М. Рябов - Сборник основных формул по химии для ВУЗов
1. С6Н5Cl + NaOH(p, 340°C) → С6Н5OH + NaCl (щелочной гидролиз галогеноуглеводородов)
2. (кумольный способ получения)
3. C6H5SO3Na + NaOH (300–350°C) → С6Н5OH + Na2SO3 (щелочное плавление солей ароматических сульфоновых кислот)
Химические свойства феноловФенолы в большинстве реакций по связи О—Н активнее спиртов, поскольку эта связь более полярна за счет смещения электронной плотности от атома кислорода в сторону бензольного кольца (участие непо-деленной электронной пары атома кислорода в системе л-сопряжения). Кислотность фенолов значительно выше, чем спиртов.
Для фенолов реакции разрыва связи С—О не характерны. Взаимное влияние атомов в молекуле фенола проявляется не только в особенностях поведения гидроксигруппы, но и в большей реакционной способности бензольного ядра.
Гидроксильная группа повышает электронную плотность в бензольном кольце, особенно в орто– и пара-положениях (+М-эффект OH-группы). Для обнаружения фенолов используется качественная реакция с хлоридом железа(III). Одноатомные фенолы дают устойчивое сине-фиолетовое окрашивание, что связано с образованием комплексных соединений железа.
1. 2С6Н5OH + 2Na → 2C6H5ONa + Н2 (так же, как и этанол)
2. С6Н5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O (в отличие от этанола)
C6H5ONa + Н2O + CO2 → С6Н5OH + NaHCO3 (фенол более слабая кислота, чем угольная)
3.
Фенолы не образуют сложные эфиры в реакциях с кислотами. Для этого используются более реакционноспособные производные кислот (ангидриды, хлорангидриды).
4. С6Н5OH + CH3CH2OH →NaOH→ С6Н5OCH2CH3 + NaBr (О-алкилирование)
5.
(взаимодействие с бромной водой, качественная реакция)
6.(нитрование разб. HNO3, при нитрировании конц. HNO3 образуется 2,4,6-тринитрофенол)
7. nC6H5OH + nCH2O → nH2O + (—C6H3OH—CH2—)n (поликонденсация, получение фенолформальдегидных смол)
10. Альдегиды и кетоны
Альдегидами называются соединения, в которых карбонильная группа
соединена с углеводородным радикалом и атомом водорода, а кетонами – карбонильные соединения с двумя углеводородными радикалами.
Систематические названия альдегидов строят по названию соответствующего углеводорода с добавлением суффикса –аль. Нумерацию цепи начинают с карбонильного атома углерода. Тривиальные названия производят от тривиальных названий тех кислот, в которые альдегиды превращаются при окислении: Н2С=O – метаналь (муравьиный альдегид, формальдегид); CH3CH=O – этаналь (уксусный альдегид). Систематические названия кетонов несложного строения производят от названий радикалов с добавлением слова «кетон». В более общем случае название кетона строится по названию соответствующего углеводорода и суффикса –он; нумерацию цепи начинают от конца цепи, ближайшего к карбонильной группе. Примеры: CH3—CO—CH3 – диметилкетон (пропанон, ацетон). Для альдегидов и кетонов характерна структурная изомерия. Изомерия альдегидов: а) изомерия углеродного скелета, начиная с С4; б) межклассовая изомерия. Изомерия кетонов: а) углеродного скелета (с С5); б) положения карбонильной группы (с С5); в) межклассовая изомерия.
Атомы углерода и кислорода в карбонильной группе находятся в состоянии sp2-гибридизации. Связь С=O сильно полярна. Электроны кратной связи С=O смещены к электроотрицательному атому кислорода, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда, а карбонильный атом углерода приобретает частичный положительный заряд.
Способы получения альдегидов и кетонов1. а) (дегидрирование, окисление первичных спиртов)
б) (дегидрирование, окисление вторичных спиртов)
2. а) CH3CH2CHCl2 + 2NaOH →в воде→ CH3CH2CHO + 2NaCl + H2O (гидролиз дигалогенопроизводных)
б) CH3СCl2CH3 + 2NaOH →в воде→ CH3COCH3 + 2NaCl + H2O
3. (гидратация алкинов, реакция Кучерова)
4. (окисление этилена до этаналя)
(окисление метана до формальдегида)
CH4 + O2 →400–600 °C, NO→ H2C=O + H2O
Химические свойства альдегидов и ке-тоновДля карбонильных соединений характерны реакции различных типов: а) присоединение по карбонильной группе; б) восстановление и окисление; в) конденсация; д) полимеризация.
1. (присоединение циановодородной кислоты, образование гидроксинитрилов)
2. (присоединение гидросулбфита натрия)
3. (восстановление)
4. (образование полуацеталец и ацеталей)
5. (взаимодействие с гидроксоламином, образование оксима ацетальдегида)
6. (образование дигалогенопроизводных)
7. (α-галогенирование в присутствии OH¯)
8. (албдольная конденсация)
9. R—CH=O + Ag2O →NH3→ R—COOH + 2Ag↓ (окисление, реакция «серебряного зеркала»)
R—CH=O + 2Cu(OH)2 → R—COOH + Cu2O↓, + 2H2O (красный осадок, окисление)
10. (окисление кетонов, жесткие условия)
11. nCH2=O → (—CH2—O—)n параформ n = 8—12 (полимеризация)
11. Карбоновые кислоты и их производные
Карбоновыми кислотами называются органические соединения, содержащие одну или несколько карбоксильных групп —COOH, связанных с углеводородным радикалом. По числу карбоксильных групп кислоты подразделяются на: одноосновные (монокарбоновые) CH3COOH (уксусная), многоосновные (дикарбоновые, трикарбоновые и т. д.). По характеру углеводородного радикала различают кислоты: предельные (например, CH3CH2CH2COOH); непредельные (CH2=CH(—COOH); ароматические (С6Н5COOH).
Систематические названия кислот даются по названию соответствующего углеводорода с добавлением суффикса –овая и слова «кислота»: HCOOH – метановая (муравьиная) кислота, CH3COOH – этановая (уксусная) кислота. Для карбоновых кислот характерная структурная изомерия: а) изомерия скелета в углеводородном радикале (начиная с С4); б) межклассовая изомерия, начиная с С2. Возможна цис-транс-изомерия в случае непредельных карбоновых кислот. Электронная плотность π-связи в карбонильной группе смещена в сторону атома кислорода. Вследствие этого у карбонильного углерода создается недостаток электронной плотности, и он притягивает к себе неподеленные пары атома кислорода гидроксильной группы, в результате чего электронная плотность связи О—Н смещается в сторону атома кислорода, водород становится подвижным и приобретает способность отщепляться в виде протона.
В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют на ионы:
R—COOH ↔ R—COО¯ + Н+
Растворимость в воде и высокие температуры кипения кислот обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей.
Способы получения карбоновых кислот1. CH3—СCl3 + 3NaOH → CH3—COOH + 3NaCl + Н2O (гидролиз тригалогенопроизводных)
2. R—CHO + [О] → R—COOH (окисление альдегидов и кетонов)
3. CH3—CH=CH2 + CO + Н2O/Н+ →Ni, р, t→ CH3—CH2—CH2—COOH (оксосинтез)
4. CH3C≡N + 2Н2O/ Н+ → CH3COOH + NH4 (гидролиз нитрилов)
5. CO + NaOH → HCOONa; 2HCOONa + H2SO4 → 2HCOOH + Na2SO4 (получение HCOOH)
Химические свойства карбоновых кислот и их производныхКарбоновые кислоты проявляют высокую реакционную способность и вступают в реакции с различными веществами, образуя разнообразные соединения, среди которых большое значение имеют функциональные производные: сложные эфиры, амиды, нитрилы, соли, ангидриды, гало-генангидриды.
1. а) 2CH3COOH + Fe → (CH3COO)2Fe + Н2 (образование солей)
б) 2CH3COOH + MgO → (CH3COO)2Mg + Н2O
в) CH3COOH + KOH → CH3COОК + Н2O
г) CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + Н2O
CH3COONa + H2O ↔ CH3COOH + NaOH (соли карбоновых кислот гидролизуются)
2. (образование вложных эфиров)
