Конспект лекций по дисциплине «Органическая химия» Для студентів напряму підготовки 040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»
Получение из галогенангидридов кислот
жүктеу/скачать 2.14 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Получение из ангидридов кислот
- Отдельные представители сложных эфиров
- Сложные эфиры фруктовых эссенций
- Эфиры акриловой и метакриловой кислот
- Сложные виниловые эфиры
- Отдельные представители предельных одноосных кислот
Получение из галогенангидридов кислотА   налогичный предыдущему метод получения сложных эфиров заключается в действии спиртов или алкоголятов на галогенангидриды кислот. Например: O O
СH3—CH2—ONa + Cl—C—CH3 CH3—CH2—O—C—CH3 + NaCl этилат натрия хлорангидрид этилацетат укс. кислоты; хлористый ацетил.
С  O + HO—CH3 CH3—C—O—CH3 + CH3—C—OH
C O спирт укс. ангидрид - (ацетангидрид) Отдельные представители сложных эфировУксусноэтиловый эфир (этилацетат) CH3COOC2H5. Представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом. (Ткип. 77,2 оС, d420 =0,901). Довольно трудно растворим в воде. В технике широко используется как растворитель, особенно ВМС –пластмасс, входит в состав лаков и т.п. Применяется как исходное вещество в некоторых синтезах. Уксусноизоамиловый эфир (изоамилацетат). Его формула CH3COOCH2CH2CH(CH3)2. Бесцветная жидкость с запахом груш (Ткип. 142 оС, d415=0,8762) почти не растворим в воде. Применяется в качестве растворителя подобно этилацетату, а также как пахучее вещество в пищевой промышленности и в парфюмерии. Сложные эфиры фруктовых эссенцийПриятным запахом фруктов, цветов и т.п. обладают и другие, получаемые путем синтеза, сложные эфиры. Например: Эфир формула запах Муравьиноэтиловый Н-СО-О-С2Н5 рома (этилформиат) муравьиноамиловый Н-СО-О-С5Н11 вишен (амилформиат) муравьиноизоамиловый Н-СО-О-С5Н11 слив (изоамилформиат) масляноэтиловый С3Н7-СО-О-С2Н5 абрикосов (этилбутират) масляноизоамиловый С3Н7-СО-О-С5Н11 ананасов (изоамилбутират) изовалериановоизоамиловый С4Н9-СО-О-С5Н11 яблок (изоамилизовалерат) Многие из таких эфиров входят в состав искусственных фруктовых эссенций. Последние представляют собой часто очень сложные смеси различных как синтетических, так и натуральных веществ. Их применяют в кондитерском производстве, при изготовлении безалкогольных напитков, в парфюмерии. По одной из рецептур в состав абрикосовой эссенции входит 88, а яблочной – 20 различных компонентов. Рецептуры фруктовых эссенций для пищевых продуктов строго регламентируются государственными органами санитарного надзора. Пищевые эссенции должны быть совершенно безвредными.
О СН3 О II I II CH2=CH—C—O—CH3 CH2=C—C—O—CH3 метилакрилат (Ткип. 80 оС) метилметакрилат (Т кип. 100,3 оС) И тот, и другой - эфиры, легко полимеризуются с разрывом двойной связи и образуются соответственно полиметилакрилат и полиметилметакрилат, которые обычно называют полиакрилатами: n CH2=CH ... —CH2—CH—CH2—CH— ... I I I
COOCH3 COOCH3 COOCH3 метилакрилат полиметилакрилат СН3 СН3 СН3 I I I
n CH2=C ... —CH2—C—CH2—C— ... I I I
COOCH3 COOCH3 COOCH3 метилметакрилат полиметилметакрилат Образующиеся полимеры бесцветны и прозрачны. Полиметилакрилат используют для производства пленок и листов, в качестве клея (для изготовления без осколочного стекла триплекс), а также в производстве искусственной кожи. Из полиметилметакрилата готовят исключительно ценный синтетический материал – органическое стекло (плексиглас). Последнее превосходит силикатное стекло по прозрачности и по способность пропускать УФ-лучи. Его используют в машино- и приборостроении, при изготовлении различных бытовых и санитарных предметов, посуды, украшений, часовых стекол. Благодаря физиологической индифферентности полиметилметакрилат нашел применение для изготовления зубных протезов и т.п.
Важнейший в этом ряду винилацетат – эфир винилового спирта и уксусной кислоты. Его получают, например, при пропускании смеси паров уксусной кислоты и ацетилена над ацетатами кадмия и цинка при 180-220 оС: СН3-СООН + СНСН СН3-СО-О-СН=СН2 Винилацетат – бесцветная жидкость с Ткип.= 73 оС, d420=0,9342. Легко полимеризуется, образуя синтетический высокополимер – поливинилацетат: n CH2=CH .... —CH2—CH—CH2—CH— ...
O-C-CH3 O-C-CH3 O-C-CH3 винилацетат поливинилацетат Вследствие низкой термостойкости поливинилацетат как таковой применяется в сравнительно небольших количествах – для изготовления лаков, клеев, искусственной кожи. Большое значение имеют сополимеры винилацетата с хлористым винилом и эфирами акриловой кислоты. Много поливинилацетата подвергают щелочному или кислотному гидролизу для получения поливинилового спирта: ... —CH2—CH—CH2—CH—CH2—CH— ... I I I n H2 O (OH- или Н+ ) ОСОСН3 ОСОСН3 ОСОСН3 ... —CH2—CH—CH2—CH—CH2—CH— ... + nCH3COOH I I I поливиниловый сп. OH OH OH укс. к-та Этот процесс может служить примером полимераналогичных превращений. Отдельные представители предельных одноосных кислотМуравьиная кислота Н-СООН. Безводная муравьиная кислота – бесцветная жидкость с резким запахом. Технический продукт представляет собой нераздельно кипящую смесь с водой (Ткип. 107,3 оС), содержащую 77,5 % кислоты. Как уже указано, муравьиная кислота в отличии от других кислот содержит в соединении с карбоксилом не углеводородный радикал, а водород, и из ее формулы видно, что в ней имеется как бы альдегидная группа С=О, соединенная с гидроксилом. Поэтому, подобно альдегидам муравьиная кислота является сильным восстановителем и окисляется до угольной кислоты, разлагающейся с образованием СО2 и Н2О. В частности, она восстанавливает окись серебра (реакция серебряного зеркала): Н-С-ОН + Ag2O 2Ag + HO—C—OH CO2 + H2O NH4 OH О О
муравьиная кислота угольная кислота Под действием серной кислоты при нагревании муравьиная к-та разлагается, образуя окись углерода и воды: Н-СООН СО + Н2О В природе свободная муравьиная кислота встречается в выделениях муравьев, в соке крапивы, в поте животных. В промышленности муравьиную кислоту получают, пропуская окись углерода через нагретую щелочь: NaOH + CO H—COONa муравьинокислый натрий Из образовавшейся соли муравьиную кислоту выделяют действием разбавленной серной кислоты: H—COONa + H2SO4 H—COOH + NaHSO4 Применяют муравьиную кислоту при крашении тканей, в качестве восстановителя, в различных органических синтезах. Уксусная кислота СН3-СООН Безводная уксусная кислота – бесцветная жидкость с характерным острым запахом, ее иначе называют ледяной уксусная кислотой, т.к. она замерзает уже около +16 оС, образуя кристаллическую массу, напоминающую лед. Обычная крепкая уксусная кислота (уксусная эссенция) содержит 70-80 % кислоты. Уксусная кислота – одно из наиболее давно известных органических веществ, в древности ее получали в виде уксуса при скисании вина. Она широко распространена в природе, содержится в выделениях животных, в растительных организмах, образуется в результате процессов брожения и гниения в кислом молоке, в сыре, при прогаркании масла и т.п. В промышленности уксусную кислоту получают следующими способами:
СНСН СН3—СН=О СН3—СООН ацетилен Hg уксусный альдегид кат. уксусная кислота Исходным сырым для получения уксусной кислоты по этому способу фактически является уголь (С) и известь (СаО), т.к. из них в электрических печах получают карбид кальция (СаС2), а из последнего действием воды – необходимый для синтеза уксусной кислоты ацетилен. Этим способом в настоящее время получают основное количество уксусной кислоты. Из этилена (синтетическая уксусная кислота). PdCl2, CuCl2 O О2
СН2=СН2 СН3—С—Н СН3—СООН H2O, O2 кат. уксусная кислота Уксуснокислым брожением жидкостей, содержащих этиловый спирт (биохимическая уксусная кислота). Под влиянием бактерий Micoderma aceti («уксусного грибка»), зародыши которых в изобилии имеются в воздухе, этиловый спирт в разбавленном водном растворе (до 10%) окисляется кислородом воздуха в уксусную кислоту по следующему суммарному уравнению: О2 СН3—СН2—ОН СН3—СООН + Н2О Этот процесс называется уксуснокислым брожением, он происходит при участии вырабатываемого «уксусным грибком» энзима и протекает сложным путем, через ряд промежуточных стадий. Обычно берут вино или пиво, которые при стоянии на воздухе, в результате окисления имеющегося в них спирта, постепенно «скисают» и превращаются в натуральный уксус. Последний содержит 5-8 % уксусной кислоты и в таком виде его употребляют в пищу, а также для приготовления маринадов (консервированных овощей, грибов, рыбы и т.п.). Путем дробной перегонки из уксуса можно получать уксусную эссенцию. Этим способом в настоящее время получают сравнительно небольшое количество уксусной кислоты.
