РефератыХимияОбОбщие сведения о спиртах Полиолы

Общие сведения о спиртах Полиолы

Введение

Спирты представляют собой соединения общей формулы ROH, в которых гидроксильная группа присоединена к насыщенному атому углерода. По номенклатуре ИЮПАК насыщенные спирты называют алканолами, нумерация в которых определяется гидроксильной группой. Гидроксильная группа при наличии двойной и тройной связей является старшей.



этанол 1-пропанол 2-пропанол 2-пропен-1-ол 2-пропин-1-ол


этиловый пропиловый изопропиловый аллиловый пропаргиловый


спирты



1-бутанол 2-бутанол 2-метил-1-пропанол 2-метил-2-пропанол


н-бутиловый втор-бутиловый изобутиловый трет-бутиловый спирты


При нумерации атомов главной цепи спиртов гидроксильная группа имеет преимущество перед алкильными группами, атомами галогенов и кратной связью.



транс-3-(2’-гидроксиэтил)-1-циклопентанол


Часто спирты называют по углеводородной группе (этиловый спирт). В этой номенклатуре положение заместителя в алкильной группе спирта обозначается буквами греческого алфавита:



g-бромпропиловый спирт b-метоксиэтиловый спирт


В зависимости от того, является ли атом углерода, к которому присоединена гидроксильная группа, первичным 1о
, вторичным 2о
или третичным 3о
спирты бывают 1о
(RCH2
OH), 2о
(R2
CHOH) или 3о
(R3
COH). Например, из четырех возможных бутиловых спиртов два – бутиловый и изобутиловый являются первичными 1о
, втор-бутиловый - вторичным 2о
и трет-бутиловый – третичным 3о
.


Число гидроксильных групп в молекуле определяет так называемую атомность спирта. По числу гидроксильных групп в молекуле спирты подразделяются на одноатомные, двухатомные, трехатомные и т.д. Например, этанол является одноатомным спиртом, этиленгликоль _
двухатомным, а глицерин _
трехатомным.



этиленгликоль глицерин


Гидроксильные группы могут находиться лишь у разных атомов углерода (правило Эрленмеера). Если две гидроксильные группы оказываются у одного атома углерода, то они немедленно отщепляют воду:



Полиолы


Получение полиолов


В промышленности этиленгликоль получают исключительно гидратацией окиси этилена. Другие 1,2-диолы (гликоли) могут быть получены окислением алкенов перманганатом калия или тетрокисдом осмия:


(81)


циклопентен цис-1,2-иклопентандиол


(82)


пропен 1,2-пропандиол (пропиленгликоль)


Приводимый ниже механизм этих реакций предполагает образование циклических интермедиатов.


(М 18)


(М 19)


Обе гидроксильные группы присоединяются к двойной связи с одной стороны (цис-присоединение). Обе эти реакции представляют собой син гидроксилирование.


Глицерин получают из аллилхлорида по разным схемам, например:



аллилхлорид аллиловый спирт 2-Хлор-1,3-пропандиол 1-Хлор-1,3-пропандиол (83)


глицерин


Пинакон (2,3-диметил-2,3-бутандиол) получают восстановлением ацетона амальгаммой магния в бензоле:


(84)


пинакон


Свойства полиолов


Многие из химических свойств полиолов походят на таковые спиртов. Поэтому мы будем рассматривать только специфические превращения, которые обусловлены наличием двух или нескольких гидроксильных групп в молекуле.


Дегидратация полиолов


Дегидратация этиленгликоля зависит от условий ее проведения. Так, в присутствии небольших количеств серной кислоты при нагревании происходит межмолекулярная реакция и образуется диоксан:


(85)


1,4-диоксан


При нагревании с хлоридом цинка дегидратация происходит внутримолекулярно и приводит к образованию ацетальдегида:


(86)


этиленгликоль виниловый спирт ацетальдегид


Отщепление воды от диолов и полиолов в первую очередь будет проходить внутримолекулярно. Так, при дегидратации глицерина (нагревание с гидросульфатом калия) образуется акролеин:


(87)



акролеин


Дегидрата

ция 1,3-пропандиода приводит к образованию аллилового спирта


(88)


1,3-пропандиол аллиловый спирт


Дегидратация пинакона в присутствии кислоты сопровождается пинаколиновой перегруппировкой,


(89)


пинакон пинаколин


протекающей по следующему механизму:


(М 20)





Пинаколиновая перегруппировка относится к перегруппировкам Вагнера-Мейервейна. Такая перегруппировка происходит и с другими диолами. В случае несимметричных диолов перегруппировка происходит через образование наиболее стабильных карбокатионов.


