Переход к основной теме:
Взаимосвязь углеводородов (УВ) и кислородсодержащих органических соединений отлично проиллюстрирована на схеме.
Ниже проиллюстрируем отдельные взаимопревращения на конкретных примерах .
Спирты и родственные соединения.
- Способы получения одноатомных спиртов.
Напрямую из алканов нельзя получить спирты, только через алкены (реакцией гидратации) или через галогенпроизводные (реакцией щелочного гидролиза). Например, чтобы получить 2-метил-2-бутанол из 2-метилбутана, можно использовать несколько подходов:
I способ:
II способ:
III способ:
Также спирты можно получить гидролизом эфиров сульфокислот, которые образуются в результате присоединения серной кислоты к алкену, например:
IV способ:
Спирты могут быть получены восстановлением карбонильных соединений, альдегидов или кетонов. В качестве восстановителей чаще всего используются: H2/Pd(Pt,Ni) или NaBH4 или LiAlH4.
V способ:
Кислотно-катализируемым гидролизом сложных эфиров карбоновых кислот также получаются спирты и карбоновые кислоты:
- Способы получения многоатомных спиртов.
Двухатомные спирты (гликоли) получают разными способами, которые приведены ниже.
I способ (щелочной гидролиз дигалогенпроизводных УВ):
II способ (окисление по Вагнеру):
III способ (гидролиз эпоксидов):
- Способы получения ароматических спиртов.
I способ (из галогенаренов)
Получить фенол напрямую из бензола нельзя, поэтому используем косвенный метод. Сначала реакцией галогенирования в присутствии кислоты Льюиса вводим галоген в бензольное кольцо, затем гидролизуем продукт водой в присутствии щелочи. Поскольку фенол является слабой кислотой - то в основной среде происходит нейтрализация и образуется фенолят калия, который далее нейтрализуем кислотой.
II способ (из арилсульфокислот)
Щелочным сплавлением солей арилсульфокислот получают феноляты, которые гидролизуют в кислой среде.
- Способы получения простых эфиров.
Простые эфиры получают алкилированием спиртов.
I способ:
Например, взаимодействием двух молекул спирта друг с другом в присутствии неорганической кислоты, как катализатора.
II способ:
Эфиры также можно получить реакцией спирта с алкилгалогенидом в присутствии основания, например, щелочи.
Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны).
Существует множество способов получения карбонильных соединений. Основной - окисление различных УВ.
- Способы получения альдегидов и кетонов.
I способ:
Окисление первичных спиртов до альдегидов нужно проводить в мягких условиях, например CrO3,Py, где Py - пиридин, основный растворитель.
Если же использовать сильный окислитель K2Cr2O7, то окисление на стадии образования альдегида не закончится, и конечным продуктом будет кислота.
Поэтому иногда в заданиях используют бихромат калия и пишут "с отгонкой". Это означает, что образующий альдегид немедленно удаляют из реакционной массы, чтобы он дальше не окислялся.
Окисление вторичных спиртов сильными окислителями, например, K2Cr2O7, H2SO4, toC приводит к образованию кетонов.
II способ:
В качестве окислителя можно использовать оксид меди CuO. Этот окислитель используется для получения и альдегидов и кетонов.
III способ:
Реакция гидратации алкинов по Кучерову в присутствии солей ртути приводит к образованию кетонов. При этом реакция протекает по правилу Марковникова.
Этаналь (ацетальдегид/уксусный альдегид) получают гидратацией ацетилена по Кучерову.
IV способ:
Щелочным гидролизом геминальных дигалогеналканов могут быть получены как альдегиды, так и кетоны.
V способ:
Озонолиз алкенов, который включает в себя две стадии: озонирование и последующий гидролиз образовавшегося озонида водой в присутствии цинка.
VI способ:
Если двойная связь в алкене полностью замещенная, т.е. имеет четыре разных алкильных или арильных заместителя, то этот алкен в жестких условиях (K2Cr2O7, H2SO4, toC) окисляется с образование двух кетонов.
Карбоновые кислоты и их производные.
- Способы получения карбоновых кислот
I способ:
Самый распространенный способ получения карбоновых кислот, это реакции окисления первичных спиртов и альдегидов сильными окислителями, например, K2Cr2O7, H2SO4, toC или KMnO4, H2SO4, toC.
II способ:
Окисление алкенов, в которых двойная связь не полностью замещена.
III способ:
Для иллюстрации взаимосвязи карбоновых кислот и их производных, таких как сложные эфиры, ангидриды,галогенангидриды и амиды, будет полезна схема, показанная ниже. Важно отметить, что гидролиз всех производных карбоновых кислот приводит к образованию соответствующих карбоновых кислот. Реакции проводят в присутствии либо кислотного либо основного катализатора.
Закрепление:
Скажите, какие взаимосвязи углеводородов и кислородосодержащих органических соединений Вы запомнили?
Назовите реакции.
Домашнее задание:
Выучить и повторить материал из конспекта.
Пример 1
В схеме превращений:
Вещество Х:
1) CH2O
2) CH4
3) CH3Br
4) CH3COOH
Пример 2
Дана схема превращений:
Вещество Х:
1) HCHO
2) C2H2
3) CH3Br
4) C2H5OH
Пример 3
В схеме превращений:
Веществом X1 и X2 являются:
1) C2H4 и C2H5OH
2) C2H4 и CH3O
3) C2H5OH и C2H4
4) CH3O и C2H4
Пример 4
В схеме превращений:
Вещество Х:
1) этилбензол
2) бензойная кислота
3) бензиловый спирт
4) этиловый спирт
Пример 5
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
