Органические соединения
Работа из раздела: «
Химия»
Оглавление.
Предельные углеводороды. (Алканы.).
Нонан. 2
Непредельные углеводороды (Алкены. Алкины).
Нонен-1. 4
Нонин-1 6
Спирты. Нониловый спирт. Нонанол-1. 8
Карбонильные соединения.
Альдегиды. Нонаналь.
10
Кетоны. Нонанон.
12
Список литературы.
14
Предельные углеводороды (Алканы)
Нонан.
Молекулярная формула:
C9Н20
Структурная формула:
CH3–CН2–СН2–СН2-СН2–СН2–СН2–СН2-СН3
Электронная формула:
Вид связи:
В молекуле нонана имеется 28 ( -связей, (- связи C-C и C-H с углами
между связями 109,5°.
Образование связей:
В предельных углеводородах атомы углерода находятся в состоянии sp3-
Ггибридизации и способны образовывать 4 ( -связи каждый
Изомерия: У нонана проявляется только структурная
изомерия. Общее число изомеров нонана- 35, например:
а) CH3
|
CH3–C–CH2–CH2 CH2–CH3 б)
CH3–CH2–CH–CH2–CH2-CH3
| |
|
CH3 CH3
CH2–CH2-CH3
2,2,4триметилгексан.
3пропилгексан.
Нахождение в природе:
Нефть, природные и попутные нефтяные газы.
Получение:
1.Разгонка нефти.
2.Гидрогенизация бурых углей (Бергиус).
3.Синтез из окиси углерода (Ф. Фишер и Тропш)
4.Действие воды на металлоорганические соединения Li, Na, Mg, Zn:
C9H19Br + Mg --- C9H19MgBr
C9H19MgBr + H2O --- C9H20+MgBrOH
5.Восстановление при высокой температуре иодистоводородной кислотой
производных алканов- галоид замещенных, спиртов, кислот:
Cl
H3C-CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3+2HI > H3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
CH2-CH2-CH3+HC3+ +I2
6.Гидрирование непредельных углеводородов:
Ni, t
CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH=CH+H2
>CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH3
7.Реакция Вюрца:
C4H9-I+2Na+I-C5H11 >C9H20
Физические свойства:
Нонан (в нормальных условиях) - жидкость. Т-плавления -53,7°C; Т-
кипения +150,8°C. Практически не растворим в воде, хорошо растворим
в неполярных растворителях (бензоле).
Является хорошим растворителем.
Химические свойства:
1.Окисление:
C9H20+14O2 >9CO2 +10H2O
2.Реакция радикального галогенирования:
nV t°C
C9H19-H+Br2 > C9H19Br+HBr
а) Инициирование цепи
Br2 > Br-+Br-
б) Развитие цепи
C9H19-H+Br- > C9H19-+HBr
C9H19-+Br2>C9H19Br+Br-
в) Обрыв цепи
C9H19-+ C9H19-> C9H19-C9H19
C9H19-+Br-> C9H19-Br
Br-+Br->Br-Br
3. Радикальное нитрование. Реакция Коновалова:
t
C9H19-H+HNO3 (разб.)> C9H19-NO2+H2O
4.Реакция изомеризации:
CH3
AlCl
|
CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH3 > CH3–CH2–CH2 –CH –CH2 –CH2
–CH2 – CH3
5.Крекинг.
C9H20>C5H12+C4H8
Применение:
Парафины ценное высококалорийное топливо. Жидкие углеводороды, в
частности нонан, в качестве горючего применяют в двигателях
внутреннего сгорания в автомобилях, самолетах и др.
Непредельные углеводороды. (Алкены, Алкины.)
Нонен-1.
Молекулярная формула:
C9H18
Структурная формула:
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH=CH2
Электронная формула:
Вид связи:
В молекуле нонена имеется 27 ( -связей и одна ?- связь. 3 (
-связи расположены в одной плоскости под углом 120° друг к другу.
Двойная связь является сочетанием ( и ? -связей.
Образование связей:
sp2-Гибридизация атомов углерода, ?-связь образована p-электронами
соседних атомов углерода.
Изомерия:
1) Изомерия углеродного скелета 2) Изомерия положения двойной связи 3)
Цис-транс изомерия
4) Межклассовая изомерия с циклоалканами.
а) CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-C=CH2
|
CH3
2метилоктен-1
б) CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
нонен-3
в) C4H9 H C4H9 C3H7
C=C C=C
H C3H7 H
H
цис-нонен-4 транс-нонен-4
г) Циклононан.
