Гидроксилпроизводные углеводородов

1. Гидроксипроизводные углеводородов

2.

Гидроксилпроизводные – это такие производные углеводородов, в
состав молекулы которых входит одна или несколько
гидроксильных групп.
O
H

3. Классификация

В зависимости от количества гидроксильных групп различают:
Одноатомные;
Двухатомные;
Трех- и многоатомные.
В зависимости от типа углеродного скелета различают:
Нециклические (ациклические);
Циклические.
В зависимости от наличия кратных связей различают:
Насыщенные;
Ненасыщенные.

4. Номенклатура

5. классификация

Таким образом получаем, что различают следующие группы
гидроксилпроизводных:
Насыщенные (предельные) одноатомные спирты
C nH2n+1 OH
Ненасыщенные одноатомные спирты
R2C
CR
(CH2) n OH
R2C
C
(CH2) n OH
Гидроксилпрозводные циклоалканов и циклоалкенов
OH
OH

6. классификация

• Гидроксилпроизводные алкиларенов с гидроксильной группой в
боковой цепи
(CH2) n
OH
• Дигидроксилпроизводные – двухатомные спирты (диолы)
HO
(CH2)
n
R
R
C
C (CH2)
R
R
HO
n
(CH2) n
OH
HO
(CH2) n
C
C
R
R
C
C (CH2) n
(CH2) n OH
OH

7. классификация

Трёхатомные и многоатомные спирты
Гидроксилпроизводные ароматическихуглеводородов - фенолы
OH
OH
OH
OH

8. Алканолы (предельные одноатомные)

9. Алканолы (предельные одноатомные)

10. Алкенолы (непредельные одноатомные)

11. Арилалканолы

12. Многоатомные

13. Фенолы

14. Спирты

15.

Спирты - это производные
углеводородов, содержащие одну или
несколько гидроксильных групп (-O-H)
R-OH

16.

17.

Спирты
одноатомные
многоатомные
R-OH
первичные
вторичные
H
R
R
C
H
O
H
третичные
'
C
R
H
O
H
R'
R
R
''
C
O
H
CH2
CH2
OH
OH
CH2
CH
CH2
OH
OH
OH

18.

19.

Название углеводородного радикала и окончание ОЛ
CH3-OH
метанол (метиловый спирт)
CH3-CH2-OH
этанол (этиловый спирт)
CH3-CH2-CH2-OH
пропанол-1 (пропиловый спирт)
3
1
2
4
5
6
5-метилгексанол-3
CH3
CH2
CH
CH2
CH
OH
CH3
CH2
Cl
CH2
CH
CH3
C
CH3
CH2
OH
4-хлор-2-этилбутен-2-oл-1

20.

CH2
CH2
CH2
CH
CH2
CH2
CH
CH
CH
CH
CH2
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
Этандиол-1,2
этиленгликоль
Пропантриол-1,2,3
глицерин
OH
OH
OH
циклогексанол
OH
OH
OH
Циклогексанпентаол-1,2,3,4,5
квертицин
Гексангексаол-1,2,3,4,5,6
сорбит

21.

Методы получения спиртов
1. ЩЕЛОЧНОЙ ГИДРОЛИЗ ГАЛОГЕНУГЛЕВОДОРОДОВ:
при нагревании с водными растворами щелочей
Одноатомные спирты образуются из моногалогензамещенных
углеводородов
H
H
CH3
C
H
Cl
+
NaOH
CH3
C-Hal F < Cl < Br < I
C
H
OH
+ Na Cl

22.

Двухатомные спирты образуются из
дигалогензамещенных углеводородов.
H3C
CH
CH2
Cl
1,3-дихлорбутан
2NaOH
CH2 -2NaCl H3C
CH
Cl
OH
CH2
CH2
OH
1,3-бутандиол

23. 2. Гидратация непредельных углеводородов

При нагревании алкенов с водой в присутствии
катализаторов (серная кислота, хлорид цинка и др.)
образуются одноатомные спирты
H2C
этен
H3C
CH2 + H OH
+
H
CH CH2 + H OH
H3C
CH2 OH
Этанол
Этиловый спирт
+
H
H3C CH CH3
пропен
пропанол-2
OH

24. 2. Гидратация непредельных углеводородов

При нагревании алкинов с водой в присутствии
катализаторов (серная кислота, хлорид цинка и др.)
образуются двухатомные спирты
H3C
C CH + H OH
+
H
H3C CH CH2 OH
пропин
OH
прпандиол-1,2
Пропиленгликоль-1,2

25. 3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Из монофункциональных альдегидов и кетонов образуются
одноатомные спирты
O
CH3
CH
C
H2 [Ni]
CH3
H
Изомасляный альдегид
C
O
CH3
ацетон
катализатор Ni (Pt, Pd)
CH2
CH3
CH3
CH3
CH
изобутиловый спирт
H2 [Ni]
CH3
CH
OH
CH3
Метилэтанол
(изопропиловый спирт)
OH

26. 3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Из многофункциональных альдегидов и кетонов образуются
многоатомные спирты (реакции идут при тех же условиях)
O
O
C
H
CH
CH2 C
CH3
CH2 CH CH2 CH2 OH
CH3
2-метилбутандиол-1,4
O
H3C
H
HO
C
O
CH
CH2 C
CH3
3-метил-гексадион-2,5
CH3
HO
CH
H3C
CH
CH3
CH2 CH
CH3
3-метилгександиол-2,5
OH

27. 4. Синтез спиртов с помощью реактивов Гриньяра:

CH3
CH2
δ+
δ-
C
O
+
Hδ-3C
Mg
δ+
I
H
Пропионовый альдегид
метилмагнийиодид
OH
CH3
CH2
Алкоголят
C
H
O MgI
H3C
HI
CH3
CH2
CH
CH3
вторичный бутиловый спирт
+ MgI2

28. Этанол получают из пищевого и непищевого органического сырья путем сбраживания:

ферменты
C6H12O6
глюкоза
2 CH3CH2OH+ CO2

29. Гликоли получают окислением алкенов под действием водного раствора KMnO4

H2C CH2 + KMnO4 + H2O
H2C CH2
OH OH

30. Получение смеси спиртов - синтола

Условия: Нагревание, высокое давление,
катализатор (Fe, Co)
nCO +2nH2 → CnH2n+1OH + (n-1)H2O

31. Кроме того многоатомные спирты получают по реакции Вагнера, гидроксилированием алкенов

В качестве окислителей применяют перекись водорода или
щелочной раствор перманганата калия
H3C
CH
CH2
[O] H2 O
H3C
CH
CH2
OH
OH
пропилен
1,2-пропандиол

32. А так же многоатомные спирты получают из α-оксидов алкенов

А так же многоатомные спирты получают из αоксидов алкенов
H3C
CH
CH2
O
окись пропилена
H2 O H
+
H3C
CH
CH2
OH
OH
1,2-пропандиол

33.

Физические свойства спиртов
Молекулы спиртов ассоциированы за счет
.. H . . . : O R
образования межмолекулярных водородных R O
H
..
связей:
..
.
Низшие и средние предельные одноатомные
H .. R
O
спирты, содержащие от одного до одиннадцати
.
.
.
..
..
атомов углерода-жидкости.
.
.
O
.
Высшие спирты(начиная с С12Н25ОН) при
H .. R
комнатной температуре-твердые вещества.
Низшие спирты имеют характерный алкогольный
запах и жгучий вкус, они хорошо растворимы в
воде.

34. Электронное строение спиртов

H
δ-
O
H
C
C
O
H
δ+
C
H
H
H

35.

Химические свойства спиртов
Спирты очень слабые электролиты (слабее воды)
CH3-CH2-O-H ↔CH3-CH2-O- + H+
Типы реакций
I. Реакции с участием водорода гидроксильной группы.
II. Реакции с отщеплением или замещением гидроксилдьной группы
III. Реакции окисления

36.

I. Реакции с участием водорода
гидроксильной группы.
1. Замещение гидроксильного атома водорода на металл.
(Na,Mg,Al)
2R-O-H + 2Na →2R-O-Na + H2
Алкоголят натрия
CH3-CH2-O-Na +H2O→CH3-CH2-O-H +NaOH

37. 2. Реакция этерификации – образование сложных эфиров

H
CH3
O
Метанол
H
+
H
O
C
O
уксусная кислота
CH3
+
- H2O
CH3
O
C
CH3
O
Уксуснометиловый эфир

38. II. Реакции с отщеплением или замещением гидроксильной группы

1. Замещение гидроксила на галоген:
CH3OH +PBr5 ↔ CH3Br + POBr3 + HBr
метанол
бромметан
C3H7OH +SOCl2 ↔ C3H7Cl +SO2 + HCl
пропанол
хлорпропан
C2H5OH + HBr ↔ C2H5Br + HOH
этанол
бромэтан

39. 2. Отщепление воды с образованием алкенов

Условия: Нагревание с конц. H2SO4 или ZnCl2 (Al2O3)
H
H
H
C
C
H
H
- H2O
O
CH2
CH2
H
CH3 H
CH3
C
O
H
C
H
CH3
CH3
- H2O
CH3
C
CH
CH3
Правило Зайцева
Водород уходит от
наименее
гидрогенизирован
ного атома

40. 3. Межмолекулярная дегидратация

Условия: нагревание избытка спирта с серной кислотой или пары спирта
при 2000С через порошок сульфата алюминия
CH3-CH2-O-H + H-O-CH2-CH3 →CH3–CH2-O-CH2-CH3 + HOH
Этанол
диэтиловый эфир

41. 4. Замена гидроксила на аминогруппу

Условия: 3000С, Al2O3
R-O-H + NH3 → R-NH2 + HOH
спирт
амин

42.

III. Реакции окисления, в которых одновременно
принимают участие гидроксильная группа,
α-водородные атомы или соседние связи С-С

43. 1. Дегидрогенизация (отщепление водорода)

Условие: пропускание паров спирта при 200 -3000С над
мелкораздробленной медью или серебром
H
H
CuO
CH3
C
O
H
CH3
C
O +
H
α-H
этиловый спирт
уксусный альдегид
H2

44. 2. Окисление

Условия : сильные окислители (H2SO4 +KMnO4; H2SO4+
K2Cr2O7)
Первичные спирты:
H
H
[O]
CH3
C
O
H
CH3
C
O
+
H
Этанол
этаналь (альдегид)
H2O

45. Вторичные спирты

CH3
CH3
C
CH3
[O]
H
O
CH3
C
+
O
H
пропанол-2
Вторичный спирт
пропанон-2
кетон
H2O

46. Третичный спирт

CH3 CH3
CH3 CH2
C
CH
CH3
OH
CH3
O
CH3
CO2 + H2O
C
OH
+
+
C
O
CH
+
CH3
CH3
CH3
CH3 CH2
CH3
CH3 CH2
C
CH
C
O
CH3
CH3
O
CH3
C
O

47. Многоатомные спирты

• Взаимодействие с металлами (Na, K, Mg, Al)
H3C
CH
CH2 + Na
OH
OH
H3C
CH
CH2
O
Na + H2
OH
1,2-пропандиол
+Na
H3C CH
Na O
CH2
O
Na + H2

48. Многоатомные спирты

• Взаимодействие с гидроксидами металлов
H3C
CH
CH2 + NaOH
OH
OH
H3C
CH
OH
1,2-пропандиол
H3C CH
Na O
CH2
O
Na + H2O
+NaOH
CH2
O
Na + H2O

49. Многоатомные спирты

• Взаимодействие с гидроксидами металлов
При взаимодействии с гидроксидами d-металлов образуются
комплексные соединения
H2C
OH
H2C
HC
OH + Cu(OH)2
HC
H2C
OH
H2C
глицерин
HO
H
O
O
Cu
O
O
H
OH
глицерат меди
CH2
CH
CH2 + H2O

50. Многоатомные спирты

• Взаимодействие с кислотами (реакция этерефикации) протекает
ступенчато
H2C
OH
HC
OH +
H2C
OH
O
HO
C
CH3
глицерин
O
+HO
H2C
O
HC
O
H2C
OH
C
C
O
CH3
CH3
O
H2C
OH
HC
O
H2C
OH
C
C
CH3+ H2O
O
CH3
+HOO
H2C
C
O
C
HC
O
C
H2C
O
CH3
C
O
CH3
CH3
O
CH3
O

51. Многоатомные спирты

• Замещение гидроксила на галоген
H3C
CH
+HBr
CH2 - H2 O
OH
OH
1,2-пропандиол
H3C
CH
+HBr
CH2 - H2 O
OH
Br
1-бромпропанол-2
H3C
CH
CH2
Br
Br
1,2-дибромпропан

52. Многоатомные спирты

• Дегидратация
• Межмолекулярная
При нагревании со спиртами в присутствии сильных кислот
(серной или ортофосфорной)
H3C
CH
CH2 + HO
OH
OH
CH3
+
t H
H3C
1,2-пропандиол
- H2 O
t
H
+
CH
CH2 + H2O
OH
O
3-метоксипропанол-2
H3C
CH
+ HO
CH2
H3C
O
O
1,2-диметоксипропан
CH3
CH3
CH3

53. Многоатомные спирты

• Дегидратация
• Межмолекулярная
При нагревании с сильными кислотами (серной или
ортофосфорной) образуют циклические эфиры
H3C
OH HO
HC
H3C
CH2
+
H2C
+
t H
CH
OH HO
1,2-пропандиол
CH3
O
HC
CH2
H2C
CH
O
диметилдиоксан
CH3

54. Многоатомные спирты

• Дегидратация
• Внутримолекулярная
В случае гликолей с изолированными гидроксогруппами (γгликоли и т.д.) происходит образование внутренних циклических
эфиров
CH2
CH2
CH2
CH2
OH
OH
1,4-бутандтол
+
t H
H2C
CH2
H2C
CH2
O
тетрагидрофуран

55. Многоатомные спирты

• Дегидратация
• Внутримолекулярная
В случае гликолей с изолированными гидроксогруппами (βгликоли) происходит образование непредельных спиртов
H3C
CH
HO
CH2
CH2
OH
+
t H
H3C
CH
CH CH2 OH
бутен-2-ол-1
+
CH
CH
1,3-бутандтол
H3C
HO
бутен-3-ол-2
CH2

56. Многоатомные спирты

• Дегидратация
Особым образом происходит этот процесс в случае
пинаконов (спиртов, в молекулах которых рядом находятся две
гидроксогруппы у третичных атомов углерода).
H3C
H3C
C
HO
CH3
C
OH
пинакон
CH3
CH3
t H
+
H3C
C
O
C
CH3
пинаколин
CH3

57. Многоатомные спирты

• Окисление
В общем виде окисление многоатомных спиртов на примере
этиленгликоля может быть представлено следующим образом
H2C
OH
[O]
HO
H2C
OH
CH2
C
гликолевый альдегид
этиленгликоль
O
[O]
HO
CH2
H
C
C
глиоксаль
OH
гликолевая кислота
H
[O]
O
C
O
[O]
O
H
[O]
O
H
C
C
O
OH
глиоксиловая кислота
[O]
O
HO
C
C
O
OH
щавелевая кислота

58. Многоатомные спирты

• Окисление
Особым образом протекает окисление пинаколинов
тетраацетатом свинца и периодатами
H3C
H3C
CH3
Pb(CH3 COOH)4
C
H3C ацетон
O
органический
растворитель
H3C
C
C
NaIO4
CH3 водный O
CH3
C
раствор
HO
OH
пинакон
ацетон
CH3

59.

Отдельные представители спиртов

60.

Метанол
(метиловый спирт, древесный спирт, карбинол)
CH3OH
Метанол — это первый представитель
гомологического ряда предельных одноатомных
спиртов. Общая формула СnH2n+1OH.

61.

Метанол
-жидкость без цвета с температурой кипения 64 0С,
с характерным запахом, легче воды, горит бесцветным
пламенем.
С воздухом в объёмных концентрациях 6,72—36,5 %
образует взрывоопасные смеси (температура вспышки
15,6 °C).
Метанол смешивается в любых соотношениях с водой и
большинством органических растворителей.

62.

ПРИМЕНЕНИЕ
метилового спирта

63.

Растворитель в
лакокрасочной
промышленности
Топливные
элементы
Эфиры
метанол
Добавка к
моторном
у топливу
Изопрен
Уксусная
кислота
Формалин
Формальдегид
(смолы)

64.

В газовой промышленности используется
для борьбы с образованием гидратов.
(При добыче газа гидраты могут
образовываться в стволах скважин,
промышленных коммуникациях и
магистральных газопроводах. Отлагаясь на
стенках труб, гидраты резко уменьшают их
пропускную способность. )

65.

Во многих странах метанол применяется в качестве
добавки к этиловому спирту при производстве
парфюмерии.
В России использование метанола в потребительских
товарах запрещено.

66.

Метанол — опаснейший яд, приём внутрь
5—10 мл метанола приводит к тяжёлому
отравлению и слепоте, а 30 граммов и
более — к смерти.
ПДК метанола в воздухе рабочей зоны
равна 5 мг/м³
(у этанола — 1000 мг/м³).

67. Этиловый спирт (Этанол)

68.

Этанол-бесцветная жидкость с характерным запахом и
жгучим вкусом, температурой кипения78 0С.
Легче воды. Смешивается с ней в любых отношениях.
Легко воспламеняется, горит слабо светящимся
голубоватым пламенем.

69.

Применение этанола

70. Химическая промышленность

этилен
уксусная
кислота
Ацетальдегид
диэтиловы
й эфир
хлороформ
Тетраэтилсвинец
этилацетат

71. Растворитель

• В лакокрасочной промышленности,
• в производстве товаров бытовой химии (в
чистящих и моющих средствах, в
особенности для ухода за стеклом и
сантехникой) ;
• является компонентом антифризов и
стеклоомывателей;
• получение репеллентов

72. Парфюмерия и косметика

Является универсальным
растворителем различных
веществ и основным
компонентом духов, аэрозолей.
Входит в состав зубных паст,
шампуни, средств для душа.

73.

• Этиловый спирт также используется как топливо.
• Применяется для консервирования биологических препаратов.
• Является наполнителем в спиртовых термометрах*.
Этанол
Т пл = -114,3 0С
Т кип = 78,4 0С
Ртуть
Т пл = +2,295 0С
Т кип = 626 0С

74. В медицине

• антисептик;
• подсушивающие и дубящие свойства 96%-го этилового
спирта используются для обработки операционного поля
или для обработки рук хирурга;
• растворитель для лекарственных средств, для
приготовления настоек, экстрактов из растительного
сырья и др.;
• пеногаситель при подаче кислорода, искусственной
вентиляции легких;
• в согревающих компрессах;
• компонент общей анестезии в ситуации дефицита
медикаментозных средств;
• противоядие при отравлении некоторыми токсичными
метанолом и этиленгликолем.

75. Пищевая промышленность

• Является основным компонентом спиртных напитков.
• В небольших количествах содержится в ряде напитков,
получаемых брожением, но не причисляемых к алкогольным.
• Растворитель для пищевых ароматизаторов.
• Может быть использован как консервант для хлебобулочных
изделий, а также в кондитерской промышленности.

76. Этиловый спирт по своему действию на организм человека является:

• Депресантом – психоактивным веществом,
угнетающим центральную нервную систему.
• В зависимости от дозы, концентрации, пути
попадания в организм и длительности
воздействия этанол может обладать
наркотическим и токсическим действием.
• смертельная разовая доза — 4—12 граммов
этанола на килограмм массы тела (на 50 кг от
500 г водки)

77.

Этиленгликоль
Прозрачная бесцветная жидкость слегка
маслянистой консистенции.
Не имеет запаха и обладает сладковатым
вкусом.
Токсичен.

78. Применение

• Как компонент автомобильных антифризов и тормозных
жидкостей. Смесь 60 % этиленгликоля и 40 % воды замерзает при
−45 °С. Коррозионно активен, поэтому применяется с
ингибиторами коррозии;
• В производстве целофана, полиуританов, лавсана и других
полимеров.
• В качестве теплоносителя в виде раствора в автомобилях, в
системах жидкого охлаждения компьютеров;
• Как растворитель красящих веществ;

79.

• В органическом синтезе для получения многих веществ и как
высокотемпературный растворитель
• Как компонент жидкости «И», используемой для предотвращения
обводнения авиационных топлив.
• Для поглощения воды, для предотвращения образования гидрата
метана.
• Этиленгликоль является исходным сырьём для производства
взрывчатого вещества нитрогликоля.
• Компонент крема для обуви (1—2 %)
• Входит в состав для мытья стёкол

80.

• Этиленгликоль — горючее вещество. Температура вспышки паров
120 °C
• Этиленгликоль токсичен. По степени воздействия на организм
относится к веществам 3-го класса опасности. Летальная доза при
однократном употреблении составляет 100—300 мл.

81. Глицерин

- трехатомный предельный спирт.
Бесцветная, вязкая, гигроскопичная, сладкая (гликос —
сладкий) на вкус жидкость.
Смешивается с водой в любых отношениях.

82.

Применяется
• в производстве взрывчатых
веществ нитроглицерина.
• При обработке кожи.
• Как компонент некоторых клеев.
• При производстве пластмасс
глицерин используют в качестве
пластификатора.
• В производстве кондитерских
изделий и напитков (как пищевая
добавка E422).

83. Гидроксилпроизводные ароматических углеводородов

Фенолы

84.

85. Номенклатура

86. Номенклатура

OH
OH
Оксибензол
Фенол
OH
OH
OH
Окситолуол-2
Орто-крезол
CH 3
Мета-диоксибензол
Резорцин
OH
OH
OH
Оксилолуол-3
Мета-крезол
CH 3
Пара-диоксибензол
Гидрохинон
HO
OH
OH
H3C
Орто-диоксибензол
Пирокатехин
Окситолуол-4
Пара-крезол
OH
OH
1,2,3-триоксибензол
Пирогаллол

87. Номенклатура

OH
1,2,4-триоксибензол
Оксигидрохинон
OH
HO
OH
1,3,5-триоксибензол
Флороглюцин
HO
OH
OH
Нафтол-2
β-нафтол

88. Изомерия

Положения гидроксильных групп
Строения и положения заместителей
Межклассовая изомерия

89. Методы получения

Из бензосульфокислот
HOSO2
NaOSO2
+ NaOH
+ H2O
NaOSO2
+ NaOH
сплавление
ONa
+ Na2SO3

90. Методы получения

Кумольный способ
+ H2C
CH
CH3
H3PO4
CH3
кумол
пропилен
бензол
CH3
CH
O2
O
H3C
C
ацетон
OH
H2SO4
H2O
CH3 +
фенол
CH3
C
O
OH
CH3
Гидроперикись
изопропилбензола

91. Методы получения

Парофазный каталитический гидролиз бензолхлорида
Cl
OH
t°

92. Физические свойства и природа связей

Фенолы при обычных условиях представляют собой жидкости или
твёрдые вещества с очень своеобразным, сильным и устойчивым запахом
(«карбольный» запах). Плохо растворимы в воде. При хранении на воздухе
постепенно, в следствии окисления, темнеют.
Фенол и его гомологи являются полярными соединениями.
..
.. O
σ-
H
σ-
σ-
σ+
σ+
σ-

93. Химические свойства

Кислотность и реакции с участием атома кислорода.
• Фенолы являются слабыми кислотами, но значительно более сильными по
сравнению с алканолами. В водных растворах щелочей фенолы образуют
соли (феноляты).
OH
O
+
NaOH
Na

94. Химические свойства. Кислотность и реакции с участием атома кислорода.

• Фенолы имеют очень характерную цветную реакцию: в водных растворах с
FeCl3 они дают красно-фиолетовое окрашивание, которое исчезает после
прибавления сильной кислоты или этанола.

95. Химические свойства. Кислотность и реакции с участием атома кислорода.

• Алкилирование

96. Химические свойства. Кислотность и реакции с участием атома кислорода.

• Ацилирование

97. Химические свойства.

Окисление.

98. Химические свойства.

Реакции с электрофильными реагентами.
• Галогенирование.

99. Химические свойства. Реакции с электрофильными реагентами.

• Нитрование.

100. Химические свойства. Реакции с электрофильными реагентами.

• Сульфирование.

101. Химические свойства. Реакции с электрофильными реагентами.

• Ацилирование.

102. Химические свойства. Реакции с электрофильными реагентами.

• Алкилирование.

103. Химические свойства.

Гидрирование.