Анализ, качественные реакции

М. А. Богородская

 

ПОСОБИЕ

ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Для химических классов

Учебного комплекса РХТУ им. Д.И.Менделеева

 

 

Москва 2002

 

Названия некоторых насыщенных углеводородов (алканов)

И одновалентных радикалов.

 

№ п/п	АЛКАНЫ	АЛКИЛЫ
Формула молекулы	Сокращённая структурная формула	Название	Сокращённая структурная формула	Название
	CH4	CH4	метан	CH3−	метил
	C2H6	CH3CH3	этан	CH3CH2−	этил
	C3H8	CH3CH2CH3	пропан	CH3CH2CH2−	пропил
	изопропил
	C4H10	CH3 CH2CH2CH3	бутан	CH3CH2CH2CH2−	бутил
	втор -бутил
	изобутан		изобутил
	трет- бутил
	C5H12	CH3(CH2)3CH3	пентан	CH3(CH2)3CH2−	пентил (амил)
	изопентан		изопентил (изоамил)
	C6H14	CH3(CH2)4CH3	гексан	CH3(CH2)4CH2−	гексил

 

Названия некоторых непредельных радикалов

 

 

Классификация органических соединений, порядок уменьшения старшинства и обозначение некоторых функциональных групп при составлении названия по систематической номенклатуре.

 

№ п/п	Класс соединений	Общая формула	Функцио- нальная группа	Префикс	Суффикс, окончание
	Карбоновые кислоты			карбокси-	-овая кислота
	Альдегиды			оксо-	-аль
	Кетоны			оксо-	-он-№
	Спирты	R-OH	-OH	гидрокси	-ол-№
	Амины	R-NH2	-NH2	амино	-амин
	Алкены	CnH2n		-	-ен-№
	Алкины	CnH2n	-CºC-	-	-ин-№
	Галогено- производные	R-X	F, Cl, Br, I	№-фтор, хлор, бром, иод
	Нитро- соединения	R-NO2	-NO2	нитро-
	Алканы	CnH2n+2	-R	алкил (метил, этил и т.д.)	-ан

 

Тривиальные названия некоторых соединений

CH₂=CH₂ - этилен (этен)

CH₂=CH-CH₃ - пропилен (пропен)

CHºCH - ацетилен (этин)

CH₂=O - формальдегид, муравьиный альдегид (метаналь)

CH₃CH=O - ацетальдегид, уксусный альдегид (этаналь)

HCOOH - муравьиная кислота (метановая кислота)

CH₃COOH - уксусная кислота (этановая кислота)

CH₂=CHCOOH - акриловая кислота (пропеновая кислота)

CHºC-CH₂OH - пропаргиловый спирт

АЛКАНЫC _n H_{2 n +2}

Получение

1. Реакция Вюрца. Удобна для получения симметричных алканов. RX –обычно первичный или (хуже) вторичный галогеналкан. Третичные алкилгалогениды в реакцию не вступают.

 

 

 

2. Анодный синтез Кольбе

 

 

2RCOONa + 2H₂O ^{электролиз} R-R + 2CO₂ + H₂ + 2NaOH

^{144424443 144424443}

^{на аноде на катоде}

3. Термическое разложение натриевых солей карбоновых кислот (декарбокси-лирование)

 

6. Гидрирование ненасыщенных углеводородов

 

7. Получение метана

а). Прямой синтез

б). Восстановление оксидов углерода СО и СО₂.

в). Из карбида алюминия.

8. В промышленности – из природного или крекинг-газа газа

Химические свойства

1. Галогенирование (при освещении или t ^oC > 300 ^oC)

Реакционная способность галогенов: Cl₂>>Br₂ (I₂ – не реагирует)

Реакционная способность атомов водорода убывает в ряду:

третичный > вторичный > первичный > СН₃-Н

 

2. Нитрование (реакция Коновалова)

3. Окисление

а). Мягкое каталитическое окисление бутана – способ получения уксусной кислоты

 

б) При мягком окислении метана кислородом воздуха в присутствии катализаторов, могут быть получены метиловый спирт, формальдегид, муравьиная кислота

в). Горение

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

 

4. Изомеризация

5. Крекинг. При крекинге высших алканов образуются алкены-1 и алканы с меньшей молекулярной массой.

Крекинг (пиролиз) метана

 

6) Дегидрирование и риформинг

 

Анализ, качественные реакции

Неизвестное соединение относят к классу алканов на основании отрицательных результатов анализа. При качественном анализе алканы дают отрицательную реакцию на все элементы кроме углерода и водорода. Количественное сжигание показывает отсутствие кислорода. Вместе с определением молекулярной массы дает молекулярную формулу C _n H_{2 n +2}.

Алканы нерастворимы не только в воде, но также в разбавленных кислотах, щелочах, в концентрированной серной кислоте. Алканы не реагируют с большинством химических реагентов.

ЦИКЛОАЛКАНЫC _n H_{2 n}

Получение

1. Дегалогенирование дигалогеналканов

2. Гидрирование аренов

3. Пиролиз солей дикарбоновых кислот

Химические свойства

За исключением небольшого числа очень важных и интересных реакций циклические алифатические углеводороды претерпевают те же превращения, что и их ациклические аналоги (реакции S_R).

Шестичленные циклы легко вступают в реакцию дегидрирования с получением ароматических углеводородов.

Малые циклы (циклопропан и циклобутан) вступают в некоторые реакции присоединения, при которых происходит раскрытие цикла. Циклобутан вступает в реакцию раскрытия цикла только с водородом

АЛКЕНЫ(олефины) C _n H_{2 n}

Получение

1. В промышленности – при крекинге нефти и дегидрировании

2. Дегидрогалогенирование алкилгалогенидов. (Отщепление происходит по правилу Зайцева)

Реакционная способность алкилгалогенидов в реакции отщепления убывает в ряду:

третичный > вторичный > первичный

3. Дегидратация спиртов (t ^oC, H₂SO₄, H₃PO₄, Al₂O₃)

 

Легкость дегидратации спиртов:

третичный > вторичный > первичный

4. Дегалогенирование вицинальных дигалогенидов (Zn или Mg)

 

 

5. Гидрирование алкинов

6. Этилен

Основной метод получения – пиролиз жидких дистиллятов нефти или низших парафиновых углеводородов. Разработан метод получения этилена из метана. Реакцию проводят на оксидах Mn, Tl, Cd или Pb при 500-900^оС в присутствии кислорода.

Наиболее чистый этилен получают дегидратацией этанол а при 450^оС над Al₂O₃.

Химические свойства

1. Присоединение водорода, гидрирование ((Ni/140 ⁰C, Pd/25 ⁰C)

 

2. Присоединение галогенов (t _комн ^oC_., в растворе, например, CCl₄)

 

3. Присоединение галогеноводородов (t _комн ^oC_., в растворе)

 

4. Присоединение воды (гидратация)

 

5. Гидроксилирование (реакция Вагнера, образование гликолей) в нейтральной или слабощелочной среде

6. Деструктивное окисление алкенов. Жесткое окисление происходит с разрывом углеродной цепи с максимальным окислением атомов углерода в месте разрыва (с образование карбоновых кислот, кетонов и СО₂)

7. Озонолиз (используется для установления структуры)

8. В присутствии катализатора – мелкодисперсного серебра или оксида серебра Ag₂O – этилен окисляется кислородом воздуха, образуя окись этилена, которая легко реагирует с водой, давая этандиол-1,2

Окисление этилена в присутствии солей палладия дает ацетальдегид

9. Аллильное замещение (по sp ³-углероду, S_R)

10. Реакции полимеризации.