Proprietățile fizice ale alcoolilor.
Pe măsură ce masele moleculare cresc, densitatea crește, iar alcoolii polihidrici sunt vâscoși. Alcoolii monohidrici au un miros ascuțit, volatil.
Alcooli cu numărul de atomi de carbon ai C1-C11-lichid.
Printre alcooli nu există substanțe gazoase.
Acest lucru se explică prin faptul că se formează legături de hidrogen între moleculele de alcooli, datorită cărora se formează asociații intermoleculare. Legăturile de hidrogen sunt mai puțin puternice decât legăturile covalente, de aproximativ 10 ori. Dar există multe dintre ele, astfel încât moleculele de alcool sunt, așa cum erau, "aderate" unii la alții, adică asociate.
De aceea toți alcoolii au o consistență lichidă.
Prin urmare, în alcooli, t este mai mare decât cea a alcanilor corespunzători.
Primii reprezentanți ai C1-C3 sunt ușor dizolvați în apă.
Cu toate acestea, solubilitatea alcoolilor în apă este diferită.
Alcoolii diferiți conțin radicali hidrocarbonați diferiți. Cu cât radicalul este mai mare, cu atât va fi mai solubil; radicalul respinge apa.
Gruparea hidroxilică a unei astfel de molecule mari este dificilă datorită formării legăturilor de hidrogen pentru reținerea acesteia în mediul apos.
Astfel, alcoolii cu greutate moleculară mare în apă se vor dizolva mai rău.
EtanolS2N5ON - lichid incolor, cu un miros ciudat, mai ușor decât apa (p = 0,8 g / ml), fierbe la t = 78,3oS, se dizolvă bine în apă și este un solvent în sine multe substanțe anorganice și organice. Pentru o persoană o substanță narcotică Metanol CH3OH - similar în proprietăți cu etanolul, dar este o otravă pentru o persoană, cauzează orbire, moarte
Legătura hidrogen este o legătură fizico-chimică între hidrogenul unei molecule și elementul EO al unei alte molecule. Formarea legăturilor de hidrogen se explică prin faptul că în molecule sau grupuri polarizate atomul de hidrogen polarizat are proprietăți unice: absența cochililor de electroni interne, o deplasare semnificativă a perechii de electroni la un atom cu un înalt EO și o dimensiune foarte mică. Prin urmare, hidrogenul poate pătrunde adânc în carcasa electronică a unui atom adiacent negativ polarizat. După cum arată datele spectrale, interacțiunea donor-acceptor a atomului EO ca donator și atomul de hidrogen ca acceptor joacă, de asemenea, un rol important în formarea unei legături de hidrogen. Legătura de hidrogen poate fi intermoleculară sau intramoleculară.
Legătura de hidrogen este reprezentată prin puncte
Pentru compușii de fluor și oxigen, este caracteristică formarea datorată legăturii de hidrogen a grupurilor de molecule identice - asociate (H2O) n și (HF) m. Acest lucru afectează o serie de proprietăți ale compușilor, în special asupra unor parametri precum punctul de fierbere (tb) și congelare (tzam). Valorile relative ale greutăților moleculare ale H2O și H2S pentru apa tkip și tzam ar trebui să fie mai mici decât pentru hidrogenul sulfurat (60,75 și -85,60 ° C).
De fapt, acestea sunt mai mari (100 și 0 ° C), care sunt asociate cu o creștere a masei moleculare a apei datorată asocierii moleculelor sale. Acizii carbonici în faza lichidă și gazoasă există în principal sub formă de dimeri. În proteine, acizi nucleici și alți compuși organici de mare importanță biologică, legătura cu hidrogen asigură "reticularea" moleculelor de lanț. Pentru anumiți compuși, este de asemenea posibil să se formeze o legătură hidrogen intramoleculară, de exemplu, în nitrofenol. Lungimea legăturii de hidrogen este mai lungă decât lungimea legăturilor covalente. In unele compusi tipurile RA-H ... BR „în timp ce reducerea echilibrului distanța H Datorită AH crește lungime și, în cazuri extreme, cele două legături pot fi identice ca în biflorură ion (FHF) -.
