Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Свойства фенолов как ароматических соединений



Реакции электрофильного замещения

 

Реакции электрофильного замещения водорода в бензольном ядре для фенолов протекают значительно легче и в более мягких условиях, чем для бензола, т.к. «ОН» группа является заместителем - электронодонором, ОН – группа направляет следующий заместитель в орто-пара положения. Например, реакция галогенирования:

 
 


+Br2

®

-HBr

 

 

Аналогично протекают реакции нитрования и сульфирования.

Фенолы хорошо восстанавливаются в присутствии никелевого катализатора:

       
   


H2/Ni 250°C

 

циклогексанол

Фенолы легко окисляются. Особый интерес вызывают хиноны. Они широко распространены в природе и играют роль структурных компонентов стимуляторов роста, антибиотиков, а также участвуют в окислительно-восстановительных процессах, сопровождающих дыхание:

       
   
 
 


-2еˉ,-2Н+

+2еˉ,+2Н+

гидрохинон хинон

Фенолы играют важную роль в химической промышленности, поскольку они наряду с другими веществами применяются в качестве основных исходных веществ для получения пластических масс.

Дезинфицирующая жидкость “лизол” содержит о-фенилфенол и 2-бензил – 4-хлорфенол, которые обладают бактерицидным действием. Даже простейший раствор фенола является сильным дезинфицирующим средством. Под названием карболовой кислоты его используют в медицинских учреждениях. Антимикробную активность различных соединений сравнивают с активностью фенола при помощи так называемого “фенольного коэффициента”.

 

фенол о-фенилфенол 2-бензил-4-хлорфенол

Для того чтобы предохранить древесину от гниения, ее пропитывают креозотом – фракцией каменноугольной смолы, богатой фенолом, а также о-, м- и п-крезолами:

       
   
 
 


 

 

о-крезол м-крезол п-крезол

Фенольные соединения встречаются в различных растениях, например в Larrea mexicana – вечнозеленом кустарнике с резким запахом, произрастающим на севере Мексики и в юго-западных районах США. Токсичные начала сумаха и дуба также имеют фенольную природу. Фенолы обладают прижигающим действием и способны вызывать серьезные повреждения кожи, слизистой оболочки и мембран. Одним из наиболее интересных природных производных фенола является мессалин, способный вызывать галлюцинации.

Активность фенолов в реакциях электрофильного замещения настолько велика, что даже формальдегид в кислых растворах реагирует с фенолом. На этой реакции основано получение бакелитовых смол – дешевого и широко применяющегося полимера:

           
   
 
   
 
 


+ nСН2О

+

n -Н2О

 

 

           
   
 
   
 
 


 

 

 
 

 


 

n

 

Нафтолы

Наибольший интерес представляют гидроксипроизводные нафталина –

a- и b-нафтолы:

 

 
 


 

a - нафтол b - нафтол

Они обладают свойствами фенолов, растворяются в едких щелочах. Оба вещества трудно растворяются в воде, дают окрашенные cоединения с хлорным железом. Реакции замещения нафтолов идут сначала в том же ядре, где находится оксигруппа:

 
 


 

 

+ HNO3 + H2O

 

4-нитро-a-нафтол

       
   
 
 

 

 


+ Br2 + HBr

 

a-бром-b-нафтол

Нафтолы и их производные, особенно сульфопроизводные, широко используются в производстве азокрасителей.

Ароматические спирты

 

Если гидроксильная группа удалена от ароматического ядра, то соединение относят к ароматическим спиртам. Гидролизом хлористого бензила может быть получен бензиловый спирт:

+НОН

+ HСl

ОНˉ

бензиловый спирт

 

Для них характерны как обычные реакции спиртового (но не фенольного гидроксила), так и реакции ароматического ядра (группа СН2ОН является заместителем первого рода, т.е. электронодонором). b-Фенилэтиловый спирт Н5С6-СН2-СН2-ОН является основным компонентом природного розового масла и широко используется в парфюмерии.

 

Тиолы

 

Подобно тому, как спирты и простые эфиры являются органическими аналогами воды, тиолы (тиоспирты, меркаптаны) (R-SH) и сульфиды (R-S-R) представляют собой органические аналоги сероводорода.

 

 

Н-О-Н вода Н-S-H сероводород
R – O-H спирт R-O-R простой эфир H-O-O-H пероксид водорода R-S-H тиол R-S-R сульфид R-S-S-R -дисульфид

 

Несколько типичных представителей подобных соединений:

СН3-SH метантиол (метил меркаптан)

C6H5-SH тиофенол

CH3-S-CH3 диметилсульфид

CH3-S-С6Н5 метилфенилсульфид

CH3-S-S-CH3 диметилдисульфид

Тиолы обладают характерным, очень неприятным запахом, более сильным, чем запах сероводорода. Для низших тиолов запах ощущается при концентрации 1 часть на 400 млн. частей воздуха. Добавкой к природному газу ничтожных количеств изопентантиола пользуются для лучшего обнаружения по запаху утечки газа в жилых помещениях. Тиолы и их производные встречаются в растительном и животном мире, например пропантиол С3Н7SH – в свеженарезанном луке, бутантиол C4H9SH – в выделениях скунса. Сера входит в состав некоторых белковых аминокислот (цистеин, цистин, метионин). Тиоспирты – жидкости с температурой кипения более низкой, чем у соответствующих спиртов. Это объясняется меньшей склонностью тиолов к образованию межмолекулярной водородной связи.

