Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 31
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:
C9
Н20
Структурная формула:
CH3
–CН2
–СН2
–СН2
-СН2
–СН2
–СН2
–СН2
-СН3
Вид связи:
В молекуле нонана имеется 28 d -связей, d- 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 d -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: C9
H19
Br + Mg --- C9
H19
MgBr C9
H19
MgBr + H2
O --- C9
H20
+MgBrOH 5.Восстановление при высокой температуре иодистоводородной кислотой производных алканов- галоид замещенных, спиртов, кислот: Cl H3
C-CH-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH3
+2HI → H3
C-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: C4
H9
-I+2Na+I-C5
H11
→C9
H20
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: C9
H20
+14O2
→9CO2
+10H2
O 2.Реакция радикального галогенирования: nV
t°C C9
H19
-H+Br2
→ C9
H19
Br+HBr а) Инициирование цепи Br2
→ Br-+Br- б) Развитие цепи C9
H19
-H+Br- → C9
H19
-+HBr C9
H19
-+Br2
→C9
H19
Br+Br- в) Обрыв цепи C9
H19
-+ C9
H19
-→ C9
H19
-C9
H19
C9
H19
-+Br-→ C9
H19
-Br Br-+Br-→Br-Br 3. Радикальное нитрование. Реакция Коновалова: t C9
H19
-H+HNO3
(разб.)→ C9
H19
-NO2
+H2
O 4.Реакция изомеризации: CH3
AlCl │ CH3
–CH2
–CH2
–CH2
–CH2
–CH2
–CH2
–CH2
–CH3
→ CH3
–CH2
–CH2
–CH –CH2
–CH2
–CH2
– CH3
5.Крекинг. C9
H20
→C5
H12
+C4
H8
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:
C9
H18
Структурная формула:
CH3
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH=CH2
Вид связи:
В молекуле нонена имеется 27 d -связей и одна π- связь. 3 d -связи расположены в одной плоскости под углом 120° друг к другу. Двойная связь является сочетанием d и π -связей. Образование связей:
sp2
-Гибридизация атомов углерода, π-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) C4
H9
H C4
H9
C3
H7
C=C C=C H C3
H7
H H цис-нонен-4 транс-нонен-4 г) Циклононан. Нахождение в природе:
Нефть. Получение:
1.Крекинг алканов: C18
H28
→C9
H18
+C9
H20
2. Элиминирование –отщепление двух атомов или групп атомов от соседних атомов углерода с образованием между ними π- связи. а) Дегидрогалогенирование происходит при действии спиртовых растворов щелочей на моногалогениды: C7
H1
5
-CH-Br-CH3
+KOH→CH3
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH=CH2
+KBr+H2
O б) Дегидратация спиртов (t>150°C): C7
H15
-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: C7
H15
-CHBr-CH2
Br →C7
H15
-CH=CH2
+MgBr2
г) Дегидрирование алканов при t-500°C: Cr2
O3
С9
H20
→ C7
H15
-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: C7
H15
-CH=CH2
+HBr → C7
H15
-CHBr-CH3
2.Галогенирование. Нонен обесцвечивают бромную воду: C7
H15
-CH=CH2
+Br2
→C7
H15
-CHBr-CH2
Br (качественная реакция на алкены) 3.Гидрирование: t,Ni C7
H15
-CH=CH2
+H2
→C7
H15
-CH2
-CH3
4.Вода (в кислой среде) и кислоты присоединяются к декену по правилу Марковникова: H+
C7
H15
-CH=CH2
+H2
O →C7
H15
-CH-CH3
│ OH C7
H15
-CH=CH2
+H2
SO4
→C7
H15
-CH-CH3
│ OSO3
H 5.Окисление перманганатом калия в слабощелочной среде приводит к образованию гликолей (реакция Вагнера): C7
H15
-CH=CH2
+2KMnO4
+4H2
O → C7
H15
- CH- CH2
+2KOH+2MnO2
││ OH OH 6.Реакция полимеризации: n
C7
H15
-CH=CH2
→(-CH2
-CH-CH2
-CH-)n
││ C7
H15
C7
H15
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:
C9
H16
Структурная формула:
CH3
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-C≡CH Вид связи:
В молекуле нонина имеется 24 d -связи и 2 π- связи. 2 d -связи располагаются по одной линии под углом 180° друг к другу. Две π –связи образованы p
-электронами соседних атомов углерода и располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Тройная связь является сочетанием d и 2х
π -связей. Образование связей:
Sp3
-Гибридизация атомов углерода, Две π –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. C5
H11
-CH2
-CHBr2
-C2
H5
+2KOH→C9
H16
+2KBr+2H2
O C5
H11
-CHBr-CHBr-C2
H5
+2KOH→ C9
H16
+2KBr+2H2
O 2. Удлинение цепи. C5
H11
-CH3
-C≡CNa+Br-CH3
→ C9
H16
+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
C7
H15
-C≡CH → C7
H15
-CBr=CHBr→ C7
H15
-CBr2
-CHBr2
б) Гидрогалогенирование: HCl HCl C7
H15
-C≡CH → C7
H15
-CCl=CH2
→ C7
H15
-CCl2
-CH3
в) Гидратация (реакция Кучерова) протекает в две стадии. На первой стадии образуется неустойчивый непредельный спирт, который затем изомеризуется в кетон. Hg2+
,H+
C7
H15
-C≡CH + Н2
О ―→ [C7
H15
-C(OH)=CH2
] → C7
H15
-CО-CH3
2. Реакции окисления и восстановления. а) Окисление перманганатом калия с расщеплением тройной связи и образованием карбоновых кислот: C7
H15
-C≡CH + 3[O] + H2
O → C7
H15
-COOH + H-COOH б) Гидрирование при нагревании с металлическими катализаторами: Н2
Н2
C7
H15
-C≡CH → C7
H15
-CН=CH2
→ C7
H15
-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:
C9
H19
OH Структурная формула:
CH3
–CН2
–СН2
–СН2
-СН2
–СН2
–СН2
–СН2
-СН2
-OH Электронная плотность:
С9
H19
→O←H Вид связи:
В молекуле нонилового спирта имеется 29 d -связей, d- связи C-C , C-H , C-O и O-H с углами между связями 109,5°. Образование связей:
В спиртах атомы углерода находятся в состоянии sp3
-гибридизации и способны образовывать 4 d -связи каждый. Изомерия:
1) Изомерия углеродного скелета 2) Изомерия положения гидроксильной группы 3) Межклассовая изомерия с простыми эфирами. а) CH3
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH-CH2
-CH2
-OH │ CH3
3метилоктанол-1 б) CH3
-CH2
-CH-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH3
| OH нонанол-3 в) C5
H11
-O-C4
H9
пентилбутиловый эфир Нахождение в природе:
В виде различных соединений. Получение:
1.Гидратация алкенов: CH3
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH=CH2
+H2
O→CH3
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH2
-CH-CH3
│ OH 2. Гидролиз алкилгалогенидов под действием водных растворов щелочей. C8
H17
-CH2
Br+NaOH→C8
H17
-CH2
-OH+NaBr 3. Восстановление карбонильных соединений. При восстановлении альдегидов образуются первичные спирты, а кетонов – вторичные: а) C8
H17
-CH=O+2[H]→C8
H17
-CH2
-OH б) C7
H15
-CO-CH3
+2[H]→C7
H15
-CH(OH)-CH3
4. Действие реактивов Гриньяра R-MgBr на карбонильные соединения: H2
O H2
CO+C8
H17
MgBr→ C8
H17
-CH2
-O-MgBr→ C8
H17
-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: 2C9
H19
-OH+2K→2C9
H19
-OK+H2
↑ б) Образование сложных эфиров под действием минеральных и органических кислот: H+
CH3
-CO-OH + H-O-C9
H19
→CH3
-CO-O-C9
H19
+H2
O 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] C8
H17
-CH2
-OH→C8
H17
-CH=O→C8
H17
-COOH 2.Реакции с разрывом связи C-O. а) Внутримолекулярная дегидратация с образованием алкенов: H2
SO4
CH3
–CН2
– CН2
-СН2
-СН2
–СН2
–СН2
–СН2
-СН2
-OH→CH3
–CН2
– CН2
-СН2
–СН2
-СН2
–СН2
–СН=СН2
+H2
O t>150°
C б) Межмолекулярная дегидратация с образованием простых эфиров: H2
SO4
2C9
H19
OH→C9
H19
-O-C9
H19
+ H2
O t<150°
C в) Слабые основные свойства проявляются в обратимых реакциях с галогеноводородами: C9
H19
OH + HBr→C8
H17
-CH2
Br+H2
O Применение:
Нонанол применяют в виде уксусного эфира в качестве растворителя, также используют в разнообразных органических синтезах. Карбонильные соединения. Альдегиды. Нонаналь. Молекулярная формула:
C9
H18
О Структурная формула:
CH3
–CН2
–СН2
–СН2
-СН2
–СН2
–СН2
–СН2
-СН=O Электронная плотность:
∩ C8
H17
→С→O ↑ Н Вид связи:
В молекуле нонаналя имеется 28 d -связей, d- связи C-C , C-H и C=O с углами между связями 109,5° и одна π –связь С═О. Образование связей:
В альдегидах атомы углерода находятся в состоянии sp3
-гибридизации и способны образовывать 4 d -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: C8
H17
-CH2
-OH+CuO→ C8
H17
-СH=O+Cu+H2
O 2. Гидролиз дигалогеналканов: C8
H17
-СHCl2
+NaOH→ C8
H17
-СH=O+2NaCl+H2
O 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) С8
Н17
-СН=O + HCN ―→ C8
H17
-CH-CN │ OH б) Присоединение реактива Гриньяра приводит к вторичным спиртам: H2
O С8
Н17
-СН=O + R’-MgBr → С8
Н17
-CН-O-MgBr ———→ С8
Н17
-CН-OH │
-Mg(OH)Br │ R’ R’ в) Гидрирование: С8
Н17
-СН=O + Н2
→ С8
Н17
-CH2
-ОН г) Присоединение спиртов: OH H+
│ С8
Н17
-СН=O + R’OH↔ С8
Н17
-HC │ OR’ OR’ 2H=
│ С8
Н17
-СН=O + 2R’OH ↔ С8
Н17
-HC │ OR’ д) Присоединение гидросульфитов: O O ││ ││ C8
H17
-CH=O + :
S-ONa→C8
H17
-CH-S-ONa │ │ ││ OH HO O 2. Окисление: а) Реакция «серебряного зеркала» С8
Н17
-СН=O + 2[Ag(NH3
)2
]OH → С8
Н17
COONH4
+ 2Ag↓ + 3NH3
+H2
O б) С8
Н17
-СН=O + 2Cu(OH)2
.→ С8
Н17
-COOН +Cu2
O↓ + 2H2
O 3. Реакция полимеризации: Применение:
Синтез многих органических веществ. Кетоны. Нонанон-1. Молекулярная формула:
C9
H18
О Структурная формула:
CH3
–CН2
–СН2
–СН2
-СН2
–СН2
–СН2
–С-CH3
││ O Электронная плотность:
CH3
–CН2
–СН2
–СН2
-СН2
–СН2
–СН2
→С←CH3
↓│ O Вид связи:
В молекуле нонанона имеется 28 d -связей, d- связи C-C , C-H и C=O с углами между связями 109,5° и одна π –связь С═О. Образование связей:
В кетонах атомы углерода находятся в состоянии sp3
-гибридизации и способны образовывать 4 d -связи каждый. Изомерия:
1) Изомерия углеродного скелета.2) Изомерия положения карбонильной группы.3) Межклассовая изомерия с альдегидами. а) CH3
–CН2
–СН2
–СН2
-СН2
–СН2
–С–СН2
-CH3
││ O нонанон-3 б) CH3
–CН2
–СН2
–СН2
-–СН2
–С–СН-CH3
││ │ O СН3
2метилоктанон в) CH3
–CН2
–СН2
–СН2
-СН2
–СН2
–СН2
–СН2
-СН=O нонаналь Нахождение в природе:
В составе различных соединений. Получение:
1. Окисление вторичных спиртов: C7
H15
-CH-CH3
+[O]→ C7
H15
-CO-CH3
│ OH 2. Гидратация алкинов: Hg2+
, H+ C7
H15
-C≡CH + H2
O―――→ [C7
H15
-C(OH)═CH2
] → C7
H15
-CO-CH3
3. Декарбоксилирование кальциевых солей карбоновых кислот: t Ca(C9
H19
COO)2
→CaCO3
+ C7
H15
-CO-CH3
4. Гидролиз дигалогеналканов: C7
H15
-CBr2
-CH3
+ 2NaOH → C7
H15
-CO-CH3
+ 2NaBr + H2
O 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) C7
H15
-CO-CH3
+ HCN ―→ C7
H15
-C-СН3
│ OH б) Присоединение реактива Гриньяра приводит к третичным спиртам: CH3
CH3
│ H2
O │ C7
H15
-CO-CH3
+ R’-MgBr → C7
H15
-C-O-MgBr ———→ C7
H15
-C-OH │
-Mg(OH)Br │ R’ R’ в) Гидрирование приводит к вторичным спиртам: C7
H15
-CО-CH3
+ Н2
→ C7
H15
-CH-CH3
│ ОН г) Присоединение воды с образованием гидратных форм: OH │ C7
H15
-CО-CH 3
+ H-OH ↔ C7
H15
-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. |