Помощь для учащихся
занимательные факты по химии (10 класс) по теме

Именные реакции в органической химии.

1. Реакция Вюрца:

2R-Г   +   2Na         RR   +   2NaГ  (Г – галогены)

Например:    2CH3Cl   +   2Na         CH3CH3   +   2NaCl      

                  хлорметан                   этан

2. Реакция Дюма

                                        t(сплавление)

RCOONa(тв)    +    NaOH(ТВ)             R-H   +   Na2CO3

Например:

                                        t(сплавление)

CH3COONa    +    NaOH             CH4   +   Na2CO3

ацетат натрия

3.  Электролиз по Кольбе

                                 электролиз

2RCOONa + 2H2O      RR + 2CO2   +   H2 + 2NaOH

                                                     на аноде           на катоде

4. Реакция Вагнера:  

                                        KMnO4

СН2=СН2 + [O] +HOH      →     CH2OH- CH2OH   этиленгликоль (этандиол-1,2)

5. Реакция Кучерова: присоединение воды происходит в присутствии катализатора (соль 2-х валентной ртути) и идет через образование неустойчивого непредельного спирта, который изомеризуется в уксусный альдегид (в случае ацетилена) или в кетон.

                                 HgSO4

НCCH  +  H2O     [HC=CH]  CH3CH

                                                                                     

                                                    H  OH                               O

                                    Виниловый спирт     Уксусный альдегид (ацетальдегид, этаналь)

                                   HgSO4

CH3CCH  +  H2O     [CH3C=CH2 ]   CH3CCH3

                                                                                          

                                                            OH                           O        Ацетон (пропанон - кетон)

6. Реакция Зелинского (тримеризация ацетилена):

                  Сакт, 600 С

3НCCH        С6H6   (бензол)        

7. Реакция Лебедева:

                   AI2O3, ZnO,

2С2Н5ОН      СН2=СНСН=СН2  +  2Н2О  +  Н2

                   400-500С        

8. Реакция Фриделя-Крафтса:

                                    AlCl3

C6H6  +  C2H5Cl    C6H5C2H5  +  HCl

                              AlCl3 

С6Н6  +  CH3Cl      С6Н5CH3  +  HCl                              

                                   AlCl3 (HCl)

С6Н6 + CH3–CH=CH2    С6Н5CH(CH3)2        

                                                        кумол  (изопропилбензол)

9. Реакция Зинина:

                           Fe, HCI

 C6H5NO2 + 6H       →     C6H5NH2 + 2H2O

                                    анилин (фениламин)

10. Для получения алканов несимметричного строения или с нечетным числом атомов углерода в цепи применяется реакция Вюрца-Гриньяра:

                       эфир

CH3Br + Mg    CH3–MgBr   (реактив Гриньяра)

CH3–MgBr + Br–CH2–CH3    CH3-CH2-CH3 + MgBr2

Качественные реакции в ОХ.

1. Непредельные УВ (алкены, алкадиены, алкины) и толуол обесцвечивают растворы бромной воды и перманганата калия (в кислой среде):

                                      Br2              

1) RCН=CНR'      RCНBr-CНBrR'  

         2) алкадиены:

             СН2=СНСН=СН2  +  Br2   СН2СН=СНСН2 

                                                                                   

                                                                      Br             Br        

             СН2=СНСН=СН2  +  2Br2   СН2СНСН=СН2 

                                      (избыток)                                              

                                                                        Br     Br   Br   Br

                                                       1,2,3,4-тетрабромбутан

                      Br2               Br2

3) RCCR'      RCBr=CBrR'      RCBr2CBr2R'

4) С6Н5СH3  +  3[O]       С6Н5СOOH  +  H2O         

толуол        бензойная кислота

      Алкины в отличие от алкенов:

HCCH  +  2[Ag(NH3)2]OH   AgCCAg   +  4NH3  +  2H2O

2. Фенол:       3С6Н5ОН + FeCI3 (C6H5O)3Fe + 3HCI

                                                                 фиолетовый раствор

3. Предельные одноатомные спирты:

                                                    t

             R – CH2 – OH + CuO R – CH=O + Cu + H2O

4. Многоатомные спирты:

            2 CH2OH – CH2OH + Cu(OH)2  (CH2OH – CH2O)2Cu +2H2O

                                         синий тв-тый↓      ярко-синий раствор – гликолят меди (II)

5. Альдегиды:

а) реакция "серебряного зеркала" - окисление аммиачным раствором

оксида серебра:

R–CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH  RCOOH + 2Ag + 4NH3 + H2O

C6H5–CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH  C6H5–COOH + 2Ag + 4NH3 + H2O

 Бензальдегид                                  бензойная кислота

б) окисление гидроксидом меди (II) с образованием красно-кирпичного  осадка Cu2O:

           R–CH=O + 2Cu(OH)2  RCOOH + Cu2O↓ + 2H2O

6. Крахмал + иод (I2)  синее окрашивание

Качественные реакции

1. Алкены, алкадиены, алкины – бромная вода и раствор перманганата калия (KMnO4) - обесцвечивание
2. Предельные одноатомные спирты – CuO (черный) ® Cu (розовый)
3. Многоатомные спирты – Cu(OH)2 (синий творожистый осадок) ® ярко-синий раствор
4. Фенол – FeCI3 – фиолетовая окраска
5. Альдегиды, муравьиная кислота, глюкоза (как альдегид):

        а) реакция "серебряного зеркала" - окисление аммиачным раствором  оксида серебра;

        б) окисление гидроксидом меди (II) с образованием кирпично-красного  осадка Cu2O.

        в) глюкоза как многоатомный спирт: Cu(OH)2 (синий творожистый осадок) ® ярко-синий раствор

6. Крахмал + иод (I2)  синее окрашивание

  Алканы.  CnH2n+2               О с о б е н н о с т и   с т р о е н и я   а л к а н о в.

Получение.     В промышленности

1) крекинг нефтепродуктов:

       C16H34 -> C8H18 + C8H16

Для алканов характерны след.  типы хим. реакций:

• Замещение атомов водорода;
• Дегидрирование;
• Крекинг;
• Окисление.         

2) В лаборатории:

а) Гидролиз карбидов:

          Al4C3 +12 H2O = 3 CH4 + 4 Al(OH)3

б) Реакция Вюрца:

        C2H5Cl + 2Na -> C4H10 + 2NaCl

в) Декарбоксилирование натриевых

солей карбовых солей:

         СН3СООNa + 2NaОН -> СН4 + Nа2СО3

• . Крекинг — это гемолитический разрыв связей С-С, который протекает при нагревании и под действием катализаторов. При крекинге высших алканов образуются алкены и низшие алканы, при крекинге метана и этана образуются ацетилен:

C8H18 → C4H10 + С4Н8,                2СН4 → С2Н2 + ЗН2,           С2Н6 → С2Н2 + 2Н2.

Х и м и ч е с к и е  с в о й с т в а

1) Замещение атомов водорода:                                                                

       А) Реакция галогенирования:

                  CH4 +Cl2 --> CH3Cl + HCl

     Б) Реакция нитрования (Коновалова):

                CH4 + HNO3 --> CH3-NO2 + H2O + Q

      В) Реакция сульфирования:

               CH4 + H2SO4 --> CH3-SO3 H + H2O + Q

2) Реакция изомеризации:

          CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 -->  

3) Реакция с водяным паром:

         CH4 + H2O - CO + 3H2

4) Реакция дегидрирования:

          2СН4 ---> НС=СН + 3Н2 + Q

5) Реакция окисления:

       CH4 + 2O2 --> Н-C + 2H2O + Q

6) Горение метана:

       CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O + Q

Окисление.  При мягком окислении метана кислородом воздуха в присутствии различных катализаторов могут быть получены метиловый спирт, формальдегид, муравьиная кислота:

Мягкое каталитическое окисление бутана кислородом воздуха - один из промышленных способов получения уксусной кислоты:

                                          t°

          2C4H10  +  5O2  →  4CH3COOH + 2Н2О .

                                        кат

Применение.

Широко используются в качестве топлива, в том числе длядвигателей внутреннего сгорания, а также при производстве сажи

(1 - картрижи; 2 - резина; 3 - типографическая краска), при получение органических веществ (4 - растворителей; 5 - хладогентов, используемых в холодильных установках;  6 - метанол; 7 - ацетилен                

Алкены    CnH2n             

Способы получения алкенов

 – крекинг алканов                                     C8H18 ––> C4H8  + C4H10; (термический крекинг при 400-700 oС)

– дегидрирование алканов                    C4H10 ––> C4H8 + H2; (t, Ni)                                                                    

– дегидрогалогенирование галогеналканов         C4H9Cl  +  KOH ––>  C4H8  +   KCl  +  H2O;

– дегидрогалогенирование дигалогеналканов

– дегидратация спиртов С2Н5ОН ––> С2Н4 + Н2О (при нагревании в присутствии Н2SО4;

З а п о м н и т е ! При реакиях  дегидрирования, дегидратации, дегидрогалогенирования и дегалогенирования нужно помнить, что водород преимущественно отрывается от менее гидрогенизированных атомов углерода (правило Зайцева, 1875 г.)

З а п о м н и т е!  Реакции замещения свойственны алканам и высшим циклоалканам, имеющим только одинарные связи, реакции присоединения – алкенам, диенам и алкинам, имеющим двойные и  тройные связи.

Запомни! Возможны следующие механизмы разрыва  П-связи:

а) если алкены и реагент – неполярные соединения, то  -связь разрывается с образованием свободного радикала:          H2C = CH2 + H  :  H ––> [H2C· – CH2·] + [H·] + [H·]

б) если алкен и  реагент – полярные соединения, то разрыв -связи приводит к образование ионов:

в) при соединении по месту разрыва -связи реагентов, содержащих в составе молекулы атомы водорода, водород всегда присоединяется к более гидрированному атому углерода (правило Марковникова, 1869 г.).

– реакция полимеризации                     nCH2 = CH2 ––> (– CH2 – CH2 –)n

                                                                     этен                             полиэтилен

б) реакция окисления  C2H4 + 3O2 ––> 2CO2 + 2H2O

Качественная реакция: «мягкое окисление (в водном растворе)»

– алкены обесцвечивают раствор перманганата калия (реакция Вагнера)

При  более жёстких условиях в кислой среде продуктами реакции могут быть карбоновые кислоты, например (в присутствии кислот):           CH3– CH = CH2 + 4 [O] ––> CH3COOH + HCOOH

– каталитическое окисление

З а п о м н и т е    г л а в н о е !

1. Непредельные углеводороды активно вступают в реакции присоединения.

2. Реакционная активность алкенов связана с тем, что -     связь под действием реагентов легко разрывается.

3. В результате присоединения происходит переход атомов углерода из sp2 – в sp3- гибридное состояние. Продукт реакции имеет предельный характер.

4. При нагревании этилена, пропилена и других алкенов под давлением или в присутствии катализатора их отдельные молекулы соединяются в длинные цепочки – полимеры. Полимеры (полиэтилен, полипропилен) имеют большое практическое значение.   ************************************

А л к и н ы – непредельные углеводороды, молекулы которых содержат одну тройную углерод-углеродную связь.

 Состав отражает формула:   Cn H2n-2.

Способы получения ацетилена

                                                                    Х и м и ч е с к и е   с в о й с т в а

Д. Присоединение спиртов    

Е . Присоединение кислот

Ж .Присоединение синильной кислоты

З.  Реакция димеризации

• Винилхлорид является исходным сырьем для получения полимера – поливинилхлорида

По своим химическим свойствам алкины похожи на алкены. Для них также наиболее характерными являются реакции электрофильного присоединения. Для несимметричных алкинов, как и для алкенов, действует правило Марковникова. Существенным отличием является меньшая реакционная способность тройных связей по сравнению с двойными. Поскольку в результате присоединения об-разуется замещенный алкен (с более реакционноспособной связью), то при избытке присоединяющегося реагента реакция, как правило, идет дальше и образуется замещенный алкан:

Кроме того, наличие кислотного характера связи С-Н в терминальных алкинах приводит к появлению совершенно нового вида реакций, нехарактерного для алкенов.

Используя специальные катализаторы, можно остановить реакцию на стадии алкена (даже при избытке водорода).

Отсюда видно, что качественная реакция с бромной водой не позволяет отличить алкены от алкинов.

Кислотные свойства

В терминальных алкинах (с тройной связью на конце цепи) концевой атом водорода проявляет слабокислотные свойства. Соответственно такие алкины могут вступать в реакции с сильными основаниями и образовывать соли — ацетилениды:

R-CC-H+NaNH2––>  C-Na ++NHR-С3

Несколько иного типа реакция происходит между терминальными алкинами и аммиачными растворами оксида серебра или хлорида меди(I):

R-CC-H + [Ag(NH3)2+2NHC-AgR-C]+ОН-3+H2O ––>  C-H+2[Cu(NHR-C3)2C-CuR-C]+OH- + 4NH3+2H2O

Образование осадка при реакции с одним из этих растворов может служить для качественного определения алкинов (особенно когда их нужно отличить от алкенов).

        Хотя эти реакции также связаны с кислотностью алкинов, получающиеся соединения не являются, строго говоря, солями — характер связи C-Ag или С-Cu в значительной степени ковалентный. Однако при реакции с сильными кислотами эти соединения ведут себя как соли слабой кислоты:

R-CCH+AgClR-CC-Ag+HCl

Ионные ацетилениды (щелочных и щелочноземельных металлов) легко разлагаются даже водой и не могут быть получены реакцией с обычными щелочами.

          Реакции образования-разложения ацетиленидов меди или серебра могут служить для выделения алкинов из сложных смесей.

Применение . Ранее (а иногда и сейчас) ацетилен широко применялся для создания высокотемпературного пламени при газовой сварке. Сейчас на первый план вышло его применение для целей органического синтеза.

1. Получение растворителей. При присоединении хлора к ацетилену получается тетрахлорэтан:

СНСН+2Сl2 ––>  СНСl2-СНСl2

а отщеплением от последнего молекулы хлороводорода — 1,1,2-трихлорэтен:

СНСl2-СНСl2 ––>     СНСl=ССl2+НСl

                    МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПИРТОВ.

ПОЛУЧЕНИЕ   .1.Гидролиз моногалогенпроизводных водными растворами щелочей

2.Действие воды на этиленовые углеводороды

3.Восстановление альдегидов и кетонов

4.Сбраживание растительного сырья, содержащего крахмал

                                                                                     С6H12O6   ––>       2C2H5OH+2CO2

                                                     ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПИРТОВ

I.Реакции, идущие с участием атома водорода гидроксильной группы

1.Взаимодействие со щелочными металлами

C2H5OH+2Na    ––>        C2H5ONa+H2

2.Взаимодействие с карбоновыми кислотами

II.Реакции, идущие с участием гидроксильной группы

1.Взаимодействие с галогеноводородами               C2H5OH+HBr  ––>  C2H5Br+HOH

2.Отщепление воды                                                       C2H5OH––>      CH2=CH2+H20

3.Межмолекулярная дегидратация                   C2H5OH+HOC2H5 ––> (C2H5)2O+H2O

                                                                                                               Образуется диэтиловый эфир

III.Реакции окисления

1.Отщепление водорода (дегидрирование)

2.Окисление спиртов сильными окислителями [например KMnO4+H2SO4]

                                  При окислении вторичных спиртов образуются кетоны

3.Реакции горения спиртов            

                                       C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА  А Р Е Н О В  (АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ).

Общая  формула : Сn H2n-6

ПОЛУЧЕНИЕ.

1. Дегидрирование циклогексана  

2.Тримеризация ацетилена

3.Выделение из нефти, каменноугольного дегтя

                          Х И М И Ч Е С К И Е   С В О Й С Т В А     А Р Е Н О В.

I.Реакции замещения

1.Взаимодействие с галогенами

2.Взаим-вие с галогензамещенными алканами

3.Взаим-вие с непредельными углеводородами

4.Реакция нитрования

II.Реакции присоединения

1.Присоединение водорода

2.Присоединение хлора на свету

Общее название для всех ароматических радикалов арилы аналогично названию алкилы для радикалов алканов. Радикал C6H5-CH2-называется бензил.

Называя более сложные производные бензола, как и в случае алициклических соединений, из возможных порядков выбирают тот, при котором сумма цифр номеров заместителей будет наименьшей. Например, диметилбензол строения

следует назвать 1, 4-диметил-2-этилбензол (сумма цифр равна 7), а не 1,4-диметил-6-этилбензол (сумма цифр равна 11).

Названия высших гомологов часто производят не от названия ароматического ядра, а от названия боковой цепи, т. е. их как производные алканов:

2-фенилгексан

     МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА   А Л К Е Н О В.

ПОЛУЧЕНИЕ.1. Действие спиртовых растворов едких щелочей на  галогенпроизводные

             H3C-CH2-CH2Br   H3C-CH=CH2+NaBr+H2O

2.Действие на спирты водоотнимающих средств

3.Действие Zn или Mg на дигалогенпроизводные с двумя атомами галогена у соседних атомов

4.Гидрирование ацетиленовых углеводородов над катализаторами с пониженной активностью( Fe)

                       Х И М И Ч Е С К И Е   С В О Й С Т В А    А Л К Е Н О В.

1.Присоединение галогенов

CH2=CH-CH3   +  Cl2    CH2Cl-CHCl-CH3

2.Присоединение водорода

CH2=CH-CH3    +       Н2    CH3-CH2-CH3

3.Присоединение галогенводородов

CH2=CH-CH3  + НCl      CH3-CHCl-CH3

Присоединение протекает по правилу Марковникова( водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода)

4.Присоединение воды 

5.Окисление перманганатом калия в нейтральной или слабощелочной среде( реакция Вагнера) 

6.Полимеризация алкенов

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА   А Л Ь Д Е Г И Д О В ,   К Е Т О Н О В.

                                                                       ПОЛУЧЕНИЕ.

1.Дегидрирование спиртов

2.Окисление спиртов

3.Получение из солей карбоновых кислот

4.Восстановление хлорангидридов кислот

                            Х И М И Ч Е С К И Е   С В О Й С Т В А    А Л Ь Д Е Г И Д О В.

I.Реакции присоединения

1.Присоединение синильной кислоты

2.Присоединение водорода

II.Реакция замещения карбонильного кислорода

1.Взаимодействие с гидроксиламином

2.Взаимодействие с пятихлористого фосфора

Применение альдегидов и кетонов.

1.Водный раствор метаналя-формалин-сильное дезинфицирующее вещество, применяется для дезинфекции  

    помещений и протравливания семян.

2. Метаналь используется для получения фенолформальдегидной смолы.

3. Метаналь применяется при производстве лекарственных веществ и красителей .

4. Этаналь используют для производства уксусной кислоты.

5. Ацетон - хороший органический растворитель.

                              МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА     К А Р Б О Н О В Ы Х   К И С Л О Т. 

К классу карбоновых кислот относятся соединения, содержащие карбоксильную группу  

                                                                             ПОЛУЧЕНИЕ.

1. Окисление спиртов

2.Окисление альдегидов

                 Х И М И Ч Е С К И Е   С В О Й С Т В А   К А Р Б О Н О В Ы Х    К И СЛ ОТ

1.Взаимодействие с металлами

       2CH3COOH + Ca               (CH3COO)2Ca+H2

2.Взаимодействие с оксидами металлов

          2CH3COOH+CaO              (CH3COO)2Ca+H2O

3.Реакция нейтрализации

           2CH3COOH+Ca(OH)2   (CH3COO)2Ca+2H2O

4.Взаимодействие с солями    2CH3COOH + CaCO3        (CH3COO)2Ca + H2O +CO2

5.Действие галогенирующих агентов

6.Реакция этерификации

  CH3COOH + HOСH2CH3     CH3COOC2H5  +  H2O

7.Галогенирование кислот

           CH3COOH+Br2              CH2BrCOOH

Применение карбоновых кислот

           Муравьиная кислота применяется в качестве восстановителя, в медицине-муравьиный спирт (1,25% спиртовой раствор муравьиной кислоты.

            Уксусная кислота применяется для синтеза красителей, медицинских препаратов, сложных эфиров, при производстве ацетатных волокон. В домашнем хозяйстве-как вкусовое и консервирующее вещество.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА  С Л О Ж Н Ы Х    Э Ф И Р О В   КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ.

Сложные эфиры - класс органических соединений, представляющих собой производные неорганиче-ских или органических кислот, в которых гидро-ксильная группа заменена на алкоксильную группу.    

Общая формула сложных эфиров

ПОЛУЧЕНИЕ.1. Взаимодействие карбоновых кислот со спиртами (реакция этерификации)

2.Взаимодействие спиртов с галогенангидридами

3.Взаимодействие с ангидридами кислот

                           Х И М И Ч Е С К И Е   С В О Й С Т В А    С Л О Ж Н Ы Х   Э Ф И Р О В.

1.Гидролиз сложных эфиров

 Простейшие по составу сложные эфиры карбоновых кислот представляют собой бесцветные низкокипящие легковоспламеняющиеся жидкости с фруктовым запахом; высшие сложные эфиры-воскообразные вещества, не имеющие запаха. Все сложные эфиры легче воды и мало в ней растворимы, но хорошо растворяются в органических растворителях и сами являются растворителями

А м и н а м и  называются производные углеводородов, образованные замещением в последних атомов водорода из групп - NH2, -NHR1, - NR1R2:

первичный амин _                                 вторичный амин _                    третичный амин

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА  А М И Н О В.

ПОЛУЧЕНИЕ.      1. Действие аммиака на алкилгалогениды    (реакция Гофмана)

                     H3C-I +  NH3  + NaOH              CH3NH2 + NaI + H2O

2.Восстановление нитросоединений

                            H3C-NO2 + 3H2                 H3CNH2 + 2H2O

3.Нагревание амидов кислот с щелочными растворами бромноватистых солей

CH3-CO-NH2 + 2NaOH + NaOBr           CH3NH2 + Na2CO3 + NaBr + H2O

           Х И М И Ч Е СК И Е   С В О Й С Т В А     А М И Н О В.

1.Солеобразование

H3C-NH2  +  HCl       H3C-NH2·.HCl

2.Действие на амины азотистой кислоты

3.Действие на амины азотистой кислоты

H3C-NH2  +   O=NOH       CH3OH   +  N2

  Название  аминокислот

По международной номенклатуре , нумерацию начинают с атома углерода карбоксильной группы

4-метил-4-аминопентановая кислота