Программа для поступающих в вузы (ответы)

чувствительная к удару, является сильно взрывчатым веществом. Разложение

нитроглицерина – сильно экзотермическая реакция, при этом выделяется

большое количество газов:

4CH2(ONO2)CH(ONO2)CH2(ONO2) = 12CO2 + 6N2 + 10H2O + O2

Для повышения стабильности нитроглицерина и обеспечения безопасности в

обращении нитроглицерином пропитывают пористую массу и готовят так

называемые динамиты. Они используются в военном и горном деле.

Благодаря гигроскопичности глицерин используется в качестве увлажняющего

средства при изготовлении фармацевтических препаратов и косметических

средств, а также в кожевенной и текстильной промышленности. В пищевой

промышленности его применяют для подслащивания ликеров и др.

Из непредельных спиртов наибольшее промышленное значение имеет аллиловый

спирт СН2=СН–СН3 . Получают в промышленности из пропилена

высокотемпературным хлорированием и последующим гидролизом. Аллиловый спирт

является промежуточным продуктом для синтеза глицерина.

Фенол, его строение. Сравнение химических свойств фенола со свойствами

предельных одноатомных спиртов. Кислотные свойства фенола. Влияние

гидроксильной группы на реакции замещения в ароматическом ядре. Получение и

применения фенола.

Фенолы - гидроксилсодержащие ароматические соединения, в молекулах

которых гидроксил связан непосредственно с углеродным атомом бензольного

ядра. Общая формула: Ar–OH. Гидроксогруппа и бензольное ядро оказывают

большое влияние друг на друга: неподеленная пара кислорода вступает в

сопряжение с ?-электронами ядра (1). В результате электронная плотность

переходит частично на связь С–О, увеличивая при этом электронную плотность

в о- и п-положениях в ядре. Электронная пара связи О–Н сильнее

притягивается к атому кислорода, способствуя тем самым созданию

положительного заряда на атоме Н гдроксогруппы и отщеплению его в виде

протона (2). В результате этого фенолы проявляет более сильный кислотный

характер по сравнению со спиртами:

1.

[pic]

2.

[pic]

Фенолы – высококипящие жидкости или кристаллические вещества, обладающие

сильным характерным запахом. Плотность около 1.

Свойства гидроксила

Фенол > Вода > Cпирт

1. C6H5ОН + NaOH > C6H5ОNa + H2O

2. 2C6H5ОН + 2Na > 2C6H5ОNa + H2

3. C6H5ОNa + CO2 + H2O > C6H5ОН + NaHCO3

4. Ar–OH + RX > Ar–O–X + NaX

5. C6H5ОН + Cl–CO–CH3 > C6H5–О–CO–CH3 + HCl

6. C6H5ОН + Zn > C6H6 + ZnO

Свойства бензольного ядра

1. C6H5ОН + 3Br2 > C6H2Br3OH + 3HBr

2. C6H5ОН + Cl2 > о-C6H4ClОН + п-C6H4ClОН

3. C6H5ОН +3HNO3 (к) > C6H2(NO2)3ОН + 3H2O

4. C6H5ОН + HNO3(p) > о-C6H4NO2ОН + п-C6H4NO2ОН

5. C6H5ОН + CH2C(CH3)CH3 > (CH3)3C–C6H4?OH

Фенол применяется для производства красителей пикриновой кислоты и

особенно для получения пластмасс – фенолоформальдегидных смол. Растворы

фенола используются для дезинфекции.

Альдегиды, их строение, номенклатура, химические свойства (реакции

окисления и восстановления). Получение и использование муравьиного и

уксусного альдегидов. Фенолформальдегидные смолы.

Соединения, в молекулах которых карбонильная группа связана с одним

органическим радикалом и с атомом водорода называются альдегидами.

Соединения, в которых карбонильная группа связана с двумя органическими

радикалами, называются кетонами. В функциональной группе альдегидов и

кетонов связь между углеродом и кислородом двойная. Углеродный атом

карбонильной группы находится в состоянии sp2-гибридизации и его

конфигурация является плоской. В отличие от двойной С=С связи, вследствие

большей ЭО кислорода по сравнению с углеродом, связь поляризована за счет

смещения электронной плотности ?-связи к кислороду:

>С?+ = О?–

Полярность сказывается на физических и химических свойствах. Многие

альдегиды и кетоны хорошо растворимы в воде. Низшие альдегиды обладают

резким запахом, многие высшие альдегиды и кетоны обладают приятным запахом

и используются в парфюмерии.

Реакции присоединения:

1. R–CHO + 2H > R–CH2–OH R’R”C=O + 2H > R’R”CH–OH

2. –C?+– + :CN > –C–CN + H+ > –C–CN

|| |

|

O?– O– OH

3. H2CО+ H2O > H2C–(OH)2

OH HCl

OR’

4. R–CHO + R’OH > R–C< + R’OH —> R–C< + H2O

| OR’

| OR’

H

H

5. R–COH + Ag2O > R–COOH + 2Ag

Реакции замещения кислорода карбонильной группы.

Формальдегид: в промышленности формальдегид получают из метилового

спирта. Пары спирта вместе с воздухом пропускают над раскаленной медью:

2СН3ОН + 2О2 > 2СН2О + 2H2O К-р: Cu

Другим важным способом является неполное окисление метана:

СН4 + О2 >СН2О + H2O к-р:

t=400°

Используется для различных синтезов. Обладает токсичностью для

микроорганизмов и применяется как дезинфицирующее средство. Используется в

кожевенной промышленности, для хранения медицинских препаратов и т. д.

Ацетальдегид: в промышленности получают из ацетилена по реакции Кучерова

и окислением этанола. Современным способом получения является

каталитическое окисление этилена:

СН2=СН2 + ?О2 > СН3–СНО К-р: PdCl2

Используется для получения уксусной кислоты, этилацетата, “сухого

спирта” (метальдегида) и этилового спирта.

Ацетон: в промышленности получают каталитической кетонизацией уксусной

кислоты, дегидрированием изопропилового спирта, прямым окислением

пропилена:

СН2=СН–СН3 + ?О2 > СН3–СО–СН3 К-р: PdCl2, Cu2Cl2

Ацетон применяется как растворитель для лаков, кинопленки, для получения

искусственного ацетатного волокна, ацетилена, а также во многих синтезах.

Карбоновые кислоты. Строение карбоксильной группы. Химические свойства

карбоновых кислот. Муравьиная кислота, ее восстановительные способности.

Уксусная и стеариновая кислоты, их применение. Олеиновая кислота как

представитель непредельных карбоновых кислот. Мыла как соли высших

карбоновых кислот.

Карбоновыми кислотами называются соединения, содержащие в молекуле

группу –СООН , носящую название карбоксильной, происходящее от названий

составляющих ее групп: карбонильной –СНО, гидроксильной –ОН. По числу

карбоксильных групп кислоты делятся на одноосновные, двухосновные и

многоосновные. По характеру радикала – на предельные, непредельные,

ароматические и т. д. Изомерия обусловлена строением углеводородного

радикала. Для низших членов ряда наиболее употребительны тривиальные

названия. Кислоты имеют высокие температуры кипения и плавления, что

обусловлено наличием водородных связей. Низшие кислоты обладают острым

кислым запахом, высшие запаха не имеют. Низшие кислоты хорошо растворимы в

воде, но с увеличением радикала растворимость уменьшается.

Карбоксильная группа содержит в себе карбонильную и гидроксильную

группы. Вследствие близкого расположения они оказывают сильное влияние друг

на друга. Гидроксогруппа кислот легче отщепляет протон водорода, чем

гидроксогруппа спиртов. Причина усиления кислотности – полярная

карбонильная группа. Карбонильный атом углерода, несущий положительный

заряд, стремится погасить дефицит электронов, притягивая электронные пары

не только связей R–C и С=О, но и свободные электронные пары кислорода

гидроксильной группы. Поэтому гидроксильный кислород сильнее оттягивает

электронную пару связи О–Н (1), усиливая положительный заряд на водороде

(2):

1.

[pic]

2.

[pic]

Химические свойства:

1. RCOOH + NaOH > RCOONa + H2O

2. 2RCOOH + Mg > (RCOO)2Mg + H2

3. RCOONa + HCl(p) > RCOOH + NaCl

H2SO4

4. RCOOH + H2SO4(к) – не идет ( HCOOH —>СO + H2O)

5. Реакция ацилирования:

Путем замещения гидроксильной группы различными группами можно получить

функциональные производные кислот: аммиак-аммонийные соли,

галогенангидриды, сложные эфиры, амиды, нитрилы и др. При гидролизе всех

производных кислот получаются исходные кислоты.

Кислоты находят широкое применение в промышленности. Муравьиная кислота

применяется в текстильной и кожевенной промышленности; уксусная – в быту,

при производстве специального шелка, красителей, сложных эфиров, ацетона;

щавелевая – в крашении, при производстве красителей, в кожевенной

промышленности. Высшие кислоты применяются при производстве мыла, каучука и

резиновых изделий, линолеума, смазочных масел. Также кислоты широко

используются в различных синтезах.

Сложные эфиры, их номенклатура. Получение сложных эфиров и их гидролиз.

Применения сложных эфиров. Синтетические волокна на основе сложных эфиров.

Жиры как представители сложных эфиров, их роль в природе и свойства.

Химическая переработка жиров.

Сложные эфиры являются наиболее важными функциональными производными

кислот с общей формулой R – CO – O – R’, т.е. их можно рассматривать как

производные кислот, у которых гидроксил замещен алкоксильной группой.

Изомерия сложных эфиров обусловлена строением радикалов, связанных с

ацилатной группой

[pic]

Сложные эфиры широко распространены в природе. Аромат многих цветов,

плодов, ягод обусловлен присутствием в них сложных эфиров. Чрезвычайно

распространены в растительном и животном мире относящиеся к сложным эфирам

жиры.

Эфиры низших одноатомных спиртов и низших кислот – летучие жидкости с

приятным запахом цветов, ягод. Этилформиат имеет запах рома, изоамилацетат

– запах груш, этилбутират – запах абрикосов, изоамилбутират – запах

ананасов, бензилацетат – запах жасмина и др. Из-за их запаха эти эфиры

используются в парфюмерной и пищевой промышленности как «фруктовые

эссенции». Эти эфиры мало растворимы в воде, хорошо растворяются в

органических растворителях, сами являются растворителями. Температуры

кипения сложных эфиров ниже, чем у соответствующих кислот, так как им не

присуща ассоциация.

Важнейший способ получения сложных эфиров – взаимодействие карбоновых

кислот со спиртами – реакция этерификации.

RCOOH + R’OH ? RCOOR’ + H2O.

В качестве катализаторов применяют конц. H2SO4 , газообразный HCl, BF3 и

др. Влияние кислотного катализатора заключается в протонировании

карбонильного кислорода и, следовательно, в увеличении положительного

заряда на атоме углерода карбоксильной группы, что делает его более

способным к присоединению нуклеофильного реагента – спирта:

[pic]

Реакция этерификации обратима. Избыток спирта или кислоты

благоприятствует сдвигу равновесия вправо. Увеличить выход эфира можно

также постоянным выведением одного из образующихся веществ из сферы

реакции. Скорость реакции этерификации зависит от природы спирта и кислоты,

а именно – с каким атомом углерода связана гидроксильная группа (первичным,

вторичным или третичным) и каково строение углеродной цепи, связанной с

карбоксильной группой. Объемистые радикалы создают пространственные

затруднения и мешают образованию промежуточных продуктов присоединения.

Особенно плохо подвергаются этерификации третичные спирты.

Химические свойства:

1) Действие воды (гидролиз):

R – CO – OR’ + HOH ? RCOOH + R’OH

2) Реакция переэтерификации:

R – CO – OR’ + R”OH ? R – CO – OR” + R’OH

3) Действие аммиака (аммонолиз):

CH3 – CO – OC2H5 + NH3 > CH3 – CO – NH2 + C2H5OH

4) Восстановление

R – CO – OR’ ? R – CH2OH + R’OH

В состав растительных и животных организмов наряду с белковыми

веществами и углеводами входят жиры и жироподобные вещества. Главной

составной частью растительных и животных жиров являются сложные эфиры

глицерина и высших жирных кислот – триглицериды пальмитиновой, стеариновой,

олеиновой, линолевой и др. Химическая природа жиров бала установлена в

первой четверти XIX века Шеврелем. Во всех жирах остаток спирта один и тот

же (остаток глицерина): разница между жирами обусловлена остатками кислот.

Жиры не имеют резкой температуры плавления и, предварительно размягчаясь,

плавятся в определенном интервале температур. Жиры легко растворяются в

органических растворителях; они практически нерастворимы в воде, но могут

образовывать с ней стойкие эмульсии в присутствии ПАВ (молоко). При

длительном хранении на воздухе, под действием влаги и света жиры прогоркают

– приобретают неприятный запах и вкус, при этом повышается и их

кислотность.

В промышленности реакция гидролитического расщепления жиров широко

используется для получения глицерина и жирных кислот или их солей, т.е.

мыла. Расщепление производят как в кислой, так и в щелочной среде. В первом

случае образуется глицерин и смесь свободных кислот – стеарин:

СН2 – ОСОС17Н35 Глицерин

СН – ОСОС15Н31 > Стеариновая кислота Стеарин

СН2 – ОСОС15Н31 Пальмитиновая кислота

В щелочной среде наряду с глицерином получают соли этих кислот – мыла.

Очень важной реакцией, имеющей промышленное значение, является реакция

гидрогенизации жиров – превращение жидких жиров в твердые. Сущность этой

реакции состоит в присоединения водорода к непредельным кислотам и

превращение их в предельные (Ni, 200°C, 15 кгс/смІ):

СН2 – ОСОС17Н35 СН2 – ОСОС17Н35

СН – ОСОС15Н31 + 6Н2 = СН – ОСОС17Н35

СН2 – ОСОС15Н31 СН2 – ОСОС17Н35

Лучшие сорта гидрированного жира используются для получения маргарина.

Маргарин представляет собой эмульсию гидрированного жира, животного жира

(говяжьего) или растительного масла в молоке. По виду и запаху продукт

напоминает сливочное масло: для придания желтого цвета в него добавляют

яичный желток, а для придания характерного запаха – дикетон диацетил

СН3СОСОСН3.

Углеводы, их классификация. Моносахариды. Глюкоза, ее строение, химические

свойства (реакция окисления и восстановления). Роль в природе. Сахароза, ее

гидролиз

Впервые глюкоза была получена в 1811 г. русским химиком Г.З.Кирхгофом

при гидролизе крахмала. В конце 60-х годов прошлого столетия А.А.Колли

доказал, что в молекуле глюкозы имеется пять гидроксильных групп. Шестой

атом кислорода, очевидно, должен входить в состав альдегидной группы,

поскольку глюкоза дает многие качественные реакции на альдегидную группу –

окисляется оксидом серебра (1), присоединяет синильную кислоту (4):

Химические свойства:

1.

[pic]

2.

[pic]

3.

[pic]

4.

[pic]

5.

[pic]

6.

[pic]

7.

[pic]

8. Спиртовое брожение. Эта реакция характерна для гексоз. Она

осуществляется с помощью биологических катализаторов – ферментов. При

сбраживании гексозы превращаются в этиловый спирт. Для пентоз

брожение не характерно.

C6H12O6 > 2CO2 + 2C2H5OH

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12