Уравнения синтеза эфиров из пропанола

Пропанол-2: химические свойства и получение

Пропанол-2, изопропиловый спирт CH₃CH₂CH₂OH – органическое вещество, молекула которого содержит, помимо углеводородной цепи, одну группу ОН.

Общая формула предельных нециклических одноатомных спиртов: C_nH₂_n₊₂O.

Содержание

Строение пропанола-2
Водородные связи и физические свойства спиртов
Изомерия пропанола-2
Структурная изомерия
Химические свойства пропанола-2
1.1. Взаимодействие с раствором щелочей
1.2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)
СН3–CHOK –CH 3 + H2O → СН3–CHOH–CH3 + KOH
2. Реакции замещения группы ОН
2.1. Взаимодействие с галогеноводородами
2.2. Взаимодействие с аммиаком
2.3. Этерификация (образование сложных эфиров)
2.4. Взаимодействие с кислотами-гидроксидами
3. Реакции замещения группы ОН
3.1. Внутримолекулярная дегидратация
3.2. Межмолекулярная дегидратация
4. Окисление спиртов
4.1. Окисление оксидом меди (II)
4.2. Окисление кислородом в присутствии катализатора
4.3. Жесткое окисление
4.4. Горение спиртов
5. Дегидрирование пропанола-2
Получение пропанола-1
1. Щелочной гидролиз галогеналканов
2. Гидрирование карбонильных соединений
3. Гидратация алкенов
Acetyl
Задачи к разделу Спирты

Строение пропанола-2

В молекулах спиртов, помимо связей С–С и С–Н, присутствуют ковалентные полярные химические связи О–Н и С–О.

Электроотрицательность кислорода (ЭО = 3,5) больше электроотрицательности водорода (ЭО = 2,1) и углерода (ЭО = 2,4).

Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:

Атом кислорода в спиртах находится в состоянии sp 3 -гибридизации.

В образовании химических связей с атомами C и H участвуют две 2sp 3 -гибридные орбитали, а еще две 2sp 3 -гибридные орбитали заняты неподеленными электронными парами атома кислорода.

Поэтому валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому и составляет почти 108 о .

Водородные связи и физические свойства спиртов

Спирты образуют межмолекулярные водородные связи. Водородные связи вызывают притяжение и ассоциацию молекул спиртов:

Поэтому спирты – жидкости с относительно высокой температурой кипения (температура кипения пропанола +92 о С).

Водородные связи образуются не только между молекулами спиртов, но и между молекулами спиртов и воды. Поэтому пропанол-2 очень хорошо растворим в воде. Молекулы пропанола-2 в воде гидратируются:

Чем больше углеводородный радикал, тем меньше растворимость спирта в воде. Чем больше ОН-групп в спирте, тем больше растворимость в воде.

Пропанол-2 смешивается с водой в любых соотношениях.

Изомерия пропанола-2

Структурная изомерия

Для пропанола-2 характерна структурная изомерия – изомерия положения гидроксильной группы и межклассовая изомерия.

Структурные изомеры — это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т.е. строением молекул.

Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Спирты являются межклассовыми изомерами с простыми эфирами. Общая формула и спиртов, и простых эфиров — C_nH_2n+2О.

Например. Межклассовые изомеры с общей формулой С₃Н₈О пропиловый спирт СН₃–CH₂–CH₂–OH и метилэтиловый эфир CH₃–O–CH₂–CH₃

Пропиловый спирт	Метилэтиловый эфир
СН₃–CH₂–CH₂–OH	CH₃–O–CH₂–CH₃

Изомеры с различным положением группы ОН отличаются положением гидроксильной группы в молекуле. Такая изомерия характерна для спиртов, которые содержат три или больше атомов углерода.

Например. Пропанол-1 и пропанол-2

Пропанол-1	Пропанол-2

Химические свойства пропанола-2

Спирты – органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.

Химические реакции гидроксисоединений идут с разрывом одной из связей: либо С–ОН с отщеплением группы ОН, либо связи О–Н с отщеплением водорода. Это реакции замещения, либо реакции отщепления (элиминирования).

Свойства спиртов определяются строением связей С–О–Н. Связи С–О и О–Н — ковалентные полярные. При этом на атоме водорода образуется частичный положительный заряд δ+, на атоме углерода также частичный положительный заряд δ+, а на атоме кислорода — частичный отрицательный заряд δ–.

Такие связи разрываются по ионному механизму. Разрыв связи О–Н с отрывом иона Н + соответствует кислотным свойствам гидроксисоединения. Разрыв связи С–О соответствует основным свойствам и реакциям нуклеофильного замещения.

С разрывом связи О–Н идут реакции окисления, а с разрывом связи С–О — реакции восстановления.

Таким образом, для спиртов характерны следующие свойства:

слабые кислотные свойства, замещение водорода на металл;
замещение группы ОН
отрыв воды (элиминирование) – дегидратация
окисление
образование сложных эфиров — этерификация

1. Кислотные свойства пропанола-2

Спирты – неэлектролиты, в водном растворе не диссоциируют на ионы; кислотные свойства у них выражены слабее, чем у воды.

1.1. Взаимодействие с раствором щелочей

При взаимодействии спиртов с растворами щелочей реакция практически не идет, т. к. образующиеся алкоголяты почти полностью гидролизуются водой.

Равновесие в этой реакции так сильно сдвинуто влево, что прямая реакция не идет. Поэтому пропанол-2 не взаимодействует с растворами щелочей.

1.2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)

Пропанол-2 взаимодействует с активными металлами (щелочными и щелочноземельными). При этом образуются алкоголяты. При взаимодействии с металлами спирты ведут себя, как кислоты.

Например, пропанол-2 взаимодействует с калием с образованием изопропилата калия и водорода .

2СН₃–CH OH –CH₃ + 2K → 2СН₃–CHOK –CH 3 + H 2

Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла.

Например, изопропилат калия разлагается водой:

СН₃–CHOK –CH 3 + H₂O → СН₃–CHOH–CH₃ + KOH

2. Реакции замещения группы ОН

2.1. Взаимодействие с галогеноводородами

При взаимодействии спиртов с галогеноводородами группа ОН замещается на галоген и образуется галогеналкан.

Например, пропанол-2 реагирует с бромоводородом.

2.2. Взаимодействие с аммиаком

Гидроксогруппу спиртов можно заместить на аминогруппу при нагревании спирта с аммиаком на катализаторе.

Например, при взаимодействии пропанола-2 с аммиаком образуется изопропиламин.

2.3. Этерификация (образование сложных эфиров)

Cпирты вступают в реакции с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры.

Например, изопропанол реагирует с уксусной кислотой с образованием изопропилацетата (изопропилового эфира уксусной кислоты):

2.4. Взаимодействие с кислотами-гидроксидами

Спирты взаимодействуют и с неорганическими кислотами, например, азотной или серной.

Например, при взаимодействии пропанола-2 с азотной кислотой образуется изопропилнитрат.

3. Реакции замещения группы ОН

В присутствии концентрированной серной кислоты от спиртов отщепляется вода. Процесс дегидратации протекает по двум возможным направлениям: внутримолекулярная дегидратация и межмолекулярная дегидратация.

3.1. Внутримолекулярная дегидратация

При высокой температуре происходит внутримолекулярная дегидратация и образуется соответствующий алкен.

Например, из пропанола-2 под действием концентрированной серной кислоты при высокой температуре образуется пропилен:

3.2. Межмолекулярная дегидратация

При низкой температуре происходит межмолекулярная дегидратация: ОН-группа в одной молекуле спирта замещается на группу OR другой молекулы. Продуктом реакции является простой эфир.

Например, при дегидратации пропанола-2 при низкой температуре образуется диизопропиловый эфир:

4. Окисление спиртов

Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).

В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.

Вторичные спирты окисляются в кетоны: в торичные спирты → кетоны

Типичные окислители — оксид меди (II), перманганат калия KMnO₄, K₂Cr₂O₇, кислород в присутствии катализатора.

4.1. Окисление оксидом меди (II)

Cпирты можно окислить оксидом меди (II) при нагревании. При этом медь восстанавливается до простого вещества. Вторичные спирты окисляются до кетонов.

Например, пропанол-2 окисляется оксидом меди (II) при нагревании до ацетона

4.2. Окисление кислородом в присутствии катализатора

Cпирты можно окислить кислородом в присутствии катализатора (медь, оксид хрома (III) и др.).

Например, при окислении пропанола-2 образуется ацетон

4.3. Жесткое окисление

При жестком окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) вторичные спирты также окисляются до кетонов.

При нагревании первичного спирта с перманганатом или дихроматом калия в кислой среде может образоваться также альдегид, если его сразу удаляют из реакционной смеси.

Например, при взаимодействии изопропанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется ацетон

4.4. Горение спиртов

Образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.

Например, уравнение сгорания пропанола-2:

5. Дегидрирование пропанола-2

При нагревании спиртов в присутствии медного катализатора протекает реакция дегидрирования. При дегидрировании первичных спиртов образуются альдегиды.

Например, при дегидрировании пропанола-2 образуется ацетон.

Получение пропанола-1

1. Щелочной гидролиз галогеналканов

При взаимодействии галогеналканов с водным раствором щелочей образуются спирты. Атом галогена в галогеналкане замещается на гидроксогруппу.

Например, при нагревании 2-хлорпропана с водным раствором гидроксида натрия образуется пропанол-2

СН₃–CHCl –CH 3 + NaOH → СН₃–CHOH–CH₃ + NaCl

2. Гидрирование карбонильных соединений

Присоединение водорода к альдегидам протекает при нагревании в присутствии катализатора. При гидрировании кетонов образуются вторичные спирты.

Например: при гидрировании ацетона образуется изопропанол

3. Гидратация алкенов

Гидратация (присоединение воды) алкенов протекает в присутствии минеральных кислот. При присоединении воды к алкенам образуются спирты.

Для несимметричных алкенов реакция идёт преимущественно по правилу Марковникова.

Acetyl

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

H +

Li +

K +

Na +

NH₄ +

Ba 2+

Ca 2+

Mg 2+

Sr 2+

Al 3+

Cr 3+

Fe 2+

Fe 3+

Ni 2+

Co 2+

Mn 2+

Zn 2+

Ag +

Hg 2+

Pb 2+

Sn 2+

Cu 2+

OH —

—

F —

—

Cl —

Br —

I —

S 2-

—

HS —

SO₃ 2-

—

HSO₃ —

SO₄ 2-

—

HSO₄ —

—

NO₃ —

—

NO₂ —

PO₄ 3-

—

CO₃ 2-

CH₃COO —

—

SiO₃ 2-

Растворимые (>1%)

Нерастворимые (

Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время.

Вы можете также связаться с преподавателем напрямую:

8(906)72 3-11-5 2

Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса » » на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Если вы считаете, что результат запроса » » содержит ошибку, нажмите на кнопку «Отправить».

Этим вы поможете сделать сайт лучше.

К сожалению, регистрация на сайте пока недоступна.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки — помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация — такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.

Здесь вы можете выбрать параметры отображения органических соединений.

Задачи к разделу Спирты

Здесь представлены типовые задачи к разделу Спирты: схемы синтезов и получения одно- и многоатомных спиртов, их изомерия и номенклатура, а также области применения.

1)Напишите схемы синтеза 2-пропанола из: а) олефина; б) алкилгалогенида; в) по реакции Гриньяра. Какой метод используется в промышленности и почему?

В промышленности изопропиловый спирт получают в основном сернокислотной или прямой гидратацией пропилена. В качестве сырья используют пропан-пропиленовую фракцию газов крекинга, а также пропиленовую фракцию газов пиролиза нефти. Это наиболее экономически выгодный способ получения 2-пропанола.

2)Укажите, какие соединения образуются при взаимодействии: а) 2-метил-2-пропанола с йодоводородом; б) 2-пропанола с серной кислотой; в) этанола с магнием; г) йодметана с пропанолятом натрия.

3)Каким путем из этанола можно получить: а) йодоформ; б) бутан; в) этан; г) бромэтан? Какие свойства спирта используются в этих превращениях?

4) Напишите структурные формулы изомерных спиртов состава С₄Н₉ОН и назовите их по тривиальной и номенклатуре ИЮПАК.

Изомерными являются спирты, которые имеют одинаковые брутто-формулы (одинаковое число атомов углерода, водорода и кислорода), но различное строение. Т.е. эти спирты могут быть первичными, вторичными или третичными. Кроме этого, их углеродный скелет может быть как прямолинейный, так и разветвленный.

Спирты состава С₄Н₉ОН имеют 4 изомера. Согласно тривиальной номенклатуре это н-бутиловый спирт, втор-бутиловый спирт, трет-бутиловый спирт и изобутиловый спирт, по номенклатуре ИЮПАК они называются 1-бутанол, 2-бутанол, 2-метилпропанол-2 и 2-метилпропанол-1 соответственно:

5) Получите вторичный и третичный бутиловые спирты по методу Гриньяра и напишите для них уравнения реакций внутри — и межмолекулярной дегидратации, с пятихлористым фосфором.

По методу Греньяра вторичные спирты получают из альдегидов, а третичные – из кетонов. Таким образом, вторичный бутиловый спирт можно получить из пропаналя, а третичный – из ацетона:

Внутримолекулярная дегидратация 2-бутанола приводит к образованию 2-бутена, а 2-метилпропанола-2 – к 2-метилпропену:

При межмолекулярной дегидратации этих спиртов образуются простые эфиры – дивторбулиловый эфир и дитретбутиловый эфир соответственно:

При взаимодействии соответствующих спиртов с пятихлористым фосфором образуются хлорзамещенные алканы:

6) Приведите промышленные способы получения этиленгликоля. Какое применение находит он в промышленности? Напишите уравнения реакций.

В промышленности основную часть этиленгликоля получают из окиси этилена, а также возможно его получение при помощи гидролиза дихлорэтана или этиленхлоргидрина.

Промышленное применение Этиленгликоля основано на его свойствах понижать температуру замерзания жидкостей и растворяющих свойствах:

при производстве незамерзающих и охлаждающих жидкостей (антифризов) для автомобилей;
при синтезе органических соединений в качестве растворителя, а также в качестве защитного агента карбонильной группы;
при производстве полимерных продуктов;
при производстве динитрата гликоля (взрывчатое вещество) в качестве основного компонента;
при изготовлении жидкого мыла, косметических и парфюмерных средств, средств для мытья окон, крема для обуви, красителей для обуви;
при изготовлении тканей.

7) Каким способом можно получить глицерин? Что получается при взаимодействии глицерина с азотной кислотой и уксусной кислотой? Напишите уравнения соответствующих реакций. Какое практическое применение имеют полученные продукты?

Основными способами получения глицерина являются гидролиз жиров, хлорирование пропилена по Львову, окисление пропилена по Берешу и Якубовичу и и каталитическое гидрирование глюкозы. Уравнение соответствующих реакций смотрите в разделе Свойства и получение многоатомных спиртов.

При взаимодействии глицерина с азотной кислотой получают тринитроглицерин:

При взаимодействии глицерина с уксусной кислотой получают сложные эфиры глицерина (моно-, ди- и триацетилглицерины):

Практическое применение тринитроглицерин находит в основном в качестве лекарственного средства – нитроглицерина. Он способен кратковременно понижать кровяное давление, а также снять спазм кровеносных сосудов, бронхов, органов желудочно-кишечного тракта.

Также он широко применяется в качестве взрывчатого средства – динамита (смесь тринитроглицерина с любым адсорбирующим веществом, например, диатомитом или кизельгуром).

8) Имеются два изомерных спирта, которые при дегидратации дают 2- метилбутен-2. Напишите структурные формулы этих спиртов. Назовите их по рациональной и ИЮПАК номенклатурам. Какие продукты получаются при окислении каждого из них?

Брутто-формула соединения 2- метилбутен-2 – С₅Н_10, структурная формула —

Значит, изомерные спирты будут иметь аналогичное строение углеводородной цепи. Различным будет только расположение гидроксильной группы:

Изомерными спиртами в данном случае являются 2-метилбутанол-2 (диметилэтилкарбинол) и 3-метилбутанол-2 (метилизопропилкарбинол).

Окисление первичных спиртов, например, бихроматом или перманганатом калия, приводит к образованию альдегидов, при дальнейшем окислении которых образуются кислоты. При окислении вторичных спиртов получают кетоны. Третичные спирты окислить очень трудно. В данном примере 3-метилбутанол-2 окисляется до 3-метилбутанона-2:

9) Спирт С₅Н₁₁ОН дает при окислении кетон, а при дегидратации алкен, который, окисляясь, образует смесь кетона и кислоты. Определите строение исходного спирта и напишите уравнения реакций.

Так как при окислении спирта С₅Н₁₁ОН образуется кетон, то этот спирт является вторичным. Окисление алкена, полученного при дегидратации этого спирта приводит к образованию кетона и кислоты. Это значит, что двойная связь в алкене расположена между вторичным и третичным атомами углерода. Единственно возможным спиртом такого строения, имеющего общую формулу С₅Н₁₁ОН является 3-метилбутанол-2 (метилизопропилкарбинол):

Окисляя 3-метилбутанол-2 получают 3-метилбутанон-2:

При внутримолекулярной дегидратации 3-метилбутанола-2 образуется 2-метилбутен-2:

Окисление 2-метилбутена-2 приводит к образованию ацетона и уксусной кислоты: