Спирты и фенолы

Кадр 1

СПИРТИ ФЕНОЛИ

Кадр 2

Спирти і феноли—похідні вуглеводнів, у яких атоми водню заміщені водним залишком (гідроксильною групою) — OH CH₄ Метан CH₃OH Метанол C₆H₆ Бензол C₆H₅OH Фенол Загальні формули: ROH Спирт ArOH Фенол

Кадр 3

В залежности від кількости гідроксильних груп у молекулі спирти поділяються на одноатомні та багатоатомні. Спирти з двома або трьома гідроксильними групами при одному вуглецевому атомі не існують. Завдання. Складіть формули найпростіших одно-, дво-, три- та чотиризамінних спиртів.

Кадр 4

В залежності від будови радикала у розрізняють насичені, ненасичені та ароматичні спирти.

Кадр 5

В залежаності від того, з яким атомом вуглецю звязаний гідроксил, розрізняють первинні, вторинні та третинні спирти.

Кадр 6

Подібно до вуглеводнів. спирти утворюють гомологічні ряди. Кожен гомолог відрізняється за складом від попереднього і наступного гомологічною різницею CH₂. Найбільше значення мають насичені одноатомні спирти (загальна формула - CnH2n+1OH). Завдання. Напишіть формули четвертого, п'ятого та шостого гомологів насичених спиртів.

Кадр 7

Номенклатура спиртъв.

Кадр 8

Фізичні властивості одноатомних спиртів. Із збільшенням молекулярної ваги температура кипіння підвищується, а розчинність зменшується. Всі спирти легші за воду; до C₁₁H₂₃OH — рідини, вищі — тверді речовини.

Кадр 9

Порівняння молекулярної ваги та температури кипіння похідних етану показує, що у етанолу замість зниження спостерігається підвищення температури. Це пояснюється асоціацією полярних молекул спирту за рахунок водневого зв'язку.

Кадр 10

Водневий зв'язок має електростатичний характер внаслідок поляризації О-Н зв'язку. Добра розчинність спиртів у воді пояснюється асоціацією молекул спирту та води. Відмітною рисою водневого зв'язку є невелика міцність (5–10 ккал./моль).

Кадр 11

Типи ізомерії насичених одноатомних спиртів.

Кадр 12

Будова спиртів.

Кадр 13

Внаслідок зміщення електронної густини від радикалу та гідроксильного водню до атома кисню, зв'язки C-O та O-H в молекулах спиртів поляризовані. Тому найбільш реакційноздатними в молекулах спиртів є атом водню гідроксилу, гідроксильна група, атоми водню в радикалі.

Кадр 14

Реакції за участю гідроксильного водню. 1. Заміна гідроксильного водню металом. 2R-OH + 2Na → 2R-ONa + H₂ Спирт Алкоголят 2. Заміна гідроксильного водню кислотним радикалом. R-OH + HO-C-CH₃ = H₂O + R-O-C-CH₃ Спирт Кислота Складний ефір Завдання. Складіть рівняння реакцій утворення алкоголятів з пропанолом та бутанолом.

Кадр 15

Реакції за участю гідроксильної групи. 1. Заміна гідроксильної групи галогеном. R–OH + HBr == R–Br + H₂O Спирт Галогенопохідне 3R–OH + PЈ₃ == 3R–J + H₃PO₃ 2. Відщеплення води з утворенням олефінів. CH₃–CH₂–OH → H₂O + CH₂=CH₂ Умови реакції: t – вища 140°; каталізатори – конц. H₂SO₄; Al₂O₃.

Кадр 16

3. Відщеплення води з утворенням простих ефірів. t°<140°; H₂SO₄ R-O-R'+H₂O Простий ефір 4. Відщеплення води та водно від двох молекул етанолу з утворенням дивінілу. H H H H H-C-C-H+H-C-C-H→2H₂O+H₂C=CH-CH=CH₂ H OH H OH Дивініл.

Кадр 17

Реакції за участю водно радикалу. 1. Окислення спиртів хромовою сумішшю або перманганатом.

Кадр 18

2. При горінні спиртів відбувається окислення з повним розкладом молекули спирту. C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O + 328 ккал. Завдання. Складіть рівняння реакцій окиснення етанолу, пропанолу-1, пропанолу-2.

Кадр 19

Зміна напряму реакцій за участю етанолу внаслідок вибірної дії каталізаторів.

Кадр 20

Загальні способи добування спиртів. 1.Гідроліз галогенопохідних вуглеводнів. R-Cl+H-OH ─кон.─ R-OH+HCl 2.Дія води на олефіни. CH₃-CH=CH₂ + H-OH → CH₃-CH-CH₃ OH Пропен Пропанол-2 Приєднання відбуваєтся при нагріванні в присутності концентрованої сірчаної кислоти за правилом Марковникова. 3.Відновленням альдегідів та кетонів (гідрування) при нагріванні за участю каталізатора — нікелю.

Кадр 21

Способи добування окремих спиртів. 1. Добування метанолу з синтез-газу. CO + 2H₂ 300°; 250am; ZnO CH₃OH Синтез-газ 2. Добування етанолу з етилену. a) Сірчанокислотна гідратація етилену. CH₂=CH₂ + HO SO₂ - CH₃CH₂O SO₂ + HOH CH₃CH₂OH HO SO₂ Етилен Сірчана к-та Етилірчана к-та б) Пряма гідратація етилену (найбільш ефективний спосіб). CH₂=CH₂ + HOH 280°; 80am; H₃PO₄ - CH₃CH₂OH

Кадр 22

3. Добування етанолу з відходів лісової промисловості. а) Гідроліз клітковини. (C₆H₁₀O₅)n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆ (t°; концH₂SO₄). Клітковина Глюкоза б) Бродіння глюкози (t°=25°; каталізатор – фермент зимаза). C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2C₂H₅OH ЕКОНОМІЧНА ВИГІДНІСТЬ ЗАМІНИ ХАРЧОВОЇ СИРОВИНИ НЕХАРЧОВОЮ. Витрати сировини на 1т C₂H₅OH: картоплі – 12 т; зерна – 4 т (280 людино-днів); деревини – 9 т; етилену – 0,7 т (10 людино-днів). Собівартість 1 т етанолу з нафтової сировини в 3 рази меньша, ніж з харчової. Повна заміна дасть економію зерна до 2 млн. т. 4. Вищі спирти одержують з газів крекінгу, а також з сивушних масел.

Кадр 23

Схема промислової установки виробництва етанолу шляхом прямої гідратації етилену.

Кадр 24

Застосування етилового спирту.

Кадр 25

Багатоатомні спирти.

Кадр 26

Добування етиленгліколю. 1. Окислення етилену перманганатом калію. 2. Гідроліз дихлоретану – 1, 2 (в присутності лугу). Завдання. Складіть рівняння реакцій добування найближчого гомолога етиленгліколю і дайте йому назву.

Кадр 27

Гліцерин вступає у всі реакції, характерні для спиртів, утворюючи три ряди похідних. Взаємний вплив гідроксильних груп збільшує рухливість водневих атомів гідроксилів, тому гліцерин виявляє особливу властивість — взаємодіє із слабкими основами.

Кадр 28

Гліцерин здатний вступати в реакцію етерифікації як з мінеральними, так і з органічними кислотами.

Кадр 29

Вищі карбонові кислоти Жир Цей синтез вперше здійснив Марселен Бертло.

Кадр 30

Добування гліцерину. 1. Гідроліз жирів. 2. Із газів крекінгу.

Кадр 31

Застосування етиленгліколю та гліцерину.

Кадр 32

Ненасичені спирти. 1. CH₂=CH-OH – вініловий спирт. Надто нестійкий, здатний до ізомеризації в оцтовий альдегід (правило Ельтекова). Полімер – полівініловий спирт – водорозчинний, стійкий до бензинів (неполярних розчинників). … CH₂-CH-CH₂-CH-CH₂… OH OH 2. CH₂=CH-CH₂-OH – аліловий спирт (пропен-1-ол-3). Має властивості насичених спиртів і олефінів. Широко застосовується в органічному синтезі (виробництво полімерів, фармацевтична і парфюмерна промисловість). Завдання. Складіть рівняння реакцій окиснення алілового спирту: а) киснем в присутності каталізатора; б) перманганатом калію в лужному середовищі.