(90)


Упр.28. Предскажите продукты следующих реакций:


(а) (б)


Упр.29. Опишите механизм реакции



Окисление полиолов


Окисление этиленгликоля протекает различно, в зависимости от окислителя и условий реакции. Так, при действии пероксидом водорода в присутствии солей двухвалентного железа (реагент Фентона) образуется гликолевый альдегид:


(91)


гликолевый альдегид


Окислением разбавленной азотной кислотой может быть получен диальдегид - глиоксаль:


(92)


глиоксаль


При окислении концентрированной азотной кислотой можно получить глиоксиловую кислоту:


(93)


глиоксиловая кислота


Как и этиленгликоль, глицерин при окислении может давать большое число различных продуктов. При взаимодействии глицерина с бромной водой или реагентом Фентона получается смесь глицеринового альдегида (2,3-дигидроксипропаналя) и 1,3-дигидроксиацетона (1,3-дигидрокси-2-пропанона)


(94)


глицериновый 1,3-дигидрокси-


альдегид ацетон


Углеродный скелет в рассмотренных случаях сохраняется. А между тем имеется специфическая для любых 1,2-диолов реакция окисления, приводящая к разрушению углеродного скелета. В качестве окислителей при этом применяют метаиодную кислоту или тетраацетат свинца. Метаиодная кислота растворима в воде; ее обычно генерируют, добавляя метаперйодат калия (или натрия) к подкисленному водному раствору диола.


Тетраацетат свинца окисляет диолы точно так же. Доказано, что атомы кислорода в полученных карбонильных соединениях не содержались в тетраацетате свинца. Приведем один из возможных механизмов:



(м 21)


Периодатное окисление глицерина приводит к образованию формальдегида и муравьиной кислоты:


(95)


Упр.30. Как протекает пинаколиновая перегруппировка 2-метил-1,2- пропандиола и 2,3-дифенил-2,3-бутандиола? Ответ обоснуйте.


Упр.31. Напишите реакции получения (а) бензилбромида, (б) циклогексилхлорида и (в) бутилбромида из соответствующих спиртов и галогенангидридов минеральных кислот.


Упр.32. Исходя из циклопентена и циклогексена предложите схемы получения (а) цис- и (б) транс-1,2-циклопентандиолов и (в) цис- и (г) транс-1,2-циклогександиолов.


Упр.33. Напишите реакции, позволяющие осуществить следующие превращения:


(а) циклогексанол ® хлорциклогексан,


(б) циклогексен ® хлорциклогексан,


(в) 1-метилциклогексен ® 1-бром-1-метилциклогексан,


(г) 1-метилциклогексен ® транс-2-метилциклогексанол,


(д) 1-бром-1-метилциклогексан ® циклогексилметанол.


Упр.34. Какие продукты образуются при действии на этанол следующих реагентов:


(а) металлический натрий,


(б) металлический натрий, затем 1-бромбутан,


(в) метансульфонилхлорид,


(г) п-толуолсульфонилхлорид,


(д) продукт реакции (в), затем метоксид натрия,


(е) продукт реакции (г), затем KI,


(ж) трихлорид фосфора,


(з) серная кислота при 140о
С,


(и) бромоводородная кислота при кипении.


Упр.35. Завершите реакции:





(а)





(б)


Упр.36. Опишите механизм реакций:


(а)


(б)


(в)


(г)


(д)


(е)


(ж)

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Общие сведения о спиртах Полиолы

Слов:882
Символов:8699
Размер:16.99 Кб.