Benzene ring ch2 oh. Mga katangian ng mga alkohol, aldehydes, acid, ester, phenol. Limitahan ang mga monohydric at polyhydric na alkohol

pyrocatechin	resorcinol		hydroquinone
phloroglucinol		pyrogallol

Para sa sistematikong pangalan ng mga phenol, ginagamit ang IUPAC substitution nomenclature, ayon sa kung saan ang mga phenol ay itinuturing bilang hydroxyl derivatives ng benzene. Kaya, ang phenol mismo, ang ninuno ng serye, ay dapat magkaroon ng mahigpit na pangalan na hydroxybenzene. Gayunpaman, sa maraming mga kaso, ang benzene derivatives na naglalaman ng hydroxo group sa ring ay itinuturing na phenol derivatives, na makikita sa pangalan. Halimbawa:

			C2 H5
3-ethylphenol				3-bromo-2,4-dinitrophenol
(1-hydroxy-3-ethylbenzene)				(1-hydroxy-3-bromo-2,4-dinitrobenzene)

Para sa mga aromatic na alkohol, ang mga pangalan ayon sa substitutional nomenclature ay itinayo sa parehong paraan tulad ng para sa mga aliphatic. Sa kasong ito, ang istraktura ng magulang ay ang side aliphatic chain, dahil ang functional group ay matatagpuan doon. Halimbawa:

			CH2-OH				CH2-CH-OH
phenylmethanol				1-phenylpropan-2-ol

Bilang karagdagan, para sa pangalan ng mga aromatic na alkohol, pati na rin ang aliphatic, radical-functional at rational nomenclature ay maaaring gamitin. Kaya, ang phenylmethanol, ang pinakasimpleng kinatawan ng mga aromatic alcohol, ayon sa radical-functional nomenclature ay tatawaging ben-

zyl alcohol.

Ang mga phenol at aromatic na alkohol ay mga istrukturang isomer (halimbawa, ang mga cresol ay isomeric sa benzyl alcohol). Bilang karagdagan, ang iba pang mga uri ng isomerism ay maaaring obserbahan, pati na rin para sa maraming mga derivatives ng hydrocarbons.

10.5.2. STRUCTURE NG PHENOL AT BENZYL ALCOHOL

Sa phenol molecule, ang kalikasan at direksyon ng electric
Ang mga epekto ng tron ​​ay pareho sa mga halobenzene. yun
ay, ang oxygen atom ng hydroxo group ay nakikipag-ugnayan sa
benzene ring sa pamamagitan ng –I- at +M-effects.
Gayunpaman (!) Sa molekula ng phenol + M - mas malaki ang epekto - I -

epekto (modulo). Ang isang makabuluhang positibong epekto ng mesomeric ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagsusulatan ng geometric na pagsasaayos ng panlabas (nakikipag-ugnayan) na mga p-orbital ng carbon at oxygen, ang parehong mga atom na ito ay mga atomo ng panahon ng II ng Periodic Table ng mga elemento ng kemikal. Bilang resulta, ang kabuuang elektronikong epekto na mayroon ang pangkat ng hydroxo na may paggalang sa singsing ng benzene ay ang epekto ng donor.

Dahil sa p--conjugation, ang antas ng double bonding sa pagitan ng carbon at oxygen ay tumataas: ang bond na ito ay may 23.7% character. Ang istraktura ng phenol ay dapat ding katulad ng istraktura ng hindi umiiral na vinyl alcohol (chap. 5.1.2, 5.3.1). Ngunit hindi tulad ng vinyl alcohol, ang phenol ay hindi isomerize dahil sa matatag na aromatic system nito.

Ang haba ng C–O bond sa phenol ay mas maikli kaysa sa mga alcohol (sa phenol 0.136 nm, sa methanol 0.143 nm), at ang lakas ng bond na ito ay mas malaki kaysa sa mga alcohol. Bilang karagdagan, dahil sa p--conjugation, lumilitaw ang isang electron density deficit (isang bahagyang positibong singil) sa oxygen atom, dahil sa kung saan ang polarity ng O-H bond ay tumataas nang labis na ang mga phenol ay nagpapakita ng mga katangian ng mahina na mga acid.

Ang positibong mesomeric na epekto ng pangkat ng hydroxo ay humahantong sa isang makabuluhang pagtaas sa densidad ng elektron sa singsing ng benzene at higit sa lahat sa mga o- at p-posisyon (kabanata 10.1.1). Ang estado na ito ay tumutugma sa meso formula

Sa molekula ng benzyl alcohol, ang oxygen atom ng hydroxo group ay hindi direktang nakagapos sa aromatic ring, kaya ang conjugation sa pagitan

imposible sila. Ang hydroxo group ay nakakaapekto sa benzene
singsing lamang sa pamamagitan ng inductive effect
(–I effect), sa gayon ay binabawasan ang magnitude ng electron
noah density nito. Ngunit -electronic system ben-

ash ring ay maaaring makipag-ugnayan sa C–H bond ng -carbon atom (superconjugation na katulad ng naobserbahan sa toluene). Samakatuwid, ang densidad ng elektron sa mabangong singsing sa kabuuan ay medyo mas mababa kaysa sa benzene, ngunit ang ortho at lalo na ang para na mga posisyon ay nakakaranas ng pagbawas na ito sa mas mababang lawak. Ang haba at lakas ng mga bono ng C-O at O-H ay naiiba nang kaunti sa para sa mga aliphatic na alkohol, dahil maliit ang epekto ng singsing ng benzene sa fragment ng C-O-H.

10.5.3. PISIKAL AT KEMIKAL NA MGA KATANGIAN NG PHENOLS

Ayon sa kanilang estado ng pagsasama-sama, ang mga phenol ay walang kulay na solido o, mas bihira, mga likido na may malakas na kakaibang amoy. Kapag nakaimbak sa hangin, unti-unti silang nag-oxidize at, bilang isang resulta, nakakakuha ng isang kulay mula sa rosas hanggang dilaw-kayumanggi.

Ang mga phenol ay bahagyang natutunaw sa tubig, at ang kanilang mataas na punto ng kumukulo ay dahil sa pagkakaroon ng intermolecular hydrogen bonds (katulad ng mga alkohol).

Ang mga kemikal na katangian ng phenols ay dahil sa magkaparehong impluwensya ng hydroxo group at ng benzene ring; samakatuwid, sila ay nailalarawan sa pamamagitan ng parehong mga reaksyon kasama ang benzene ring at mga reaksyon na kinasasangkutan ng hydroxyl group.

10.5.3.1. Mga katangian ng acid-base

Ang mga acidic na katangian ng phenols ay mas malinaw kaysa sa mga alkohol (aliphatic at aromatic). Ito ay dahil sa isang mas malakas na polariseysyon ng О–Н bond dahil sa paglipat ng density ng elektron mula sa oxygen atom patungo sa benzene ring:

Ang mga acidic na katangian ng phenols ay maaari ding ipaliwanag sa pamamagitan ng higit na katatagan ng phenolate ion, na nabuo sa panahon ng dissociation ng phenol. Sa phenolate anion, ang electron system ng aromatic ring ay nakikibahagi sa delokalisasi ng negatibong singil:

Gayunpaman, ang mga acidic na katangian ng phenols ay hindi gaanong binibigkas kaysa sa mga carboxylic acid, ang dissociation ng phenols sa may tubig na mga solusyon ay nagpapatuloy, ngunit ang equilibrium ng reaksyong ito ay inilipat sa kaliwa. Ang halaga ng pKa para sa phenol at mga homologue nito ay mula 9.9 hanggang 10.4, habang para sa acetic acid pKa = 4.76, at para sa carbonic acid pKa = 6.35 (ayon sa unang yugto ng dissociation). Iyon ay, ang phenol ay hindi nakikipag-ugnayan sa mga metal na bikarbonate, ngunit maaaring makipag-ugnayan sa mga medium na asing-gamot ng carbonic acid, na nagiging mga acidic na asing-gamot, dahil ang carbonic acid ay mas mahina kaysa sa phenol sa ikalawang yugto ng dissociation.

OH+NaHCO3

OH + Na2CO3 ONa + NaHCO3

Ang mga phenol salts, phenolates, kapag nakikipag-ugnayan sa carbonic acid, nagiging phenol:

ONa + H2 CO3 OH + NaHCO3

Ang pagpapakilala ng mga electron-donor o acceptor substituents sa aromatic ring ng phenol (lalo na sa o- at p-positions) ayon sa pagkakabanggit ay binabawasan o pinapataas ang acidic na mga katangian nito. Ang epektong ito ay kahalintulad sa epekto ng mga substituent sa aromatic ring ng mga sulfonic acid (kabanata 10.3.3.4). Tulad ng sa mga arenesulfonic acid, ang mga pamalit na nag-withdraw ng elektron ay nagpapataas ng mga katangiang acidic dahil sa mas kumpletong delokalisasi ng negatibong singil sa anion; mga pamalit na nag-donate ng elektron, sa kabaligtaran,

bawasan ang mga acidic na katangian, dahil sa kasong ito, pinipigilan ng kanilang elektronikong epekto ang delokalisasi ng singil ng anion:

Para sa parehong mga kadahilanan (dahil sa p-conjugation, kung saan nakikilahok ang nag-iisang pares ng elektron ng mga electron ng oxygen), ang basicity ng phenols ay makabuluhang nabawasan kumpara sa mga alkohol.

10.5.3.2. Mga katangian ng nucleophilic

Dahil sa epekto ng +M ng hydroxyl group sa molekula ng phenol, ang parehong mga pangunahing at nucleophilic na katangian ay nabawasan. Samakatuwid, ang mga reaksyon kung saan ang phenol ay gumaganap ng papel ng isang nucleophile ay nagpapatuloy nang may kahirapan. Ang isang alkaline na kapaligiran ay nag-aambag sa pagtaas ng reaktibiti ng phenol, habang ang molekula ng phenol ay pumasa sa phenolate ion. Ang mga reaksyong ito ay alkylation at acylation.

Alkylation (pagbuo ng mga eter) . Sa pangkalahatang kaso, higit pa

Ang lokal na kapaligiran ay nagtataguyod ng reaksyon ayon sa mekanismo ng S N 2; samakatuwid, ang mga substrate na may naa-access na electrophilic reaction center na may mataas na epektibong positibong singil ay dapat na mas madaling ma-alkylated. Ang nasabing mga substrate ay maaaring maging pangunahing alkyl halides at, higit sa lahat,

Mga derivative ng methane.

			O-CH2-R
		R-CH2 Br

Sa ilang mga kaso, ang dimethyl sulfate ay ginagamit bilang isang methylating agent, sa partikular, sa synthesis ng methyl esters ng hydroquinone, m-cresol, 4-methyl-2-nitrophenol, atbp. Halimbawa:

								OCH3
				(CH3 )2 SO4 / OH-
4-methyl-2-nitrophenol				4-methyl-1-methoxy-2-nitrobenzene

Ang parehong paraan ay maaaring gamitin upang makakuha ng o- at p-nitroanisols mula sa o- at p-nitrophenols.

Acylation (pagbuo ng mga ester) . Dahil sa ibinaba

Ang mga phenol ay maaari lamang atakihin ng mga highly reactive acylating agent, tulad ng anhydride at halides ng mga carboxylic acid. Ang reaksyon ay isinasagawa sa isang bahagyang alkalina na daluyan (karaniwan ay sa pagkakaroon ng mga carbonates):

Na2CO3

NaCl

NaHCO3

Acylation salicylic acid Ang acetic anhydride ay ginagamit sa paggawa ng gamot na aspirin:

		+ (CH3CO)2O
			CH3COOH
						O-C-CH3
	salicylic acid

(O-acetylsalicylic acid)

Ang esterification sa ilalim ng pagkilos ng mga carboxylic acid ay karaniwang hindi nangyayari para sa mga phenol at nagiging posible lamang sa pagkakaroon ng malakas na mga ahente ng pag-alis ng tubig (PCl 3, POCl 3, P 2 O 5). Ang reaksyong ito ay ginagamit sa paggawa ng salol ng gamot:

10.5.3.3. Pagpapalit ng electrophilic

Ang mga phenol, tulad ng maraming mga aromatic compound, ay may kakayahang sumailalim sa electrophilic substitution reactions (SE). Bukod dito, ang mga reaksyon ng mga phenol na may mga electrophilic reagents ay nagpapatuloy nang mas madali kaysa sa benzene at arenes. Ito ay dahil sa malaking epekto ng +M na ginawa ng hydroxyl group na may kaugnayan sa benzene ring (kabanata 10.1.1). Bilang isang resulta, ang density ng elektron sa singsing ay nadagdagan, at ang pagtaas na ito ay sinusunod pangunahin sa mga o- at p-posisyon.

Samakatuwid, ang mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng phenol sa isang electrophilic particle ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:

				OH H

Ang pagpasok ng electrophile sa o- at p-posisyon ng singsing ng benzene ay maaari ding ipaliwanag sa pamamagitan ng paghahambing ng katatagan ng mga resultang complex.

Isaalang-alang natin ang ilang mga halimbawa at tampok ng mga reaksyon ng SE para sa mga phenol.

Halogenation madaling dumaloy. Walang kinakailangang katalista. rirovanie

ang huling produkto ay maaaring pentachlorophenol. Ang bromination ay karaniwang isinasagawa sa dilute aqueous solution.

	3 Br2
	3HBr

2,4,4,6-tetrabromocyclohex-2,5-dien-1-one

Maaaring isagawa ang nitrasyon sa parehong puro at dilute na nitric acid. Ang concentrated nitric acid nitrates phenol kaagad sa di- at ​​trinitro derivatives, halimbawa:

	NO2+

sa kasong ito, ang isang malakas na resinification ng phenol ay nangyayari.

Sa mga molekula ng mga phenol at kanilang mga ester, hindi lamang ang pagpapalit ng hydrogen atom, kundi pati na rin ang mga spatially accessible na grupo ng alkyl ay maaaring mangyari:

H3 CCH

H3 CCH

H3 CO

NO2+

H3 CO

NO2+

H3 CCH

CH CH3

H3 CO

H3 CO

CH(CH3 )2 +

H3 CCH

H3 CO

H3 CO

Ang pagkilos ng dilute na nitric acid sa phenols sa room temperature ay humahantong sa ortho- at para-substituted mononitrophenols:

HNO3 +H2O

Isinasaalang-alang na ang nitronium cation ay hindi nabuo sa dilute acid at samakatuwid ang nitration ng electrophilic na mekanismo ay imposible, ang reaksyon sa kasong ito ay oxidative nitrosation (dahil sa nitrogen dioxide na nilalaman ng nitric acid):

2 HINDI 2

HNO3

HNO2

HNO3

HNO2

Samakatuwid, sa halip na palabnawin ang nitric acid, maaaring gamitin ang pinaghalong nitric at nitrous acid upang maisagawa ang mononitrasyon.

Bilang karagdagan, ang nitrosation ay ginagamit din upang matukoy ang mga phenol ( Reaksyon ni Lieberman). Ang phenol ay ginagamot ng puro sulfuric acid at ang ilang patak ng isang may tubig na solusyon ng sodium nitrite ay idinagdag. Kapag natunaw, ang solusyon ay nakakakuha ng pulang kulay; kapag ang alkali ay idinagdag, ang kulay ay nagiging asul. Ang reaksyon ng kulay na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng indophenol, ang anion na kung saan ay may asul na kulay:

N-OH2

indophenol (pulang kulay)

O N O-

Kulay asul

Ang sulfonation ng mga phenol ay humahantong sa mga phenolsulfonic acid. Ang ratio ng ortho- at para-isomer ay tinutukoy ng temperatura ng reaksyon. Ang ortho-isomer ay nabuo na sa 15°C, ngunit sa 100°C at sa itaas nito ay muling nagsasaayos sa mas matatag na n-isomer.

	288K	SO3H
	H2SO4
		373K
	373K

SO3H

Alkylation. Bilang karagdagan sa alkylation sa oxygen atom, na nagpapatuloy sa isang alkaline na kapaligiran at humahantong sa pagbuo ng simple (alkylaryl) ethers, ang reaksyon ay maaaring magpatuloy sa benzene ring. Ang alkylation sa kasong ito ay nangangailangan ng paggamit ng mga acid catalyst. Ang mga alkohol at alkene ay karaniwang ginagamit bilang mga ahente ng alkylating sa pagkakaroon ng mga protic acid (H 2 SO 4 , H 3 PO 4 ) o Lewis acids (BF 3 ):

								R+ [BF3 OH]
R-OH + BF3

Mga katangian ng kemikal ng saturated monohydric at polyhydric alcohols, phenol

Limitahan ang mga monohydric at polyhydric na alkohol

Ang mga alkohol (o mga alkanol) ay mga organikong sangkap na ang mga molekula ay naglalaman ng isa o higit pang hydroxyl group ($—OH$ group) na konektado sa isang hydrocarbon radical.

Ayon sa bilang ng mga pangkat ng hydroxyl (atomicity), ang mga alkohol ay nahahati sa:

- monoatomic, halimbawa:

$(CH_3-OH)↙(methanol(methyl alcohol))$ $(CH_3-CH_2-OH)↙(ethanol(ethyl alcohol))$

— diatomic (glycols), Halimbawa:

$(OH-CH_2-CH_2-OH)↙(ethanediol-1,2(ethylene glycol))$

$(HO-CH_2-CH_2-CH_2-OH)↙(propanediol-1,3)$

— triatomic, Halimbawa:

Ayon sa likas na katangian ng hydrocarbon radical, ang mga sumusunod na alkohol ay nakikilala:

— nasa gilid naglalaman lamang ng mga saturated hydrocarbon radical sa molekula, halimbawa:

— walang limitasyon naglalaman ng maramihang (doble at triple) na mga bono sa pagitan ng mga carbon atom sa molekula, halimbawa:

$(CH_2=CH-CH_2-OH)↙(propen-2-ol-1 (allylic alcohol))$

— mabango, ibig sabihin. mga alkohol na naglalaman ng singsing na benzene at isang pangkat ng hydroxyl sa molekula, na konektado sa isa't isa hindi direkta, ngunit sa pamamagitan ng mga atomo ng carbon, halimbawa:

Ang mga organikong sangkap na naglalaman ng mga hydroxyl group sa molekula na direktang konektado sa carbon atom ng benzene ring ay makabuluhang naiiba sa mga katangian ng kemikal mula sa mga alkohol at samakatuwid ay namumukod-tangi sa isang independiyenteng klase ng mga organikong compound - phenols. Halimbawa:

Mayroon ding mga polyhydric (polyhydric) na alkohol na naglalaman ng higit sa tatlong pangkat ng hydroxyl sa molekula. Halimbawa, ang pinakasimpleng six-hydric alcohol hexaol (sorbitol):

Nomenclature at isomerism

Kapag bumubuo ng mga pangalan ng mga alkohol, isang generic na suffix ay idinagdag sa pangalan ng hydrocarbon na naaayon sa alkohol. -ol. Ang mga numero pagkatapos ng suffix ay nagpapahiwatig ng posisyon ng hydroxyl group sa pangunahing chain, at ang mga prefix di-, tri-, tetra- atbp. - kanilang numero:

Sa pagbilang ng mga carbon atom sa pangunahing kadena, ang posisyon ng pangkat ng hydroxyl ay nangunguna sa posisyon ng maraming mga bono:

Simula sa ikatlong miyembro ng homologous series, ang mga alkohol ay may isomerism ng posisyon ng functional group (propanol-1 at propanol-2), at mula sa ika-apat - ang isomerism ng carbon skeleton (butanol-1, 2-methylpropanol -1). Ang mga ito ay nailalarawan din ng interclass isomerism - ang mga alkohol ay isomeric sa mga eter:

$(CH_3-CH_2-OH)↙(ethanol)$ $(CH_3-O-CH_3)↙(dimethyl eter)$

mga alak

pisikal na katangian.

Ang mga alkohol ay maaaring bumuo ng mga bono ng hydrogen kapwa sa pagitan ng mga molekula ng alkohol at sa pagitan ng mga molekula ng alkohol at tubig.

Ang mga hydrogen bond ay nagmumula sa interaksyon ng isang bahagyang positibong sisingilin na hydrogen atom ng isang molekula ng alkohol at isang bahagyang negatibong sisingilin na oxygen atom ng isa pang molekula. Ito ay dahil sa mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula na ang mga alkohol ay may abnormal na mataas na mga punto ng kumukulo para sa kanilang molekular na timbang. Kaya, ang propane na may kamag-anak na molekular na timbang na $44$ ay isang gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon, at ang pinakasimpleng alkohol ay methanol, na may kamag-anak na molekular na timbang na $32$, sa ilalim ng normal na mga kondisyon ito ay isang likido.

Ang mga lower at middle na miyembro ng serye ng mga saturated monohydric alcohol, na naglalaman ng mula $1$ hanggang $11$ na carbon atoms, ay mga likido. Ang mas mataas na alkohol (nagsisimula sa $C_(12)H_(25)OH$) ay mga solid sa temperatura ng kuwarto. Ang mas mababang alkohol ay may katangian na amoy ng alkohol at isang nasusunog na lasa, sila ay lubos na natutunaw sa tubig. Habang tumataas ang hydrocarbon radical, bumababa ang solubility ng mga alkohol sa tubig, at ang octanol ay hindi na nahahalo sa tubig.

Mga katangian ng kemikal.

Ang mga katangian ng mga organikong sangkap ay tinutukoy ng kanilang komposisyon at istraktura. Kinukumpirma ng mga alkohol ang pangkalahatang tuntunin. Kasama sa kanilang mga molekula ang mga hydrocarbon at hydroxyl radical, kaya ang mga kemikal na katangian ng mga alkohol ay tinutukoy ng pakikipag-ugnayan at impluwensya ng mga grupong ito sa isa't isa. Ang mga katangian na katangian ng klase ng mga compound na ito ay dahil sa pagkakaroon ng isang hydroxyl group.

1. Pakikipag-ugnayan ng mga alkohol sa alkali at alkaline na mga metal na lupa. Upang ipakita ang epekto ng isang hydrocarbon radical sa isang hydroxyl group, kinakailangan upang ihambing ang mga katangian ng isang substance na naglalaman ng isang hydroxyl group at isang hydrocarbon radical, sa isang banda, at isang substance na naglalaman ng isang hydroxyl group at hindi naglalaman ng isang hydrocarbon radical. , sa kabila. Ang mga naturang sangkap ay maaaring, halimbawa, ethanol (o iba pang alkohol) at tubig. Ang hydrogen ng hydroxyl group ng mga molekula ng alkohol at mga molekula ng tubig ay maaaring bawasan ng mga alkali at alkaline na metal na lupa (pinalitan ng mga ito):

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2$,

$2Na+2C_2H_5OH=2C_2H_5ONa+H_2$,

$2Na+2ROH=2RONa+H_2$.

2. Pakikipag-ugnayan ng mga alkohol sa hydrogen halides. Ang pagpapalit ng isang hydroxyl group para sa isang halogen ay humahantong sa pagbuo ng mga haloalkanes. Halimbawa:

$C_2H_5OH+HBr⇄C_2H_5Br+H_2O$.

Ang reaksyong ito ay nababaligtad.

3. Intermolecular dehydration ng mga alkohol- paghahati ng isang molekula ng tubig mula sa dalawang molekula ng alkohol kapag pinainit sa pagkakaroon ng mga ahente ng pag-alis ng tubig:

Bilang resulta ng intermolecular dehydration ng mga alkohol, mga eter. Kaya, kapag ang ethyl alcohol ay pinainit ng sulfuric acid sa temperatura na $100$ hanggang $140°C$, ang diethyl (sulfuric) eter ay nabuo:

4. Pakikipag-ugnayan ng mga alkohol na may mga organikong at di-organikong asido upang makabuo ng mga ester ( reaksyon ng esterification):

Ang esterification reaksyon ay catalyzed sa pamamagitan ng malakas na inorganic acids.

Halimbawa, kapag ang ethyl alcohol at acetic acid ay tumutugon, ang acetic ethyl ester ay nabuo - ethyl acetate:

5. Intramolecular dehydration ng mga alkohol nangyayari kapag ang mga alkohol ay pinainit sa pagkakaroon ng mga dehydrating agent sa isang temperatura na mas mataas kaysa sa temperatura ng intermolecular dehydration. Bilang resulta, nabuo ang mga alkenes. Ang reaksyong ito ay dahil sa pagkakaroon ng hydrogen atom at hydroxyl group sa mga kalapit na carbon atoms. Ang isang halimbawa ay ang reaksyon ng pagkuha ng ethene (ethylene) sa pamamagitan ng pag-init ng ethanol sa itaas ng $140°C$ sa pagkakaroon ng concentrated sulfuric acid:

6. Oksihenasyon ng alkohol karaniwang isinasagawa gamit ang malakas na mga ahente ng oxidizing, halimbawa, potassium dichromate o potassium permanganate sa isang acidic na daluyan. Sa kasong ito, ang pagkilos ng oxidizing agent ay nakadirekta sa carbon atom na nauugnay na sa hydroxyl group. Depende sa likas na katangian ng alkohol at mga kondisyon ng reaksyon, ang iba't ibang mga produkto ay maaaring mabuo. Kaya, ang mga pangunahing alkohol ay unang na-oxidized sa aldehydes at pagkatapos ay sa mga carboxylic acid:

Kapag ang mga pangalawang alkohol ay na-oxidized, ang mga ketone ay nabuo:

Ang mga tertiary alcohol ay medyo lumalaban sa oksihenasyon. Gayunpaman, sa ilalim ng malupit na mga kondisyon (malakas na ahente ng oxidizing, mataas na temperatura), ang oksihenasyon ng mga tertiary alcohol ay posible, na nangyayari sa pagkasira ng mga carbon-carbon bond na pinakamalapit sa hydroxyl group.

7. Dehydrogenation ng mga alkohol. Kapag ang singaw ng alkohol ay naipasa sa $200-300°C$ sa isang metal na katalista, tulad ng tanso, pilak o platinum, ang mga pangunahing alkohol ay ginagawang aldehydes, at ang mga pangalawang alkohol sa mga ketone:

Ang pagkakaroon ng ilang mga hydroxyl group sa isang molekula ng alkohol sa parehong oras ay tumutukoy sa mga tiyak na katangian polyhydric na alkohol, na may kakayahang bumuo ng nalulusaw sa tubig na maliwanag na asul na kumplikadong mga compound kapag nakikipag-ugnayan sa isang sariwang precipitate ng tanso (II) hydroxide. Para sa ethylene glycol, maaari kang sumulat:

Ang mga monohydric na alkohol ay hindi maaaring pumasok sa reaksyong ito. Samakatuwid, ito ay isang husay na reaksyon sa polyhydric alcohols.

Phenol

Ang istraktura ng phenols

Ang pangkat ng hydroxyl sa mga molekula ng mga organikong compound ay maaaring direktang konektado sa aromatic nucleus, o maaari itong ihiwalay mula dito ng isa o higit pang mga carbon atom. Maaaring asahan na, depende sa ari-arian na ito, ang mga sangkap ay magkakaiba nang malaki sa isa't isa dahil sa magkaparehong impluwensya ng mga grupo ng mga atomo. Sa katunayan, ang mga organikong compound na naglalaman ng aromatic phenyl radical na $C_6H_5$—, na direktang nakagapos sa hydroxyl group, ay nagpapakita ng mga espesyal na katangian na naiiba sa mga alkohol. Ang mga naturang compound ay tinatawag na phenols.

Ang mga phenol ay mga organikong sangkap na ang mga molekula ay naglalaman ng isang phenyl radical na nauugnay sa isa o higit pang mga hydroxo group.

Tulad ng mga alkohol, ang mga phenol ay inuri ayon sa atomicity, i.e. sa pamamagitan ng bilang ng mga pangkat ng hydroxyl.

Monatomic phenols naglalaman ng isang hydroxyl group sa molekula:

Mga polyhydric phenol naglalaman ng higit sa isang pangkat ng hydroxyl sa mga molekula:

Mayroong iba pang mga polyhydric phenol na naglalaman ng tatlo o higit pang hydroxyl group sa benzene ring.

Kilalanin natin nang mas detalyado ang istraktura at mga katangian ng pinakasimpleng kinatawan ng klase na ito - phenol $C_6H_5OH$. Ang pangalan ng sangkap na ito ay nabuo ang batayan para sa pangalan ng buong klase - phenols.

Mga katangiang pisikal at kemikal.

pisikal na katangian.

Ang Phenol ay isang solid, walang kulay, mala-kristal na sangkap, $t°_(pl.)=43°C, t°_(kumukulo)=181°C$, na may matalas na katangian na amoy. nakakalason. Ang phenol ay bahagyang natutunaw sa tubig sa temperatura ng silid. Ang isang may tubig na solusyon ng phenol ay tinatawag na carbolic acid. Nagdudulot ito ng paso kapag nadikit sa balat, kaya dapat pangasiwaan nang may pag-iingat ang phenol!

Mga katangian ng kemikal.

mga katangian ng acid. Tulad ng nabanggit na, ang hydrogen atom ng hydroxyl group ay may acidic na karakter. Ang mga acidic na katangian ng phenol ay mas malinaw kaysa sa tubig at alkohol. Hindi tulad ng mga alkohol at tubig, ang phenol ay tumutugon hindi lamang sa mga metal na alkali, kundi pati na rin sa mga alkali upang mabuo mga phenolate:

Gayunpaman, ang mga acidic na katangian ng phenols ay hindi gaanong binibigkas kaysa sa mga inorganic at carboxylic acid. Halimbawa, ang acidic na katangian ng phenol ay humigit-kumulang $3000$ beses na mas mahina kaysa sa carbonic acid. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagpasa ng carbon dioxide sa pamamagitan ng isang may tubig na solusyon ng sodium phenolate, ang libreng phenol ay maaaring ihiwalay:

Ang pagdaragdag ng hydrochloric o sulfuric acid sa isang may tubig na solusyon ng sodium phenolate ay humahantong din sa pagbuo ng phenol:

Kwalitatibong reaksyon sa phenol.

Ang phenol ay tumutugon sa iron(III) chloride upang bumuo ng isang matinding purple complex compound.

Ginagawang posible ng reaksyong ito na makita ito kahit na sa napakalimitadong dami. Ang iba pang mga phenol na naglalaman ng isa o higit pang mga hydroxyl group sa benzene ring ay nagbibigay din ng maliwanag na asul-violet na kulay kapag ni-react sa iron (III) chloride.

Mga reaksyon ng singsing ng benzene.

Ang pagkakaroon ng isang hydroxyl substituent ay lubos na nagpapadali sa kurso ng electrophilic substitution reactions sa benzene ring.

1. Bromination ng phenol. Hindi tulad ng benzene, ang phenol bromination ay hindi nangangailangan ng pagdaragdag ng isang catalyst (iron(III) bromide).

Bilang karagdagan, ang pakikipag-ugnayan sa phenol ay nagpapatuloy nang pili (selective): ang mga atomo ng bromine ay ipinapadala sa ortho- at mga posisyong para, pinapalitan ang mga atomo ng hydrogen na matatagpuan doon. Ang pagpili ng pagpapalit ay ipinaliwanag ng mga tampok ng elektronikong istraktura ng molekulang phenol na tinalakay sa itaas.

Kaya, kapag ang phenol ay tumutugon sa bromine na tubig, isang puting precipitate ang nabuo 2,4,6-tribromophenol:

Ang reaksyong ito, pati na rin ang reaksyon sa iron (III) chloride, ay nagsisilbi para sa qualitative detection ng phenol.

2. Phenol nitration ay nangyayari rin nang mas madali kaysa sa nitration ng benzene. Ang reaksyon na may dilute na nitric acid ay nagpapatuloy sa temperatura ng silid. Ang resulta ay isang timpla ortho- at pares- isomer ng nitrophenol:

Kapag ginamit ang puro nitric acid, nabubuo ang isang paputok - 2,4,6-trinitrophenol(picric acid):

3. Hydrogenation ng aromatic ring ng phenol sa pagkakaroon ng isang katalista ay madaling nangyayari:

4.Polycondensation ng phenol na may aldehydes, lalo na sa formaldehyde, ay nangyayari sa pagbuo ng mga produkto ng reaksyon - phenol-formaldehyde resins at solid polymers.

Ang pakikipag-ugnayan ng phenol na may formaldehyde ay maaaring inilarawan ng scheme:

Marahil ay napansin mo na ang "mobile" na mga atomo ng hydrogen ay napanatili sa molekula ng dimer, na nangangahulugan na ang karagdagang pagpapatuloy ng reaksyon ay posible na may sapat na dami ng mga reagents:

Reaksyon polycondensation, mga. ang reaksyon ng produksyon ng polimer, na nagpapatuloy sa pagpapalabas ng isang mababang-molekular na by-product (tubig), ay maaaring magpatuloy pa (hanggang sa ganap na maubos ang isa sa mga reagents) sa pagbuo ng malalaking macromolecules. Ang proseso ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng pangkalahatang equation:

Ang pagbuo ng mga linear na molekula ay nangyayari sa ordinaryong temperatura. Ang pagsasagawa ng reaksyong ito kapag pinainit ay humahantong sa katotohanan na ang nagresultang produkto ay may branched na istraktura, ito ay solid at hindi matutunaw sa tubig. Bilang resulta ng pag-init ng isang linear na phenol-formaldehyde resin na may labis na aldehyde, ang mga solidong masa ng plastik na may mga natatanging katangian ay nakuha. Ang mga polymer batay sa phenol-formaldehyde resins ay ginagamit para sa paggawa ng mga barnis at pintura, mga produktong plastik na lumalaban sa pag-init, paglamig, tubig, alkalis at mga acid, at may mataas na mga katangian ng dielectric. Ang mga polymer na nakabatay sa phenol-formaldehyde resins ay ginagamit upang gawin ang pinakamahalaga at mahalagang bahagi ng mga electrical appliances, power unit case at machine parts, ang polymer base ng mga naka-print na circuit board para sa mga radio device. Ang mga pandikit na batay sa phenol-formaldehyde resins ay mapagkakatiwalaang kumonekta sa mga bahagi ng iba't ibang kalikasan, na nagpapanatili ng pinakamataas na lakas ng bono sa isang napakalawak na hanay ng temperatura. Ang ganitong pandikit ay ginagamit upang i-fasten ang metal base ng mga lighting lamp sa isang glass bombilya. Ngayon naiintindihan mo na kung bakit malawakang ginagamit ang phenol at mga produkto batay dito.

Mga katangian ng kemikal ng aldehydes, saturated carboxylic acids, esters

Aldehydes at ketones

Ang mga aldehydes ay mga organikong compound na ang mga molekula ay naglalaman ng isang carbonyl group. , konektado sa isang hydrogen atom at isang hydrocarbon radical.

Ang pangkalahatang formula para sa aldehydes ay:

Sa pinakasimpleng aldehyde, formaldehyde, ang pangalawang hydrogen atom ay gumaganap ng papel ng isang hydrocarbon radical:

Ang isang carbonyl group na nakagapos sa isang hydrogen atom ay tinatawag aldehyde:

Ang mga organikong sangkap sa mga molekula kung saan ang pangkat ng carbonyl ay nakagapos sa dalawang radikal na hydrocarbon ay tinatawag na mga ketone.

Malinaw, ang pangkalahatang formula para sa mga ketone ay:

Ang carbonyl group ng ketones ay tinatawag pangkat ng keto.

Sa pinakasimpleng ketone, acetone, ang carbonyl group ay nakagapos sa dalawang methyl radical:

Nomenclature at isomerism

Depende sa istraktura ng hydrocarbon radical na nauugnay sa aldehyde group, ang paglilimita, unsaturated, aromatic, heterocyclic at iba pang mga aldehydes ay nakikilala:

Alinsunod sa IUPAC nomenclature, ang mga pangalan ng saturated aldehydes ay nabuo mula sa pangalan ng isang alkane na may parehong bilang ng mga carbon atom sa molekula gamit ang suffix. -al. Halimbawa:

Ang pagbilang ng mga carbon atom ng pangunahing chain ay nagsisimula sa carbon atom ng aldehyde group. Samakatuwid, ang pangkat ng aldehyde ay palaging matatagpuan sa unang carbon atom, at hindi kinakailangang ipahiwatig ang posisyon nito.

Kasama ng sistematikong katawagan, ginagamit din ang mga maliit na pangalan ng malawakang ginagamit na aldehydes. Ang mga pangalang ito ay karaniwang hinango sa mga pangalan ng mga carboxylic acid na nauugnay sa aldehydes.

Para sa pangalan ng mga ketone ayon sa sistematikong nomenclature, ang pangkat ng keto ay tinutukoy ng suffix -siya at isang numero na nagsasaad ng bilang ng carbon atom ng pangkat ng carbonyl (dapat magsimula sa dulo ng chain na pinakamalapit sa pangkat ng keto). Halimbawa:

Para sa aldehydes, isang uri lamang ng structural isomerism ang katangian - isomerism ng carbon skeleton, na posible mula sa butanal, at para sa ketones - din ang isomerism ng posisyon ng carbonyl group. Bilang karagdagan, nailalarawan din sila ng interclass isomerism (propanal at propanone).

Mga trivial na pangalan at kumukulo ng ilang aldehydes.

Mga katangiang pisikal at kemikal

pisikal na katangian.

Sa isang molekula ng aldehyde o ketone, dahil sa mas malaking electronegativity ng oxygen atom kumpara sa carbon atom, ang $C=O$ na bono ay malakas na napolarize dahil sa pagbabago sa density ng elektron ng $π$ na bono sa oxygen:

Ang mga aldehydes at ketone ay mga polar na sangkap na may labis na densidad ng elektron sa atom ng oxygen. Ang mga mas mababang miyembro ng serye ng mga aldehydes at ketones (formaldehyde, acetaldehyde, acetone) ay walang katapusang natutunaw sa tubig. Ang kanilang mga boiling point ay mas mababa kaysa sa mga katumbas na alkohol. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa mga molekula ng aldehydes at ketones, hindi katulad ng mga alkohol, walang mga mobile na atomo ng hydrogen at hindi sila bumubuo ng mga iniuugnay dahil sa mga bono ng hydrogen. Ang mas mababang aldehydes ay may masangsang na amoy; Ang mga aldehyde na naglalaman ng apat hanggang anim na carbon atom sa kadena ay may hindi kanais-nais na amoy; ang mas mataas na aldehydes at ketones ay may mga bulaklak na amoy at ginagamit sa pabango.

Mga katangian ng kemikal

Ang pagkakaroon ng isang pangkat ng aldehyde sa isang molekula ay tumutukoy sa mga katangian ng aldehydes.

mga reaksyon sa pagbawi.

Pagdaragdag ng hydrogen sa mga molekulang aldehyde ay nangyayari sa dobleng bono sa pangkat ng carbonyl:

Ang mga aldehydes ay hydrogenated bilang pangunahing alkohol, habang ang mga ketone ay pangalawang alkohol.

Kaya, kapag ang acetaldehyde ay hydrogenated sa isang nickel catalyst, ang ethyl alcohol ay nabuo, at kapag ang acetone ay hydrogenated, ang propanol-2 ay nabuo:

Hydrogenation ng aldehydes reaksyon sa pagbawi, kung saan bumababa ang estado ng oksihenasyon ng carbon atom sa pangkat ng carbonyl.

Mga reaksyon ng oksihenasyon.

Ang mga aldehydes ay hindi lamang nakakabawi, kundi pati na rin mag-oxidize. Kapag na-oxidize, ang mga aldehydes ay bumubuo ng mga carboxylic acid. Sa eskematiko, ang prosesong ito ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod:

Mula sa propionaldehyde (propanal), halimbawa, nabuo ang propionic acid:

Ang mga aldehydes ay na-oxidized kahit na sa pamamagitan ng atmospheric oxygen at tulad ng mahinang oxidizing agent bilang isang ammonia solution ng silver oxide. Sa isang pinasimpleng anyo, ang prosesong ito ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng equation ng reaksyon:

Halimbawa:

Mas tiyak, ang prosesong ito ay makikita ng mga equation:

Kung ang ibabaw ng sisidlan kung saan isinasagawa ang reaksyon ay dati nang degreased, kung gayon ang pilak na nabuo sa panahon ng reaksyon ay sumasakop dito ng isang kahit na manipis na pelikula. Samakatuwid, ang reaksyong ito ay tinatawag na reaksyon "salamin na pilak". Ito ay malawakang ginagamit para sa paggawa ng mga salamin, mga dekorasyong pilak at mga dekorasyong Pasko.

Ang bagong precipitated copper (II) hydroxide ay maaari ding kumilos bilang isang oxidizing agent para sa aldehydes. Ang pag-oxidizing ng aldehyde, ang $Cu^(2+)$ ay nababawasan sa $Cu^+$. Ang copper (I) hydroxide $CuOH$ na nabuo sa panahon ng reaksyon ay agad na nabubulok sa pulang tanso (I) oxide at tubig:

Ang reaksyong ito, tulad ng reaksyon ng "salamin na pilak", ay ginagamit upang makita ang mga aldehydes.

Ang mga ketone ay hindi na-oxidized alinman sa pamamagitan ng atmospheric oxygen o ng isang mahinang oxidizing agent bilang isang ammonia solution ng silver oxide.

Mga indibidwal na kinatawan ng aldehydes at ang kanilang kahulugan

Formaldehyde(methanal, formic aldehyde$HCHO$ ) - isang walang kulay na gas na may masangsang na amoy at kumukulo na $ -21C ° $, madali nating matutunaw sa tubig. Ang formaldehyde ay nakakalason! Ang solusyon ng formaldehyde sa tubig ($40%$) ay tinatawag na formalin at ginagamit para sa pagdidisimpekta. Sa agrikultura, ang formalin ay ginagamit para sa pagbibihis ng mga buto, sa industriya ng katad - para sa pagproseso ng katad. Ang formaldehyde ay ginagamit upang makakuha ng urotropin - isang sangkap na panggamot. Minsan naka-compress sa anyo ng mga briquettes, ang urotropin ay ginagamit bilang isang gasolina (dry alcohol). Ang isang malaking halaga ng formaldehyde ay natupok sa paggawa ng phenol-formaldehyde resins at ilang iba pang mga sangkap.

Acetic aldehyde(ethanol, acetaldehyde$CH_3CHO$ ) - isang likido na may matalim na hindi kanais-nais na amoy at isang kumukulo na $ 21 ° C $, matutunaw kami nang maayos sa tubig. Ang acetic acid at isang bilang ng iba pang mga sangkap ay nakuha mula sa acetaldehyde sa isang pang-industriya na sukat, ginagamit ito para sa paggawa ng iba't ibang mga plastik at acetate fibers. Ang acetic aldehyde ay lason!

mga carboxylic acid

Ang mga sangkap na naglalaman ng isa o higit pang mga pangkat ng carboxyl sa isang molekula ay tinatawag na mga carboxylic acid.

pangkat ng mga atomo tinawag pangkat ng carboxyl, o carboxyl.

Ang mga organikong acid na naglalaman ng isang pangkat ng carboxyl sa molekula ay monobasic.

Ang pangkalahatang formula para sa mga acid na ito ay $RCOOH$, halimbawa:

Ang mga carboxylic acid na naglalaman ng dalawang grupo ng carboxyl ay tinatawag dibasic. Kabilang dito, halimbawa, ang mga oxalic at succinic acid:

Meron din polybasic mga carboxylic acid na naglalaman ng higit sa dalawang grupo ng carboxyl. Kabilang dito, halimbawa, ang tribasic citric acid:

Depende sa likas na katangian ng hydrocarbon radical, ang mga carboxylic acid ay nahahati sa limiting, unsaturated, aromatic.

Ang paglilimita, o saturated, carboxylic acid ay, halimbawa, propanoic (propionic) acid:

o pamilyar na sa atin ang succinic acid.

Malinaw, ang mga saturated carboxylic acid ay hindi naglalaman ng $π$-bond sa hydrocarbon radical. Sa mga molekula ng unsaturated carboxylic acid, ang pangkat ng carboxyl ay nakagapos sa isang unsaturated, unsaturated hydrocarbon radical, halimbawa, sa acrylic (propene) $CH_2=CH—COOH$ o oleic $CH_3—(CH_2)_7—CH=CH—( CH_2)_7—Mga molekula ng COOH $ at iba pang mga acid.

Tulad ng makikita mula sa formula ng benzoic acid, ito ay mabango, dahil naglalaman ito ng isang aromatic (benzene) na singsing sa molekula:

Nomenclature at isomerism

Ang mga pangkalahatang prinsipyo para sa pagbuo ng mga pangalan ng mga carboxylic acid, pati na rin ang iba pang mga organikong compound, ay isinasaalang-alang na. Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang nomenclature ng mono- at dibasic carboxylic acids. Ang pangalan ng isang carboxylic acid ay nabuo mula sa pangalan ng kaukulang alkane (isang alkane na may parehong bilang ng mga carbon atom sa molekula) na may pagdaragdag ng suffix. -ov-, pagtatapos -at ako at ang mga salitang acid. Ang pagbilang ng mga carbon atom ay nagsisimula sa pangkat ng carboxyl. Halimbawa:

Ang bilang ng mga pangkat ng carboxyl ay ipinahiwatig sa pangalan sa pamamagitan ng mga prefix di-, tri-, tetra-:

Maraming mga acid ang mayroon ding makasaysayang nabuo, o walang kuwentang, mga pangalan.

Mga pangalan ng mga carboxylic acid.

Formula ng kemikal	Systematic na pangalan ng acid	Trivial na pangalan para sa isang acid
$H—COOH$	mitein	Formic
$CH_3—COOH$	Ethane	Acetic
$CH_3—CH_2—COOH$	propane	propionic
$CH_3—CH_2—CH_2—COOH$	Butane	mamantika
$CH_3—CH_2—CH_2—CH_2—COOH$	Pentane	Valerian
$CH_3—(CH_2)_4—COOH$	Hexane	Naylon
$CH_3—(CH_2)_5—COOH$	Heptanoic	Enanthic
$NEOS-UNSD$	Ethandium	kastanyo
$HOOS—CH_2—COOH$	Propandioic	Malonic
$HOOS—CH_2—CH_2—COOH$	Butane	Amber

Matapos makilala ang magkakaibang at kawili-wiling mundo ng mga organikong acid, isaalang-alang natin nang mas detalyado ang paglilimita sa mga monobasic carboxylic acid.

Malinaw na ang komposisyon ng mga acid na ito ay ipinahayag ng pangkalahatang formula na $C_nH_(2n)O_2$, o $C_nH_(2n+1)COOH$, o $RCOOH$.

Mga katangiang pisikal at kemikal

pisikal na katangian.

Mas mababang mga acid, i.e. ang mga acid na may medyo maliit na molekular na timbang, na naglalaman ng hanggang apat na carbon atoms sa isang molekula, ay mga likidong may katangian na masangsang na amoy (tandaan ang amoy ng acetic acid). Ang mga acid na naglalaman ng mula $4$ hanggang $9$ ng mga carbon atom ay malapot na madulas na likido na may hindi kanais-nais na amoy; naglalaman ng higit sa $9$ carbon atoms sa isang molecule - solid substance na hindi natutunaw sa tubig. Ang mga kumukulo na punto ng paglilimita sa mga monobasic na carboxylic acid ay tumataas sa pagtaas ng bilang ng mga carbon atom sa molekula at, dahil dito, sa pagtaas ng relatibong timbang ng molekular. Halimbawa, ang boiling point ng formic acid ay $100.8°C$, ang acetic acid ay $118°C$, at ang propionic acid ay $141°C$.

Ang pinakasimpleng carboxylic acid, formic $HCOOH$, na may maliit na kamag-anak na molekular na timbang $(M_r(HCOOH)=46)$, sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay isang likido na may kumukulo na $100.8°С$. Kasabay nito, ang butane $(M_r(C_4H_(10))=58)$ sa ilalim ng parehong mga kondisyon ay gas at may kumukulong punto na $-0.5°C$. Ang pagkakaibang ito sa pagitan ng mga kumukulo at kamag-anak na molekular na masa ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng mga carboxylic acid dimer, kung saan ang dalawang acid molecule ay pinag-uugnay ng dalawang hydrogen bond:

Ang paglitaw ng mga bono ng hydrogen ay nagiging malinaw kapag isinasaalang-alang ang istraktura ng mga molekula ng carboxylic acid.

Ang mga molekula ng saturated monobasic carboxylic acid ay naglalaman ng isang polar group ng mga atom - carboxyl at isang malaking non-polar hydrocarbon radical. Ang pangkat ng carboxyl ay naaakit sa mga molekula ng tubig, na bumubuo ng mga bono ng hydrogen sa kanila:

Ang mga formic at acetic acid ay walang katapusang natutunaw sa tubig. Malinaw, na may pagtaas sa bilang ng mga atom sa hydrocarbon radical, bumababa ang solubility ng mga carboxylic acid.

Mga katangian ng kemikal.

Ang mga pangkalahatang katangian na katangian ng klase ng mga acid (parehong organic at inorganic) ay dahil sa presensya sa mga molecule ng isang hydroxyl group na naglalaman ng isang malakas na polar bond sa pagitan ng hydrogen at oxygen atoms. Isaalang-alang natin ang mga katangiang ito gamit ang halimbawa ng mga organikong acid na nalulusaw sa tubig.

1. Dissociation sa pagbuo ng mga hydrogen cation at anion ng acid residue:

$CH_3-COOH⇄CH_3-COO^(-)+H^+$

Mas tiyak, ang prosesong ito ay inilarawan ng isang equation na isinasaalang-alang ang pakikilahok ng mga molekula ng tubig dito:

$CH_3-COOH+H_2O⇄CH_3COO^(-)+H_3O^+$

Ang equilibrium ng dissociation ng mga carboxylic acid ay inilipat sa kaliwa; ang karamihan sa kanila ay mahina electrolytes. Gayunpaman, ang maasim na lasa ng, halimbawa, acetic at formic acids ay dahil sa paghihiwalay sa mga hydrogen cation at anion ng acidic residues.

Malinaw, ang pagkakaroon ng "acidic" hydrogen sa mga molekula ng mga carboxylic acid, i.e. hydrogen carboxyl group, dahil sa iba pang mga katangian ng katangian.

2. Pakikipag-ugnayan sa mga metal nakatayo sa electrochemical series ng mga boltahe hanggang sa hydrogen: $nR-COOH+M→(RCOO)_(n)M+(n)/(2)H_2$

Kaya, binabawasan ng iron ang hydrogen mula sa acetic acid:

$2CH_3-COOH+Fe→(CH_3COO)_(2)Fe+H_2$

3. Pakikipag-ugnayan sa mga pangunahing oksido sa pagbuo ng asin at tubig:

$2R-COOH+CaO→(R-COO)_(2)Ca+H_2O$

4. Pakikipag-ugnayan sa metal hydroxides sa pagbuo ng asin at tubig (reaksyon ng neutralisasyon):

$R—COOH+NaOH→R—COONa+H_2O$,

$2R—COOH+Ca(OH)_2→(R—COO)_(2)Ca+2H_2O$.

5. Pakikipag-ugnayan sa mga asing-gamot ng mas mahinang mga acid sa pagbuo ng huli. Kaya, pinapalitan ng acetic acid ang stearic acid mula sa sodium stearate at carbonic acid mula sa potassium carbonate:

$CH_3COOH+C_(17)H_(35)COONa→CH_3COONa+C_(17)H_(35)COOH↓$,

$2CH_3COOH+K_2CO_3→2CH_3COOK+H_2O+CO_2$.

6. Pakikipag-ugnayan ng mga carboxylic acid sa mga alkohol na may pagbuo ng mga ester - ang reaksyon ng esterification (isa sa pinakamahalagang reaksyon na katangian ng mga carboxylic acid):

Ang pakikipag-ugnayan ng mga carboxylic acid sa mga alkohol ay na-catalyzed ng mga hydrogen cation.

Ang reaksyon ng esterification ay nababaligtad. Ang ekwilibriyo ay lumilipat patungo sa pagbuo ng ester sa pagkakaroon ng mga ahente ng dewatering at kapag ang ester ay tinanggal mula sa pinaghalong reaksyon.

Sa reverse esterification reaction, na tinatawag na ester hydrolysis (reaksyon ng isang ester sa tubig), isang acid at isang alkohol ay nabuo:

Malinaw, upang tumugon sa mga carboxylic acid, i.e. Ang mga polyhydric alcohol, tulad ng gliserol, ay maaari ding pumasok sa isang esterification reaction:

Ang lahat ng carboxylic acids (maliban sa formic), kasama ang isang carboxyl group, ay naglalaman ng hydrocarbon residue sa kanilang mga molecule. Siyempre, hindi ito makakaapekto sa mga katangian ng mga acid, na tinutukoy ng likas na katangian ng nalalabi ng hydrocarbon.

7. Maramihang mga reaksyon sa pagdaragdag ng bono- ang mga unsaturated carboxylic acid ay pumapasok sa kanila. Halimbawa, ang reaksyon ng pagdaragdag ng hydrogen ay hydrogenation. Para sa isang acid na naglalaman ng isang $π$-bond sa radical, ang equation ay maaaring isulat sa pangkalahatang anyo:

$C_(n)H_(2n-1)COOH+H_2(→)↖(catalyst)C_(n)H_(2n+1)COOH.$

Kaya, kapag ang oleic acid ay hydrogenated, nabuo ang saturated stearic acid:

$(C_(17)H_(33)COOH+H_2)↙(\text"oleic acid")(→)↖(catalyst)(C_(17)H_(35)COOH)↙(\text"stearic acid") $

Ang mga unsaturated carboxylic acid, tulad ng iba pang unsaturated compound, ay nagdaragdag ng mga halogens sa double bond. Halimbawa, ang acrylic acid ay nag-decolorize ng bromine na tubig:

$(CH_2=CH—COOH+Br_2)↙(\text"acrylic(propenoic) acid")→(CH_2Br—CHBr—COOH)↙(\text"2,3-dibromopropanoic acid").$

8. Mga reaksyon ng pagpapalit (na may mga halogens)- Ang mga saturated carboxylic acid ay maaaring pumasok sa kanila. Halimbawa, sa pamamagitan ng pagtugon sa acetic acid sa chlorine, ang iba't ibang chlorine derivatives ng mga acid ay maaaring makuha:

$CH_3COOH+Cl_2(→)↖(Р(pula))(CH_2Cl-COOH+HCl)↙(\text"chloroacetic acid")$,

$CH_2Cl-COOH+Cl_2(→)↖(Р(red))(CHCl_2-COOH+HCl)↙(\text"dichloroacetic acid")$,

$CHCl_2-COOH+Cl_2(→)↖(Р(red))(CCl_3-COOH+HCl)↙(\text"trichloroacetic acid")$

Mga indibidwal na kinatawan ng mga carboxylic acid at ang kanilang kahalagahan

Formic(methane) acid HCOOH— isang likidong may masangsang na amoy at kumukulo na $100.8°C$, lubos na natutunaw sa tubig. Ang formic acid ay lason Nagdudulot ng paso kapag nadikit sa balat! Ang nakatutusok na likido na itinago ng mga langgam ay naglalaman ng acid na ito. Ang formic acid ay may disinfectant na ari-arian at samakatuwid ay nahahanap ang aplikasyon nito sa mga industriya ng pagkain, katad at parmasyutiko, at gamot. Ginagamit ito sa pagtitina ng mga tela at papel.

Acetic (ethane)acid Ang $CH_3COOH$ ay isang walang kulay na likido na may katangian na masangsang na amoy, na nahahalo sa tubig sa anumang ratio. Ang mga may tubig na solusyon ng acetic acid ay ibinebenta sa ilalim ng pangalan ng suka ($3-5%$ na solusyon) at suka na esensya ($70-80%$ na solusyon) at malawakang ginagamit sa industriya ng pagkain. Ang acetic acid ay isang mahusay na solvent para sa maraming mga organikong sangkap at samakatuwid ay ginagamit sa pagtitina, sa industriya ng katad, at sa industriya ng pintura at barnisan. Bilang karagdagan, ang acetic acid ay isang hilaw na materyal para sa paggawa ng maraming teknikal na mahahalagang organikong compound: halimbawa, ginagamit ito upang makakuha ng mga sangkap na ginagamit upang kontrolin ang mga damo - mga herbicide.

Ang acetic acid ang pangunahing sangkap suka ng alak, ang katangiang amoy nito ay dahil mismo dito. Ito ay isang produkto ng oksihenasyon ng ethanol at nabuo mula dito kapag ang alak ay nakaimbak sa hangin.

Ang pinakamahalagang kinatawan ng pinakamataas na naglilimita sa mga monobasic acid ay palmitic$C_(15)H_(31)COOH$ at stearic$C_(17)H_(35)COOH$ acids. Hindi tulad ng mas mababang mga acid, ang mga sangkap na ito ay solid, mahinang natutunaw sa tubig.

Gayunpaman, ang kanilang mga asing-gamot - stearates at palmitates - ay lubos na natutunaw at may detergent effect, kaya naman tinatawag din itong mga sabon. Malinaw na ang mga sangkap na ito ay ginawa sa isang malaking sukat. Sa mga unsaturated na mas mataas na carboxylic acid, ang pinakamahalaga ay oleic acid$C_(17)H_(33)COOH$, o $CH_3 - (CH_2)_7 - CH=CH -(CH_2)_7COOH$. Ito ay parang langis na likido na walang lasa o amoy. Ang mga asin nito ay malawakang ginagamit sa teknolohiya.

Ang pinakasimpleng kinatawan ng mga dibasic carboxylic acid ay oxalic (ethanedioic) acid$HOOC—COOH$, ang mga asin nito ay matatagpuan sa maraming halaman, halimbawa, sa sorrel at oxalis. Ang oxalic acid ay isang walang kulay na mala-kristal na substansiya, lubos na natutunaw sa tubig. Ito ay ginagamit sa buli ng mga metal, sa woodworking at mga industriya ng katad.

Ester

Kapag ang mga carboxylic acid ay nakikipag-ugnayan sa mga alkohol (esterification reaction), ester:

Ang reaksyong ito ay nababaligtad. Ang mga produkto ng reaksyon ay maaaring makipag-ugnayan sa isa't isa upang mabuo ang mga paunang sangkap - alkohol at acid. Kaya, ang reaksyon ng mga ester sa tubig—hydrolysis ng ester—ay ang kabaligtaran ng reaksyon ng esteripikasyon. Ang chemical equilibrium, na itinatag kapag ang mga rate ng direktang (esterification) at reverse (hydrolysis) na mga reaksyon ay pantay, ay maaaring ilipat patungo sa pagbuo ng eter sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga ahente ng pag-alis ng tubig.

Mga taba- derivatives ng mga compound na ester ng glycerol at mas mataas na carboxylic acid.

Ang lahat ng taba, tulad ng ibang mga ester, ay sumasailalim sa hydrolysis:

Kapag ang hydrolysis ng taba ay isinasagawa sa isang alkaline medium $(NaOH)$ at sa pagkakaroon ng soda ash $Na_2CO_3$, ito ay nagpapatuloy nang hindi maibabalik at humahantong sa pagbuo ng hindi mga carboxylic acid, ngunit ang kanilang mga asin, na tinatawag na mga sabon. Samakatuwid, ang hydrolysis ng mga taba sa isang alkaline na kapaligiran ay tinatawag saponification.

Mga Substituent CH 3 , CH 2 R, CHR 2 , CR 3 , OH, OR, NH 2 , NHR, NR 2 , F, Cl, Br, I at iba pa ay tinatawag na mga kinatawan unang uri. May kakayahan silang mag-donate ng mga electron ay mga substituent na nagbibigay ng elektron.

Mga substituent ng pangalawang uri may kakayahang humila at tumanggap ng mga electron . Ito ay mga electron-withdrawing substituents. Kabilang dito ang SO 3 H, NO 2 , COOH, COOR, CHO, COR, CN, NH 3 + at iba pa.

Sa turn nito, umaatake (pagpapalit) ng mga grupo ay maaaring maging electrophilic o nucleophilic. Ang mga electrophilic reagents ay nagsisilbing electron acceptors sa reaksyon. Sa isang partikular na kaso, ito mga kasyon. Ang mga nucleophilic reagents sa reaksyon ay mga donor ng elektron. Sa isang partikular na kaso, ito mga anion.

Kung ang reagent ay kumikilos sa nucleus na may isang substituent, kung gayon maraming mga pagpipilian para sa kanilang pakikipag-ugnayan ay maaaring makilala:

– representante ng unang uri; electrophilic reagent.

Bilang halimbawa, isaalang-alang ang reaksyon ng toluene nitration na may nitrating mixture (isang pinaghalong nitric at sulfuric acid).

Ang methyl group sa toluene ay isang first-class orientant. Ito ay isang electron donor particle.. kaya lang core sa kabuuan dahil sa pagbabago sa density ng elektron mula sa pangkat ng methyl, ito ay tumatanggap ng isang fractional na negatibong singil. Ang mga carbon atom na pinakamalapit sa substituent ay negatibo rin na sinisingil.. Ang mga kasunod na carbon ng cycle ay nakakakuha ng mga alternating charge(alternating effect). Ang reaksyon sa pagitan ng nitric at sulfuric acid ng nitrating mixture ay nagbibigay ng ilang mga particle, bukod sa kung saan ay naroroon electrophilic particle NO 2 +(ipinapakita sa itaas ng arrow sa mga bracket sa diagram), na umaatake sa mga negatibong sisingilin na atom ng cycle. Ang mga hydrogen atoms ay pinalitan ng isang nitro group in ortho- at pares- mga posisyon na nauugnay sa pangkat ng methyl. Dahil ang nucleus ay may negatibong singil at ang umaatakeng particle ay electrophilic(positibong sisingilin), ang reaksyon ay pinadali at maaaring magpatuloy sa ilalim ng mas banayad na mga kondisyon kumpara sa nitration ng benzene.

– Deputy ng pangalawang uri; electrophilic reagent.

Ang pangkat ng sulfonic (orientant ng pangalawang uri, pag-withdraw ng elektron), dahil sa paglipat ng density ng elektron patungo sa sarili nito, ay positibong sinisingil ang nucleus sa kabuuan at ang pinakamalapit na mga carbon ng nucleus. Ang umaatakeng particle ay electrophilic. Oryentasyon sa meta-posisyon. Ang substituent ay humahadlang sa pagkilos ng reagent. Ang sulfonation ay dapat isagawa gamit ang puro sulfuric acid sa mataas na temperatura.

– Deputy ng pangalawang uri; nucleophilic reagent.

Alinsunod sa mga singil, ang nucleophilic particle OK - umaatake ortho- at pares-Pinapadali ng posisyon at substituent ang pagkilos ng reagent. Gayunpaman, Ang mga reaksyon ng pagpapalit ng nucleophilic ay kailangang isagawa sa ilalim ng medyo malupit na mga kondisyon. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng energetic unfavorability ng transition state sa reaksyon at sa pamamagitan ng katotohanan na π Ang ulap ng elektron ng molekula ay nagtataboy sa umaatakeng nucleophilic particle.

– Deputy ng unang uri; nucleophilic reagent.

Ang substituent ay humahadlang sa pagkilos ng reagent. Oryentasyon sa meta-posisyon. Ang ganitong mga reaksyon ay halos hindi natanto.

Kung mayroong maraming iba't ibang mga substituent sa nucleus, pagkatapos ang nangingibabaw na epekto sa paggabay ay ibinibigay ng isa na may pinakamalaking epekto sa pag-orient. Halimbawa, sa mga electrophilic substitution reactions ayon sa lakas ng orientational action, ang mga substituent ay maaaring isaayos sa sumusunod na hilera:

OH > NH 2 > OR > Cl > I > Br > CH 3; Ang kakayahang mag-orient ng mga orientant ng pangalawang uri ay bumababa sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: NO 2 > COOH > SO 3 H. Ang isang halimbawa ay ang reaksyon ng chlorination ortho-cresol (1-hydroxy-2-methylbenzene):

Ang parehong mga substituent ay mga orientant ng unang uri, mga donor ng elektron. Sa paghusga sa mga singil sa mga carbon atom (sa panaklong, mula sa pangkat na –OH), hindi tumutugma ang oryentasyon. Dahil ang phenolic hydroxyl ay ang mas malakas na orientant, higit sa lahat ang mga produktong naaayon sa oryentasyon ng pangkat na ito ay nakuha. Ang parehong mga substituent ay nagpapadali sa reaksyon. Ang reaksyon ay electrophilic dahil sa pakikipag-ugnayan ng katalista sa molecular chlorine.

Sa pagsasagawa, ang mga panuntunan sa pagpapalit ay kadalasang hindi mahigpit na ipinapatupad. Ang pagpapalit ay nagbubunga ng lahat ng posibleng mga produkto. Ngunit palaging may higit pang mga produkto na dapat makuha ayon sa mga patakaran. Halimbawa, kapag ang toluene ay nitrayd, 62% ortho-, 33,5 % pares- at 4.5% meta-nitrotolunes.

Ang pagbabago sa kapaligiran (temperatura, presyon, katalista, solvent, atbp.) ay karaniwang may maliit na epekto sa oryentasyon.

Ang ilang mga reaksyon ng pagpapalit ay ipinapakita kapag ipinapaliwanag ang mga panuntunan sa oryentasyon. Tingnan natin ang ilan pang mga reaksyon.

- Kapag ang chlorine o bromine ay kumikilos sa benzene sa pagkakaroon ng mga catalyst - mga carrier ng halides, halimbawa, FeCl 3 , AlCl 3 , SnCl 4 at iba pa, ang mga hydrogen atoms ay sunud-sunod na pinapalitan ng halogen sa mga cyclic carbon.

Sa huling electrophilic reaction chlorine bilang isang orientant ng unang uri ay nagtuturo sa pangalawang chlorine atom sa ortho- at pares- mga probisyon(pangunahin sa pares-). Gayunpaman, hindi tulad ng iba pang mga orientant ng unang uri, ito nahihirapang mag-react dahil sa malakas nitong binibigkas na mga katangian ng electron-acceptor, positibong nagcha-charge sa nucleus. Sa sandali ng pag-atake ng electrophilic particle, ang halogen ng paunang tambalan ay nagbabalik ng bahagi ng density ng elektron sa nucleus, na lumilikha ng mga singil sa mga carbon nito na naaayon sa pagkilos ng orientant ng unang uri (dynamic na orientation effect).

– Halogenation ng alkyl-substituted benzenes sa liwanag dumadaloy sa pamamagitan ng radikal na mekanismo. at nagaganap ang pagpapalit
α-carbon atom ng side chain:

– Kapag nitrayd ayon kay Konovalov(dilute aqueous solution ng nitric acid, ~140 °C), na nagpapatuloy sa pamamagitan ng radikal na mekanismo, ay humahantong din sa pagpapalit sa kadena sa gilid:

– Oxidation ng benzene at mga homologue nito

singsing ng benzene napakahirap mag-oxidize. Gayunpaman, sa pagkakaroon ng isang katalista V 2 O 5 sa temperatura na 400 ° C ... 500 ° C, ang benzene ay bumubuo ng maleic acid:

Ang mga Benzene homolog sa panahon ng oksihenasyon ay nagbibigay ng mga aromatic acid. Bukod dito, ang side chain ay nagbibigay ng carboxyl group sa aromatic ring, anuman ang haba nito.

Ang pagpili ng mga ahente ng oxidizing ay maaaring makamit ang sunud-sunod na oksihenasyon ng mga side chain.

Ang mga hydroperoxide ay nabuo mula sa mga alkylbenzenes sa pagkakaroon ng mga catalyst, ang agnas kung saan gumagawa ng phenol at ang kaukulang mga ketone.