Кадр 33

Ароматичні спирти. До ароматичних спиртів належать похідні ароматичних вуглеводнів, які містять гідроксильні групи в бічному ланцюгу. Ароматичні спирти мають властивості насичених спиртів. Бензиловий (фенілметиловий) спирт Завдання. Складіть формулу найближчого гомолога бензилового спирту.

Кадр 34

Генетичний зв'язок класу спиртів з іншими класами органічних сполук. Завдання. Складіть рівняння відповідних переходів реакцій.

Кадр 35

Феноли — похідні ароматичних вуглеводнів, у молекулах яких гідроксильні групи безпосередньо зв’язані с бензольним кільцем. Феноли бувають одно-, дво- та тріатомні. Фенол (Оксибензол) О-крезол (О-окситолуол) Пірокатехін (1,2-діоксибензол) Пірогалол (1, 2, 3-триоксибензол) Завдання. Які ізомери можливі у двоатомних та тріатомних фенолів?

Кадр 36

Фізичні та хімічні властивості фенолу (карболової кислоти). Безбарвна кристалічна речовина. Частково окислюється на повітрі (червоний колір). Температура плавлення —42°. При звичайних умовах малорозчинний у воді. При нагріванні до 70° дуже добре розчиняється. Добре розчинний у спирті, ефірі, бензолі. Отруйний, на шкірі залишає опіки. Хімічні властивості фенолу зумовлені: а) наявністю гідроксильної групи; б) наявністю радикалу.

Кадр 37

Властивості, що залежать від гідроксильної групи.

Кадр 38

Фенол досить легко окислюється, особливо сильними окисниками (KBrO₃) з утворенням п-бензохінону. Цей хінон був вперше добутий видатним російським хіміком О. А. Воскресенським. Система подвійного зв’язку в молекулі хінону зветься хіноідною; її наявність є характерною для багатьох барвників. Такі групи звуться хромофорами; вони визначають колір барвника завдяки поглинанню світла певної довжини хвилі.

Кадр 39

Властивості, що залежать від радикалу. Відмінність від бензолу полягає в тому, що фенол легше вступає в реакції заміщення з галогенами (навіть з бромною водою), азотною та сірчаною кислотами з утворенням трипохідних.

Кадр 40

Відмінність властивостей радикалу та гідроксилу пояснюється їх взаємним впливом. Суть впливу полягає в електронній будові молекули фенолу, згідно з якою бензольне кільце відтягує на себе електронну густину від атома кисню. Внаслідок цього: 1. Електронна густина киснево-водневого зв’язку зміщується від водню до кисню; водневий атом стає настільки рухливим, що здатний відриватися у вигляді іону. C₆H₅OH ⇄ C₆H₅O⁺H⁺ 2. Електронна густина бензольного кільця підвищується (особливо в 2-х орто- та в параположеннях), через що рухливість водневих атомів у цих положеннях різко збільшується.

Кадр 41

Добування фенолу. 1. З кам'яновугільної смоли (фракція середнього масла). 2. З бензолу, через утворення та гідроліз хлорбензолу. 3. З кумолу (сучасний спосіб). Кумольний спосіб був розроблений радянськими вченими П. Г. Сергеєвим, Р. Ю. Удрисом, Б. Д. Кружаловим.

Кадр 42

Застосування фенолу.

Кадр 43

Роль росiйських хiмiкiв у вивченнi класу спиртiв.

Кадр 44

О. Є. Фаворський (1860—1945) Розробив спосіб добування вінілових ефірів дією спиртів на ацетилен. Є. Є. Вагнер (1849—1903) Роботи в галузі добування гліколів окисненням олефінів перманганатом калію. С. В. Лебедєв (1874—1934) Розробив спосіб добування бутадієну з етилового спирту.

Кадр 45

Автор О. ШАРОВ Консультант кандидат хімічних наук Т. БОРОДА Редактор А. КЕТКОВА Художник Й. ФЛЕК