Нахождение в природе:
Нефть.
Получение:
1.Крекинг алканов:
C18H28>C9H18+C9H20
2. Элиминирование –отщепление двух атомов или групп атомов от
соседних атомов углерода с образованием между ними ?- связи.
а) Дегидрогалогенирование происходит при действии спиртовых
растворов щелочей на моногалогениды:
C7H15-CH-Br-CH3+KOH>CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH=CH2+KBr+H2O
б) Дегидратация спиртов (t>150°C):
C7H15-CH (OH)-CH3>CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH=CH2
в) Дегалогенирование происходит при нагревании дигалогенидов,
имеющих атомы галогена у соседних атомов углерода, с активными
металлами:
C7H15-CHBr-CH2Br >C7H15-CH=CH2+MgBr2
г) Дегидрирование алканов при t-500°C:
Cr2O3
С9H20> C7H15-CH=CH2
Физические свойства:
Нонен (в нормальных условиях) –жидкость. Нонен не растворим в воде,
хорошо растворим в органических растворителях.
Химические свойства:
Реакции присоединения протекают по электрофильному механизму.
1.Гидрогалогенирование:
C7H15-CH=CH2+HBr > C7H15-CHBr-CH3
2.Галогенирование. Нонен обесцвечивают бромную воду:
C7H15-CH=CH2+Br2 >C7H15-CHBr-CH2Br (качественная реакция на алкены)
3.Гидрирование: t,Ni
C7H15-CH=CH2+H2 >C7H15-CH2-CH3
4.Вода (в кислой среде) и кислоты присоединяются к декену по
правилу Марковникова:
H+
C7H15-CH=CH2+H2O >C7H15-CH-CH3
|
OH
C7H15-CH=CH2+H2SO4 >C7H15-CH-CH3
|
OSO3H
5.Окисление перманганатом калия в слабощелочной среде приводит к
образованию гликолей (реакция Вагнера):
C7H15-CH=CH2+2KMnO4+4H2O > C7H15- CH- CH2+2KOH+2MnO2
| |
OH OH
6.Реакция полимеризации:
n C7H15-CH=CH2 >(-CH2-CH-CH2-CH-)n
| |
C7H15 C7H15
Применение:
Алкены, в частности нонен, благодаря своей доступности (крекинг
нефти) и высокой и разнообразной реакционной способности служат в
настоящее время главным сырьевым источником (наряду с
ароматическими углеводородами и ацетиленом) для многообразных
отраслей органической химической промышленности.
Нонин-1.
Молекулярная формула:
C9H16
Структурная формула:
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-C?CH
Электронная формула:
Вид связи:
В молекуле нонина имеется 24 ( -связи и 2 ?- связи. 2 ( -связи
располагаются по одной линии под углом 180° друг к другу. Две ?
–связи образованы p-электронами соседних атомов углерода и
располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Тройная связь
является сочетанием ( и 2х ? -связей.
Образование связей:
Sp3-Гибридизация атомов углерода, Две ? –связи образованы p-
электронами соседних атомов углерода и располагаются во взаимно
перпендикулярных плоскостях.
Изомерия:
1) Изомерия углеродного скелета 2) Изомерия положения тройной связи
3) Межклассовая изомерия с алкадиенами.
а) CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-C?CH
|
CH3
3метилоктин-1
б) CH3-CH2-C?C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
нонин-3
в) CH3-CH2-CH2-CH2-СH2-CH=CH-CH=CH2
нонадиен1,3
Нахождение в природе:
Нефть.
Получение:
1.Дегидрогалогенирование.
C5H11-CH2-CHBr2-C2H5+2KOH>C9H16+2KBr+2H2O
C5H11-CHBr-CHBr-C2H5+2KOH> C9H16+2KBr+2H2O
2. Удлинение цепи.
C5H11-CH3-C?CNa+Br-CH3> C9H16+NaBr
Физические свойства:
Нонин (в нормальных условиях) –жидкость. Нонин плохо растворим в
воде, лучше - в органических растворителях.
Химические свойства:
1. Реакции электрофильного присоединения протекают медленнее, чем
для нонена. Продукты определяются правилом Марковникова.
а) Галогенирование. Нонин обесцвечивает бромную воду:
Br2
Br2
C7H15-C?CH > C7H15-CBr=CHBr> C7H15-CBr2-CHBr2
б) Гидрогалогенирование:
HCl
HCl
C7H15-C?CH > C7H15-CCl=CH2 > C7H15-CCl2-CH3
в) Гидратация (реакция Кучерова) протекает в две стадии. На первой
стадии образуется неустойчивый непредельный спирт, который затем
изомеризуется в кетон.
