Номенклатура и изомерия. Изомеры простых эфиров


Глава 14. Простые эфиры.

Простые эфиры – это органические соединения, в молекулах которых два углеродных радикала связаны атомом кислорода (радикалы могут быть одинаковые и разные).

Общая формула R – O – R

В зависимости от характера радикалов они могут быть: предельные СН3 – СН2 – О – СН3

непредельные СН2 = СН – О – СН2 – СН3

ароматические С6Н5 – О – СН3; С6Н5 – О – С6Н5

14.1 Номенклатура, изомерия. Название эфиров производится от названия радикалов с прибавлением слова эфир.

 

 

Изомерия простых эфиров обусловлена строением радикалов и их составом, например: изомеры состава С4Н10О следующие:

 

 

Простые эфиры изомерны насыщенным одноатомным спиртам. У них общая формула Сnh3n+2O.

14.2 Способы получения. . Дегидратация спиртов:

 

 

Взаимодействие алкоголятов с галогенопроизводными:

 

 

Действие спиртов на алкены:

Непредельные эфиры получают действием спиртов на алкины:

 

14.3 Физико-химические свойства. Эфиры – хорошие растворители органических веществ, плохо растворимы в воде, плотность меньше единицы, tкип у них ниже, чем у изомерных им спиртов или фенолов, например:

 

       
   

 

 

Объясняется это тем, что простые эфиры не образуют водородные связи и не ассоциируют, как молекулы спиртов.

Простые эфиры – это инертные вещества. Объясняется это прочностью связей О – С, которая разрывается с трудом. Однако, концентрированные кислоты Н2SО4, НJ разлагают эфиры на холоду:

 

 

 

(Йод связывается с низшим радикалом)

Металлический натрий расщепляет эфиры при нагревании:

 

Непредельные простые эфиры (в отличие от предельных) легко гидролизуются в кислой среде:

 

 

Диэтиловый эфир С2Н5 – О – С2Н5 (этиловый эфир, или просто эфир) – бесцветная жидкость с характерным запахом, tкип = 34,50С, ρ = 0,714 г/мл, легкоподвижная и самовоспламеняющаяся. Его пары с воздухом образуют взрывоопасную смесь. Кроме того, окисляясь на свету, образует эфир – гидропероксид.

 

 

который также взрывоопасен. Чтобы освободиться от гидропероксида необходимо взболтать эфир с раствором щелочи или железного купороса. Все это требует осторожного обращения и тщательного хранения. Применяется этиловый эфир в качестве растворителя, в производстве бездымного пороха, искусственного шелка, в медицине.

 

Винилбутиловый эфир. СН2 = СН – О – С4Н9. Жидкость с tкип = 94,10С, плохо растворима в воде, получают в промышленности из ацетилена и бутилового спирта.

СН ≡ СН + С4Н9ОН ® СН2 = СН – О – С4Н9

 

Применяется для получения полимера – поливинилбутилового спирта (бальзам Шостаковского).

 

который применяется для лечения ран, язв ит.д.

14.4 Эпоксидные и пероксидные соединения. Эпоксиды – это циклические простые эфиры, содержащие трехчленный цикл, включающий атом кислорода. Общая формула:

 

 

Простейшим является окись этилена:

           
     

 

 

Эпоксиды – химически активные вещества, их цикл легко разрывается (С – О) и происходит присоединение отрицательно заряженных частиц реагента к атому углерода, а положительных – к атому кислорода. Наиболее важный представитель окись этилена (этиленоксид).

Реакции присоединения.

Присоединение Н2:

 

Гидратация:

 

 

Действие спиртов:

 

Действие галогенводородов:

 

Действие НСN:

 

Действие магнийорганических соединений:

 

Дейстиве аммиака:

 

 

Дейстиве этиленгликоля:

 

 

Изомеризация:

 

Этиленоксид применяется для производства гликолей и их эфиров, этаноламинов, поверхностно-активных веществ (ПАВ), для дезинфекции.

 

14.5 Вопросы для самоконтроля.

1. Какие соединения называются простыми эфирами? Их общая формула и классификация.

2. Номенклатура и изомерия простых эфиров.

3. Назовите соединения:

 

4. Способы получения простых эфиров. Приведите три способа получения диэтилового эфира.

5. Физико-химические свойства простых эфиров. Поясните, почему они неактивные вещества.

6. Какой эфир получится при взаимодействии пропилового спирта с хлористым изопропилом?

7. Напишите уравнения реакции взаимодействия изопропилэтилового эфира с НJ.

8. Какие соединения называются эпоксидами. Их общая формула.

9. Этиленоксид, его получение, химические свойства, применение.

10. Напишите уравнения реакций этиленоксида: а) с пропиловым спиртом; б) с NН3; в) с НСN. Назовите полученные соединения.

11. С помощью каких реакций можно отличить диэтиловый эфир от изомерного ему бутилового спирта?

 

14.6 Обучающее задание №1.

Расшифруйте следующую схему превращений, напишите уравнения реакций:

СН ≡ СН ® СН3 – СНО ® С2Н5ОН ® СН2 = СН – О – С2Н5 ® (С2Н5)2О

Решение:

 

 

 

 

Обучающее задание №2.

Исходя из метана и неорганических веществ получите фенилэтиловый эфир.

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

Обучающее задание №3.

18,2 мл 95 % этилового спирта (ρ = 0,8 г/мл) подвергли внутримолекулярной и межмолекулярной дегидратации, выделившийся газ пропустили через 320 г 5% раствора бромной воды до полного обесцвечивания. Определите массы продуктов дегидратации.

Решение:

 

 

Определяем количество С2Н5ОН по формуле:

 

 

 

это значение подставим в уравнение III. Следовательно, n(Br2) = n(C2h5) = =0,1 моль. Перенесем это значение в уравнение I. Следовательно, n(С2Н4) = n(С2Н5ОН) = 0,1 моль, тогда n(С2Н5ОН) в уравнении II будет равно 0,3-0,1=0,2 моль значит n(эф) будет равно 0,2:2 = 0,1 моль. Находим массы продуктов реакции:

m(С2Н4) = 0,1*28 = 2,8 г. m((С2Н5)2О) = 0,1*74=7,4 г.

Ответ: m(С2Н4) = 2,8г; m(С2Н5)2О = 7,4г.

 

14.7 Контрольные задания.

1. Напишите уравнения реакций: а) фенолята натрия с пропилхлоридом; б) изопропилэтилового эфира с НJ; в) метилового спирта с бутен-1; г) винилметилового эфира с водой в кислой среде; е) оксида этилена с НСl, NН3, НСN.

2. Напишите формулы всех изомеров состава С5Н12О.

3. В трех склянках находится диэтиловый эфир, этиловый спирт и раствор фенола. С помощью химических реакций определите эти вещества, написав соответствующие уравнения реакций.

4. Осуществите превращения:

 

 

5. Исходя из метана и неорганических реагентов получите диэтиловый эфир.

6. Осуществите превращения, используя неорганические соединения: а) циклогексан ® диизопропиловый эфир;б) циклопропан ® дипропиловый эфир; в) С ® диметиловый эфир.

7. Предельный простой эфир массой 10 г занимает объем 4,87 л (н.у.) установите молекулярную формулу эфира.

8. Какую массу эфира можно получить из 18 г пропилового спирта, если выход продукта реакции составляет 70%.

Ответ: 10,7 г.

9. При межмолекулярной дегидратации предельного одноатомного спирта массой 13,8 г был получен эфир массой 11,1 г. Установите формулу эфира.

10. При нагревании 23 г этилового спирта с концентрированной серной кислотой образовалось несколько соединений, одно из которых полностью реагирует с 40 г 40% раствора брома в четыреххлористом углероде. Определите массы полученных соединений. Спирт в реакцию вступил полностью.

Ответ: 2,8 г С2Н4; 14,8 г С4Н10О; 5,4 г Н2О.

11. При взаимодействии 10,9 г бромистого этила с 10,2 г этилата натрия было получено 6 г эфира. Определите выход продукта реакции.

Ответ: 81%.

 

Дата добавления: 2017-12-05; просмотров: 110;

znatock.org

Номенклатура и изомерия - Сложные эфиры - Сложная эфиры. Жиры. Моющие средства - Органическая химия

Среди функциональных производных карбоновых кислот особое место занимают сложные эфиры — соедине­ния, представляющие карбоновые кислоты, у которых атом водорода в карбоксильной группе заменен углеводородным радикалом. Общая формула сложных эфиров

R — C — O — R’

||      

O      

где R и R‘ — углеводородные радикалы (в сложных эфирах мура­вьиной кислоты R — атом водорода).

Названия сложных эфиров про­изводят от названия, углеводородного радикала и названия кисло­ты, в котором вместо окончания "-овая кислота" используют суффикс "ат", например:

Ch4 — C — O — C2H5
||
O

этилацетат

СН3-СН = СН — C -О-СН3
||
O

метилбутен — 2 — ат

Часто сложные эфиры называют по тем остаткам кислот и спиртов, из которых они состоят. Так, рассмотренные выше сложные эфиры могут быть названы: этановоэтиловый эфир, кротоновометиловый эфир.

Для сложных эфиров характерны три вида изомерии:

1. Изомерия углеродной  цепи, начинается по кислотному/> остатку с бутановой кислоты, по спиртовому остатку — с пропилового спирта, например:

СН3— СН2-СН2-СН2—

С 

— О-С2Н5

||
O

этилбутират

СН3— СН-СН2 —

C-О-С2Н5

|

||

Ch4

O

этилизобутират

СН3—

С 

—O-СН2-СН2-СН3

||
O

пропилацетат

СН3— С-O— 

СН-СН3

||

|

O

Ch4

изопропилацетат

2. Изомерия положения сложноэфирной группировки />-СО-О-. Этот вид изомерии начинается со сложных эфиров, в молекулах которых содержится не менее 4 атомов углерода, на­пример:/>

СН3-СО-О-С2Н5

С2Н5-СО-О-СН3

этилацетат

метилпропионат

3. Межклассовая изомерия, например:  

СН3-СО-О-СН3

С2Н5-СО-ОН

метилацетат

пропионовая кислота

Для сложных эфиров, содержащих непредельную кислоту или непредельный спирт, возможны еще два вида изомерии: изомерия положения кратной связи; цис-транс-изомерия.

Физические свойства сложных эфиров. Сложные эфиры />низших карбоновых кислот и спиртов представляют собой лету­чие, малорастворимые или практически нерастворимые в воде жидкости. Многие из них имеют приятный запах. Так, например, бутилбутират имеет запах ананаса, изоамилацетат — груши и т.д.

Сложные эфиры имеют, как правило, более низкую темпера­туру кипения, чем соответствующие им кислоты. Например, стеа­риновая кислота кипит при 232 °С (Р = 15 мм рт. ст.), а метилстеарат— при 215 °С (Р =15 мм рт. ст.). Объясняется это тем, что между молекулами сложных эфиров отсутствуют водородные связи.

Сложные эфиры высших жирных кислот и спиртов — воско­образные вещества, не имеют запаха, в воде не растворимы, хо­рошо растворимы в органических растворителях. Например, пче­линый воск представляет собой в основном мирицилпальмитат (C15h41COOC31H63).

www.himhelp.ru

Строение органических соединений | Дистанционные уроки

28-Май-2013 | комментария 2 | Лолита Окольнова

Вопрос A13 ЕГЭ по химии —

 

Теория строения органических соединений: гомология и изомерия. Взаимное влияние атомов в молекулах. Типы связей в молекулах органических веществ. Гибридизация атомных орбиталей углерода. Радикал. Функциональная группа.

 

А 12 ЕГЭ по химии

 

Темы, которые нужно знать:

 

Эти вопросы входят в анализ строения каждого класса веществ в органической химии, но в данном вопросе нам нужно свести все эти знания воедино. Давайте рассмотрим каждое определение, каждый пункт этого вопроса, исходя из знаний строения всех органических веществ.

 

Изомеры и гомологи

 

Не вдаваясь в сложные формулировки, давайте определим, что такое гомологи и  изомеры.

 

Гомологи — относятся к одному классу веществ (например, алканы). Это значит, что у них:

 

  1. Одинаковая общая формула (на примере алканов — (Сnh3n+2) и
  2. Схожие химические свойства, которые определяются одинаковым строением веществ.
  3. Гомологи отличаются друг от друга на одну или несколько -Ch3— групп

 

алканы - гомологи

 

Обратите внимание, именно н-бутан и н-гексан будут относится к гомологам. Если мы возьмем н-алкан (линейная молекула) и разветвленный алкан, то, хотя у них будет одна и та же общая формула (Сnh3n+2), по химическим свойствам они будут несколько различаться, т.к. разветвленное строение этих органических соединений будет оказывать влияние на направление протекания реакций.

 

Изомеры —химические соединения, одинаковые по составу и молекулярной массе, но различающиеся по строению и свойствам (химическим и физическим)

 

Виды изомерии:

 

  • Структурная изомерия  — (изомерия углеродного скелета)изомерия углеродного скелета

 

  • Межклассовая изомерия — характерна для соединений, имеющих одинаковую общую формулу, но принадлежащих к разным классам (и следовательно, иемющим разные химические и физические свойства)

 

изомерия разных классов

 

  • Изомерия  положения кратной связи — вид изомерии, характерный для соединений с количеством атомов углерода больше 3-х и имеющих двойные или тройные связи:

 

изомерия положения двойной или тройной связи

 

  • Изомерия положения функциональной группы -вид изомерии, характерный для кислород- и азотсодержащих органических соединений:

 

изомерия функциональной группы

 

  • Пространственная изомерия — в школьном курсе подготовки к ЕГЭ рассматривают пространственную цис-транс-изомерию алкенов. Этот вид изомерии характерен для симметричных относительно двойной связи алкенов:

 

изомерия алкенов

 

Виды химической связи в органической химии

 

Т.к. органическая химия — это химия соединений углерода, то основным видом химической связи является ковалентная химическая связь.

 

  • В углеводородах эта связь — ковалентная малополярная;
  • В кислород-, азот- и серасодержащих органических соединениях — ковалентная полярная;
  • В случаях алкоголятов или солей органических кислот — ионная (Ch4COONa например).

 

Как и в неорганических соединениях, в органических вид химической связи определяют исходя из строения вещества.

 

Когда ковалентная связь -С-С- или -C-H разрывается, образуются частицы — радикалы. Это частицы, имеющие один электрон: (Сh4• — метил ). Называют их соответственно классу соединения с окончанием -ил.

 

Тип гибридизации атомов в органических соединениях

 

Как образуется гибридизация атомных орбиталей в молекуле мы подробно рассматривали при изучении каждого класса органических соединений, здесь мы рассмотрим практическое применение этих знаний.

 

На что нужно обратить внимание:

 

1) в молекуле, имеющей не только один вид связи, каждый атом имеет свой тип гибридизации:

 

гибридизация

 

2) если нужно посчитать суммы  s -и π-связей, то нужно учитывать не только связи -С-С-, но и -С-H:

 

сигма и пи связи

 

итого: 10 сигма- и 3 π-связей

 

Давайте систематизируем все эти вопросы по классам углеводородов

 

Класс соединения Общая формула Тип гибридизации атомов С Виды изомерии
Алканы Сnh3n+2 Sp3

углеродного скелета

Алкены Сnh3n Sp3   и Sp2

углеродного скелета

положения кратной связи

пространственная изомерия

межклассовая(алкены изомерны циклоалканам)

Алкины Сnh3n-2 Sp  и Sp3

углеродного скелета

положения кратной связи

межклассовая(алкины изомерны алкадиенам)

Циклоалканы Сnh3n Sp3  углеродного скелета, межклассовая(циклоалкалканы изомерны алкенам)
Алкадиены Сnh3n-2 Sp2   и Sp3

углеродного скелета

положения кратной связи

межклассовая(алкадиены изомерны алкинам)

Бензол и его гомологи Сnh3n-6 Sp2   и (Sp3 — в боковой цепи) углеродного скелета(в боковых цепях)
Алифатические спирты Сnh3n+1OH Sp3 углеродного скелетаположения функциональной группымежклассовая —(спирты изомерны простым эфирам)
Ароматические спирты Сnh3n-7OH Sp2   и (Sp3 — в боковой цепи)

углеродного скелета

положения функциональной группы

межклассовая(спирты изомерны простым эфирам, толькоодин из радикалов будет ароматический)

Простые эфиры Сnh3n+1O Sp3 углеродного скелетамежклассовая(простыеэфиры изомерны спиртам)
Альдегиды и кетоны Сnh3nO Sp2   (-С=O) и Sp3 углеродного скелета — альдегиды изомерны кетонам
Кислоты Сnh3n+1COOH Sp2   (-С=O) и Sp3

углеродного скелета

положения функциональной группы

межклассовая(кислоты изомерны сложным эфирам)

Сложные эфиры Сnh3n+1COO Sp2   (-С=O) и Sp3

углеродного скелета

межклассовая(сложные эфиры изомерны кислотам)

 

Какое бы задание вам не попалось, все сводится к определению строения органического соединения, поэтому чтобы не ошибиться, рисуйте структурные формулы данных соединений, а уже из этого вы определите и тип связи, и гибридизацию, и виды изомерии.

 Кстати, ответы на наши примеры вопросов: А13 первый вариант: изомером гексена-2 не является гексадиен-1, 3 Ответ: 4) А 13 второй вариант: только  Sp2 гибридизация — в молекуле бутадиена  Ответ: 4) А 13 третий вариант: гомологами являются: пропан и пентан Ответ: 1) 

 

Еще на эту тему:

Обсуждение: "Строение органических соединений"

(Правила комментирования)

distant-lessons.ru

строение, изомерия, свойства и примеры

В зависимости от числа гидроксильных групп спирты делят на одно- (Ch4OH — метанол, 2H5OH — этанол), двух- (Ch3(OH)-Ch3-OH — этиленгликоль) и трехатомные (Ch3(OH)-CH(OH)-Ch3-OH — глицерин). В зависимости от того, при каком углеродном атоме находится гидроксильная группа, различают первичные (R-Ch3-OH), вторичные (R2CH-OH) и третичные спирты (R3C-OH). В названии спиртов присутствует суффикс – ол.

Одноатомные спирты

Общая формула гомологического ряда предельных одноатомных спиртов Cnh3n+1OH.

Изомерия

Для предельных одноатомных спиртов характерна изомерия углеродного скелета (начиная с бутанола), а также изомерия положения гидроксильной группы (начиная с пропанола) и межклассовая изомерия с простыми эфирами.

СН3-СН2-СН2-СН2-ОН (бутанол – 1)

СН3-СН(СН3)- СН2-ОН (2-метилпропанол – 1)

СН3-СН(ОН)-СН2-СН3 (бутанол – 2)

СН3-СН2-О-СН2-СН3 (диэтиловый эфир)

Физические свойства

Низшие спирты (до С15) – жидкости, высшие – твердые вещества. Метанол и этанол смешиваются с водой в любых соотношениях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в оде падает. Спирты имеют высокие температуры кипения и плавления за счет образования водородных связей.

Получение спиртов

Получение спиртов возможно с помощью биотехнологического (брожение) способа из древесины или сахара.

К лабораторным способам получения спиртов относятся:

— гидратация алкенов (реакция протекает при нагревании и в присутствии концентрированной серной кислоты)

СН2=СН2 + Н2О → СН3ОН

— гидролиз алкилгалогенидов под действием водных растворов щелочей

СН3Br + NaOH → Ch4OH + NaBr

СН3Br + Н2О → Ch4OH + HBr

— восстановление карбонильных соединений

Ch4-CH-O + 2[H] → Ch4 – Ch3-OH

Химические свойства

1. Реакция, протекающие с разрывом связи О-Н:

— кислотные свойства спиртов выражены очень слабо. Спирты реагируют с щелочными металлами

2C2H5OH + 2K → 2C2H5OK + h3

но не реагируют с щелочами. В присутствии воды алкоголяты полностью гидролизуются:

C2H5OK + Н2О → C2H5OH + KOH

Это означает, что спирты – более слабые кислоты, чем вода

— образование сложных эфиров под действием минеральных и органических кислот:

Ch4-CO-OH + H-OCh4 ↔ Ch4COOCh4 + h3O

— окисление спиртов под действием дихромата или перманганата калия до карбонильных соединений. Первичные спирты окисляются в альдегиды, которые, в свою очередь, могут окисляться в карбоновые кислоты.

R-Ch3-OH + [O] → R-CH=O + [O] → R-COOH

Вторичные спирты окисляются в кетоны:

R-CH(OH)-R’ + [O] → R-C(R’)=O

Третичные спирты более устойчивы к окислению.

2. Реакция с разрывом связи С-О.

— внутримолекулярная дегидратация с образованием алкенов (происходит при сильном нагревании спиртов с водоотнимающими веществами (концентрированная серная кислота)):

Ch4-Ch3-Ch3-OH → Ch4-CH=Ch3 + h3O

— межмолекулярная дегидратация спиртов с образованием простых эфиров (происходит при слабом нагревании спиртов с водоотнимающими веществами (концентрированная серная кислота)):

2C2H5OH → C2H5-O-C2H5 + h3O

— слабые основные свойства спиртов проявляются в обратимых реакциях с галогеноводородами:

C2H5OH + HBr →C2H5Br + h3O

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Изомерия предельных одноатомных спиртов | Химия онлайн

Изомерия алканолов

Первые два члена гомологического ряда – СН3ОН и С2Н5ОН изомеров не имеют. Для остальных алканолов возможны структурная и пространственная изомерия:

Структурная изомерия

1. Изомерия положения функциональной группы –ОН (начиная с С3): 

2. Изомерия цепи (углеродного скелета) (начиная с С4)

  Например, формуле C4H9OH соответствует 4 структурных изомера: 

 

3. Межклассовая изомерия

Спирты изомерны другому классу соединений – простым эфирам (R-O-R'):

Возможна также пространственная изомерия – оптическая.

Например, бутанол-2 Сh4CH (OH)Сh3Ch4, в молекуле которого второй атом углерода (выделен цветом) связан с четырьмя различными заместителями, существует в форме двух оптических изомеров.

Таким образом, формуле C4H9OH соответствует 5 изомерных спиртов (4 структурных изомера и один из них — бутанол-2 — в виде двух зеркальных изомеров).

Предельные одноатомные спирты

himija-online.ru