции.

КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ

УГЛЕВОДОРОДОВ

Лабораторная работа 4

ГИДРОКСИСОЕДИНЕНИЯ (СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ)

Гидроксисоединения (R-OH, ArOH) – производные углеводородов, содержащие в молекуле функциональную группу «ОН» вместо одного или нескольких атомов водорода. Одноатомные спирты имеют нейтральный характер. Многоатомные спирты проявляют некоторый кислотный характер, фенолы являются кислотами, что связано с взаимным влиянием атомов в молекуле, действием индукционного и мезомерного эффектов. Важнейшими реакциями спиртов являются: образование алкоголятов, превращение в галогеналкилы, реакции дегидратации (образование непредельных углеводородов и простых эфиров), реакция этерификации, реакция окисления. Для спиртов присуща изомерия углеродного скелета углеводородного остатка и положения гидроксильный группы. По систематической номенклатуре спирты к названию углеводородной цепи добавляют суффикс «ол» с указанием местоположения гидроксильной группы. R-OH - полярные соединения за счет индукционного и мезомерного эффектов.

Реакции получения:

1.
2.	R-CI+HOH (NaOH) à R-OH + NaCI + H2O
3.	R-CHO + H2 à R-CH2OH
4.
5.	R-O-CO-R/ + HOH à R-OH + R/-COOH
6.	C6H12O6 à 2 CH3-CH2OH + 2 CO2
7.

Химические свойства

Для гидроксисоединений характерна реакция замещения «H» в «OH»-группе и всей «OH» группы.

1. R-OH + 2 Na à 2 R-ONa + H2

2. R-OH + R-OH à R-O-R + H2O (межмолекулярная дегидратация)

3. R-OH + HO-COR à R-O-COR + H2O

4. R-OH + HCl à R-Cl + H2O

5. R-OH + PCl3 à R-Cl + P(OH)3

6. R-OH + PCl5 à R-Cl + POCl3 + HCl

7. R-CH2-CH2-OH à R-CH=CH2 + H2O (внутримолекулярная дегидратация)

8. R-CH2OH + [O] à R-CHO + H2O

9.	R-OH + NH3 à R-NH2 + H2O
10.

11. Ar-OH + NaOH à Ar-ONa + H2O

12.

Цель работы. Ознакомление студентов со свойствами спиртов и фенолов и реакциями их химических превращений, и приобретение навыков экспериментального проведения опытов.

Сдать СРС по теме «Гидроксисоединения».

Опыт 1. ОБНАРУЖЕНИЕ ПРИСУТСТВИЯ ВОДЫ В СПИРТЕ И ЕГО ОБЕЗВОЖИВАНИЕ

Реактивы и оборудование:

Спирт (ректификат)

Сернокислая медь (безводный порошок)

Пробирки

В пробирку помещают 3 мл спирта и 1 г безводного сульфата меди и встряхивают при слабом нагревании. Белый порошок сернокислой меди окрашивается в голубой цвет – образуется кристаллогидрат CuSO4·H2O. Безводный спирт используется для последующего опыта.

Задание. Написать уравнение реакции.

Опыт 2. ОБРАЗОВАНИЕ АЛКОГОЛЯТА НАТРИЯ

И ЕГО ГИДРОЛИЗ

Реактивы и оборудование:

Спирт безводный

Металлический натрий

Фенолфталеин

Пробирка

В сухую пробирку наливают 1-2 мл безводного этилового спирта и при помощи пинцета осторожно вносят небольшой кусочек натрия. Когда реакция закончится, несколько капель полученного раствора выливают в пробирку с водой и прибавляют 1-2 капли фенолфталеина. Проследить за изменением окраски.

Задание. Написать уравнение реакций. Сделать вывод. Назвать продукты реакций.

Опыт 3. ОКИСЛЕНИЕ ЭТИЛОВОГО СПИРТА

ОКИСЬЮ МЕДИ

Реактивы и оборудование:

Спирт

Медная проволока

Пробирка

Медную проволоку, свернутую на конце, помещают в пламя горелки и нагревают до красного каления. Затем горячий конец опускают в пробирку с этиловым спиртом. Спирт вскипает, и наблюдается характерный запах уксусного альдегида. Конец проволоки становится светлым, происходит восстановление окиси меди до металлической меди.

Задание. Написать уравнение реакции окисления этилового спирта, назвать продукты.

Опыт 4. ВЗАИМОЕДЙСТВИЕ ГЛИЦЕРИНА

С ГИДРАТОМ ОКИСИ МЕДИ

Реактивы и посуда:

Глицерин

Сернокислая медь (разб. раствор)

Едкая щелочь (разб. раствор)

Соляная кислота (разб. раствор)

Пробирка

В пробирке получают гидроксид меди из сернокислой меди с избытком едкой щелочи. Сливают избыток жидкости с голубого осадка гидроксид меди. Суспензию взбалтывают с 2-3 мл воды и переносят в пробирку с раствором глицерина в воде (2-3 капли глицерина в 1 мл воды), образуется хорошо растворимый глицерат меди синего цвета. При добавлении к полученному раствору избытка соляной кислоты наблюдается изменение окраски – разрушение глицерата меди.

Задание. Написать уравнение реакции образования глицерата меди и его разрушения.

Опыт 5. ПОЛУЧЕНИЕ ФЕНОЛЯТА И ЕГО РАЗЛОЖЕНИЕ

Реактивы и посуда:

Фенол (1%-ный р-р)

Вода

Серная и соляная кислота (2н р-р)

Пробирка

К 1-2 мл раствора фенола добавляют всего 1 каплю 2н раствора NaOH. Моментально образуется прозрачный раствор фенолята натрия. Выше мы отмечали, что этилат натрия образуется только при действии на этиловый спирт металлического натрия. В данном опыте фенол подобно кислоте реагирует уже со щелочью. Очевидно, под влиянием радикала фенола –C6H5 гидроксильная группа приобретает кислотные свойства. Вот почему раньше, не зная строение фенола, его называли карболовой кислотой.

Полученный раствор фенолята натрия необходимо разделить на две части. К первой части добавляют одну каплю 2 н раствора НCl. Жидкость моментально мутнеет вследствие выделения свободного фенола.

Задание. Написать реакции фенола со щелочью и разложения фенолята натрия кислотой.

Опыт 6. РЕАКЦИЯ ФЕНОЛОВ С ХЛОРНЫМ ЖЕЛЕЗОМ

Реактивы и посуда:

Фенол (1 %-ный р-р)

FeCl3 (2 %-ный р-р)

Пробирки

В пробирку с 2-3 мл раствора фенола прибавляют 3-5 капель FeCl3 и встряхивают, при этом жидкость приобретает интенсивно фиолетовый цвет, обусловленный образованием комплексного соединения. Происходит образование фенолята трехвалентного железа.

Задание. Написать реакцию образования фенолята железа.

Опыт 7. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФЕНОЛОВ С БРОМОМ

Реактивы и посуда:

Фенол или β-нафтол (5 %-ный р-р)

Бромная вода

Пробирки

В пробирку наливают 1-2 мл фенола и по каплям добавляют к нему бромной воды. При этом происходит помутнение реакционной смеси и выпадение осадка трибромфенола.

Задание. Написать реакцию образования осадка, назвать продукты реакции.

Лабораторная работа 5

ОКСОСОЕДИНЕНИЯ (АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ)

Оксосоединения (альдегиды R-C=O; кетоны R-C=O) -

| |

H R

производные углеводородов, имеющие в молекуле оксогруппу С=О (карбонильная группа). Изомерия возникает за счет местоположения оксогруппы в цепи и углеводородного скелета. По номенклатуре ИЮПАК для альдегидов к названию углеводородной цепи добавляется суффикс «аль», для кетонов – «он». Оксосоединения имеют большую полярность за счет электроотрицательности атома кислорода (индукционный, мезомерный эффекты). Атом углерода в оксогруппе находится в sp2-гибридизации.

Реакции получения:

1. R-CH2OH + [O] à R-CНO; (R)2-CHOH + [O] à (R)2-C=O