Hg2+,H+
C7H15-C?CH + Н2О -> [C7H15-C(OH)=CH2] > C7H15-CО-CH3
2. Реакции окисления и восстановления.
а) Окисление перманганатом калия с расщеплением тройной связи и
образованием карбоновых кислот:
C7H15-C?CH + 3[O] + H2O > C7H15-COOH + H-COOH
б) Гидрирование при нагревании с металлическими катализаторами:
Н2
Н2
C7H15-C?CH > C7H15-CН=CH2 > C7H15-CН2-CH3
3. Качественные реакции на тройную связь – обесцвечивание бромной
воды и раствора перманганата калия.
Применение:
В органическом синтезе.
Спирты.
Нониловый спирт.
Нонанол-1.
Молекулярная формула:
C9H19OH
Структурная формула:
CH3–CН2–СН2–СН2-СН2–СН2–СН2–СН2-СН2-OH
Электронная формула:
Электронная плотность:
С9H19>OCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-
CH-CH3
|
OH
2. Гидролиз алкилгалогенидов под действием водных растворов
щелочей.
C8H17-CH2Br+NaOH>C8H17-CH2-OH+NaBr
3. Восстановление карбонильных соединений. При восстановлении
альдегидов образуются первичные спирты, а кетонов – вторичные:
а) C8H17-CH=O+2[H]>C8H17-CH2-OH
б) C7H15-CO-CH3+2[H]>C7H15-CH(OH)-CH3
4. Действие реактивов Гриньяра R-MgBr на карбонильные соединения:
H2O
H2CO+C8H17MgBr> C8H17-CH2-O-MgBr> C8H17-CH2-OH
-Mg (OH) Br
Физические свойства:
Нониловый спирт (в нормальных условиях) –жидкость. Нониловый спирт
хорошо растворим в воде.
Химические свойства:
1.Реакции с разрывом связи O-H.
а) Реакции со щелочными металлами:
2C9H19-OH+2K>2C9H19-OK+H2^
б) Образование сложных эфиров под действием минеральных и
органических кислот:
H+
CH3-CO-OH + H-O-C9H19>CH3-CO-O-C9H19+H2O
Атом водорода отщепляется от спирта, а группа OH -от кислоты.
в) Окисление спиртов под действием перманганата калия. Первичные
спирты окисляются в альдегиды, которые, в свою очередь, могут
окисляться в карбоновые кислоты:
[O]
[O]
C8H17-CH2-OH>C8H17-CH=O>C8H17-COOH
2.Реакции с разрывом связи C-O.
а) Внутримолекулярная дегидратация с образованием алкенов:
H2SO4
CH3–CН2– CН2-СН2-СН2–СН2–СН2–СН2-СН2-OH>CH3–CН2– CН2-СН2–СН2-
СН2–СН2–СН=СН2+H2O
t(150(C
б) Межмолекулярная дегидратация с образованием простых эфиров:
H2SO4
2C9H19OH>C9H19-O-C9H19 + H2O
t(150(C
в) Слабые основные свойства проявляются в обратимых реакциях с
галогеноводородами:
C9H19OH + HBr>C8H17-CH2Br+H2O
Применение:
Нонанол применяют в виде уксусного эфира в качестве растворителя,
также используют в разнообразных органических синтезах.
Карбонильные соединения.
Альдегиды.
Нонаналь.
Молекулярная формула:
C9H18О
Структурная формула:
CH3–CН2–СН2–СН2-СН2–СН2–СН2–СН2-СН=O
Электронная формула:
Электронная плотность:
?
C8H17>С>O
^
Н
Вид связи:
В молекуле нонаналя имеется 28 ( -связей, (- связи C-C , C-H и C=O
с углами между связями 109,5° и одна ? –связь С-О.
Образование связей:
В альдегидах атомы углерода находятся в состоянии sp3-гибридизации
и способны образовывать 4 ( -связи каждый.
Изомерия:
1) Изомерия углеродного скелета 2) Межклассовая изомерия с
кетонами.
а) CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH=O
|
CH3
3метилоктаналь
б) CH3–CН2–СН2–СН2-СН2–С–СН2–СН2-CH3
||
O
нонанон4
Нахождение в природе:
В виде различных соединений.
Получение:
1. Окисление первичных спиртов:
C8H17-CH2-OH+CuO> C8H17-СH=O+Cu+H2O
2. Гидролиз дигалогеналканов:
C8H17-СHCl2+NaOH> C8H17-СH=O+2NaCl+H2O
Физические свойства:
Нонаналь (в нормальных условиях) –легкокипящая жидкость. Нонаналь
хорошо растворим в воде.
Химические свойства:
1. Реакции нуклеофильного присоединения по двойной связи C-O.
KCN
а) С8Н17-СН=O + HCN -> C8H17-CH-CN
|
OH
б) Присоединение реактива Гриньяра приводит к вторичным спиртам:
H2O
С8Н17-СН=O + R’-MgBr > С8Н17-CН-O-MgBr ———> С8Н17-CН-OH
| -Mg(OH)Br
|
R’
R’
в) Гидрирование:
С8Н17-СН=O + Н2 > С8Н17-CH2-ОН
г) Присоединение спиртов:
OH
H+
|
С8Н17-СН=O + R’OH? С8Н17-HC
|
OR’
OR’
2H=
|
С8Н17-СН=O + 2R’OH ? С8Н17-HC
|
OR’
д) Присоединение гидросульфитов:
O O
||
||
C8H17-CH=O + :S-ONa>C8H17-CH-S-ONa
|
| ||
OH HO O
2. Окисление:
а) Реакция «серебряного зеркала»
С8Н17-СН=O + 2[Ag(NH3)2]OH > С8Н17COONH4 + 2Agv + 3NH3+H2O
б) С8Н17-СН=O + 2Cu(OH)2.> С8Н17-COOН +Cu2Ov + 2H2O
3. Реакция полимеризации:
Применение:
Синтез многих органических веществ.
Кетоны.
Нонанон-1.
Молекулярная формула:
C9H18О
Структурная формула:
CH3–CН2–СН2–СН2-СН2–СН2–СН2–С-CH3
||
O
Электронная формула:
Электронная плотность:
CH3–CН2–СН2–СН2-СН2–СН2–СН2>С C7H15-CO-CH3
|
OH
2. Гидратация алкинов:
Hg2+, H+
C7H15-C?CH + H2O---> [C7H15-C(OH)-CH2] > C7H15-CO-CH3
3. Декарбоксилирование кальциевых солей карбоновых кислот:
t
Ca(C9H19COO)2 >CaCO3 + C7H15-CO-CH3
4. Гидролиз дигалогеналканов:
C7H15-CBr2-CH3 + 2NaOH > C7H15-CO-CH3 + 2NaBr + H2O
Физические свойства:
Нонанон (в нормальных условиях) –легкокипящая жидкость. Нонанон с
повышением молекулярной массы растворимость кетонов падает, поэтому
нонанон растворяется немного медленнее.
Химические свойства:
1. Реакции нуклеофильного присоединения по двойной связи C-O.
Нонанон менее активен, чем нонаналь:
CN
KCN
|
а) C7H15-CO-CH3 + HCN -> C7H15-C-СН3
|
OH
б) Присоединение реактива Гриньяра приводит к третичным спиртам:
CH3
CH3
| H2O
|
C7H15-CO-CH3 + R’-MgBr > C7H15-C-O-MgBr ———> C7H15-C-OH
| -Mg(OH)Br
|
R’
R’
в) Гидрирование приводит к вторичным спиртам:
C7H15-CО-CH3 + Н2 > C7H15-CH-CH3
|
ОН
г) Присоединение воды с образованием гидратных форм:
OH
|
C7H15-CО-CH 3 + H-OH ? C7H15-C-CH3
|
OH
2. Окисление:
Нонанон окисляется гораздо труднее, чем нонаналь, и при жёстких
условиях. Не реагируют с [Ag(NH3)2]OH и Cu(OH)2.
Применение:
Нонанон используется в производстве синтетических волокон, а также
служит сырьём для производства фармацевтических препаратов.
Список литературы.
Серия «Справочники «Дрофы»». Е.А.Ерёмина. В.В.Ерёмин.
Н.Е.Кузьменко. «Химия 8-11 кл.»
Издательство «Дрофа». Москва 1996 г.
А.И.Артёменко. И.В.Тикунова. Химия 10-11 кл. «Органическая
химия».
Издательство «Просвещение». Москва 1993 г.
-----------------------
[pic]
[pic]
–??/???†?????????????–??/???†???–??/???†???
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
