КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГ_СОЕД_1

1. 1. КЛАССЫ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. 2. СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРОЕНИЕ. 3. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ
СОЕДИНЕНИЯ
1. КЛАССЫ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ.
2. СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРОЕНИЕ.
3. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПИРТОВ И ФЕНОЛОВ.
4. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ. СТРОЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ.
5. ХИМИЧЕСКИЕ СВОИСТВА АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ.
6. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРОЕНИЕ.
7. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

2.

3.

Спиртами называют органические вещества,
в молекуле которых содержится одна или
несколько гидроксильных групп –ОН.
Гидроксильная
группа
–ОН
является
функциональной группой двух важных классов
соединений – фенолов и спиртов. В фенолах
она связана с sp2-гибридизованным атомом
углерода бензольного кольца, и это придает ей
особые
химические
свойства.
Спирты
содержат
ОН−группу,
связанную
с
sp3гибридизованным
атомом
углерода.
Гидроксильные группы такого типа достаточно
устойчивы.

4.

Классифицируют спирты по трем признакам:
➢по
типу
углеводородного
радикала
(предельные, непредельные, ароматические);
➢по числу гидроксильных групп в молекуле (одно
и многоатомные);
➢по типу связанного с группой –ОН атома
углерода (первичные, вторичные, третичные).

5.

Химические свойства спиртов
1. Окисление спиртов. Спирты подвергаются окислению in vitro под действием
окислителей, например, К2Сr2O7, in vivo под действием ферментов, которые носят название
дегидрогеназы. При этом происходит дегидрирование спирта. Субстрат (спирт) теряет два
атома водорода. Это эквивалентно потере двух электронов 2е и двух протонов водорода
2Н+.
а) Окисление первичных спиртов до альдегидов:
алкогольдeгидрогeназа
O
R C
R CH2 OH
H
НАД+
НАДН + H+
б) Окисление вторичных спиртов до кетонов:
Пропанол-2 + НАД+ → Пропанон + НАДН + Н+

6.

Окисление этанола раствором перманганата
калия.
этанол
этаналь
Наблюдаемый
эффект:
обесцвечивание
раствора.
Признак реакции: изменение цвета раствора.
Условие протекания – добавление KMnO4.
Тип
реакции
–
разложения;
окисления;
окислительно-восстановительная; необратимая.

7.

2. Реакция нуклеофильного замещения (SN):
-C-Х +
Y: → -С-Y
субстрат реаг. нуклеофил
+ X:
В ходе реации нуклеофильного замещения атакующий реагент (нуклеофил) отдаёт
субстрату свою пару электронов, за счёт которой образуется связь между атомом углерода
субстрата и нуклеофилом, а уходящая группа (нуклеофуг) отщепляется со своей парой
электронов.
Рассмотрим реакцию нуклеофильного замещения на примере получения хлорэтана из
этанола:
СН3 – СН2 – ОН + НCl → СН3 - СН2 – Сl
+
3. Реакции дегидратации
а) Внутримолекулярная дегидратация с образованием алкенов:
б) Межмолекулярная дегидратация с образованием простых эфиров:
t
H2SO4
C2H5 O C2H5 + H2O
C2H5 O H + H O C2H5
этанол
диэтиловый эфир
Н2О

8. 4. Реакция этерификации с образованием сложных эфиров:

4. РЕАКЦИЯ ЭТЕРИФИКАЦИИ С ОБРАЗОВАНИЕМ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ:
уксусная кислота
этанол
этилацетат
5. Качественная реакция на многоатомные спирты
Многоатомные спирты, проявляя более выраженные кислотные свойства по сравнению
с одноатомными спиртами, вступают в реакцию с гидроксидом меди (II) – осадком голубого
цвета в щелочной среде с образованием растворимого хелатного комплекса ярко-синего
цвета:
этиленгликоль
анионный хелатный комплекс
этиленгликолята меди (II)

9.

Химические свойства фенолов
1. Реакции окисления фенолов:
Окислительно-восстановительные свойства
системы хинон-гидрохинон играют важную
роль в организме. Эта система участвует в
переносе Н+ и е от окисляемого субстрата
(белок, жир, углевод) к кислороду в процессе
биологического окисления.
Гидрохинон
Хинон
восстановленная форма
окисленная форма
2 Реакции электрофильного замещения: (SЕ )
1.
Вначале идёт образование электрофила (NO2+) – нитроил-катиона:
HNO3 + 2 H2SO4 NO2+ + 2 HSO4-
+ H3O+
Затем электрофил NO2+ реагирует с фенолом:
С6Н5ОН
Субстрат
NO2+ →
реагент
электрофил
+
C6H6→NO2+
-комплекс
→ C6H6NO2 → C6H5NO2
-комплекс продукт
Образование -комплекса электрофила и бензола происходит за счёт пары электронов сопряжённой системы.
Преобразование -комплекса в -комплекс сопровождается нарушением ароматичности и переходом атома
углерода в состояние
sp3-гибридизации. При отщеплении протона от -комплекса ароматичность
восстанавливается и образуется продукт реакции нитробензол.
К реакциям электрофильного замещения относятся реакции нитрования, сульфирования фенола и другие.

