Гидроксильная группа является функциональной группой спиртов и фенолов: Спирты и фенолы. Характерные химические свойства.

Функциональные группы органических соединений » HimEge.ru

Функциональными группами называются группы атомов, которые обуславливают характерные химические свойства данного класса веществ.

Спирты

Строение молекул спиртов R-OH. Атом кислорода, входящий  в гидроксильную группу молекул спиртов, резко отличается от атомов водорода и углерода по способности притягивать и удерживать электронные пары. В молекулах спиртов имеются полярные связи С-О и О-Н.
Учитывая полярность связи О-Н и значительный положительный заряд на атоме водорода, говорят, что водород гидроксильной группы имеет «кислотный» характер. Этим он резко отличается от атомов водорода, входящих в углеводородный радикал. Атом кислорода гидроксильной группы имеет частичный отрицательный заряд и две неподеленные электронные пары, что дает возможность молекулам спирта образовывать водородные связи.

Фенолы

По химическим свойствам фенолы отличаются от спиртов, что вызвано взаимным влиянием в молекуле фенола гидроксильной группы и бензольного ядра (фенил — С

6Н₅). Это влияние сводится к тому, что π-электроны бензольного ядра частично вовлекают в свою сферу  неподеленные электронные пары атома кислорода гидроксильной группы, в результате чего уменьшается электронная плотность у атома кислорода. Это снижение компенсируется за счет большой поляризации связи О-Н, что в свою очередь приводит к увеличению положительного заряда на атоме водорода:

Следовательно, водород гидроксильной группы в молекуле фенола имеет кислотный характер.
Влияние атомов в молекулах фенола и его производных взаимно. Гидроксильная группа оказывает влияние на плотность π-электронного облака в бензольном кольце. Она понижается у атома углерода, связанного с ОН-группой (т. е у 1-го и 3-го атомов углерода, метаположение) и повышается у соседних атомов углерода – 2, 4, 6-го – орто— и параположения.
Водородные атомы бензола и орто—  и параположения становятся более подвижными и легко замещаются на другие атомы и радикалы.

Альдегиды

Альдегиды имеют общую формулу , где   — С=О —  карбонильная группа.  Атом углерода в карбонильной группе sp² – гибридизирован. Атомы, непосредственно с ним связанные, находятся в одной плоскости. Вследствие большой электороотрицательности атома кислорода по сравнению с углеродным связь С=О сильно поляризована за счет смещения электронной плотности π-связи к кислороду:

Под влиянием карбонильного атома углерода в альдегидах увеличивается полярность связи С–Н, что повышает реакционноспособность этого атома Н.

Карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты содержат функциональную группу , называемую карбоксильной группой, или карбоксилом. Так она названа потому, что состоит из карбонильной группы  -С=О  и гидроксильной  –ОН.
В карбоновых кислотах гидроксильная группа связана с углеводородным радикалом и карбоксильной группой. Ослабление связи между кислородом и водородом в гидроксильной группе объясняется разностью электроотрицательностей атомов углерода, кислорода и водорода. Атом углерода приобретает некоторый положительный заряд. Этот атом углерода притягивает к себе электронное облако от атома кислорода гидроксильной группы. Компенсируя смещенную электронную плотность, атом кислорода гидроксильной группы оттягивает к себе электронное облако соседнего атома водорода. Связь О–Н в гидроксильной группе становится более полярной, и атом водорода приобретает большую подвижность.

Образование водородных связей меду молекулами карбоновых кислот:

Гидроксильная группа — это… Что такое Гидроксильная группа?

Гидроксильная группа (гидроксил) — функциональная группа OH органических и неорганических соединений, в которой атомы водорода и кислорода связаны ковалентной связью. В органической химии носит также название «спиртовой группы».

Атом кислорода обуславливает поляризацию молекулы спиртов. Относительная подвижность атома водорода приводит к тому, что низшие спирты вступают в реакции замещения с щелочными металлами. В неорганической химии входят в состав оснований, в том числе, щелочей.

Гидроксильный радикал

Гидроксильный радикал — высокореакционный и короткоживущий радикал •OH, образованный соединением атомов кислорода и водорода. Обычно образуется при распаде гидропероксидов, в атмосферной химии, взаимодействием возбуждённых молекул кислорода с водой или при действии ионизирующего излучения.

Роль в биологии

Гидроксильный радикал относится к реактивным формам кислорода и является наиболее активным компонентом оксидативного стресса. Он образуется в клетке в основном при восстановлении перекиси водорода в присутствии переходного металла (такого как железо). Время полужизни t_1/2 гидроксильного радикала in vivo — очень короткое — около 10⁻⁹ с, что в совокупности с его высокой реактивной способностью приводит к тому, что он является одним из наиболее опасных агентов, образующихся в организме. В отличие от супероксида, который может быть детоксифицирован супероксиддисмутазой, не существует фермента, который бы элиминировал гидроксильный радикал, из-за слишком короткого времени жизни, не достаточного для диффузии его в активный центр фермента. Единственная защита клетки от этого радикала — высокий уровень низкомолекулярных антиоксидантов, таких как глутатион. Образовавшийся гидроксильный радикал мгновенно реагирует с любой окисляемой молекулой в ближайшем окружении. Из наиболее биологически важных компонентов клетки гидроксильный радикал способен окислять углеводы, нуклеиновые кислоты (что может привести к мутации или повреждению генов), липиды (вызывая перекисное окисление липидов) и аминокислоты.

См. также

Источники

Свойства спиртов, альдегидов, кислот, сложных эфиров, фенола | ЕГЭ по химии

Характерные химические свойства предельных одноатомных и многоатомных спиртов, фенола

Предельные одноатомные и многоатомные спирты

Спиртами (или алканолами) называются органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп (групп $—ОН$), соединенных с углеводородным радикалом.

По числу гидроксильных групп (атомности) спирты делятся на:

— одноатомные, например:

${CH_3-OH}↙{метанол(метиловый спирт)}$ ${CH_3-CH_2-OH}↙{этанол(этиловый спирт)}$

— двухатомные (гликоли), например:

${OH-CH_2-CH_2-OH}↙{этандиол-1,2(этиленгликоль)}$

${HO-CH_2-CH_2-CH_2-OH}↙{пропандиол-1,3}$

— трехатомные, например:

По характеру углеводородного радикала выделяют следующие спирты:

— предельные, содержащие в молекуле лишь предельные углеводородные радикалы, например:

— непредельные, содержащие в молекуле кратные (двойные и тройные) связи между атомами углерода, например:

${CH_2=CH-CH_2-OH}↙{пропен-2-ол-1 (аллиловый спирт)}$

— ароматические, т.е. спирты, содержащие в молекуле бензольное кольцо и гидроксильную группу, связанные друг с другом не непосредственно, а через атомы углерода, например:

Органические вещества, содержащие в молекуле гидроксильные группы, связанные непосредственно с атомом углерода бензольного кольца, существенно отличаются по химическим свойствам от спиртов и поэтому выделяются в самостоятельный класс органических соединений — фенолы. Например:

Существуют и полиатомные (многоатомные) спирты, содержащие более трех гидроксильных групп в молекуле. Например, простейший шестиатомный спирт гексаол (сорбит):

Номенклатура и изомерия

При образовании названий спиртов к названию углеводорода, соответствующего спирту, добавляют родовой суффикс -ол. Цифрами после суффикса указывают положение гидроксильной группы в главной цепи, а префиксами ди-, три-, тетра- и т. д. — их число:

В нумерации атомов углерода в главной цепи положение гидроксильной группы приоритетно перед положением кратных связей:

Начиная с третьего члена гомологического ряда, у спиртов появляется изомерия положения функциональной группы (пропанол-1 и пропанол-2), а с четвертого — изомерия углеродного скелета (бутанол-1, 2-метилпропанол-1). Для них характерна и межклассовая изомерия — спирты изомерны простым эфирам:

${CH_3-CH_2-OH}↙{этанол}$ ${CH_3-O-CH_3}↙{диметиловый эфир}$

Физические и химические свойства спиртов

Физические свойства.

Спирты могут образовывать водородные связи как между молекулами спирта, так и между молекулами спирта и воды.

Водородные связи возникают при взаимодействии частично положительно заряженного атома водорода одной молекулы спирта и частично отрицательно заряженного атома кислорода другой молекулы. Именно благодаря водородным связям между молекулами спирты имеют аномально высокие для своей молекулярной массы температуры кипения. Так, пропан с относительной молекулярной массой $44$ при обычных условиях является газом, а простейший из спиртов — метанол, имея относительную молекулярную массу $32$, в обычных условиях — жидкость.

Низшие и средние члены ряда предельных одноатомных спиртов, содержащие от $1$ до $11$ атомов углерода, — жидкости. Высшие спирты (начиная с $С_{12}Н_{25}ОН$) при комнатной температуре — твердые вещества. Низшие спирты имеют характерный алкогольный запах и жгучий вкус, они хорошо растворимы в воде. По мере увеличения углеводородного радикала растворимость спиртов в воде понижается, а октанол уже не смешивается с водой.

Химические свойства.

Свойства органических веществ определяются их составом и строением. Спирты подтверждают общее правило. Их молекулы включают в себя углеводородные и гидроксильные радикалы, поэтому химические свойства спиртов определяются взаимодействием и влиянием друг на друга этих групп. Характерные для данного класса соединений свойства обусловлены наличием гидроксильной группы.

1. Взаимодействие спиртов со щелочными и щелочноземельными металлами. Для выявления влияния углеводородного радикала на гидроксильную группу необходимо сравнить свойства вещества, содержащего гидроксильную группу и углеводородный радикал, с одной стороны, и вещества, содержащего гидроксильную группу и не содержащего углеводородный радикал, — с другой. Такими веществами могут быть, например, этанол (или другой спирт) и вода. Водород гидроксильной группы молекул спиртов и молекул воды способен восстанавливаться щелочными и щелочноземельными металлами (замещаться на них):

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2↑$,

$2Na+2C_2H_5OH=2C_2H_5ONa+H_2↑$,

$2Na+2ROH=2RONa+H_2↑$.

2. Взаимодействие спиртов с галогеноводородами. Замещение гидроксильной группы на галоген приводит к образованию галогеналканов. Например:

$C_2H_5OH+HBr⇄C_2H_5Br+H_2O$.

Данная реакция обратима.

3. Межмолекулярная дегидратация спиртов — отщепление молекулы воды от двух молекул спирта при нагревании в присутствии водоотнимающих средств:

В результате межмолекулярной дегидратации спиртов образуются простые эфиры. Так, при нагревании этилового спирта с серной кислотой до температуры от $100$ до $140°С$ образуется диэтиловый (серный) эфир:

4. Взаимодействие спиртов с органическими и неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров (реакция этерификации):

Реакция этерификации катализируется сильными неорганическими кислотами.

Например, при взаимодействии этилового спирта и уксусной кислоты образуется уксусноэтиловый эфир — этилацетат:

5. Внутримолекулярная дегидратация спиртов происходит при нагревании спиртов в присутствии водоотнимающих средств до более высокой температуры, чем температура межмолекулярной дегидратации. В результате образуются алкены. Эта реакция обусловлена наличием атома водорода и гидроксильной группы при соседних атомах углерода. В качестве примера можно привести реакцию получения этена (этилена) при нагревании этанола выше $140°С$ в присутствии концентрированной серной кислоты:

6. Окисление спиртов обычно проводят сильными окислителями, например, дихроматом калия или перманганатом калия в кислой среде. При этом действие окислителя направляется на тот атом углерода, который уже связан с гидроксильной группой. В зависимости от природы спирта и условий проведения реакции могут образовываться различные продукты. Так, первичные спирты окисляются сначала в альдегиды, а затем в карбоновые кислоты:

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны:

Третичные спирты достаточно устойчивы к окислению. Однако в жестких условиях (сильный окислитель, высокая температура) возможно окисление третичных спиртов, которое происходит с разрывом углерод-углеродных связей, ближайших к гидроксильной группе.

7. Дегидрирование спиртов. При пропускании паров спирта при $200–300°С$ над металлическим катализатором, например медью, серебром или платиной, первичные спирты превращаются в альдегиды, а вторичные — в кетоны:

Присутствием в молекуле спирта одновременно нескольких гидроксильных групп обусловлены специфические свойства многоатомных спиртов, которые способны образовывать растворимые в воде ярко-синие комплексные соединения при взаимодействии со свежеполученным осадком гидроксида меди (II). Для этиленгликоля можно записать:

Одноатомные спирты не способны вступать в эту реакцию. Поэтому она является качественной реакцией на многоатомные спирты.

Фенол

Строение фенолов

Гидроксильная группа в молекулах органических соединений может быть связана с ароматическим ядром непосредственно, а может быть отделена от него одним или несколькими атомами углерода. Можно ожидать, что в зависимости от этого свойства, вещества будут существенно отличаться друг от друга из-за взаимного влияния групп атомов. И действительно, органические соединения, содержащие ароматический радикал фенил $С_6Н_5$—, непосредственно связанный с гидроксильной группой, проявляют особые свойства, отличные от свойств спиртов. Такие соединения называются фенолами.

Фенолы — органические вещества, молекулы которых содержат радикал фенил, связанный с одной или несколькими гидроксогруппами.

Так же как и спирты, фенолы классифицируют по атомности, т.е. по количеству гидроксильных групп.

Одноатомные фенолы содержат в молекуле одну гидроксильную группу:

Многоатомные фенолы содержат в молекулах более одной гидроксильной группы:

Существуют и другие многоатомные фенолы, содержащие три и более гидроксильные группы в бензольном кольце.

Познакомимся подробнее со строением и свойствами простейшего представителя этого класса — фенолом $С_6Н_5ОН$. Название этого вещества и легло в основу названия всего класса — фенолы.

Физические и химические свойства.

Физические свойства.

Фенол — твердое, бесцветное, кристаллическое вещество, $t°_{пл.}=43°С, t°_{кип.}=181°С$, с резким характерным запахом. Ядовит. Фенол при комнатной температуре незначительно растворяется в воде. Водный раствор фенола называют карболовой кислотой. При попадании на кожу он вызывает ожоги, поэтому с фенолом необходимо обращаться осторожно!

Химические свойства.

Кислотные свойства. Как уже было сказано, атом водорода гидроксильной группы обладает кислотным характером. Кислотные свойства у фенола выражены сильнее, чем у воды и спиртов. В отличие от спиртов и воды, фенол реагирует не только с щелочными металлами, но и со щелочами с образованием фенолятов:

Однако кислотные свойства у фенолов выражены слабее, чем у неорганических и карбоновых кислот. Так, например, кислотные свойства фенола примерно в $3000$ раз слабее, чем у угольной кислоты. Поэтому, пропуская через водный раствор фенолята натрия углекислый газ, можно выделить свободный фенол:

Добавление к водному раствору фенолята натрия соляной или серной кислоты также приводит к образованию фенола:

Качественная реакция на фенол.

Фенол реагирует с хлоридом железа (III) с образованием интенсивно окрашенного в фиолетовый цвет комплексного соединения.

Эта реакция позволяет обнаруживать его даже в очень ограниченных количествах. Другие фенолы, содержащие одну или несколько гидроксильных групп в бензольном кольце, также дают яркое окрашивание сине-фиолетовых оттенков в реакции с хлоридом железа (III).

Реакции бензольного кольца.

Наличие гидроксильного заместителя значительно облегчает протекание реакций электрофильного замещения в бензольном кольце.

1. Бромирование фенола. В отличие от бензола, для бромирования фенола не требуется добавления катализатора (бромида железа (III)).

Кроме того, взаимодействие с фенолом протекает селективно (избирательно): атомы брома направляются в орто- и параположения, замещая находящиеся там атомы водорода. Селективность замещения объясняется рассмотренными выше особенностями электронного строения молекулы фенола.

Так, при взаимодействии фенола с бромной водой образуется белый осадок 2,4,6-трибромфенола:

Эта реакция, так же, как и реакция с хлоридом железа (III), служит для качественного обнаружения фенола.

2. Нитрование фенола также происходит легче, чем нитрование бензола. Реакция с разбавленной азотной кислотой идет при комнатной температуре. В результате образуется смесь орто- и пара-изомеров нитрофенола:

При использовании концентрированной азотной кислоты образуется взрывчатое вещество — 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота):

3. Гидрирование ароматического ядра фенола в присутствии катализатора происходит легко:

4. Поликонденсация фенола с альдегидами, в частности с формальдегидом, происходит с образованием продуктов реакции — фенолформальдегидных смол и твердых полимеров.

Взаимодействие фенола с формальдегидом можно описать схемой:

Вы, наверное, заметили, что в молекуле димера сохраняются «подвижные» атомы водорода, а значит, возможно дальнейшее продолжение реакции при достаточном количестве реагентов:

Реакция поликонденсации, т.е. реакция получения полимера, протекающая с выделением побочного низкомолекулярного продукта (воды), может продолжаться и далее (до полного израсходования одного из реагентов) с образованием огромных макромолекул. Процесс можно описать суммарным уравнением:

Образование линейных молекул происходит при обычной температуре. Проведение же этой реакции при нагревании приводит к тому, что образующийся продукт имеет разветвленное строение, он твердый и нерастворим в воде. В результате нагревания фенолформальдегидной смолы линейного строения с избытком альдегида получаются твердые пластические массы с уникальными свойствами. Полимеры на основе фенолформальдегидных смол применяют для изготовления лаков и красок, пластмассовых изделий, устойчивых к нагреванию, охлаждению, действию воды, щелочей и кислот, обладающих высокими диэлектрическими свойствами. Из полимеров на основе фенолформальдегидных смол изготавливают наиболее ответственные и важные детали электроприборов, корпуса силовых агрегатов и детали машин, полимерную основу печатных плат для радиоприборов. Клеи на основе фенолформальдегидных смол способны надежно соединять детали самой различной природы, сохраняя высочайшую прочность соединения в очень широком диапазоне температур. Такой клей применяется для крепления металлического цоколя ламп освещения к стеклянной колбе. Теперь вам понятно, почему фенол и продукты на его основе находят широкое применение.

Характерные химические свойства альдегидов, предельных карбоновых кислот, сложных эфиров

Альдегиды и кетоны

Альдегиды — органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу , соединенную с атомом водорода и углеводородным радикалом.

Общая формула альдегидов имеет вид:

В простейшем альдегиде — формальдегиде — роль углеводородного радикала играет второй атом водорода:

Карбонильную группу, связанную с атомом водорода, называют альдегидной:

Органические вещества, в молекулах которых карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами, называют кетонами.

Очевидно, общая формула кетонов имеет вид:

Карбонильную группу кетонов называют кетогруппой.

В простейшем кетоне — ацетоне — карбонильная группа связана с двумя метильными радикалами:

Номенклатура и изомерия

В зависимости от строения углеводородного радикала, связанного с альдегидной группой, различают предельные, непредельные, ароматические, гетероциклические и другие альдегиды:

В соответствии с номенклатурой ИЮПАК названия предельных альдегидов образуются от названия алкана с тем же числом атомов углерода в молекуле с помощью суффикса -аль. Например:

Нумерацию атомов углерода главной цепи начинают с атома углерода альдегидной группы. По этому альдегидная группа всегда располагается при первом атоме углерода, и указывать ее положение нет необходимости.

Наряду с систематической номенклатурой используют и тривиальные названия широко применяемых альдегидов. Эти названия, как правило, образованы от названий карбоновых кислот, соответствующих альдегидам.

Для названия кетонов по систематической номенклатуре кетогруппу обозначают суффиксом -он и цифрой, которая указывает номер атома углерода карбонильной группы (нумерацию следует начинать от ближайшего к кетогруппе конца цепи). Например:

Для альдегидов характерен только один вид структурной изомерии — изомерия углеродного скелета, которая возможна с бутаналя, а для кетонов — также и изомерия положения карбонильной группы. Кроме этого, для них характерна и межклассовая изомерия (пропаналь и пропанон).

Тривиальные названия и температуры кипения некоторых альдегидов.

Альдегид	Систематическое название (ИЮПАК)	Тривиальное название	$t_{кип.}, °С$
$НСНО$	Метаналь	Муравьиный альдегид, формальдегид	$–21$
$СН_3CHО$	Этаналь	Уксусный альдегид	$21$
$СН_3CH_2CHО$	Пропаналь	Пропионовый альдегид	$48$
$СН_2=CHCHО$	2-Пропеналь	Акролеин	$53$
$CH_3СН_2CH_2CHО$	Бутаналь	Масляный альдегид	$74$
$CH_3СН_2CH_2CH_2CHО$	Пентаналь	Валериановый альдегид	$103$
$C_6Н_5CHО$	Бензальдегид	Бензойный альдегид	$179$

Физические и химические свойства

Физические свойства.

В молекуле альдегида или кетона вследствие большей электроотрицательности атома кислорода по сравнению с углеродным атомом связь $С=О$ сильно поляризована за счет смещения электронной плотности $π$-связи к кислороду:

Альдегиды и кетоны — полярные вещества с избыточной электронной плотностью на атоме кислорода. Низшие члены ряда альдегидов и кетонов (формальдегид, уксусный альдегид, ацетон) растворимы в воде неограниченно. Их температуры кипения ниже, чем у соответствующих спиртов. Это связано с тем, что в молекулах альдегидов и кетонов, в отличие от спиртов, нет подвижных атомов водорода и они не образуют ассоциатов за счет водородных связей. Низшие альдегиды имеют резкий запах; у альдегидов, содержащих от четырех до шести атомов углерода в цепи, неприятный запах; высшие альдегиды и кетоны обладают цветочными запахами и применяются в парфюмерии.

Химические свойства

Наличие альдегидной группы в молекуле определяет характерные свойства альдегидов.

Реакции восстановления.

Присоединение водорода к молекулам альдегидов происходит по двойной связи в карбонильной группе:

Продуктом гидрирования альдегидов являются первичные спирты, кетонов — вторичные спирты.

Так, при гидрировании уксусного альдегида на никелевом катализаторе образуется этиловый спирт, при гидрировании ацетона — пропанол-2:

Гидрирование альдегидов — реакция восстановления, при которой понижается степень окисления атома углерода, входящего в карбонильную группу.

Реакции окисления.

Альдегиды способны не только восстанавливаться, но и окисляться. При окислении альдегиды образуют карбоновые кислоты. Схематично этот процесс можно представить так:

Из пропионового альдегида (пропаналя), например, образуется пропионовая кислота:

Альдегиды окисляются даже кислородом воздуха и такими слабыми окислителями, как аммиачный раствор оксида серебра.+$. Образующийся в ходе реакции гидроксид меди (I) $CuOH$ сразу разлагается на оксид меди (I) красного цвета и воду:

Эта реакция, так же, как и реакция «серебряного зеркала», используется для обнаружения альдегидов.

Кетоны не окисляются ни кислородом воздуха, ни таким слабым окислителем, как аммиачный раствор оксида серебра.

Отдельные представители альдегидов и их значение

Формальдегид (метаналь, муравьиный альдегид $HCHO$) — бесцветный газ с резким запахом и температурой кипения $–21С°$, хорошо растворим в воде. Формальдегид ядовит! Раствор формальдегида в воде ($40%$) называют формалином и применяют для дезинфекции. В сельском хозяйстве формалин используют для протравливания семян, в кожевенной промышленности — для обработки кож. Формальдегид используют для получения уротропина — лекарственного вещества. Иногда спрессованный в виде брикетов уротропин применяют в качестве горючего (сухой спирт). Большое количество формальдегида расходуется при получении фенолформальдегидных смол и некоторых других веществ.

Уксусный альдегид (этаналь, ацетальдегид $CH_3CHO$) — жидкость с резким неприятным запахом и температурой кипения $21°С$, хорошо растворим в воде. Из уксусного альдегида в промышленных масштабах получают уксусную кислоту и ряд других веществ, он используется для производства различных пластмасс и ацетатного волокна. Уксусный альдегид ядовит!

Карбоновые кислоты

Вещества, содержащие в молекуле одну или несколько карбоксильных групп, называются карбоновыми кислотами.

Группа атомов называется карбоксильной группой, или карбоксилом.

Органические кислоты, содержащие в молекуле одну карбоксильную группу, являются одноосновными.

Общая формула этих кислот $RCOOH$, например:

Карбоновые кислоты, содержащие две карбоксильные группы, называются двухосновными. К ним относятся, например, щавелевая и янтарная кислоты:

Существуют и многоосновные карбоновые кислоты, содержащие более двух карбоксильных групп. К ним относится, например, трехосновная лимонная кислота:

В зависимости от природы углеводородного радикала карбоновые кислоты делятся на предельные, непредельные, ароматические.

Предельными, или насыщенными, карбоновыми кислотами являются, например, пропановая (пропионовая) кислота:

или уже знакомая нам янтарная кислота.

Очевидно, что предельные карбоновые кислоты не содержат $π$-связей в углеводородном радикале. В молекулах непредельных карбоновых кислот карбоксильная группа связана с ненасыщенным, непредельным углеводородным радикалом, например, в молекулах акриловой (пропеновой) $СН_2=СН—СООН$ или олеиновой $СН_3—(СН_2)_7—СН=СН—(СН_2)_7—СООН$ и других кислот.

Как видно из формулы бензойной кислоты, она является ароматической, так как содержит в молекуле ароматическое (бензольное) кольцо:

Номенклатура и изомерия

Общие принципы образования названий карбоновых кислот, как и других органических соединений, уже рассматривались. Остановимся подробнее на номенклатуре одно- и двухосновных карбоновых кислот. Название карбоновой кислоты образуется от названия соответствующего алкана (алкана с тем же числом атомов углерода в молекуле) с добавлением суффикса -ов-, окончания -ая и слова кислота. Нумерация атомов углерода начинается с карбоксильной группы. Например:

Количество карбоксильных групп указывается в названии префиксами ди-, три-, тетра-:

Многие кислоты имеют и исторически сложившиеся, или тривиальные, названия.

Названия карбоновых кислот.

Химическая формула	Систематическое название кислоты	Тривиальное название кислоты
$Н—СООН$	Метановая	Муравьиная
$СН_3—СООН$	Этановая	Уксусная
$СН_3—СН_2—СООН$	Пропановая	Пропионовая
$СН_3—СН_2—СН_2—СООН$	Бутановая	Масляная
$СН_3—СН_2—СН_2—СН_2—СООН$	Пентановая	Валериановая
$СН_3—(СН_2)_4—СООН$	Гексановая	Капроновая
$СН_3—(СН_2)_5—СООН$	Гептановая	Энантовая
$НООС—СООН$	Этандиовая	Щавелевая
$НООС—СН_2—СООН$	Пропандиовая	Малоновая
$НООС—СН_2—СН_2—СООН$	Бутандиовая	Янтарная

После знакомства с многообразным и интересным миром органических кислот рассмотрим более подробно предельные одноосновные карбоновые кислоты.

Понятно, что состав этих кислот выражается общей формулой $С_nН_{2n}О_2$, или $С_nН_{2n+1}СООН$, или $RCOOH$.

Физические и химические свойства

Физические свойства.

Низшие кислоты, т.е. кислоты с относительно небольшой молекулярной массой, содержащие в молекуле до четырех атомов углерода, — жидкости с характерным резким запахом (вспомните запах уксусной кислоты). Кислоты, содержащие от $4$ до $9$ атомов углерода, — вязкие маслянистые жидкости с неприятным запахом; содержащие более $9$ атомов углерода в молекуле — твердые вещества, не растворяющиеся в воде. Температуры кипения предельных одноосновных карбоновых кислот увеличиваются с ростом числа атомов углерода в молекуле и, следовательно, с ростом относительной молекулярной массы. Так, например, температура кипения муравьиной кислоты равна $100.8°С$, уксусной — $118°С$, пропионовой — $141°С$.

Простейшая карбоновая кислота — муравьиная $НСООН$, имея небольшую относительную молекулярную массу $(M_r(HCOOH)=46)$, при обычных условиях является жидкостью с температурой кипения $100.8°С$. В то же время бутан $(M_r(C_4H_{10})=58)$ в тех же условиях газообразен и имеет температуру кипения $–0,5°С$. Это несоответствие температур кипения и относительных молекулярных масс объясняется образованием димеров карбоновых кислот, в которых две молекулы кислоты связаны двумя водородными связями:

Возникновение водородных связей становится понятным при рассмотрении строения молекул карбоновых кислот.

Молекулы предельных одноосновных карбоновых кислот содержат полярную группу атомов — карбоксил и практически неполярный углеводородный радикал. Карбоксильная группа притягивается молекулами воды, образуя с ними водородные связи:

Муравьиная и уксусная кислоты растворимы в воде неограниченно. Очевидно, что с увеличением числа атомов в углеводородном радикале растворимость карбоновых кислот снижается.

Химические свойства.

Общие свойства, характерные для класса кислот (как органических, так и неорганических), обусловлены наличием в молекулах гидроксильной группы, содержащей сильную полярную связь между атомами водорода и кислорода.+$

Равновесие диссоциации карбоновых кислот смещено влево; подавляющее большинство их — слабые электролиты. Тем не менее, кислый вкус, например, уксусной и муравьиной кислот объясняется диссоциацией на катионы водорода и анионы кислотных остатков.

Очевидно, что присутствием в молекулах карбоновых кислот «кислого» водорода, т.е. водорода карбоксильной группы, обусловлены и другие характерные свойства.

2. Взаимодействие с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода: $nR-COOH+M→(RCOO)_{n}M+{n}/{2}H_2↑$

Так, железо восстанавливает водород из уксусной кислоты:

$2CH_3-COOH+Fe→(CH_3COO)_{2}Fe+H_2↑$

3. Взаимодействие с основными оксидами с образованием соли и воды:

$2R-COOH+CaO→(R-COO)_{2}Ca+H_2O$

4. Взаимодействие с гидроксидами металлов с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):

$R—COOH+NaOH→R—COONa+H_2O$,

$2R—COOH+Ca(OH)_2→(R—COO)_{2}Ca+2H_2O$.

5. Взаимодействие с солями более слабых кислот с образованием последних. Так, уксусная кислота вытесняет стеариновую из стеарата натрия и угольную из карбоната калия:

$CH_3COOH+C_{17}H_{35}COONa→CH_3COONa+C_{17}H_{35}COOH↓$,

$2CH_3COOH+K_2CO_3→2CH_3COOK+H_2O+CO_2↑$.

6. Взаимодействие карбоновых кислот со спиртами с образованием сложных эфиров — реакция этерификации (одна из наиболее важных реакций, характерных для карбоновых кислот):

Взаимодействие карбоновых кислот со спиртами катализируется катионами водорода.

Реакция этерификации обратима. Равновесие смещается в сторону образования сложного эфира в присутствии водоотнимающих средств и при удалении эфира из реакционной смеси.

В реакции, обратной этерификации, которая называется гидролизом сложного эфира (взаимодействие сложного эфира с водой), образуются кислота и спирт:

Очевидно, что реагировать с карбоновыми кислотами, т.е. вступать в реакцию этерификации, могут и многоатомные спирты, например глицерин:

Все карбоновые кислоты (кроме муравьиной) наряду с карбоксильной группой содержат в молекулах углеводородный остаток. Безусловно, это не может не сказаться на свойствах кислот, которые определяются характером углеводородного остатка.

7. Реакции присоединения по кратной связи — в них вступают непредельные карбоновые кислоты. Например, реакция присоединения водорода — гидрирование. Для кислоты, содержащей в радикале одну $π$-связь, можно записать уравнение в общем виде:

$C_{n}H_{2n-1}COOH+H_2{→}↖{катализатор}C_{n}H_{2n+1}COOH.$

Так, при гидрировании олеиновой кислоты образуется предельная стеариновая кислота:

${C_{17}H_{33}COOH+H_2}↙{\text»олеиновая кислота»}{→}↖{катализатор}{C_{17}H_{35}COOH}↙{\text»стеариновая кислота»}$

Непредельные карбоновые кислоты, как и другие ненасыщенные соединения, присоединяют галогены по двойной связи. Так, например, акриловая кислота обесцвечивает бромную воду:

${CH_2=CH—COOH+Br_2}↙{\text»акриловая(пропеновая)кислота»}→{CH_2Br—CHBr—COOH}↙{\text»2,3-дибромпропановая кислота»}.$

8. Реакции замещения (с галогенами) — в них способны вступать предельные карбоновые кислоты. Например, при взаимодействии уксусной кислоты с хлором могут быть получены различные хлорпроизводные кислоты:

$CH_3COOH+Cl_2{→}↖{Р(красный)}{CH_2Cl-COOH+HCl}↙{\text»хлоруксусная кислота»}$,

$CH_2Cl-COOH+Cl_2{→}↖{Р(красный)}{CHCl_2-COOH+HCl}↙{\text»дихлоруксусная кислота»}$,

$CHCl_2-COOH+Cl_2{→}↖{Р(красный)}{CCl_3-COOH+HCl}↙{\text»трихлоруксусная кислота»}$

Отдельные представители карбоновых кислот и их значение

Муравьиная (метановая) кислота ХЦООХ — жидкость с резким запахом и температурой кипения $100.8°С$, хорошо растворима в воде. Муравьиная кислота ядовита, при попадании на кожу вызывает ожоги! Жалящая жидкость, выделяемая муравьями, содержит эту кислоту. Муравьиная кислота обладает дезинфицирующим свойством и поэтому находит свое применение в пищевой, кожевенной и фармацевтической промышленности, медицине. Она используется при крашении тканей и бумаги.

Уксусная (этановая) кислота $CH_3COOH$ — бесцветная жидкость с характерным резким запахом, смешивается с водой в любых cоотношениях. Водные растворы уксусной кислоты поступают в продажу под названием уксуса ($3–5%$-ный раствор) и уксусной эссенции ($70–80%$-ный раствор) и широко используются в пищевой промышленности. Уксусная кислота — хороший растворитель многих органических веществ и поэтому используется при крашении, в кожевенном производстве, в лакокрасочной промышленности. Кроме этого, уксусная кислота является сырьем для получения многих важных в техническом отношении органических соединений: например, на ее основе получают вещества, используемые для борьбы с сорняками, — гербициды.

Уксусная кислота является основным компонентом винного уксуса, характерный запах которого обусловлен именно ею. Она — продукт окисления этанола и образуется из него при хранении вина на воздухе.

Важнейшими представителями высших предельных одноосновных кислот являются пальмитиновая $C_{15}H_{31}COOH$ и стеариновая $C_{17}H_{35}COOH$ кислоты. В отличие от низших кислот, эти вещества твердые, плохо растворимы в воде.

Однако их соли — стеараты и пальмитаты — хорошо растворимы и обладают моющим действием, поэтому их еще называют мылами. Понятно, что эти вещества производят в больших масштабах. Из непредельных высших карбоновых кислот наибольшее значение имеет олеиновая кислота $C_{17}H_{33}COOH$, или $CH_3 — (CH_2)_7 — CH=CH —(CH_2)_7COOH$. Это маслоподобная жидкость без вкуса и запаха. Широкое применение в технике находят ее соли.

Простейшим представителем двухосновных карбоновых кислот является щавелевая (этандиовая) кислота $HOOC—COOH$, соли которой встречаются во многих растениях, например в щавеле и кислице. Щавелевая кислота — это бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворяется в воде. Она применяется при полировке металлов, в деревообрабатывающей и кожевенной промышленности.

Сложные эфиры

При взаимодействии карбоновых кислот со спиртами (реакция этерификации) образуются сложные эфиры:

Эта реакция обратима. Продукты реакции могут взаимодействовать друг с другом с образованием исходных веществ — спирта и кислоты. Таким образом, реакция сложных эфиров с водой — гидролиз сложного эфира — обратна реакции этерификации. Химическое равновесие, устанавливающееся при равенстве скоростей прямой (этерификация) и обратной (гидролиз) реакций, может быть смещено в сторону образования эфира присутствием водоотнимающих средств.

Жиры — производные соединения, которые представляют собой сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.

Все жиры, как и другие сложные эфиры, подвергаются гидролизу:

При проведении гидролиза жира в щелочной среде $(NaOH)$ и в присутствии кальцинированной соды $Na_2CO_3$ он протекает необратимо и приводит к образованию не карбоновых кислот, а их солей, которые называются мылами. Поэтому гидролиз жиров в щелочной среде называются омылением.

Спирты и фенолы | CHEMEGE.RU

Гидроксисоединения – это органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.

Гидроксисоединения делят на спирты и фенолы.

Строение, изомерия и гомологический ряд спиртов

Химические свойства спиртов

Способы получения спиртов

 

 

Спирты – это гидроксисоединения, в которых группа ОН соединена с алифатическим углеводородным радикалом R-OH. Если гидроксогруппа ОН соединена с бензольным кольцом, то вещество относится к фенолам.

 

Общая формула предельных нециклических спиртов: C_nH_2n+2O_m, где m ≤ n.

 

По числу гидроксильных групп:

• одноатомные спирты — содержат одну группу -ОН. Общая формула C_nH_2n+1OH или C_nH_2n+2O. 

• двухатомные — содержат две группы ОН. Общая формула C_nH_2n(OH)₂ или C_nH_2n+2O₂.
• трехатомные спирты — содержат три группы ОН. Общая формула C_nH_2n-1(OH)₃ или C_nH_2n+2O₃.

 

 

Двухатомные спирты с двумя и тремя гидроксогруппами у одного атома углерода R‒CH(OH)₂ или R-C(OH)₃ неустойчивы, от них легко отрывается вода и образуется карбонильное соединение.

 

Классификация по числу углеводородных радикалов у атома углерода при гидроксильной группе

• Первичные спирты – группа ОН соединена с первичным атомом углерода. Например, этанол СН₃–СН₂–ОН.
• Вторичные спирты – группа ОН соединена с вторичным атомом углерода. Например, пропанол-2: СН₃–СН(СН₃)–ОН.
• Третичные спирты – группа ОН соединена с третичным атомом углерода. Например, 2-метилпропанол-2: (СН₃)₃С–ОН.
• Метанол не относится ни к первичным, ни к вторичным, ни к третичным спиртам.

 

Классификация по строению углеводородного радикала

• Предельные спирты – группа ОН соединена с предельным радикалом. Например, пропанол-1: СН₃–СН₂–СН₂–ОН.
• Непредельные спирты – группа ОН соединена с непредельным радикалом. Например, алкенолы: СН₂=СН–СН₂–ОН.

Непредельные спирты, в которых гидроксильная группа соединена с атомом углерода при двойной связи (алкенолы), неустойчивы и изомеризуются в соответствующие карбонильные соединения.

• Ароматические спирты – содержат в радикале ароматическое кольцо, не связанное непосредственно с группой ОН. Например, бензиловый спирт.

 

В молекулах спиртов, помимо связей С–С и С–Н, присутствуют ковалентные полярные химические связи О–Н и С–О.

Электроотрицательность кислорода (ЭО = 3,5) больше электроотрицательности водорода (ЭО = 2,1) и углерода (ЭО = 2,4).

Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:

Атом кислорода в спиртах находится в состоянии sp3-гибридизации.

 

В образовании химических связей с атомами C и H участвуют две 2sp³-гибридные орбитали, а еще две 2sp³-гибридные орбитали заняты неподеленными электронными парами атома кислорода.

Поэтому валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому и составляет почти 108^о.

 

Водородные связи и физические свойства спиртов

Спирты образуют межмолекулярные водородные связи. Водородные связи вызывают притяжение и ассоциацию молекул спиртов:

Поэтому спирты – жидкости с относительно высокой температурой кипения (температура кипения метанола +64,5^оС). Температуры кипения многоатомных спиртов и фенолов значительно выше.

Таблица. Температуры кипения некоторых спиртов и фенола.

Название вещества	Температура кипения
Метанол	64
Этанол	78
Пропанол-1	92
Бутанол-1	118
Этиленгликоль	196
Фенол	181,8

Водородные связи образуются не только между молекулами спиртов, но и между молекулами спиртов и воды. Поэтому спирты очень хорошо растворимы в воде. Молекулы спиртов в воде гидратируются:

 

Чем больше углеводородный радикал, тем меньше растворимость спирта в воде. Чем больше ОН-групп в спирте, тем больше растворимость в воде.

Низшие спирты (метанол, этанол, пропанол, изопропанол, этиленгликоль и глицерин) смешиваются с водой в любых соотношениях.

 

• По систематической номенклатуре к названию углеводорода добавляют суффикс     «-ОЛ» и цифру, указывающую номер атома углерода, к которому присоединена гидроксильная группа.

Нумерация ведется от ближайшего к ОН-группе конца цепи.

• По радикально-функциональной номенклатуре названия спиртов составляют от названий углеводородных радикалов, соединенных с группой ОН, с добавлением слова «спирт».

Например: СН₃ОН – метиловый спирт, С₂Н₅ОН – этиловый спирт и т.д.

• В названиях многоатомных спиртов количество групп ОН указывают суффиксами -диол в при наличии двух ОН-групп, -триол при наличии трех ОН-групп и т.д. После этого добавляют номера атомов углерода, связанных с гидроксильными группами.

Например, пропандиол-1,2 (пропиленгликоль):

 

Структурная изомерия

Для  спиртов характерна структурная изомерия – изомерия углеродного скелета, изомерия положения гидроксильной группы и межклассовая изомерия.

Структурные изомеры — это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т.е. строением молекул.

Изомеры углеродного скелета характерна для спиртов, которые содержат не менее четырех атомов углерода.

 

Например. Формуле С4Н9ОН соответствуют четыре структурных изомера, из них два различаются строением углеродного скелета

 

Бутанол-1	2-Метилпропанол-1

 

Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Спирты являются межклассовыми изомерами с простыми эфирами. Общая формула и спиртов, и простых эфиров — C_nH_2n+2О.

 

Например. Межклассовые изомеры с общей формулой  С2Н6О  этиловый спирт СН3–CH2–OH  и диметиловый эфир CH3–O–CH3

 

Этиловый спирт	Диметиловый эфир
СН3–CH2–OH	CH3–O–CH3

 

Изомеры с различным положением группы ОН отличаются положением гидроксильной группы в молекуле. Такая изомерия характерна для спиртов, которые содержат три или больше атомов углерода.

 

Например. Пропанол-1 и пропанол-2

 

Пропанол-1	Пропанол-2

 

Спирты – органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.

Химические реакции гидроксисоединений идут с разрывом одной из связей: либо С–ОН с отщеплением группы ОН, либо связи О–Н с отщеплением водорода. Это реакции замещения, либо реакции отщепления (элиминирования).

Свойства спиртов определяются строением связей С–О–Н. Связи С–О и О–Н — ковалентные полярные. При этом на атоме водорода образуется частичный положительный заряд δ+, на атоме углерода также частичный положительный заряд δ+, а на атоме кислорода — частичный отрицательный заряд δ–.

Такие связи разрываются по ионному механизму. Разрыв связи О–Н с отрывом иона Н⁺ соответствует кислотным свойствам гидроксисоединения. Разрыв связи С–О соответствует основным свойствам и реакциям нуклеофильного замещения.

С разрывом связи О–Н идут реакции окисления, а с разрывом связи С–О — реакции восстановления.

Таким образом, для спиртов характерны следующие свойства: слабые кислотные свойства, замещение водорода на металл; замещение группы ОН отрыв воды (элиминирование) – дегидратация окисление образование сложных эфиров — этерификация

1. Кислотные свойства

Спирты – неэлектролиты, в водном растворе не диссоциируют на ионы; кислотные свойства у них выражены слабее, чем у воды.

1.1. Взаимодействие с раствором щелочей

При взаимодействии спиртов с  растворами щелочей реакция практически не идет, т. к. образующиеся алкоголяты почти полностью гидролизуются водой.

Равновесие в этой реакции так сильно сдвинуто влево, что прямая реакция не идет. Поэтому спирты не взаимодействуют с растворами щелочей.

Многоатомные спирты также не реагируют с растворами щелочей.

 

1.2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)

Спирты взаимодействуют с активными металлами (щелочными и щелочноземельными). При этом образуются алкоголяты. При взаимодействии с металлами спирты ведут себя, как кислоты.

Например, этанол взаимодействует с калием с образованием этилата калия и водорода.

Видеоопыт взаимодействия спиртов (метанола, этанола и бутанола) с натрием можно посмотреть здесь.

Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла.

 

Например, этилат калия разлагается водой:

 

Кислотные свойства одноатомных спиртов уменьшаются в ряду: CH3OH > первичные спирты > вторичные спирты > третичные спирты

 

Многоатомные спирты также реагируют с активными металлами:

Видеоопыт взаимодействия глицерина с натрием можно посмотреть здесь.

 

1.3. Взаимодействие с гидроксидом меди (II)

Многоатомные спирты взаимодействуют с раствором гидроксида меди (II) в присутствии щелочи, образуя комплексные соли (качественная реакция на многоатомные спирты).

 

Например, при взаимодействии этиленгликоля со свежеосажденным гидроксидом меди (II) образуется  ярко-синий раствор гликолята меди:

Видеоопыт взаимодействия этиленгликоля с гидроксидом меди (II) можно посмотреть здесь.

 

2. Реакции замещения группы ОН

 

2.1. Взаимодействие с галогеноводородами

При взаимодействии спиртов с галогеноводородами группа ОН замещается на галоген и образуется галогеналкан.

 

Например, этанол реагирует с бромоводородом.

 

 

Видеоопыт взаимодействия этилового спирта с бромоводородом можно посмотреть здесь.

 

Реакционная способность одноатомных спиртов в реакциях с галогеноводородами уменьшается в ряду: третичные > вторичные > первичные > CH3OH.

 

Многоатомные спирты также, как и одноатомные спирты, реагируют с галогеноводородами.

 

Например, этиленгликоль реагирует с бромоводородом:

 

 

2.2. Взаимодействие с аммиаком

Гидроксогруппу спиртов можно заместить на аминогруппу при нагревании спирта с аммиаком на катализаторе.

 

Например, при взаимодействии этанола с аммиаком образуется этиламин.

 

 

2.3. Этерификация (образование сложных эфиров)

Одноатомные и многоатомные спирты вступают в реакции с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры.

 

 

Например, этанол реагирует с уксусной кислотой с образованием этилацетата (этилового эфира уксусной кислоты):

 

 

Многоатомные спирты вступают в реакции этерификации с органическими и неорганическими кислотами.

 

Например, этиленгликоль реагирует с уксусной кислотой с образованием ацетата этиленгликоля:

 

 

2.4. Взаимодействие с кислотами-гидроксидами

Спирты взаимодействуют и с неорганическими кислотами, например, азотной или серной.

 

Например, при взаимодействии этанола с азотной кислотой образуется сложный эфир этилнитрат:

 

Например, глицерин под действием азотной кислоты образует тринитрат глицерина (тринитроглицерин):

 

3. Реакции замещения группы ОН

В присутствии концентрированной серной кислоты от спиртов отщепляется вода. Процесс дегидратации протекает по двум возможным направлениям: внутримолекулярная дегидратация и межмолекулярная дегидратация.

 

3.1. Внутримолекулярная дегидратация

При высокой температуре (больше 140^оС) происходит внутримолекулярная дегидратация и образуется соответствующий алкен.

 

Например, из этанола под действием концентрированной серной кислоты при температуре выше 140 градусов образуется этилен:

 

В качестве катализатора этой реакции также используют оксид алюминия.

Отщепление воды от несимметричных спиртов проходит в соответствии с правилом Зайцева: водород отщепляется от менее гидрогенизированного атома углерода.

 

Например, в присутствии концентрированной серной кислоты при нагревании выше 140оС из бутанола-2 в основном образуется бутен-2:

 

3.2. Межмолекулярная дегидратация

При низкой температуре (меньше 140^оС) происходит межмолекулярная дегидратация по механизму нуклеофильного замещения: ОН-группа в одной молекуле спирта замещается на группу OR другой молекулы. Продуктом реакции является простой эфир.

 

Например, при дегидратации этанола при температуре до 140оС образуется диэтиловый эфир:

 

 

4. Окисление спиртов

Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).

В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.

При окислении первичных спиртов они последовательно превращаются сначала в альдегиды, а потом в карбоновые кислоты. Глубина окисления зависит от окислителя. Первичный спирт → альдегид → карбоновая кислота

 

Метанол окисляется сначала в формальдегид, затем в углекислый газ: Метанол → формальдегид → углекислый газ

 

Вторичные спирты окисляются в кетоны: вторичные спирты → кетоны

Типичные окислители — оксид меди (II), перманганат калия KMnO₄, K₂Cr₂O₇, кислород в присутствии катализатора.

Легкость окисления спиртов уменьшается в ряду:

метанол < первичные спирты < вторичные спирты < третичные спирты

Продукты окисления многоатомных спиртов зависят от их строения. При окислении оксидом меди многоатомные спирты образуют карбонильные соединения.

 

4.1. Окисление оксидом меди (II)

Cпирты можно окислить оксидом меди (II) при нагревании. При этом медь восстанавливается до простого вещества. Первичные спирты окисляются до альдегидов, вторичные до кетонов, а метанол окисляется до метаналя.

 

Например, этанол окисляется оксидом меди до уксусного альдегида

Видеоопыт окисления этанола оксидом меди (II) можно посмотреть здесь.

 

Например, пропанол-2 окисляется оксидом меди (II) при нагревании до ацетона

 

 

Третичные спирты окисляются только в жестких условиях.

 

4.2. Окисление кислородом в присутствии катализатора

Cпирты можно окислить кислородом в присутствии катализатора (медь, оксид хрома (III) и др.). Первичные спирты окисляются до альдегидов, вторичные до кетонов, а метанол окисляется до метаналя.

 

Например, при окислении пропанола-1 образуется пропаналь

 

Видеоопыт каталитического окисления этанола кислородом можно посмотреть здесь.

 

Например, пропанол-2 окисляется кислородом при нагревании в присутствии меди до ацетона

 

Третичные спирты окисляются только в жестких условиях.

 

4.3. Жесткое окисление

При жестком окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) первичные спирты окисляются до карбоновых кислот, вторичные спирты окисляются до кетонов, метанол окисляется до углекислого газа.

 

При нагревании первичного спирта с перманганатом или дихроматом калия в кислой среде может образоваться также альдегид, если его сразу удаляют из реакционной смеси.

 

Третичные спирты окисляются только в жестких условиях (в кислой среде при высокой температуре) под действием сильных окислителей: перманганатов или дихроматов. При этом происходит разрыв углеродной цепи и могут образоваться углекислый газ, карбоновая кислота или кетон, в зависимости от строения спирта.

 

Спирт/ Окислитель	KMnO4, кислая среда	KMnO4, H2O, t
Метанол СН3-ОН	CO2	K2CO3
Первичный спирт  R-СН2-ОН	R-COOH/ R-CHO	R-COOK/ R-CHO
Вторичный спирт  R1-СНОН-R2	R1-СО-R2	R1-СО-R2

 

Например, при взаимодействии метанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется углекислый газ

 

Например, при взаимодействии этанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется уксусная кислота

 

 

Например, при взаимодействии изопропанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется ацетон

 

 

4.4. Горение спиртов

Образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.

C_nH_2n+1ОН + (3n+1)/2O₂ → nCO₂ + (n+1)H₂O + Q

 

Например, уравнение сгорания метанола:

 

2CH₃OH + 3O₂ = 2CO₂ + 4H₂O

 

5. Дегидрирование спиртов 

При нагревании спиртов в присутствии медного катализатора протекает реакция дегидрирования. При дегидрировании метанола и первичных спиртов образуются альдегиды, при дегидрировании вторичных спиртов образуются кетоны. 

 

Например, при дегидрировании этанола образуется этаналь

 

 

Например, при дегидрировании этиленгликоля образуется диальдегид (глиоксаль)

 

 

1. Щелочной гидролиз галогеналканов

При взаимодействии галогеналканов с водным раствором щелочей образуются спирты. Атом галогена в галогеналкане замещается на гидроксогруппу.

 

Например, при нагревании хлорметана с водным раствором гидроксида натрия образуется метанол

 

 

Например, глицерин можно получить щелочным гидролизом 1,2,3-трихлорпропана:

 

 

2. Гидратация алкенов

Гидратация (присоединение воды) алкенов протекает в присутствии минеральных кислот. При присоединении воды к алкенам образуются спирты.

 

Например, при взаимодействии этилена с водой образуется этиловый спирт.

 

Гидратация алкенов также протекает по ионному (электрофильному) механизму.

Для несимметричных алкенов реакция идёт преимущественно по правилу Марковникова.

 

Например, при взаимодействии пропилена с водой образуется преимущественно пропанол-2.

 

 

3. Гидрирование карбонильных соединений

Присоединение водорода к альдегидам и кетонам протекает при нагревании в присутствии катализатора. При гидрировании альдегидов образуются первичные спирты, при гидрировании кетонов — вторичные спирты,  а из формальдегида образуется метанол.

 

Например, при гидрировании этаналя образуется этанол

 

Например: при гидрировании ацетона образуется изопропанол

 

 

Например, гидрирование диальдегида – один из способов получения этиленгликоля

 

 

4. Окисление алкенов холодным водным раствором перманганата калия

Алкены реагируют с водным раствором перманганата калия без нагревания. При этом образуются двухатомные спирты (гликоли).

 

5. Промышленное получение метанола из «синтез-газа»

Каталитический синтез метанола из монооксида углерода и водорода при 300-400°С и давления 500 атм в присутствии смеси оксидов цинка, хрома и др.

Сырьем для синтеза метанола служит «синтез-газ» (смесь CO и H₂), обогащенный водородом:

CO + 2H₂ ⇄ CH₃OH

 

6. Получение этанола спиртовым брожением глюкозы

Для глюкозы характерно ферментативное брожение, то есть распад молекул на части под действием ферментов. Один из вариантов — спиртовое брожение.

 

7. Гидролиз жиров – способ получения многоатомных спиртов

Под действием кислоты жиры гидролизуются до глицерина и карбоновых кислот, которых входили в молекулу жира.

 

Например: при гидролизе тристеарата глицерина образуется глицерин и стеариновая кислота

 

 

При щелочном гидролизе жиров образуется глицерин и соли карбоновых кислот, входивших в состав жира.

 

Например: при щелочном гидролизе тристеарата глицерина образуется глицерин и соль стеариновой кислоты (стеарат)

 

Информио

×

Неверный логин или пароль

×

Все поля являются обязательными для заполнения

×

Сервис «Комментарии» — это возможность для всех наших читателей дополнить опубликованный на сайте материал фактами или выразить свое мнение по затрагиваемой материалом теме.

Редакция Информио.ру оставляет за собой право удалить комментарий пользователя без предупреждения и объяснения причин. Однако этого, скорее всего, не произойдет, если Вы будете придерживаться следующих правил:

1. Не стоит размещать бессодержательные сообщения, не несущие смысловой нагрузки.
2. Не разрешается публикация комментариев, написанных полностью или частично в режиме Caps Lock (Заглавными буквами). Запрещается использование нецензурных выражений и ругательств, способных оскорбить честь и достоинство, а также национальные и религиозные чувства людей (на любом языке, в любой кодировке, в любой части сообщения — заголовке, тексте, подписи и пр.)
3. Запрещается пропаганда употребления наркотиков и спиртных напитков. Например, обсуждать преимущества употребления того или иного вида наркотиков; утверждать, что они якобы безвредны для здоровья.
4. Запрещается обсуждать способы изготовления, а также места и способы распространения наркотиков, оружия и взрывчатых веществ.
5. Запрещается размещение сообщений, направленных на разжигание социальной, национальной, половой и религиозной ненависти и нетерпимости в любых формах.
6. Запрещается размещение сообщений, прямо либо косвенно призывающих к нарушению законодательства РФ. Например: не платить налоги, не служить в армии, саботировать работу городских служб и т.д.
7. Запрещается использование в качестве аватара фотографии эротического характера, изображения с зарегистрированным товарным знаком и фотоснимки с узнаваемым изображением известных людей. Редакция оставляет за собой право удалять аватары без предупреждения и объяснения причин.
8. Запрещается публикация комментариев, содержащих личные оскорбления собеседника по форуму, комментатора, чье мнение приводится в статье, а также журналиста.

Претензии к качеству материалов, заголовкам, работе журналистов и СМИ в целом присылайте на адрес

×

Информация доступна только для зарегистрированных пользователей.

×

Уважаемые коллеги. Убедительная просьба быть внимательнее при оформлении заявки. На основании заполненной формы оформляется электронное свидетельство. В случае неверно указанных данных организация ответственности не несёт.

Защитные группы для гидроксильной группы спиртов

Защита функциональных групп

В последние десятилетия широко используют временное блокирование (защита) функциональных групп или отдельных положений молекулы, которые могут участвовать в реакциях, планируемых проводить по другим реакционные группы или положением соединения. Методы защиты функциональных групп в органических веществах имеют важное значение в связи с тем, что используя в синтезе многофункциональные соединения, исследователи постоянно сталкиваются с необходимостью селективного использования функциональной группы. При этом постоянно возникает вопрос относительно ввода защитных групп, стабильности защиты при следующих операций и способов устранения защиты основных функциональных групп, не занимая других реакционноспособных групп.

Обычно в защите нуждаются:

• $-C-H$ — связи (ацетиленовые, ароматические и алифатические)
• $-N-H$ — связи и замещены аминогруппы (первичные и вторичные амины, гидразин, гидроксиламин и третичные амины)
• $-O-H$ группы (спиртов, диолов, фенолов и пирокатехина)
• $-COOH$ групп
• $-S-H$ групп
• $-C = C-$ и $-C = C-$ связей (этиленовых, диенов и ацетиленовых)
• $-CHO$ и $>$ $C = O$ групп и другие.

На сегодня установлены наиболее эффективные защитные группы и хорошо изучены их сравнительные преимущества.

Применение так называемой «защиты» включает три стадии: 1) образование инертного производного, 2) выполнение требуемого превращения с другой функциональной группой и 3) снятие защитной группы.

Защита гидроксильной группы

Примером применения защиты гидроксильной группы является окисление диолов по одной группе. Имеется в виду, что вторичную гидроксильную группу можно окислять в карбонильную и при наличии в молекуле других заместителей, например, первичной спиртовой группы. Для этого, первичную гидроксильную группу защищают превращением в трифенилметиловий эфир (тритильний защита) обработкой диола трифенил-хлорметан в присутствии основания (пиридина) при комнатной температуре. Эфир, который образовался, устойчивый в нейтральном и щелочной среде, а незащищенную вторичную спиртовую группу можно окислять диоксидом марганца. Защиту снимают при нагревании с разбавленной уксусной или соляной кислотой:

Готовые работы на аналогичную тему

Рисунок 1.

Наиболее универсальным и хорошо себя зарекомендовавшим методом защиты гидроксильной группы спиртов является образование эфира в результате кислотно-катализируемого присоединения спирта к 2,3-дигидропирану:

Рисунок 2.

Такой тетрагидропиранильный (ТГП) эфир инертен по отношению к нуклеофильному агенту, основанию ($RMgX$, $RLi$, $NaH$, $NaNH_2$, $RONa$ и др.), а также окислителю и восстановителю. Однако ТГП-группа чувствительна к кислотному расщеплению и удаляется в растворе соляной кислоты в метаноле:

Рисунок 3.

Ниже приведен типичный пример использования защитной ТГП-группы:

Рисунок 4.

Другой защитной группой является триметилсилильная группа, которая вводится с помощью $(CH_3)_3SiCl$. Эта группа легко удаляется под действием фторид-ионов:

Рисунок 5.

Другие методы защиты гидроксильных групп

Применяют и другие общепринятые реакции защиты гидроксильных групп.

Синтез диметилового эфира резорцина. Реакция защиты гидроксильных групп метильными: алкилирования фенолов диметилсульфатом в щелочной среде.

Рисунок 6.

Синтез гваякола. Реакция защиты: ацилирование одной гидроксильной группы бензоилхлорида; алкилирование свободной гидроксильной группы йодистым метилом; снятие защиты в щелочной среде.

Стадия 1. Синтез бензоилхлорида.

Рисунок 7.

Стадия 2. Синтез пирокатехина монобензоату

Рисунок 8.

Стадия 3: Синтез гваякол бензоата

Рисунок 9.

Стадия 4: Гидролиз бензоата гваякол

Рисунок 10.

Синтез 1,2,3,4,6-пента-$O$-ацетил-$\alpha$-$D$-глюкопиранозы. Реакция защиты: ацилирование гидроксильных групп в условиях перегруппировки $D$-глюкопиранозы в $\alpha$-форму.

Рисунок 11.

Синтез 1,2,3,4,6-пента-$O$-ацетил-$\beta$-$D$-глюкопиранозы. Реакция защиты: ацилирование гидроксильных групп в условиях перегруппировки $D$-глюкопиранозы в $\beta$-форму.

Рисунок 12.

Синтез 1,2,5,6-ди-$O$-циклогексилиден-$D$-глюкофуранозы. Реакция защиты: частичная защита пространственно приближенных гидроксильных групп в виде ацеталей.

Рисунок 13.

Пара-толил-$N$-$\beta$-$D$-глюкопиранозид. Реакция защиты гликозидной гидроксила $D$-глюкопираноз.

Рисунок 14.

1.2 Функциональные группы

При образовании связей атомов углерода с атомами других элементов возникают функциональные группы. Функциональные группы являются реакционными центрами и вступают в определенные реакции, находясь в самых разных молекулах. Поэтому функциональные группы являются основой классификации и номенклатуры органических соединений.

А. Спирты

Функциональной группой спиртов является -ОН (гидроксильная) группа, связанная с атомом углерода.

функциональная спирт

группа (этанол)

Вместо структурной формулы для изображения молекулы спирта можно использовать сжатую структурную формулу, в которой связи атома углерода с водородом не показываются СН₃^_СН₂^_О^_Н. Чаще пользуются еще более сжатой структурной формулой, в которой связи атомов углерода со всеми атомами не показываются СН₃СН₂ОН.

В зависимости от количества атомов углерода связанных с атомом углерода несущим гидроксильную группу ^_ОН спирты классифицируют как первичные (1^о), вторичные (2^о), или третичные (3^о).

1^о спирт 2^о спирт 3^о спирт

Упр. 5. Изобразите структуры Льюиса и сжатые структурные формулы спиртов с молекулярными формулами (а) С₃Н₈О, (б) С₄Н₁₀О и (в) С₅Н₁₂О. Какие из них являются первичными (1^о), вторичными (2^о) и третичными (3^о) спиртами?

Ответ (а) Изобразим цепь из трех атомов углерода. Атом кислорода гидроксильной группы может быть присоединен к одному из крайних или к центральному атому углерода.

углеродная цепь две локации гидроксильной группы

Добавим недостающие атомы водорода связанные с атомами углерода.

Формулы Льюиса

Сжатые структурные формулы

Каркасные (черточные) формулы

первичный спирт вторичный спирт

Б. Амины

Функциональной группой аминов является аминогруппа; в ней атом азота связан с одним, двумя или тремя атомами углерода. В первичном (1^о) амине атом азота соединен одинарной связью с одним атомом углерода. Во вторичном (2^о) амине атом азота соединен одинарными связями с двумя атомами углерода и в третичном (3^о) амине атом азота соединен с тремя атомами углерода.

аммиак метиламин диметиламин триметиламин

(1^о амин) (2^о амин) (3^о амин)

Упр. 6. Напишите сжатые структурные формулы (а) двух первичных аминов с молекулярной формулой С₃Н₉N, (б) трех вторичных аминов с молекулярной формулой С₄Н₁₁N.

Ответ (а) Изобразим два атома азота с присоединенными к ним двумя атомами водорода и одним атомом углерода, затем присоединим к их атомам углерода по два атома углерода, но различными способами.

В. Альдегиды и кетоны

Функциональной группой альдегидов и кетонов является С=О (карбонильная) группа. В простейшем альдегиде формальдегиде СН₂О атом углерода карбонильной группы соединен с двумя атомами водорода, а во всех других альдегидах он соединен с одним атомом водорода и с одним атомом углерода. В структурных формулах альдегидная группа может изображаться двумя способами: ^_СН=О и ^_СНО. В кетонах атом углерода карбонильной группы соединен с двумя атомами углерода.

функциональная ацетальдегид функциональная ацетон

группа (альдегид) группа (кетон)

Упр. 7. Напишите сжатые структурные формулы (а) двух альдегидов с молекулярной формулой С₄Н₈О, (б) трех кетонов с молекулярной формулой С₅Н₁₀О.

Ответ (а) Изобразим две функциональные группы и присоединим к ним по три атома углерода, но различными способами

Г. Карбоновые кислоты

Функциональной группой карбоновых кислот является ^_СООН (карбоксильная) группа. В структурных формулах карбоксильная группа может изображаться также ^_СО₂Н.

функциональная уксусная кислота

группа (карбоновая кислота)

Упр. 8. Напишите сжатые структурные формулы кислот с молекулярной формулой (а) С₃Н₆О₂, (б) С₄Н₈О₂ и (в) С₅Н₁₀О₂.

Ответ (а) Изобразим функциональную группу кислот и присоединим к ней два атома углерода с присоединенными к ним атомами углерода.

СН₃СН₂СООН

Д. Эфиры карбоновых кислот или эстеры

Эфиры карбоновых кислот или эстеры являются производными карбоновых кислот, в которых атом водорода карбоксильной группы замешен на атом углерода.

функциональная метилацетат

группа (эстер)

Упр. 9. Напишите сжатые структурные формулы эстеров с молекулярной формулой (а) С₃Н₆О₂ и (б) С₄Н₈О₂.

Ответ (а) Изобразим функциональную группу кислот и присоединим к ней два атома углерода с присоединенными к ним атомами водорода.

СН₃СООСН₃ НСООСН₂СН₃

9.2 Спирты и фенолы: номенклатура и классификация

Навыки для развития

• Определите общую структуру спирта.
• Укажите структурную особенность, которая классифицирует спирты как первичные, вторичные или третичные.
• Назовите спирты как с общепринятыми названиями, так и с названиями ИЮПАК

Спирт — это органическое соединение с гидроксильной (ОН) функциональной группой на алифатическом атоме углерода. Поскольку ОН является функциональной группой всех спиртов, мы часто представляем спирты общей формулой ROH, где R представляет собой алкильную группу.Спирты распространены в природе. Большинство людей знакомы с этиловым спиртом (этанолом), активным ингредиентом алкогольных напитков, но это соединение является лишь одним из семейства органических соединений, известных как спирты. В семейство также входят такие привычные вещества, как холестерин и углеводы. Метанол (CH ₃ OH) и этанол (CH ₃ CH ₂ OH) являются первыми двумя членами гомологического ряда спиртов.

Номенклатура спиртов

Спирты с одним-четырьмя атомами углерода часто называют общими названиями, в которых после названия алкильной группы следует слово спирт :

Согласно Международному союзу чистой и прикладной химии (IUPAC), спирты получают название, изменяя окончание названия исходного алкана на — ol .Вот несколько основных правил ИЮПАК для наименования спиртов:

1. Самая длинная непрерывная цепь (LCC) атомов углерода, содержащая группу ОН, берется за исходное соединение — алкан с таким же числом атомов углерода. Цепь пронумерована от конца, ближайшего к группе ОН.
2. Число, обозначающее положение группы ОН, ставится перед названием родительского углеводорода, а окончание — e родительского алкана заменяется суффиксом — ol . (В циклических спиртах атом углерода, несущий группу ОН, обозначается как C1, но в названии не используется 1.) Заместители названы и пронумерованы, как в алканах.
3. Если в одной и той же молекуле присутствует более одной группы ОН (полигидроксоспирты), используются суффиксы, такие как — диол и — триол . В этих случаях сохраняется окончание исходного алкана — e .

4. На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показаны некоторые примеры применения этих правил.

   Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Правила ИЮПАК для спиртов. Названия и структуры некоторых спиртов демонстрируют использование правил IUPAC.

Пример 9.2.1

Укажите название IUPAC для каждого соединения.

2. HOCH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ OH

РЕШЕНИЕ

1. Десять атомов углерода в LCC делают соединение производным декана (правило 1), а ОН на третьем атоме углерода делает его 3-деканолом (правило 2).

   Атомы углерода пронумерованы от конца, ближайшего к группе ОН. Это фиксирует две метильные (CH ₃ ) группы на шестой и восьмой позициях. Название — 6,8-диметил-3-деканол (не 3,5-диметил-8-деканол).

2. Пять атомов углерода в LCC делают соединение производным пентана. Две группы ОН на первом и пятом атомах углерода превращают соединение в диол и дают название 1,5-пентандиол (правило 3).

Упражнение 9.2,1

Укажите название IUPAC для каждого соединения.

Пример 9.2.2

Изобразите структуру каждого соединения.

1. 2-гексанол
2. 3-метил-2-пентанол

РЕШЕНИЕ

1. Окончание — ol указывает на спирт (функциональную группу ОН), а шестнадцатеричный стержень — говорит нам, что в LCC шесть атомов углерода.Начнем с рисования цепочки из шести атомов углерода: –C – C – C – C – C – C–.

   2 указывает, что группа ОН присоединена ко второму атому углерода.

   Наконец, мы добавляем достаточно атомов водорода, чтобы у каждого атома углерода образовалось четыре связи.

2. Окончание — ol указывает на функциональную группу ОН, а стержень pent — говорит нам, что в LCC пять атомов углерода. Начнем с рисования цепочки из пяти атомов углерода:

   –C – C – C – C – C–

   Цифры указывают на наличие метильной (CH ₃ ) группы на третьем атоме углерода и группы ОН на втором атоме углерода.

Упражнение 9.2.2

Изобразите структуру каждого соединения.

Классификация спиртов

Некоторые свойства спиртов зависят от числа атомов углерода, присоединенных к конкретному атому углерода, который присоединен к группе ОН. На этом основании спирты можно разделить на три класса.

• Первичный (1 °) спирт — это спирт, в котором атом углерода (красный) с группой ОН присоединен к , одному, другому атому углерода (синему).Его общая формула — RCH ₂ OH.

• Вторичный (2 °) спирт — это спирт, в котором атом углерода (красный) с группой ОН присоединен к двум другим атомам углерода (синим цветом). Его общая формула: R ₂ CHOH.

• Третичный (3 °) спирт — это спирт, в котором атом углерода (красный) с группой ОН присоединен к трем другим атомам углерода (синим цветом). Его общая формула: R ₃ COH.

Таблица 9.2.1 называет и классифицирует некоторые из более простых спиртов. Некоторые из общепринятых названий отражают классификацию соединения как вторичного ( сек, -) или третичного ( сек, -). Эти обозначения не используются в системе номенклатуры спиртов ИЮПАК.

Таблица 9.2.1: Классификация и номенклатура некоторых спиртов

Концентрированная структурная формула	Класс алкоголя	Общее название	Название IUPAC
CH 3 OH	–	спирт метиловый	метанол
Канал 3 Канал 2 ОН	первичный	спирт этиловый	этанол
Канал 3 Канал 2 Канал 2 ОН	первичный	спирт пропиловый	1-пропанол
(канал 3 ) 2 CHOH	вторичный	изопропиловый спирт	2-пропанол
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH	первичный	спирт бутиловый	1-бутанол
CH 3 CH 2 CHOHCH 3	вторичный	сек -бутиловый спирт	2-бутанол
(канал 3 ) 2 (канал 3 ) 2 CHCH 2 OH	первичный	изобутиловый спирт	2-метил-1-пропанол
(канал 3 ) 3 COH	высшее	трет -бутиловый спирт	2-метил-2-пропанол
	вторичный	спирт циклогексиловый	циклогексанол

Обратите внимание, что в таблице есть четыре бутиловых спирта, соответствующие четырем бутильным группам: бутильная группа (CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ ), обсуждавшаяся ранее, и три других:

Фенолы

Соединения, в которых группа ОН присоединена непосредственно к ароматическому кольцу, обозначаются ArOH и называются фенолами.Фенолы отличаются от спиртов тем, что в воде они обладают слабой кислотностью. Они реагируют с водным гидроксидом натрия (NaOH) с образованием солей.

\ [ArOH _ {(водный)} + NaOH _ {(водный)} \ rightarrow ArONa _ {(водный)} + H_2O \]

Исходное соединение, C ₆ H ₅ OH, само называется фенолом. (Старое название, подчеркивающее его легкую кислотность, было карболовая кислота ). Фенол — белое кристаллическое соединение, имеющее характерный («больничный запах») запах.

Для вашего здоровья: фенолы и мы

Фенолы широко используются в качестве антисептиков (вещества, убивающие микроорганизмы на живых тканях) и в качестве дезинфицирующих средств (вещества, предназначенные для уничтожения микроорганизмов на неодушевленных предметах, таких как мебель или полы).Первым широко применяемым антисептиком был фенол. Джозеф Листер использовал его для антисептической хирургии в 1867 году. Однако фенол токсичен для людей и может вызвать серьезные ожоги при нанесении на кожу. В кровотоке это системный яд, то есть тот, который проникает во все части тела и поражает их. Его серьезные побочные эффекты привели к поискам более безопасных антисептиков, ряд из которых был найден.

Операция 1753 года, нарисованная Гаспаре Траверси, хирургическая операция до применения антисептиков.

Одним из более безопасных фенольных антисептиков является 4-гексилрезорцин (4-гексил-1,3-дигидроксибензол; резорцин — общее название 1,3-дигидроксибензола, а 4-гексилрезорцин имеет гексильную группу на четвертом углеродном атоме кольца резорцина) . Он намного более мощный, чем фенол, в качестве гермицида и имеет меньше нежелательных побочных эффектов. Действительно, он достаточно безопасен для использования в качестве активного ингредиента в некоторых жидкостях для полоскания рта и леденцах для горла.

Соединение 4-гексилрезорцин достаточно мягкое, чтобы его можно было использовать в качестве активного ингредиента в антисептических препаратах для кожи.

Упражнения по обзору концепции

1. Изобутиловый спирт является первичным, вторичным или третичным? Объяснять.

2. Что такое LCC в 2-этил-1-гексаноле? Что принимается за LCC при наименовании соединения? Объяснять.
3. Чем фенолы отличаются от спиртов по структуре и свойствам?
4. Чем фенолы отличаются по свойствам от ароматических углеводородов?

ответов

1. первичный; атом углерода, несущий группу ОН, присоединен только к одному другому атому углерода
2. 7 атомов углерода; 6-атомная цепь включает атом углерода, несущий группу ОН
3. Фенолы имеют группу ОН, присоединенную непосредственно к ароматическому кольцу.Фенолы слабокислые.
4. Фенолы имеют группу ОН и в некоторой степени растворимы в воде.

Основные выводы

• В системе ИЮПАК спирты получают имена, изменяя окончание имени исходного алкана на — ol .
• Спирты классифицируются по количеству атомов углерода, присоединенных к атому углерода, который присоединен к группе ОН.

• Фенолы — это соединения, в которых группа ОН присоединена непосредственно к ароматическому кольцу.
• Многие фенолы используются в качестве антисептиков.

5. Назовите каждое соединение.

6. Назовите каждое соединение.

7. Изобразите структуру каждого соединения.

   1. m -йодофенол
   2. p -метилфенол ( p -крезол)

8. Изобразите структуру каждого соединения.

   1. 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота)
   2. 3,5-диэтилфенол

ответы

1. 1. 1-гексанол; первичный
   2. 3-гексанол; вторичный
   3. 3,3-дибром-2-метил-2-бутанол; высшее

1,6. Функциональные группы | Органическая химия 1: Открытый учебник

Даже если другие части молекулы совершенно разные, определенные функциональные группы имеют тенденцию реагировать определенным образом.По мере того, как мы прогрессируем в изучении органической химии, чрезвычайно важно будет иметь возможность быстро распознавать наиболее распространенные функциональные группы, потому что являются ключевыми структурными элементами, которые определяют, как реагируют органические молекулы . Пока мы будем беспокоиться только о рисовании и распознавании каждой функциональной группы, как показано Льюисом и линейными структурами. Большая часть оставшейся части вашего изучения органической химии будет посвящена изучению того, как различные функциональные группы ведут себя в органических реакциях.

«По умолчанию» в органической химии (по существу, не хватает каких-либо функциональных групп) дается термин алкан , характеризующийся одинарными связями между углеродом и углеродом или между углеродом и водородом. Метан, CH ₄ , представляет собой природный газ, который вы можете сжигать в своей печи. Октан, C ₈ H ₁₈ , входит в состав бензина.

Алканы

Алкены (иногда называемые олефинами ) имеют двойные углерод-углеродные связи, а алкины имеют тройные углерод-углеродные связи.Этен, простейший пример алкена, представляет собой газ, который служит клеточным сигналом в фруктах для стимулирования созревания. (Если вы хотите, чтобы бананы созрели быстро, положите их в бумажный пакет вместе с яблоком — яблоко выделяет газ этен, запускающий процесс созревания бананов). Этин, обычно называемый ацетиленом, используется в качестве топлива в сварочных горелках.

Алкены и алкины

Позже мы изучим природу связи алкенов и алкинов и узнаем, что связь в алкенах тригонально плоская, а в алкинах — линейная.Кроме того, многие алкены могут принимать две геометрические формы: цис или транс . Формы цис и транс данного алкена представляют собой разные молекулы с разными физическими свойствами, потому что, как мы узнаем в главе 2, существует очень высокий энергетический барьер для вращения вокруг двойной связи. В приведенном ниже примере разница между алкенами цис и транс очевидна.

Более подробно об алкенах цис и транс мы поговорим в главе 3, и мы узнаем гораздо больше о реакционной способности алкенов в главе 10.

Алканы, алкены и алкины классифицируются как углеводородов , потому что они состоят исключительно из атомов углерода и водорода. Говорят, что алканы — это насыщенных углеводородов , потому что атомы углерода связаны с максимально возможным количеством атомов водорода — другими словами, они насыщены атомами водорода. Углерод с двойной и тройной связью в алкенах и алкинах имеет меньше атомов водорода, связанных с ними — поэтому они называются ненасыщенными углеводородами .

Примером ароматической группы является бензол (который раньше был широко используемым растворителем в органической лаборатории, но оказался канцерогенным) и нафталин, соединение с характерным запахом «нафталина». Ароматические группы представляют собой плоские (плоские) кольцевые структуры и широко распространены в природе. Мы узнаем больше о структуре и реакциях ароматических групп в следующем семестре.

Ароматические углеводороды

Когда углерод алкана связан с одним или несколькими галогенами, группа обозначается как галогенид или галогеналкан .Хлороформ является полезным растворителем в лаборатории и был одним из первых анестетиков, используемых в хирургии. Хлордифторметан использовался в качестве хладагента и в аэрозольных распылителях до конца двадцатого века, но его использование было прекращено после того, как было обнаружено, что он оказывает вредное воздействие на озоновый слой. Бромэтан представляет собой простой алкилгалогенид, часто используемый в органическом синтезе. Алкилгалогениды в биомолекулах встречаются довольно редко.

Галоалканы

В функциональной группе спирта атом углерода одинарно связан с группой ОН (группа ОН сама по себе обозначается как гидроксил ).За исключением метанола, все спирты можно разделить на первичные, вторичные или третичные. В первичном спирте углерод, связанный с группой ОН, также связан только с одним другим углеродом. В вторичном спирте , и третичном спирте , углерод связан с двумя или тремя другими атомами углерода соответственно. Когда гидроксильная группа непосредственно связана с ароматическим кольцом, полученная группа называется фенолом . Серный аналог спирта называется тиол (от греческого thio , для серы).

Спирты, фенолы и тиолы

Обратите внимание, что определение фенола гласит, что гидроксильный кислород должен быть непосредственно, присоединен к одному из атомов углерода ароматического кольца. Таким образом, соединение, указанное ниже, представляет собой , а не фенол — это первичный спирт.

Это различие важно, потому что, как мы увидим позже, существует значительная разница в реакционной способности спиртов и фенолов.

Мы уже знакомы с несколькими распространенными спиртами.Например, этанол [латекс] \ left (\ ce {CH_3CH_2OH} \ right) [/ latex] — это спирт, присутствующий в алкогольных напитках. Он также широко используется в промышленном производстве других химикатов. Метанол [латекс] \ left (\ ce {CH_3OH} \ right) [/ latex] используется как добавка к бензину или альтернатива. Кроме того, метанол можно использовать для производства формальдегида, который используется в производстве пластмасс, красок и других полезных веществ. Изопропанол широко известен как медицинский спирт. Помимо промышленного использования изопропанол используется для очистки различных поверхностей, включая компьютерные мониторы, белые доски и даже кожу (например.g., до взятия крови).

Депротонированные формы спиртов, фенолов и тиолов называются алкоксидами , фенолятами и тиолатами соответственно. Протонированный спирт — это ион оксония .

В функциональной группе эфира центральный кислород связан с двумя атомами углерода. Ниже представлена ​​структура диэтилового эфира, распространенного лабораторного растворителя, а также одного из первых соединений, которые будут использоваться в качестве анестетика во время операций.Эфиры являются хорошими растворителями для других органических соединений из-за их низкой реакционной способности. Они легко растворяют неполярные молекулы. Серный аналог простого эфира называется тиоэфиром или сульфидом .

Эфиры и сульфиды

Амины характеризуются атомами азота с одинарными связями с водородом и углеродом. Так же, как существуют первичные, вторичные и третичные спирты, существуют первичные, вторичные и третичные амины. Аммиак — это особый случай, когда нет атомов углерода.

Одним из наиболее важных свойств аминов является то, что они являются основными и легко протонируются с образованием катионов аммония . В случае, когда азот имеет четыре связи с углеродом (что несколько необычно для биомолекул), его называют ионом четвертичного аммония.

Многие амины меньшего размера имеют очень сильный и неприятный запах. Например, удачно названные соединения кадаверин и путресцин представляют собой дурно пахнущие амины, образующиеся в процессе распада после смерти.

Амины служат для самых разных целей. Дифениламин действует как стабилизатор для некоторых типов взрывчатых веществ. Амины входят в состав некоторых смазочных материалов, в проявителях и входят в состав гидроизоляционных тканей. Некоторые амины, например новокаин, используются в качестве анестетиков. Многие фармацевтические соединения содержат амины, в том числе 8 из 10 лекарств, которые чаще всего выписывались в 2012 году.

Амины

Примечание: Пусть вас не смущает то, как термины «первичный», «вторичный» и «третичный» применяются к спиртам и аминам — определения разные.В спиртах имеет значение, со сколькими другими атомами углерода связан углерод спирта , в то время как в аминах имеет значение, сколько атомов углерода связано с азотом .

Фосфат и его производные функциональные группы повсеместно встречаются в биомолекулах. Фосфат, связанный с одной органической группой, называется сложным фосфатным эфиром ; когда он имеет две связи с органическими группами, он называется сложным фосфатным диэфиром . Связь между двумя фосфатами создает фосфатный ангидрид .

Органические фосфаты

Существует ряд функциональных групп, содержащих двойную связь углерод-кислород, которую обычно называют карбонилом . Кетоны и альдегиды представляют собой две тесно связанные функциональные группы на основе карбонила, которые реагируют очень похожим образом. В кетоне атом углерода карбонила связан с двумя другими атомами углерода. В альдегиде карбонильный углерод с одной стороны связан с водородом, а с другой стороны — с углеродом.Исключением из этого определения является формальдегид, в котором карбонильный углерод связан с двумя атомами водорода.

Самый простой альдегид имеет карбонильную группу, связанную с двумя атомами водорода. Эта молекула, называемая формальдегидом, может использоваться как консервант тканей или как очень агрессивное дезинфицирующее средство. Он также используется в качестве предшественника различных материалов, включая пластмассы, смолы и другие полимеры.

Кетоны подвергаются большинству тех же реакций, что и альдегиды, но они, как правило, немного менее реактивны.Самый простой кетон — это ацетон, в котором карбонильный углерод связан с двумя [латексными] \ ce {CH_3} [/ латексными] группами. Этот кетон обычно используется для удаления лака с ногтей и служит промышленным растворителем. Метилэтилкетон используется в качестве средства для снятия краски и растворителя. Кетоны также используются в производстве различных полимеров в качестве строительного материала или растворителя.

Группа с двойной связью углерод-азот называется имин или иногда основание Шиффа (в этой книге мы будем использовать термин «имин»).

Альдегиды, кетоны и имины

Когда карбонильный углерод связан с одной стороны с углеродом (или водородом), а с другой стороны с кислородом, азотом или серой, функциональная группа считается одной из « производных карбоновой кислоты », a обозначение, которое описывает набор связанных функциональных групп. Одноименным членом этого семейства является функциональная группа карбоновой кислоты , в которой карбонил связан с гидроксильной группой.Основание конъюгата карбоновой кислоты представляет собой карбоксилат .

Как следует из названия, карбоновые кислоты являются слабыми кислотами. Группа [латекс] \ ce {OH} [/ латекс], которая напрямую связана с карбонилом, будет ионизироваться в небольшой степени при растворении в воде. из-за относительной стабильности образующегося аниона. Карбоксилат-ион (см. Рисунок ниже), в котором отрицательный заряд распространяется на два разных атома кислорода через резонансные структуры, более стабилен, чем изолированный анион с кислородным центром.

Карбоновые кислоты используются в различных средах. Муравьиная кислота действует как защитное химическое вещество для многих жалящих насекомых и растений. Уксусная кислота придает уксусу характерный запах и вкус и является основным строительным материалом для биологии и промышленности. Карбоновые кислоты с более длинными углеродными цепями (жирные кислоты) используются животными как способ хранения энергии и широко используются при производстве мыла. Некоторые соединения содержат несколько карбоновых кислот в одной молекуле.Например, лимонной кислоты (три карбоксильные группы) особенно много в цитрусовых, и она используется в качестве ароматизатора и консерванта во многих пищевых продуктах и ​​напитках.

Другими производными являются сложные эфиры карбоновых кислот (обычно называемые просто «сложные эфиры» ), тиоэфиры , амиды , ацилфосфаты , хлорангидриды и ангидриды кислот . За исключением хлорангидридов и ангидридов кислот, производные карбоновых кислот очень часто встречаются в биологических молекулах и / или метаболических путях.

Сложные эфиры очень важны в синтезе и в природе. Некоторые эфиры имеют очень приятный запах, поэтому их используют при изготовлении многих духов. Пропилацетат придает запах грушам, а изоамилацетат придает запах бананам. Этот эфир также служит сигналом тревоги для медоносных пчел. Сложные эфиры используются при производстве тканей (полиэфиров) и оргстекла. Анестетики, такие как прокаин и бензокаин, также содержат сложные эфиры.

Формы амидных групп чрезвычайно важны в биологических системах, где они называются «пептидами» и используются для связывания аминокислот вместе с образованием полипептидов и (в конечном итоге) белков.Амиды используются в качестве красителей в цветных мелках, карандашах и чернилах. Они работают в бумажной, пластмассовой и резиновой промышленности. Полиакриламид — очень широко используемый амид; он участвует в очистке питьевой воды и сточных вод, а также в производстве пластмасс. Амид Кевлар широко используется для производства бронежилетов, а нейлон — еще один тип полимера на основе амида.

Производные карбоновых кислот

Наконец, нитрильная группа характеризуется атомом углерода с тройной связью с азотом.

Нитрилы

Одно соединение часто содержит несколько функциональных групп, особенно в биологической органической химии. Шестиуглеродные молекулы сахара, глюкоза и фруктоза, например, содержат альдегидные и кетоновые группы, соответственно, и обе содержат пять спиртовых групп (соединение с несколькими спиртовыми группами часто упоминается как « полиол» ).

Гормон тестостерон, аминокислота фенилаланин и дигидроксиацетонфосфат метаболита гликолиза содержат несколько функциональных групп, как указано ниже.

Хотя это ни в коем случае не полный список, этот раздел охватывает большинство важных функциональных групп, с которыми мы столкнемся в синтетической и биологической органической химии. Сводная таблица включена в вашу рабочую книгу и воспроизводится здесь для справки; «приоритет» используется при определении того, как назвать соединение с несколькими функциональными группами. Формально мы научимся называть функциональные группы позже.

Приоритетный порядок функциональных групп в номенклатуре ИЮПАК

УПРАЖНЕНИЕ 1.12

Укажите функциональные группы (кроме алканов) в следующих органических соединениях. Укажите, являются ли спирты и амины первичными, вторичными или третичными.

Решения к упражнениям

Показать решение

а) карбоксилатная, сульфидная, ароматическая, две амидные группы (одна из которых циклическая)

б) третичный спирт, тиоэфир

в) карбоксилат, кетон

г) эфир, первичный амин, алкен

Глава 2 — Спирты, фенолы, тиолы, эфиры — CHE 120 — Введение в органическую химию — Учебник

2.5 Реакции спиртов

Цели обучения

1. Приведите два основных типа реакций спиртов.
2. Опишите результат окисления первичного спирта.
3. Опишите результат окисления вторичного спирта.

Химические реакции в спиртах протекают в основном в функциональной группе, но в некоторых из них участвуют атомы водорода, присоединенные к ОН-несущему атому углерода или соседнему атому углерода. Из трех основных видов алкогольных реакций, которые представлены на Рисунке 2.4 «Реакции спиртов» здесь рассматриваются две — дегидратация и окисление. Третий тип реакции — этерификация — описан в главе 4 «Карбоновые кислоты, сложные эфиры», разделе 4.8 «Получение сложных эфиров».

Рисунок 2.4 Реакции спиртов

Рассмотрены окисление и дегидратация спиртов.

Обезвоживание

Как показано на Рисунке 2.4 «Реакции спиртов», спирт подвергается дегидратации в присутствии катализатора с образованием алкена и воды.В результате реакции удаляется группа ОН у атома углерода спирта и атом водорода у соседнего атома углерода в одной и той же молекуле:

При определенных условиях дегидратация может происходить между двумя молекулами спирта. Вся группа ОН одной молекулы и только атом водорода группы ОН второй молекулы удаляются. Две этильные группы, присоединенные к атому кислорода, образуют молекулу эфира.

(Эфиры обсуждаются в разделе 2.4 «Реакции, в которых образуются спирты». Таким образом, в зависимости от условий можно получить либо алкены, либо простые эфиры путем дегидратации спиртов.

Примечание

Реакции дегидратации и гидратации протекают непрерывно в клеточном метаболизме, при этом ферменты служат катализаторами и при температуре около 37 ° C. (Для получения дополнительной информации о реакциях гидратации см. Главу 1 «Обзор органической химии / углеводороды», раздел 1.14 «Химические свойства алкенов».) На пути Эмбдена – Мейерхофа происходит следующая реакция.(Для получения дополнительной информации о метаболических реакциях см. Главу 11 «Метаболические пути и производство энергии».)

Хотя участвующие соединения являются сложными, реакция одинакова: удаление воды из исходного материала. Идея состоит в том, что если вы знаете химию определенной функциональной группы, вы знаете химию сотен различных соединений.

Окисление

Первичные и вторичные спирты легко окисляются. Ранее мы видели, как метанол и этанол окисляются ферментами печени с образованием альдегидов.Поскольку различные окислители могут вызывать окисление, мы можем указать окислитель без указания конкретного, написав уравнение с символом [O] над стрелкой. Например, мы запишем окисление этанола — первичного спирта — с образованием ацетальдегида — альдегида — следующим образом:

Мы увидим (в главе 3 «Альдегиды, кетоны», раздел 3.1 «Альдегиды и кетоны: структура и названия»), что альдегиды даже легче окисляются, чем спирты, и дают карбоновые кислоты.

Вторичные спирты окислены до кетонов . Окисление изопропилового спирта дихроматом калия (K ₂ Cr ₂ O ₇ ) дает ацетон, простейший кетон:

В отличие от альдегидов, кетоны относительно устойчивы к дальнейшему окислению (Глава 3 «Альдегиды, кетоны», Раздел 3.1 «Альдегиды и кетоны: структура и названия»), поэтому не требуется специальных мер для их выделения по мере их образования.

Обратите внимание, что при окислении как первичных (RCH ₂ OH), так и вторичных (R ₂ CHOH) спиртов из молекулы спирта удаляются два атома водорода, один из группы OH, а другой из атома углерода, который несет Группа ОН.

Примечание

Эти реакции можно также проводить в лаборатории с химическими окислителями. Одним из таких окислителей является дихромат калия. Сбалансированное уравнение (показывающее только частицы, участвующие в реакции) в этом случае выглядит следующим образом:

Окисление спирта важно для живых организмов. Реакции окисления, контролируемые ферментами, обеспечивают энергетические клетки, необходимые для полезной работы. Один из этапов метаболизма углеводов включает окисление вторичной спиртовой группы в изоазимной кислоте до кетонной группы:

Обратите внимание, что общий тип реакции такой же, как и при превращении изопропилового спирта в ацетон.(Для получения дополнительной информации о метаболических реакциях см. Главу 11 «Метаболические пути и производство энергии».)

Третичные спирты (R ₃ COH) устойчивы к окислению, поскольку атом углерода, несущий группу ОН, не имеет присоединенного атома водорода, а вместо этого связан с другими атомами углерода. Описанные нами реакции окисления включают образование двойной связи углерод-кислород. Таким образом, атом углерода, несущий группу ОН, должен иметь возможность высвободить один из присоединенных к нему атомов для образования двойной связи.Связь углерод-водород легко разрушается в окислительных условиях, а связи углерод-углерод — нет. Следовательно, третичные спирты не окисляются легко.

Пример 4

Напишите уравнение окисления каждого спирта. Используйте [O] над стрелкой, чтобы указать окислитель. Если реакции не происходит, напишите «нет реакции» после стрелки.

1. CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ OH

Решение

Первый шаг — определить класс каждого алкоголя как первичный, вторичный или третичный.

1. Этот спирт имеет группу ОН на атоме углерода, который присоединен только к одному другому атому углерода, так что это первичный спирт. При окислении сначала образуется альдегид, а при дальнейшем окислении образуется карбоновая кислота.

2. Этот спирт имеет группу ОН на атоме углерода, который присоединен к трем другим атомам углерода, поэтому это третичный спирт. Никакой реакции не происходит.

3. Этот спирт имеет группу ОН на атоме углерода, который присоединен к двум другим атомам углерода, так что это вторичный спирт; окисление дает кетон.

Упражнение по развитию навыков

Напишите уравнение окисления каждого спирта. Используйте [O] над стрелкой, чтобы указать окислитель. Если реакции не происходит, напишите «нет реакции» после стрелки.

Упражнения по обзору концепции

1. В реакции соединение W с молекулярной формулой C ₄ H ₁₀ O превращается в соединение X с формулой C ₄ H ₈ O.Является ли W окисленным, восстановленным, обезвоженным или ничего из этого? Объяснять.

2. В реакции 2 моль соединения Y с молекулярной формулой C ₄ H ₁₀ O превращается в 1 моль соединения Z с формулой C ₈ H ₁₈ O. Окисляется ли Y, восстанавливается, или ни то, ни другое? Объяснять.

ответов

2. ни; вода удалена

Основные выводы

• Спирты могут быть дегидратированы с образованием либо алкенов (более высокая температура, избыток кислоты), либо простых эфиров (более низкая температура, избыток спирта).
• Первичные спирты окисляются с образованием альдегидов.
• Вторичные спирты окисляются с образованием кетонов.
• Третичные спирты плохо окисляются.

Упражнения

1. Назовите три основных типа химических реакций спиртов.

2. Почему третичные спирты не окисляются? Может ли третичный спирт подвергаться обезвоживанию?

3. Изобразите структуру продукта для каждой реакции.

а.

г.

4. Изобразите структуру продукта для каждой реакции.

а.

г. \

5. Напишите уравнение дегидратации 2-пропанола, чтобы получить соединения каждого типа.

а. алкен

г. эфир

6. Изобразите структуру алкена, образованного при дегидратации циклогексанола.

ответов

1. дегидратация, окисление и этерификация

3.

а.

г.

5.

а.

г.

Знаете ли вы эти три функциональные группы?

---

Изображение: «Винтажные химические наборы 36 ″ Винделла Оская. Лицензия: CC BY 2.0

.

---

Гидроксильная группа — производное воды: R-C-OH

Изображение: «Структурная формула гидроксигруппы», автор Jü. Лицензия: Public Domain CC BY 2.0

Органические соединения с гидроксильной группой называются спиртами .Их имена часто заканчиваются на –ol . В енолах , атом углерода с гидроксильной группой соединен с соседним атомом углерода двойной связью. Фенолы представляют собой бензольные кольца с группой -ОН.

Первичные и вторичные спирты различаются по количеству органических молекул, присоединенных к гидроксильной группе. Соединения с 1, 2 или несколькими гидроксильными группами известны как одновалентных, двухвалентных, или поливалентных спиртов.Они могут иметь имена, оканчивающиеся на -diol, -triol и т. Д.

Гидроксильная группа имеет гидрофильных свойств. Поскольку атом кислорода имеет более высокую электроотрицательность, электронная пара от атома водорода воды притягивается к нему, создавая отрицательный заряд . Это также полярная группа и усиливает водородную связь в органических соединениях.

Спирты обычно находятся в жидком состоянии и имеют высокие точки кипения . Дополнительные электроны на атоме кислорода также делают гидроксильную группу нуклеофильной .В результате легче протекают реакции с электронодефицитными молекулами. Эта группа может как отдавать, так и принимать протоны. Таким образом, это амфотерное , так как оно может быть одновременно слабым основанием и слабой кислотой .

По этой причине атом водорода можно легко отдать. В такой реакции, которая представляет собой реакцию окисления , образуется альдегид (если вступает в реакцию вторичный спирт). Если атом водорода не только отдан, но и заменен, образуется эфир (R1-O-R2).Потеря всей гидроксильной группы называется реакцией дегидратации. Продуктами этого являются алкен и вода.

Эфир: R1-O-R2

Эфиры гидрофобны, и в отличие от спиртов они являются только акцепторами протонов . Они не образуют водородных связей . Следовательно, при комнатной температуре и давлении они являются газами и имеют низкую температуру кипения . Благодаря наличию в простых эфирах 2 неподеленных пар атомов кислорода, они могут растворяться в холодных концентрированных кислотах с образованием солей оксония, которые являются стабильными.Кроме того, известно, что простые эфиры реагируют с кислотами, такими как хлорид алюминия, с образованием соединений, называемых эфиратами. Не менее важен тот факт, что алкильная группа ответственна за значительное действие воздуха и света на эфиры, что приводит к образованию пероксидов.

Тиолы: -SH

В тиолах или меркаптанах атом серы занимает место кислорода в гидроксильной группе. Тиолы более кислотные , чем спирты, так как атом водорода передается намного легче.Причиной этого является более высокая стабильность образующихся тиолат-ионов по сравнению с алкоголятом. Атом серы больше , что означает меньшее влияние отрицательного заряда. Проблема, возникающая при получении тиолов, заключается в том, что может происходить вторая реакция с дополнительным алкилгалогенидом, приводящая к образованию побочного сульфидного продукта. Тем не менее, этот недостаток можно исправить, используя тиомочевину (Nh3) 2C = S в качестве нуклеофила. В связи с этим первая реакция приведет к образованию соли алкилизотиомочевины и промежуточного соединения.Затем соль гидролизуют посредством реакции с водным основанием.

Водородные связи, образованные между тиолами, несколько слабее, , чем связи между спиртами, что означает, что их точки кипения сравнительно ниже.

В реакции замещения, после которой новая R-группа заменяет атом водорода, образуется эфир — аналог спирта. В данном случае он называется тиоэфиром .

В медицинской практике тиолы особенно актуальны при лечении отравлений тяжелыми металлами .Поскольку они образуют комплексы с этими металлами, их часто используют для детоксикации.

Амины: -Nh3

Аминогруппа образована от простой молекулы аммиака (Nh4). Термин енамины (опять же, аналог спиртов) относится к соединениям с двойными связями C-C, где один из атомов углерода присоединен к аминогруппе. Бензольное кольцо с присоединенной аминогруппой называется анилином, или аминобензином.

Амины также используют соглашение об именах первичный, вторичный и третичный , хотя название основано не на атоме углерода в этом случае, а на количестве групп R, которые непосредственно связаны с атомом азота.

Аминогруппа определяется ее щелочностью : она является хорошим акцептором протонов, поскольку атом азота содержит пары свободных электронов .

Положительно заряженные заместители могут притягиваться этой парой электронов. В результате этой солеобразующей реакции вся молекула становится положительно заряженной. В природе существует множество азотистых гетероциклов. Следующие элементы обычно используются в примерах и имеют важное значение:

• Пиррол (ароматический)
• пирролидин
• Пиридин (ароматический)
• Пиримидин (ароматический)
• Пурин (ароматический)

Карбонильная группа: -CHO

В карбонильной группе атом углерода соединен с атомом кислорода двойной связью .Кроме того, он имеет 2 R-группы, и соответствующая молекула обозначается как кетон . Если одна из R-групп представляет собой атом водорода, то есть функциональная группа автоматически является концевой , это известно как альдегидная группа . Альдегиды на более реакционноспособны на , чем кетоны. Их температуры кипения выше, чем у алканов, но ниже, чем у спиртов.

Карбонильная группа также представляет собой полярную функциональную группу . Атом углерода образует электрофильный центр и может быть атакован нуклеофильными молекулами.Пи-комплексная электронная пара затем переходит к атому кислорода, который, в свою очередь, притягивает атом водорода. Карбонильная группа становится гидроксильной группой.

И наоборот, атом кислорода является нуклеофильным центром , который электрофилы могут атаковать. Это уникальное реакционное пространство имеет большое значение в биохимии.

Альдегидные и карбонильные группы участвуют во многих общих реакциях:

• Если альдегид образуется в результате окисления из спирта , то карбонильная группа может быть естественным образом восстановлена ​​ обратно до гидроксильной группы.
• Альдегидные и карбонильные группы участвуют в реакции присоединения с водой , гидратом и геминальным диолом.
• Спирт первоначально образует полуацеталь . В следующей реакции с кислотой образуется ацеталь . В молекулах, которые имеют гидроксильную и карбонильную группы, эта комбинация может привести к образованию внутримолекулярного полуацеталя . Образующиеся молекулы представляют собой гетероциклические 5- или 6-членные кольца.
• Первичный амин образуется в связи с 1-м цвиттерионом, который затем переходит в полуаминал . Однако он также нестабилен и разлагается при отщеплении молекулы воды до основания Шиффа, которое затем в конечном итоге становится имин . Если реагентом является вторичный амин , вместо него образуются енамины .

Дополнительной специальной реакцией альдегидов является так называемая альдольная конденсация : 2 молекулы альдегидов реагируют друг с другом в основной среде .На первом этапе протон передается гидроксид-ионам. Получающаяся в результате молекула представляет собой анион (карбанион), который обладает нуклеофильными свойствами и атакует другой альдегид. Образуется нестабильное альдегидно-спиртовое соединение ( альдол ). В результате дегидратации (конденсации) образуется альдегид с двойной связью C-C . Таким образом могут быть образованы более длинные цепи и макромолекулы.

Совет: Если вы хотите выяснить, какие альдегиды меньшего размера лежат в основе реакции, разделите молекулу по двойной связи.На одной половине добавьте группу -ОН, а на другой половине завершите молекулу добавлением атома -H.

Кетоны также демонстрируют кето-енольную таутомерию . Это отличается от мезомерии, поскольку относится к 2 различным, существующим формам одного кетона, которые находятся в равновесии друг с другом за счет внутримолекулярного сдвига протона через промежуточную стадию енолята . Таутомерный баланс обычно приходится на кето-форму .

Исключение составляет фенол , в котором баланс приходится на енольную структуру, поскольку кетоформа не имеет ароматичности.

Примеры кетонов и альдегидов включают пропанон, который в основном используется в качестве растворителя, поскольку он обладает способностью растворяться как в воде, так и в других неорганических соединениях. Он также используется в качестве жидкости для снятия лака с ногтей. Формальдегид известен своими антисептическими свойствами и широко используется в качестве консерванта для биологических образцов, включая его применение во время процесса бальзамирования.Кроме того, ацетальдегид применяется при производстве снотворных и седативных средств в процессе полимеризации.

Карбоксильная группа: -COOH

Карбоновая кислота характеризуется карбоксильной группой, в которой атом углерода соединен с атомом кислорода двойной связью, а также связан с гидроксильной группой. Карбоновые кислоты образуются при окислении альдегидов . Обратной реакцией является декарбоксилирование, при котором отделяется СО2.Жирные кислоты, которые являются ключевыми пищевыми компонентами, являются примерами карбоновых кислот.

Образование соли происходит, если карбоновая кислота реагирует с основанием . Если гидроксильная группа заменяется другими R-группами , то образуется производных карбоновой кислоты . Следующие соединения — лишь некоторые из них:

• Хлориды карбоновых кислот: Они образуются, когда карбоновая кислота реагирует с неорганическим раствором на основе хлорида.Сами хлориды карбоновых кислот очень реакционноспособны.
• Ангидриды карбоновых кислот: Они представляют собой связь между 2 идентичными карбоновыми кислотами. Они также очень реактивны.
• Сложные эфиры карбоновой кислоты: Они образуются в результате реакции между карбоновой кислотой или производным карбоновой кислоты со спиртом в сильнокислой среде.
• Амиды карбоновых кислот: Они не образуются непосредственно из карбоновых кислот, а образуются в реакции между ангидридами карбоновых кислот или хлоридами карбоновых кислот с амином.Они гораздо менее реактивны и имеют мезомерные резонансные структуры. В реакции карбоновой кислоты непосредственно с амином образуется ион карбоксилата, который образует соли.

Разница между спиртами и фенолами

Ключевое отличие между спиртами и фенолами состоит в том, что спирты представляют собой органические соединения, содержащие группу –ОН в качестве основного компонента, тогда как фенолы представляют собой группу спиртов, которая содержит группу –ОН и бензольное кольцо. в качестве основных компонентов.

В органической химии есть алифатические и ароматические соединения, которые имеют одни и те же функциональные группы. Но их свойства могут отличаться друг от друга из-за ароматичности или алифатической природы. Спирты — это органические соединения, содержащие -ОН-группы в качестве функциональной группы. Фенол — это категория спиртов. В частности, он содержит группу –OH, присоединенную к ароматическому кольцу. Следовательно, он обладает некоторыми другими свойствами, в отличие от большинства других спиртовых соединений.

СОДЕРЖАНИЕ

1.Обзор и основные различия
2. Что такое спирты
3. Что такое фенолы
4. Сравнение бок о бок — спирты и фенолы в табличной форме
5. Резюме

Что такое спирты?

Характерной чертой семейства спиртов является наличие функциональной группы –ОН (гидроксильная группа). Обычно эта группа –ОН присоединяется к гибридизированному углероду sp ³ . Самый простой член этого семейства — метиловый спирт, который мы называем метанолом. Мы можем разделить спирты на три группы: первичные, вторичные и третичные.Здесь эта классификация зависит от степени замещения углерода, к которому непосредственно присоединяется гидроксильная группа.

Там, если к углероду присоединен только один другой углерод, мы называем его первичным углеродом, а спирт — первичным спиртом. Аналогично, если углерод с гидроксильной группой присоединяется к двум другим атомам углерода, то это вторичный спирт и так далее. Мы называем спирты суффиксом –ol согласно номенклатуре IUPAC. Во-первых, нам нужно выбрать самую длинную непрерывную углеродную цепь, к которой непосредственно присоединяется гидроксильная группа.Затем нам нужно изменить название соответствующего алкана, отбросив последнюю букву e и добавив суффикс ol .

Недвижимость

Кроме того, спирты имеют более высокую температуру кипения, чем соответствующие углеводороды или простые эфиры. Причина в наличии межмолекулярного взаимодействия между этими молекулами через водородные связи. Если группа R мала, спирты смешиваются с водой. Но по мере того, как группа R становится больше, она становится гидрофобной.Более того, эти молекулы полярны. Там связь C-O и связи O-H вносят вклад в полярность молекулы. Поляризация связи O-H делает водород частично положительным и объясняет кислотность спиртов.

Рисунок 01: Алкогольные напитки

Кроме того, это слабые кислоты, по кислотности близкие к воде. Поскольку –OH является плохой уходящей группой, поскольку OH ^— является сильным основанием. Но протонирование спирта превращает плохую уходящую группу –ОН в хорошую уходящую группу (H ₂ O).Углерод, который непосредственно присоединяется к группе –ОН, частично положителен; следовательно, он подвержен нуклеофильной атаке. Кроме того, электронные пары на атоме кислорода делают его как основным, так и нуклеофильным.

Что такое фенолы?

Фенол — ароматический углеводород и производное бензола. Фенол представляет собой белое кристаллическое твердое вещество с молекулярной формулой C ₆ H ₆ OH. Он легко воспламеняется и имеет сильный запах. Молекулярная масса этой молекулы составляет 94 г / моль ^-1 .Температура плавления составляет 40,5 ^o ° C, а температура кипения составляет 181 ^o ° C. При этом плотность составляет 1,07 г / см ^-3 .

Рисунок 02: 2D-структура фенола

Следовательно, в процессе образования атом водорода в молекуле бензола замещается группой –ОН с образованием фенола. Следовательно, он имеет структуру ароматического кольца, аналогичную бензолу. Но его свойства другие из-за группы –ОН. Фенол слабокислый (более кислый, чем спирт).Когда он теряет водород группы -ОН, он образует фенолят-ион и подвергается резонансной стабилизации, что, в свою очередь, делает фенол относительно хорошей кислотой. Кроме того, он умеренно растворим в воде, поскольку может образовывать водородные связи с водой. Однако фенол испаряется медленнее, чем вода.

В чем разница между спиртами и фенолами?

Спирты — это органические соединения, содержащие группу –OH в качестве функциональной группы. Фенол — ароматический углеводород и производное бензола.Это тоже разновидность алкоголя. Следовательно, ключевое различие между спиртами и фенолами заключается в том, что спирты представляют собой органические соединения, содержащие группу –ОН в качестве основного компонента, тогда как фенолы представляют собой группу спиртов, которые содержат группу –ОН и бензольное кольцо в качестве основных компонентов.

В качестве еще одного важного различия между спиртами и фенолами, как правило, -ОН спиртов присоединяется к гибридизированному углероду sp ³ , тогда как в феноле он присоединяется к гибридизированному углероду sp ² .Более того, фенолы — намного более сильные кислоты, чем спирты.

Ниже представлена ​​инфографика о разнице между спиртами и фенолами.

Заключение — Спирты против фенолов

Спирты — это органические соединения. Фенол — это разновидность алкоголя с некоторыми характерными особенностями. Ключевое различие между спиртами и фенолами состоит в том, что спирты представляют собой органические соединения, содержащие группу –ОН в качестве важного компонента, тогда как фенолы представляют собой группу спиртов, которая содержит группу –ОН и бензольное кольцо в качестве основных компонентов.

Артикул:

1. «Спирты». Chemistry LibreTexts, Национальный научный фонд, 26 ноября 2018 г. Доступно здесь

Изображение предоставлено:

1. ”2275837 ″ от pologi (CC0) через pixabay
2.“ Phenol-2 ″ от Cwbm (commons) — собственная работа, (общественное достояние) через Commons Wikimedia

СПИРТОВ, ФЕНОЛОВ и ЭФИРОВ

СПИРТОВ, ФЕНОЛОВ и ЭФИРОВ

СПИРТЫ, ФЕНОЛ и ЭФИР

Ссылка: McMurry Ch 8 George et al Ch 2.2 2,4

Номенклатура

Спирты: Правила присвоения названий спиртам соответствуют руководящим принципам, уже приведенным для алканов, вкратце

• Число атомов углерода в самой длинной углеродной цепи, содержащей группу ОН, дает стержень
• Используйте префикс для определения положения углерода, несущего ОН, и суффикс — ol .Номер от конца цепочки, ближайшего к группе алкоголя
• Используйте числа и ди-, три- и т. Д. В зависимости от ситуации
• Если молекула содержит кратную связь, а также спиртовую группу, дайте углероду с присоединенной группой ОН наименьшее возможное число
• Спирты могут быть классифицированы как первичный (1) , вторичный (2), третичный (3) в зависимости от того, присоединен ли атом углерода, несущий ОН, к 1 другой углеродной группе, 2 другим углеродным группам или 3 другим. углеродные группы соответственно.

Примеры:

Эфиры: два способа наименования эфиров

• Алкильные (или арильные) группы, присоединенные к -O-, названы в алфавитном порядке как два отдельных слова и добавлено слово эфир .
• Если обе группы, присоединенные к эфирному кислороду, одинаковы, название эфира упрощается за счет использования префикса «ди-» в названии группы , например. CH ₃ OCH ₃ называется диметиловым эфиром.
• Альтернативно простые эфиры могут быть названы алкоксипроизводными алканов. В этом методе наименования самая длинная непрерывная алкильная цепь образует основу названия эфира, а алкоксигруппа названа в качестве заместителя в основной цепи алкана.

Примеры:

Строение и свойства

• Атом кислорода спирта sp ³ гибридизирован и имеет две несвязывающие пары электронов
• Связь O-H в спиртах сильно поляризована, а водородная связь происходит почти так же, как в молекулах воды
• Как следствие, спирты имеют относительно высокие температуры кипения по сравнению с другими органическими соединениями аналогичной молекулярной массы, а спирты (особенно низшие члены ряда) значительно более растворимы в воде, чем другие классы органических соединений, которые не способны к образованию водородных связей.

• Фенол также имеет водородные связи и частично растворяется в воде.Однако простые эфиры не являются донорами водородных связей и поэтому не растворяются в воде

Имя	Структура	Молекулярная масса	п.н. (C)	Растворимость в воде
Этанол	Канал 3 Канал 2 ОН	46	78	3
Диметиловый эфир	CH 3 OCH 3	46	-24	7
Пропан	Канал 3 Канал 2 Канал 3	44	-42	7
1-бутанол	Канал 3 Канал 2 Канал 2 Канал 2 ОН	74	117	(3)
Диэтиловый эфир	CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3	74	35	7
Фенол	С 6 H 5 ОН	94	182	(3)

• Спирты сильно поглощают излучение ~ 3500 см ^-1 в инфракрасной области

Реакции спиртов, фенола и эфиров

1. Кислотно-основная реакция спиртов и фенола

• Спирты являются очень слабыми кислотами (несколько слабее воды), но могут терять H ⁺ из группы ОН, если присутствует натрий или достаточно сильное основание
• Фенол более кислый, чем спирты, и H ⁺ можно удалить с помощью раствора гидроксида натрия. Он менее кислый, чем карбоновые кислоты.

Пример:

Относительная кислотность

		pK a	Реагировать с Na	Реагировать с ОН —	Реагировать с HCO 3 —
Этанол	Канал 3 Канал 2 ОН	16.0	ü	Х	Х
Фенол	С 6 H 5 ОН	9,9	ü	ü	Х
Уксусная кислота	CH 3 COOH	4.8	ü	ü	ü

2. Окисление спиртов

• Спирты окисляются различными окислителями, например перманганат калия в кислотном или основном растворе (KMnO ₄ / H ⁺ или KMnO ₄ / OH ) или дихромат калия в кислотном растворе (K ₂ Cr ₂ O ₇ / H ⁺ ).
• Продукт окисления спирта зависит от того, является ли исходный спирт первичным, вторичным или третичным.
• Окисление метанола является уникальным среди спиртов, поскольку конечными продуктами окисления метанола являются вода и диоксид углерода.

3. Нуклеофильное замещение спиртов

• Концентрированные кислоты HX (X = Cl, Br или I) напрямую превращают спирты в алкилгалогениды
• Реакция протекает в два этапа: протонирование с последующим замещением
• Протонирование преобразует группу R-OH в R-OH ₂ ⁺ , которая затем может потерять h3O
• Замена протонированной -ОН группы галогенид-ионом дает алкилгалогенид

Пример

4. Удаление воды из спиртов

Спирты также могут подвергаться реакции элиминирования с ​​образованием алкена. H ₂ O удаляется из спирта, поэтому реакцию также называют реакцией дегидратации

• Для этого требуется дегидратирующий реагент, обычно концентрированный H ₂ SO ₄
• ОН удаляется и водород от соседнего атома углерода
• Если есть выбор водорода, который можно удалить, удаляется тот, который дает наиболее замещенный алкен

Пример:

5 ETHERS

Эфиры, как правило, не реагируют и, следовательно, являются хорошими растворителями.

Некоторые биологически активные соединения, содержащие функциональную группу спирта:

Вопросы по спиртам

Вернуться к оглавлению

Hydroxyl Group — обзор

26.3.2 Системы кислотного отверждения

Использование систем кислотного отверждения для эпоксидных смол было впервые описано в раннем патенте Castan, но использование было ограничено во многих странах до тех пор, пока не были заключены соглашения о перекрестном лицензировании между поставщики смол в 1956 г.По сравнению с системами, отверждаемыми амином, они менее чувствительны к коже и обычно дают более низкий экзотермический эффект при отверждении. Некоторые системы обеспечивают отвержденные смолы с очень высокими температурами теплового искажения и в целом с хорошими физическими, электрическими и химическими свойствами. Однако отвержденные смолы проявляют меньшую стойкость к щелочам, чем отвержденные амином системы. На практике ангидриды кислот предпочтительнее кислот, поскольку последние выделяют больше воды при отверждении, что приводит к вспениванию продукта, а также, как правило, они менее растворимы в смоле.Однако при хранении следует соблюдать осторожность, поскольку ангидриды в целом несколько гигроскопичны.

Механизм отверждения ангидрида сложен, но считается, что первой стадией реакции является раскрытие кольца ангидрида спиртовой гидроксильной группой (или солью, или следом воды), например Рисунок 26.6 .

Рисунок 26.6.

Для этой цели достаточно гидроксильных групп, присоединенных к эпоксидной смоле. Тогда могут произойти еще пять реакций.

(1)

Реакция карбоксильной группы с эпоксидной группой ( Рисунок 26.7 ).

Рисунок 26.7.

(2)

Этерификация эпоксидной группы гидроксильными группами ( Рисунок 26.8 ).

Рисунок 26.8.

(3)

Реакция сложного моноэфира с гидроксильной группой ( Рисунок 26.9 ).

Рисунок 26.9.

(4)

Гидролиз ангидрида до кислоты под действием воды, выделенной в (3).

(5)

Гидролиз сложного моноэфира водой с образованием кислоты и спирта.

На практике обнаружено, что реакции 1 и 2 имеют наибольшее значение, и сложноэфирные и эфирные связи происходят примерно в равных количествах. В коммерческой практике реакцию модифицируют за счет использования органических оснований, третичных аминов для катализа реакции.

Ангидриды обычно используются в соотношении 0,85: 1,1 моль ангидрид-карбоксильной группы на эпоксидный эквивалент. Однако с некоторыми системами могут использоваться более низкие соотношения до 0,5: 1. Органические основания используются в количестве 0.5–3%. Обычно это третичные амины, такие как α-метилбензилдиметиламин и н-бутиламин.

Можно выделить три класса ангидридов: твердые вещества при комнатной температуре, жидкости при комнатной температуре и хлорированные ангидриды.

Фталевый ангидрид ( Рисунок 26.10 I) является важным примером отвердителя первого класса. Он имеет молекулярную массу 148, и на каждую эпоксидную группу приходится около 0,6–0,9 эквивалента. Для бис-фенольных смол с более низким молекулярным весом это работает в количестве примерно 35–45 phr.Отвердитель обычно добавляют при повышенной температуре около 120–140 ° C. Он будет выпадать в осадок при температуре ниже 60 ° C, но снова растворится при повторном нагревании.

Рисунок 26.10.

Смола медленно отверждается с фталевым ангидридом, и типичный график отверждения составляет 4–8 часов при 150 ° C. Более длительные отверждения при более низких температурах имеют тенденцию улучшать температуру теплового искажения и уменьшать усадку при отверждении. Как и в случае с аминными отвердителями, температура теплового искажения очень зависит от количества добавленного ангидрида и достигает максимума примерно при 0.75 эквивалентов. Максимальные температуры тепловой деформации, указанные в литературе, составляют порядка 110 ° C, что не является особенно исключительным показателем, и отвердитель используется в основном для больших отливок, где низкий экзотермический эффект особенно предпочтителен.

Гексагидрофталевый ангидрид ( Рисунок 26.10 II) (Мол. Вес 154) имеет температуру плавления 35–36 ° C и растворим в эпоксидной смоле при комнатной температуре. При использовании 0,5% катализатора, такого как бензилдиметиламин, время отверждения того же порядка, что и для фталевого ангидрида.Требуется около 80 phr. Помимо несколько улучшенной простоты обработки, отвердитель дает несколько более высокие температуры тепловой деформации (~ 120 ° C), чем с фталевым ангидридом. Однако это дороже. Малеиновый ангидрид ( Рис. 26.10 III) обычно не используется отдельно, потому что отвержденные смолы более хрупкие, но его можно использовать в сочетании с пиромеллитовым диангидридом.

Для получения отвержденных продуктов с более высокими температурами тепловой деформации из бис-фенольных эпоксидных смол были использованы отвердители с более высокой функциональностью, что обеспечивает более высокую степень сшивки.К ним относятся пиромеллитовый диангидрид IV и тримеллитовый ангидрид V.

Температуры термической деформации смол, отвержденных пиромеллитовым диангидридом, часто указываются выше 200 ° C. Высокая тепловая деформация, без сомнения, также связана с жесткими связями, образованными между молекулами эпоксидной смолы из-за природы ангидрида. Однако использование этих двух ангидридов было ограничено из-за трудностей их включения в смолу.

Аддукт метилированной малеиновой кислоты и фталевого ангидрида, известный как метилнадиевый ангидрид VI, несколько более полезен.Температура тепловой деформации достигает 202 ° C, в то время как отвержденные системы с бис-фенольными эпоксидами имеют очень хорошую термостойкость, измеренную по потере веса в течение определенного периода времени при повышенных температурах. Другое преимущество этого отвердителя состоит в том, что он представляет собой жидкость, которая легко включается в смолу. Используется около 80 частей на 100 частей, но циклы отверждения довольно продолжительны. Типичный график составляет 16 часов при 120 ° C и 1 час при 180 ° C.

Другие использованные ангидриды включают додеценилянтарный ангидрид , который придает гибкость отливке, и хлорендиновый ангидрид , где требуются огнестойкие составы.

В таблице 26.5 приведены характеристики некоторых ангидридных отвердителей.

Таблица 26.5. Свойства некоторых ангидридов, используемых в смолах на основе низкомолекулярных диглицидиловых эфиров

вторичный отвердитель Пиромеллит (диангидрид) ° C

Ангидридный отвердитель	Используемые детали phr	Типичный график отверждения	Физическая форма	Макс. HDT отвержденной смолы ° C	Применение
Фталевый	35–45	24 ч при 120 ° C	порошок	110 ° C	литье	He + 902ah ускоритель)	80	24 ч при 120 ° C	стекловидное твердое тело	130 ° C	отливка
малеиновый	—	—	твердый	—
26	20 ч при 220 ° C	порошок	290 ° C	высокий HDT
Метилнадик	80	16 ч при	жидкий	high HDT
Додеценилянтарная кислота (+ ускоритель)		2 часа при 100 ° C + 2 часа при 150 ° C	вязкое масло	38 ° C	сгибание 902 28
Хлорендик	100	24 часа при 180 ° C	белый	180 ° C	огнестойкий

В некоторых случаях желательно получить более открытую сеть из эпоксидных смол, которые имеют была обработана кислотой.