2СН3-СН2-СН2-СН3 2СН3СООН + СН3-СО-СН2-СН3 + 2Н2О бутан уксусная кислота метилэтилкетон Выход уксусной кислоты достигает 80 %, побочный продукт – метилэтилкетон. В качестве исходного можно использовать бутан из попутного нефтяного газа. Уксусная кислота широко применяется в пищевой и химической промышленности, в производстве лекарственных веществ, для получения уксусного ангидрида и т.п. Уксусный ангидрид в свою очередь применяется в производстве пластических масс, искусственного шелка и др.
Кристаллизуется в виде бесцветных пластинок или игл, плавящихся при 121 оС, легко растворимых в спирте и эфире, но трудно растворимых в воде. В настоящее время бензойная кислота довольно широко применяется в промышленности красителей. Бензойная кислота обладает антисентическими свойствами и поэтому используется для консервирования пищевых продуктов. Значительное применение находят также различные производные бензойной кислоты. С6Н5СООН можно получить: 1. Путем окисления самых различных производных бензола, имеющих одну боковую цепь, например, толуола, этилбензола, бензилового спирта и т.д.: С6Н5СН3 С6Н5СООН 2. Из бензонитрила, который для этого гидролизуют кислотой или щелочью: 2Н2 О С6Н5СN С6Н5СООН + NH3 Высшие жирные кислоты и их соли (мыла) Важнейшими представителями высших предельных одноосновных кислот являются пальмитиновая (С15Н31СООН) и стеариновая (С17Н35СООН) кислоты. Обе они имеют нормальную (неразветвленную) цепь углеродных атомов и представляют собой бесцветные твердые воскообразные вещества. Эфиры этих кислот с глицерином – основная составная часть различных, главным образом твердых, жиров и масел, пальмитиновая кислота в виде эфиров с высшими спиртами входит в состав пчелиного воска и т. н. спермацета (эфир пальмитиновой кислоты и цетилового спирта С15Н31-СО-ОС16Н33), добываемого из головы морского животного кашалота. Путем гидролиза жиров, масел и воска высшие жирные кислоты могут быть получены в свободном виде. Твердая смесь стеариновой и пальмитиновой кислот, отделяемая путем отжима от жидких кислот, называется стеарином, последний применяют для изготовления свечей. Пальмитиновая и стеариновая кислоты, так же как и другие представители высших кислот, хорошо растворимы в органических растворителях (спирт, эфир и др.) и совершенно не растворимы в воде. Однако они растворяются в водных растворах щелочей (KOH, NaOH, Na2CO3 и др.), т.к. образуют растворимые в воде соли щелочных металлов. Например: C15H31COOH + NaOH C15H31COONa + H2O
C17H35COOH + KOH C17H35COOK +H2O стеариновая к-та стеарат калия Соли щелочноземельных металлов (Са, Ва и др.) не растворимы в воде, так же как соли тяжелых металлов (например, Рb). жүктеу/скачать 2.14 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|