Energia legată de hidrogen (8-40 kJ / mol) este mai mică decât energia legăturii covalente. Astfel, pentru gheață este egal cu 20 kJ / mol, care este de 4,3% din energia legăturii H-O covalentă, egală cu 456 kJ / mol. Cea mai mare valoare a energiei legate de hidrogen este compusii de fluor (25-40 kJ / mol), apoi oxigen (13-25 kJ / mol) și azot (8-21 kJ / mol). Pentru sulf și clor, formarea legăturilor de hidrogen nu este caracteristică. Energia legăturilor de hidrogen crește cu creșterea EO a elementelor și o scădere a dimensiunilor atomilor. Formarea legăturilor de hidrogen intermolecular conduce la o creștere a vâscozității, a constantei dielectrice, a punctului de fierbere și a topirii (înghețării), a căldurii de topire și vaporizare, formarea de asociați.
Dacă legăturile de hidrogen se formează în molecule, atunci vâscozitatea, punctul de fierbere și punctul de topire scad, aceste substanțe sunt mai volatile, nu formează asociați, legăturile de hidrogen din interiorul moleculelor conduc la fuziunea transversală a moleculelor lanțului. Astfel, legătura de hidrogen ocupă o poziție intermediară între forțele de atracție covalentă și van der Waals.
alcool metilic - o otravă puternică (în special atunci când este luat oral) activități nervos și cardiovascular, cu un efect cumulativ puternic; afectează organele de vedere chiar până la orbirea completă. În doze mari (30 ml sau mai mult) provoacă moartea. Alcoolul etilic are un efect toxic. Rapid absorbită prin mucoasa stomacului și a intestinului subțire, atingând o concentrație maximă de sânge după 20-60 min după primirea acestuia, provocând excitația prima, și apoi o depresiune bruscă a sistemului nervos central (inclusiv distruge mater); utilizarea acestuia duce la o încălcare a celor mai importante funcții ale corpului, la deteriorarea gravă a organelor și a sistemelor. Are efecte embriotoxice și teratogene. Alcoolul izopropilic are un efect toxic similar etanolului, determinând depresia sistemului nervos central și afectând organele interne. În concentrații mari duce la comă, convulsii și deces (aproximativ 3-4 g / kg). Alcool alilic - provoacă otrăvire acută, în cantități mari atunci când este ingerat - pierderea conștiinței, comă severă și deces. Vaporii exercită un puternic efect iritant asupra ochilor și a tractului respirator superior. Etilen glicol - foarte toxic când este ingerat; afectează sistemul nervos central și rinichii, determină hemoliza celulelor roșii din sânge; are un efect mutagene
31 Alcoolii sunt o clasă separată de compuși organici care conțin în compoziția lor una sau mai multe grupe hidroxil. În funcție de numărul de grupări OH, acești compuși care conțin oxigen sunt împărțiți în alcooli monohidrici, triatomici etc. Cel mai des, aceste substanțe complexe sunt considerate ca derivate ale hidrocarburilor, moleculele cărora au suferit modificări, unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu o grupare hidroxil. Cea mai simplă reprezentare a acestei clase sunt alcoolii monohidrici, formula generală a cărei formulă este după cum urmează: R-OH sau Cn + H2n + 1OH.
Seria omoloagă a acestor compuși începe cu alcool metilic sau metanol (CH3OH), urmat de etanol (C2H5OH), apoi propanol (C3H7OH), etc. Alcoolul este caracterizat prin izomerismul scheletului de carbon și a grupului funcțional. Alcoolii monohidrici prezintă astfel de proprietăți fizice: Alcooli conținând până la 15 atomi de carbon - lichide, 15 sau mai mult - solide. Solubilitatea în apă depinde de greutatea moleculară, cu cât este mai mare, alcoolul este mai puțin solubil în apă.
Astfel, alcooli inferiori (în sus propanol) sunt miscibili cu apa în toate proporțiile, iar cea mai mare nu este, practic, solubil în acesta. Fierbere, de asemenea, crește odată cu creșterea în greutate atomică, de exemplu, t încălzit. CH3OH = 65 ° C și t este fierbere. C2H5OH = 78 ° C. Cu cât este mai mare punctul de fierbere, cu atât volatilitatea este mai scăzută, adică substanța se evaporă prost. Aceste proprietăți fizice ale alcoolilor saturați cu o grupare hidroxil poate fi explicată prin apariția legături de hidrogen intermoleculare între moleculele individuale ale compusului sau alcool și apă.