10.

Реакция сульфирования фенола:
С6Н5ОН
Фенол
+
3 НО--SO3Н+
реагент
электрофил
→
C6H2(SO3Н)3 + 3H2O
2,4,6-трисульфофенол
ВЫВОД: Гидроксисоединения: спирты, фенолы играют важную роль в процессах
жизнедеятельности, а также используются как антисептические средства и
лекарственные вещества.
ЛЕКЦИЯ № 6

11.

Альдеги́ды (от лат. alcohol dehydrogenatus – спирт,
лишённый водорода) – класс органических соединений,
содержащих карбонильную группу (–CHO).
Отдельные представители:
НСНО – формальдегид (метаналь). Формальдегид является довольно ядовитым
соединением (ПДК 0,05 мг/м3). Формалин – раствор, содержащий 40% формальдегида, 8%
метанола, 52 % воды. Используется для бальзамирования и консервации биологических
объектов.
СН3СНО – ацетальдегид (этаналь),
СН3СН2СНО – пропионовый альдегид (пропаналь),
СН3(СН2)2СНО – масляный альдегид (бутаналь),
СН3(СН2)3СНО – валериановый альдегид (пентаналь),
СН3(СН2)4СНО – капроновый альдегид (гексаналь).

12.

Альдегиды классифицируются следующим
образом (в скобках приведены примеры):
В
зависимости
от
насыщенности
углеводородного заместителя:
➢предельные
(насыщенные)
альдегиды
(ацетальдегид);
➢непредельные (ненасыщенные) альдегиды
(акролеин);
➢ароматические альдегиды (бензальдегид).

13. Химические свойства

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

14.

Качественная реакция на альдегиды – реакция
«серебряного зеркала».
Реакция серебряного зеркала это процесс
восстановления металлического серебра из
аммиачного
раствора
оксида
серебра.
Ag2O + 4NH4OH
2[Ag(NH3)2]OH + H2O
Оксид серебра в водном растворе аммиака,
растворяется с образованием комплексного
соединения серебра – гидроксида диамина
серебра (I) [Ag(NH3)2]OH (Реактив Толленса).
Наблюдаемый эффект: растворение оксида.
Признак реакции: растворение оксида.
Условие протекания – добавление растворителя.
Тип реакции – без изменения степени окисления;
обратимая.

15.

Карбоновыми кислотами называются
соединения,
содержащие в молекуле
карбоксильную группу.

16.

I. Карбоновые кислоты классифицируют по количеству
карбоксильных групп на:
1. Одноосновные или монокарбоновые кислоты, содержащую
одну карбоксильную группу:
НСООН – муравьиная кислота (метановая),
СН3СООН – уксусная кислота (этановая),
СН3СН2СООН – пропионовая кислота (пропановая),
СН3(СН2)2СООН – масляная кислота (бутановая),
СН3(СН2)3СООН – валериановая кислота (пентановая),
СН3(СН2)4СООН - капроновая кислота (гексановая).
2. Поликарбоновые кислоты, содержащие две или более
карбоксильные группы:
Предельные дикарбоновые кислоты:
щавелевая (этандиовая) кислота (соли –
оксалаты):

17.

малоновая (пропандиовая) кислота (соли –
малонаты):
янтарная (бутандиовая) кислота (соли –
сукцинаты):
глутаровая (пентандиовая) кислота (соли –
глутараты):
непредельная бутендиовая кислота

18.

Транс-изомер называется фумаровой кислотой, которая является
естественным метаболитом и промежуточным продуктом цикла
трикарбоновых кислот.
Цис-изомер называется малеиновой кислотой, в природе не
встречается и получена искусственно.
Более того, они по-разному влияют на организм, фумаровая
кислота в организме путем гидратации под действием фермента
фумарат-гидратазы превращается в яблочную, а малеиновая
кислота нет, так как в организме нет такого фермента, который
бы катализировал её метаболизм.

19.

20.

21.

Строение карбоксильной группы
Карбоксильная группа представляет собой плоскую сопряженную систему, в которой
возникает р, -сопряжение при взаимодействии рz-орбитали атома кислорода
гидроксогруппы с -связью. Наличие р, -сопряжения в карбоксильной группе карбоновых
кислот способствует равномерному распределению отрицательного заряда в ацилат-ионе,
образующемся при отщеплении протона.
Равномерное распределение отрицательного заряда в ацилат-ионе показывают
следующим образом:

22.

оксалат кальция

23.

24.

25.

26. Реакции окисления (продолжение)

РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
2) Окисление яблочной кислоты до щавелевоуксусной кислоты: