Знали ли вы, что краситель индиго — это первый краситель на Земле, рецепт которого дошёл до наших времен? А теперь посмотрите на свои джинсы — да-да, именно в таких в средневековье вас бы считали знатью и богачом. Или вот из чего состоял первый мяч, которым играли индейцы майя и ацтеки? Что такое «трупный» яд и так ли он опасен на самом деле? Цвет, вкус и запах — это всё про органическую химию. Одни и те же атомы могут обладать разными свойствами в зависимости от того, как они собраны в молекулы. И благодаря развитию этой науки мы можем воссоздать практически любое вещество или материал. Именно этим и занимаются самые креативные ученые — химики-органики. В этом курсе мы познакомим тебя с действительно «непопсовыми» темами в органической химии. Ты сможешь лучше узнать, как протекают разные реакции: мы познакомимся с механизмами свободнорадикального замещения в алканах, электрофильного присоединения в алкенах, электрофильного замещения в ароматических соединениях, нуклеофильного замещения SN1 и SN2 в спиртах и галогеналканах, вместе мы изучим вопросы оптической изомерии, а также разберёмся в методах синтеза различных классов веществ. Неважно, насколько ты крут в химии, даже если ты только начал изучать её, тебе всё равно будет интересно с нами, ведь такого тебе точно не расскажут в школе! Присоединяйся к онлайн-курсу «Органическая химия» и мы научим тебя разбираться в химической сущности вещей. Программа курса: 5 недель обучения 1 неделя. Введение в органическую химию (7 видеолекций) 2 неделя. Углеводороды (9 видеолекций) 3 неделя. Молекулы с простыми функциями (10 видеолекций) 4 неделя. Молекулы со сложными функциями (9 видеолекций) 5 неделя. Молекулы со смешанными функциями и гетероциклы (9 видеолекций)
3. 5. Химические свойства спиртов
Loading...
From the course by Novosibirsk State University
Органическая химия
12 оценки
From the lesson
Молекулы с простыми заместителями
В этом модуле вы научитесь правильно составлять названия молекул, которые содержат простую функциональную группу (атом галогена, гидроксильную группу, амино группу), узнаете их химические свойства и методы получения.
Meet the Instructors
Денис МорозовСтарший преподаватель, кандидат химических наук
Факультет естественных наук НГУ
[МУЗЫКА]
[МУЗЫКА] В
прошлой лекции мы познакомились со спиртами.
В этой лекции давайте рассмотрим некоторые химические свойства этого
класса органических молекул.
В спиртах есть полярная группа.
Соответственно, спирты способны к кислотно-основной диссоциации с
образованием алкоксид-аниона и катиона водорода.
Однако же, по сравнению с гидроксильным анионом алкоксид-анион
является менее устойчивым из-за донорных свойств алкильного заместителя.
Это приводит к тому, что вода является более сильной кислотой, нежели чем спирты.
Но соответствующие алкоголят-анионы являются более сильными основаниями,
чем гидроксид-анионы.
Однако же, несмотря на это обстоятельство спирты способны реагировать как кислоты.
Это проявляется во взаимодействии с активными металлами, например,
с магнием либо натрием.
Образуются соответствующие соли и выделяется водород.
Также для спиртов характерно взаимодействие с галогенидами фосфора и
тионилхлоридом.
С этой реакцией мы познакомились при рассмотрении способов получения
галогеналкана.
Также спирты способны взаимодействовать с галогеноводродами с образованием
соответствующих алкилгалогенидов.
Давайте рассмотрим некоторые подробности этого взаимодействия.
Если спирт является первичным,
то на первом этапе происходит взаимодействие с катионом водорода с
образованием достаточно хорошо уходящей группы молекулы воды.
Однако, ещё не
диссоциированный протонированный спирт подвергается атаке по
частично положительно заряженному атому углерода галогенит-анионом.
Происходит как бы выталкивание молекулы воды отрицательно заряженным анионом.
Процесс является синхронным, и такого типа превращения носят название
бимолекулярного нуклеофильного замещения либо Sn2-реакции.
От английского substitution nucleophilic с участием двух молекул.
Ежели спирт является третичным, то атака с тыльной стороны протонированного спирта
невозможна вследствие стерических затруднений имеющихся алкильных групп.
При этом реализуется иной тип взаимодействия.
Протонированный спирт способен потерять молекулы воды с образованием устойчивого
третичного карбокатиона, который далее взаимодействует с галогенит-анионом с
образованием соответствующего галоген-алкана.
Такого типа взаимодействие носит название
мономолекулярного нуклеофильного замещения.
Существует достаточно простое правило.
Третичные спирты с галогеноводородами взаимодействуют по типу Sn1,
первичные спирты — по типу Sn2.
Вторичные же спирты способны реализовывать оба механизма взаимодействия.
Другим важным свойством спиртов является свойство образовывать сложные эфиры.
Причём, этот класс соединений — сложные эфиры — может образовываться как с
участием органических, так и неорганических кислот.
В случае использования органических кислот образуются соответствующие эфиры
карбоновых кислот.
В случае неорганических кислот возможны различные варианты.
Это могут быть эфиры азотистых кислот, это могут быть эфиры азотной кислоты,
серной кислоты, могут образовываться ксантогенаты,
которые являются чрезвычайно важными соединениями в синтезе вискозного волокна.
Либо реакционно-способные тозилаты,
мезилаты и прочие реакционно-способные частицы.
Далее, спирты способны вступать в реакцию дегидротации.
Классическим способом является обработка кислотой,
минеральной кислотой какого-либо спирта, который приводит к образованию алкенов.
Но если мы говорим о промышленной реакции дегидротации, то целесообразнее
использовать кислотные катализаторы, например, оксид алюминия.
Далее, типичным превращением для спиртов являются реакции окисления.
Такого типа реакции могут протекать различными способами.
Формально реакции дегидрирования также являются реакцией окисления.
При нагревании оксид меди либо сама медь способна вовлекать спирт
в реакцию дегидрирования с образованием соответствующего карбонильного соединения.
Причём, гораздо легче в эту реакцию вступают первичные спирты,
нежели вторичные.
Третичный спирты в такое взаимодействие не вступают совсем.
Первичные либо вторичные спирты могут быть окислены в соответствующие
альдегиды и кетоны солями хрома в степени окисления +6.
То есть, например, дихроматом калия, раствором дихромата калия.
Однако, в этом случае возможно переокисления альдегидов в карбоновые
кислоты.
Подробности мы рассмотрим в последующих лекциях,
когда будем рассматривать химию карбонильных соединей.
Альтернативой солям хрома являются перманганат калия в нейтральной
либо в основной среде либо использование тетраоксида
хрома в растворе пиридина, так называемый реагент Саретта.
В этом случае окисление происходит в некислой среде, соответственно,
молекулы превращаются в соответствующие карбонильные соединения достаточно легко.
Некоторые химические реакции могут быть использованы для идентификации спиртов,
то есть для спиртов характерны качественные реакции.
Одним из таких превращений является взаимодействие спиртов с уже
упомянутым дихроматом калия.
Изменение окраски с ярко-оранжевой на зелёную,
то есть переход хрома из степени окисления +6 в степень окисления +3
может свидетельствовать о наличии спиртовой группы.
Однако, это превращение не характерно и возможна маскировка спирта
другими классами органических соединений.
Более удобным способом идентификации спиртов является так называемая
проба Лукаса, которая заключается во взаимодействии спирта с
водным раствором соляной кислоты и хлористого цинка.
Третичные спирты при взаимодействии с пробой Лукаса практически мгновенно
мутнеют, поскольку в этих условиях легко образуется третичный галогеналкан.
Вторичные спирты в эту реакцию вступают достаточно медленно,
и помутнение, эмульсия галогеналкана в воде, образуется медленнее.
Первичные же спирты в хлороводородом практически не взаимодействуют при
нормальных условиях или при комнатной температуре,
что позволяет различать первичные, вторичные и третичные спирты.
А теперь давайте проведём несколько химических опытов,
демонстрирующих химические свойства спиртов.
Начнём с окисления спирта при повышенной температуре с помощью оксида медия-2.
Для этого превращения нам понадобится источник пламени,
медная проволка и, соответственно, раствор этилового спирта.
Сначала прокаливаем нашу проволку для того,
чтобы на неё поверхности образовался оксид меди-2.
Это наблюдается в виде чёрного осадка.
Далее быстро, пока проволка ещё горячая, помещаем её в раствор спирта и
наблюдаем образование красной меди на поверхности нашей проволки.
Образуется в растворе аромат, похожий на уксусный альдегид.
Пахнет премерзко.
Как уже в этой лекции мы обсуждали,
дихромат калия способен окислять первичные и вторичные спирты,
и не способен делать это в случае с третичными спиртами.
Продемонстрируем это путём взаимодействия раствора дихромата калия,
подкисленного серной кислотой, и взаимодействия с этиловым спиртом,
он будет у нас играть роль первичного спирта,
и трет-бутилового спирта, соответствующий третичный спирт.
Поместим несколько капель раствора дихромата калия в исследуемый раствор.
На первом этапе видим образование жёлто-зелёной жидкости,
которая со временем станет зелёная, мы это потом увидим.
Значит, для второй реакции окисления третичного спирта, вернее,
невозможности его окисления, проведём аналогичную манипуляцию.
Добавим немножечко дихромата в раствор, содержащий трет-бутиловый спирт.
Видимых изменений,
кроме как изменение интенсивности окраски из-за разбавления, мы не наблюдаем.
Соответственно, в первичном спирте произошла химическая реакция,
в третичном — такой реакции нет.
Ну а в следующей лекции мы расссмотрим химические свойства многоатомных спиртов.
Ознакомьтесь с нашим каталогом
Присоединяйтесь бесплатно и получайте персонализированные рекомендации, обновления и предложения.
Coursera делает лучшее в мире образование доступным каждому, предлагая онлайн-курсы от ведущих университетов и организаций.
© Coursera Inc., 2018 Все права защищены.