Alcoolii monohidrici pot intra în astfel de reacții chimice:
Arderea - flacăra este luminată, căldura este eliberată: C2H5OH + 3O2 - 2CO2 + 2H2O. Substituirea - reacționând alcanolilor cu metale activi, produsele de reacție sunt compuși instabili - alkoxizilor - apa degradabilitate: 2S2N5ON + 2K - 2S2N5OK + H2. Interacțiunea cu acid halogenhidric: C2H5OH + HBr-C2H5Br + H2O. Esterificarea cu acizi organici și anorganici, ca urmare a formării unui eter. Oxidarea, care produce aldehide sau cetone. Deshidratarea. Această reacție apare atunci când este încălzită cu un catalizator. Dehidratarea intramoleculară în alcoolii inferiori are loc conform regulii lui Zaitsev, rezultatul acestei reacții fiind formarea apei și a hidrocarburii nesaturate. Atunci când produsele de reacție de deshidratare intermoleculară sunt eteri și apă. Având în vedere proprietățile chimice ale alcoolului, se poate concluziona că alcoolii monohidrici sunt compuși amfoterici, pot reacționa cu metale alcaline, care prezintă proprietăți slabe ale acidului și cu halogenuri de hidrogen, care prezintă proprietăți de bază. Toate reacțiile chimice continuă cu întreruperea legăturii O-H sau C-O. Astfel, limitarea monoalcooli - un compus complex cu o grupare OH care nu are valențele libere după formarea legăturii C-C și proprietăți și acizi slabi și baze de expunere. Datorită proprietăților sale fizice și chimice, acestea sunt utilizate pe scară largă în sinteza organică, în fabricarea de solvenți, aditivi de combustibil, precum și în industria alimentară, medicină, cosmetică (etanol)
32 Reacțiile substituției nucleofile (reacția de substituție a nucleofililor în engleză) sunt reacții de substituție în care un atac este efectuat de un nucleofil, un reactiv purtând o pereche de electroni neparticipați. [1] Un grup care pleacă în reacții de substituție nucleofilă este numit nucleofug.
Toate nucleofilii sunt baze Lewis.
Vedere generală a reacțiilor de substituție nucleofilă:
R-X + Y - → R-Y + X- (unde Y este nucleofilul anionic)
R-X + Y-Z → R-Y + X-Z (unde Y-Z este un nucleofil neutru)
Se izolează reacțiile de substituție nucleofilă alifatică (larg distribuită) și aromatică (puțin răspândită).
Reacțiile de substituție nucleofilă alifatice joacă un rol critic în sinteza organică și sunt utilizate pe scară largă în laboratoare și industrie.
Teoria Coherent descrie mecanismul reacțiilor de substituție nucleofilă, care rezumă faptele și observațiile dezvoltate în 1935 de oamenii de stiinta britanici Edward Hughes și Christopher Ingold [2].
Mecanismul reacției SN1 sau reacția substituției nucleofile monomoleculare (substituție în limba engleză nucleofilă unimoleculară) include următoarele etape:
1. Ionizarea substratului cu formarea carbocozei (etapa lentă):
2. Atacul nucleofilic de carboculare (etapa rapidă):
sau (dacă o particulă neutră acționează ca un nucleofil):
3. Desprinderea cationului (etapa rapidă):
Metode pentru prepararea haloalcanilor
Metodele de preparare a halogenurilor organice pot fi combinate în două grupe: reacții de substituție și reacții de adiție. Alegerea condițiilor de rulare și de reacție depinde de structura scheletului carbon al moleculei halogenate și de atomul sau grupul de atomi care sunt înlocuiți (grupuri de ieșire). Hidrogenul în alcani și grupările alchil legate la fragmentul alchenă sau arenă este înlocuit cu acțiunea halogenului în condiții de iluminare sau de încălzire, i. E. în condiții de reacție a radicalilor liberi. Halogenul poate înlocui nu numai hidrogenul, ci și unele grupuri funcționale. Aceste transformări se desfășoară de-a lungul mecanismului ionic. Halogenalcanii sunt adesea preparați din alcoolii corespunzători. În acest scop sunt utilizați diferiți reactivi de natură nucleofilă. Pentru motivul că ionul hidroxid - lăsând rău grup, mobilitatea trebuie consolidată prin protonarea (1), complexare (2), sau conversia la ester acid anorganic (3).