Меркаптаны плохо растворимы в воде.

 

Химические свойства

Кислотность тиоспиртов выше, чем у спиртов, поэтому они в отличие от последних образуют соли не только со свободными металлами, но и со щелочами; соли их гидролизуются водой.

СH3-CH2-SH + KOH CH3-CH2-SK + H2O

этилмеркаптан этилмеркаптид

калия

С тяжелыми металлами (ртуть, мышьяк, свинец, кадмий, цинк) и их окислами тиолы образуют нерастворимые соли – меркаптиды

 

2 СН3-СН2-SH + HgO (CH3-CH2-S)2Hg

-H2O этилмеркаптид ртути

 

Способность тиолов связывать ионы тяжелых металлов позволяет использовать их как противоядия (антидоты) при отравлениях соединениями этих металлов. Одним из таких препаратов является отечественный препарат унитиол (димеркаптопропансульфонат натрия):

 

+ HgCl2 + 2HCl

 

Меркаптаны в отличие от спиртов окисляются даже на воздухе с образованием диалкилдисульфида:

[O]

H3C-CH2-SH + CH3-CH2-SH CH3-CH2-S-S-CH2-CH3 + H2O

диэтилдисульфид

 

Дисульфиды легко восстанавливаются в тиолы. Процесс окисления тиолов и восстановления дисульфидов играет важную роль в химии белков и пептидов. При жестком окислении тиолов (азотной кислотой) образуются сульфокислоты:

[O]

СH3SH CH3-SO3H

метантиол метансульфокислота

 

Аналогично спиртам тиолы реагируют с хлористыми ацилами, образуя тиоаналоги сложных эфиров:

 

+ C2H5SH + HCl

этилтиоацетат

 

К классу сульфидов относится боевое отравляющее вещество кожно-нарывного действия иприт (b, b1-дихлордиэтилсульфид). Это бесцветная жидкость с чесночным запахом. Для дегазации иприта используется хлорная известь или хлорамин. Дегазаторы превращают иприт в сульфоксид и другие вещества. Получают иприт при действии хлористой серы на этилен:

 

 

 
 


2 + S2Cl2 S +

 

 

Глоссарий

Гидролиз - процесс расщепления молекулы с участием воды.

Кислоты Бренстеда – это нейтральные молекулы или йоны, способные отдавать протон (доноры протонов).

Основания Бренстеда - это нейтральные молекулы или йоны, способные присоединять протон (акцепторы протонов).

Кислоты Льюиса – это акцепторы электронной пары.

Основание Льюиса – это доноры электронной пары.

Реакции этерификации – образование сложного эфира при взаимодействии кислоты и спирта.

Комплексные соединения – это соединения, в которых есть хотя бы одна химическая связь, образованная по донорно-акцепторному механизму.

Лиганд – молекула - донор неподеленной электронной пары.

«Хелаты» - это комплексные соединения, в которых одна молекула лиганда образует с центральным атомом две химические связи, одна из которых донорно-акцепторная.

Электрофильные реагенты (электрофилы) – частицы с недостатком электронной плотности (нейтральные молекулы или катионы).

Нуклеофильные реагенты (нуклеофилы) – частицы с избытком электронной плотности (нейтральные молекулы или анионы).

Радикалы – это свободные атомы или частицы с неспаренным электроном (Cl·,

HO·, HOO·, R·,).

 

Тема 3. Альдегиды и кетоны

Цель занятия: рассмотреть закономерности химического поведения оксосоединений и особенности реакционной способности альдегидов и кетонов.

 

Конкретные задачи

1. Студент должен знать классификацию и номенклатуру оксосоединений, формулы и тривиальные названия важнейших представителей альдегидов и кетонов, электронное строение карбонильной группы и химические свойства альдегидов и кетонов, особенности поведения альдегидов в отличие от кетонов.

2. Студент должен уметь: обосновать направление химических реакций по карбонильной группе, писать уравнения реакций нуклеофильного присоединения по карбонильной группе, реакций альдольной конденсации и дисмутации альдегидов; проводить реакции по идентификации альдегидов и кетонов: серебряного зеркала, с нитропруссидом натрия, йодоформную пробу, специфическую реакцию дисмутации формальдегида.

Мотивация. Альдегиды и кетоны широко используются в клинической медицине и санитарии, в фармацевтической и пищевой промышленности, в органическом синтезе. Карбонильную группу содержат многие природные соединения: углеводы, гормоны, витамины, оксокислоты. Все они играют исключительную роль в биохимических превращениях. Например, ретиналь относится к витаминам группы А, получается в организме окислением ретинола, участвует в процессе зрительного восприятия.

 
 

Пиридоксаль (витамин В6) в виде пиридоксальфосфата участвует в обмене a-аминокислот:

Доверь свою работу кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Просмотров 822

Эта страница нарушает авторские права



allrefrs.ru - 2022 год. Все права принадлежат их авторам!