carbonul nucleic
Prin urmare, pentru a obține haloalcani utilizat mediu de acid tare sau utilizând halogenuri ale acizilor anorganici :. clorura de tionil, oxiclorura de fosfor, pentaclorura de fosfor etc. acțiune Iodalkany de acid iodhidric (analog HBr) obținut ieșirile udovletvoritelnmi eșuează datorită unei capacitate de reducere puternică a HI, care se transformă cu randament semnificativ iodul format în alcan.
Este mai convenabil să se obțină iodoalcani din cloralcani printr-o reacție de schimb cu iodură de sodiu (reacția Finkelstein). Se recomandă efectuarea reacției în acetonă, t. în acesta, iodura de sodiu este solubilă și clorura de sodiu rezultată precipită într-un precipitat insolubil. Aceasta contribuie la o schimbare a echilibrului reacției către formarea de iodoalcan.
Prepararea derivaților halogenați prin intermediul reacțiilor de adiție a moleculelor de halogen și a halogenurilor de hidrogen la compușii nesaturați permite sinteza mono-, di- și polichalidelor.
Esterificarea - interacțiunea dintre acizi și alcooli sub cataliză acidă, de exemplu prepararea acetatului de etil din acid acetic și alcool etilic:
Un caz particular al reacției de esterificare este reacția de esterificare a esterilor cu alcooli, acizi carboxilici sau alți esteri:
R'COOR "+ R" 'OH = R'COOR "+ R" OH
R'COOR "+ R" 'COOH = R "" COOR "+ R'COOH
R'COOR "+ R" "COOR" '= R'COOR "+ R" "COOR"
reacții de esterificare și transesterificare schimbare de echilibru reversibil spre formarea produselor dorite se realizează prin îndepărtarea unuia dintre produșii rezultați din amestecul de reacție (cel mai frecvent - prin distilarea mai volatile alcool, eter, acid sau apă, caz în care un puncte de fierbere relativ scăzute ale materiilor prime utilizate de stripare a apei compoziția amestecurilor azeotrope).
reacția anhidridelor sau a halogenurilor de acid carboxilic cu alcooli, de exemplu prepararea acetatului de etil din anhidridă acetică și alcool etilic:
interacțiunea sărurilor acide cu halogenurile alchilice
RCOOMe + R'Hal = RCOOR '+ MeHal
Adăugarea de acizi carboxilici la alcheni sub cataliză acidă (incluzând acizii Lewis):
RCOOH + R'CH = CHR "= RCOOCHR'CH2R"
Alcooliza nitrilicilor în prezența acizilor:
RC + = NH + R'OH RC (OR ') = N + H2
RC (OR ') = N + H2 + H2O RCOOR' + + NH4 Alchilarea acizilor carboxilici ariliakiltriazenami:
ArN = NNHR + R1COOHR1COOR + ArNH2 + N2
Sub acțiunea alcoolilor pe un agent de deshidratare, cum ar fi acidul sulfuric concentrat, este eliminarea apei - deshidratare. Aceasta poate avea loc în două direcții: una care implică molecula de alcool sau cu participarea a două molecule de alcool (deshidratare intramoleculară conduce la formarea alchenelor.) (Deshidratarea intermoleculară conduce la producerea eterilor.).
Rețineți că deshidratarea intramoleculară are loc la o temperatură mai ridicată decât cea intermoleculară.
Ca agenți de deshidratare se utilizează nu numai acid sulfuric concentrat, dar și alte substanțe, de exemplu oxid de aluminiu:
Dehidratarea intramoleculară a alcoolilor are loc în conformitate cu regula lui Zaitsev. Astfel, în principal, butenă-2 este formată din butanol-2:
Oxidarea alcoolilor primari, secundari și terțiari la diferiți derivați.
Trimiteți-le prietenilor: