,12-дәріс. Көмірсутектердің галоген туындылары

Изомериясы. Номенклатурасы. Физикалық қасиеттері.

Көмірсутек молекуласындағы бір немесе бірнеше сутегі атомдарының орнын галоген атомдары басқан қосылыстарды көмірсутектердің галоген туындылары деп атайды. Олар көмірсутегінің құрамына қарай қаныққан және қанықпаған көмірсутектердің галоген туындылары болып екіге бөлінеді. Бұл қосылыстар молекуладағы галоген атомының санына қарай моно- (құрамында бір галоген атомы), ди-(екі галоген атомы), поли-(үш және одан да көп) галоген туындылары деп бөлінеді.

Аталуы: Галоген туындыларын көбінесе тарихи қалыптасқан атаулармен атайды. Мысалы: СНСl₃- хлороформ, СНІ₃- йодоформ. Халықаралық номенклатура бойынша, галоген туындыларын атау үшін, көміртегі тізбегінің ең ұзын тізбегін алып, галогенге жақын жағынан бастап нөмірлейді. Алдымен радикалдың орны мен атын, содан кейін галоген атомының тізбектегі орны мен атын, соңынан ұзын тізбекті атайды. Мысалы:

2- хлорбутан

Галоген туындыларының изомериясы көміртегі тізбегінің құрылысына және галоген атомдарының орнына байланысты болады.

Алу әдістері.

этан хлорэтан

2-хлорпропан

СН₃ОН_(г) + НСl_(г) → СН₃Сl_(г) + Н₂О_(г)

метанол хлорметан
Физикалық қасиеттері.

Қаныққан галоген туындыларының көпшілігі бөлме температурасында түссіз сұйықтар. Хлорлы метил (СН₃Сl), хлорлы этил (С₂Н₅Сl), бромды метил (СН₃Вr), газ тәрізді заттар, йодоформ (СНI₃)- қатты зат.

Галоген туындылар суда өте нашар ериді, бірақ органикалық еріткіштерде (спиртте, эфирде) жақсы ериді. Өздеріне тән иісі бар. Әр түрлі органикалық қосылыстарды синтездеу үшін еріткіш ретінде қолданылады.

Химиялық қасиеттері.

Көмірсутектердің галоген туындыларының реакцияға түсу қабілеттілігі өте жоғары. Галогеналкилдердің көмегімен әр түрлі органикалық қосылыстарға алкил радикалдар енгізеді, яғни олар алкилдеуші реагент ролін атқарады.

1.Спирттер алу. Галоген алкилдерді сумен қосып қайнатқанда, галоген атомының орнын гидроксил тобы басады:

СН₃ – СН₂ – Вr + Н – ОН ↔ СН₃ - СН₂ – ОН + НВr

бромды этил этил спирті

2. Аминдер алу. Галоген туындыларына аммиакпен әсер етсе, маңызды қосылыс - аминдер түзіледі:

СН₃ – СН₂ – I + NH₃ ↔ CH₃ – CH₂ – NH₂ + HI

йодты этил этиламин

3. Цианидтердің әсері. Галоген алкилдерге калий цианидімен әсер еткенде, цианидтер түзіледі:

СН₃ – СН₂ – I + K – CN ↔ CH₃ – CH₂ – CN + KI

этил цианиді

4. Галогенсутектің үзілуі. Галоген алкилдерге концентрлі сілтілермен әсер еткенде, галогенсутек үзіліп, этилен көмірсутектер түзіледі. Мысалы:

СН₃ – СН₂ – I + NaOH → CH₂ = CH₂ + NaI + H₂O

Галоген туындыларына сілтінің спирттегі ерітіндісімен немесе натрий амидімен (NaNH₂) әсер еткенде, ацетилен көмірсутектері түзіледі.

СН₂Вr – СН₂Вr → НС ≡ СН + 2НВr

СН₃ – СН₂ – I + HI ↔ CH₃ – CH₃ + I₂

йодты этил этан

6. Магнийдің әсері. Егер галоген алкилге сусыз этил эфирі қатысында тазартылған магниймен әсер етсе, құрамында магний органикалық қосылысы бар ерітінді түзіледі:

СН₃I + Mg ↔ CH₃MgI

магний йодметил

Бұл реакцияны алғаш рет зерттеген француз химигі Гриньяр болғандықтан, Гриньяр реакциясы деп атайды. Органикалық заттарды синтездеуде Гриньяр реакциясының маңызы өте зор.

Галоген туындыларының маңызды өкілдері. Хлорлы этил (хлорэтан) С₂Н₅Сl. Түссіз газ, суытқан кезде сұйыққа айналады, қайнау температурасы +13,1⁰С. Суда нашар, бірақ органикалық еріткіштерде жақсы ериді.

Хлорлы этил - этил сұйығының негізгі құрамдас бөлігі болып табылатын тетраэтил қорғасынды алу үшін қолданылады. Этил сұйығы бензинге қосылатын антидетонациялық зат ретінде кеңінен пайдаланылады.

Тетраэтилқорғасынды алу реакциясының теңдеуі:

4С₂Н₅Сl + 4Na + Pb → Pb(C₂H₅)₄ + 4NaCl

Хлорлы этил тез буланатындықтан медицинада жергілікті анестетик ретінде пайданылады.

Хлорлы метилен (метиленхлорид) СН₂Сl₂. Түссіз, хлороформ тәріздес иісі бар сұйықтық, қайнау температурасы 42⁰С, жанбайды. Метилен хлориді өндірісте өте бағалы еріткіш болып табылады. Ол майды, каучукты, целлюлоза эфирлерін жақсы ерітеді. Сондай-ақ майлағыш майларын тазалау үшін қолданылады.

Хлороформ (үшхлорлы метан) СНСl₃. Түссіз ауыр сұйықтық, өзіне тән иісі бар, қайнау температурасы 61,2⁰С. Спиртте, эфирде жақсы ериді. Оттегі қатысында хлороформ ыдырап, фосген түзіледі.

СНСl₃ + 1/2 O₂ → COCl₂ + HCl

фосген

Фосгеннің түзілуін болдырмау үшін, хлороформге 1% - тік сусыз этил спиртін қосады. Хлороформ каучукты, шайырларды жақсы ерітеді. Сондықтан органикалық еріткіш ретінде қолданылады. Сондай-ақ медицинада наркоз ретінде пайданылады.

1. Изомерия. Номенклатура. Мысалдар келтіру керек.

2. Алу, физикалық, химиялық қасиеттері.

3. Структуралық формулаларын жазу керек: 1,1,1,2,2-пентахлорэтан; 1,4-дибромбутан; 3-хлор-1-пропен; поливинилхлорид; гексахлорэтан.

№ 5 Зертханалық сабақтың тақырыбы

Көмірсутектердің галоген туындыларын алу

Жұмыстың мақсаты: Әр түрлі әдістермен қаныққан және қанықпаған көмірсутектердің галоген туындыларын алу.

Реактивтер мен жабдықтар: күкірт қышқылы мен этил спирті (1:1) қоспасы, натрий хлориді, этил спирті, кристалдық йод, 10%-тік натрий гидроксидінің ерітіндісі, бром суы (1 мл суға 2 мл бром қосу керек), пробиркалар, газ жүретін түтігі бар тығын, спирт шамы, сүзгі қағаз, мұзы бар стакан, пемза үгінділері.

1 - тәжірибе. Хлорлы этил алу

Жұмыс барысы: Пробиркаға күкірт қышқылы мен этил спиртінің қоспасынан 3-4 мл құйып, оның үстіне натрий хлоридін ұнтақтап салып, газ жүретін түтігі бар тығынмен жабады. Пробирканы штативке тігінен орнатып, газ түтігінің екінші ұшын мұзы бар стаканға батырып, пробирканы баяу қыздырады. Қоспадан бөлінген хлорлы этил стаканда кристалдар түрінде түзіледі:

Н₂SO₄ + NaCl  HCl + NaHSO₄

CH₃ – CH₂ – OH + HO - SO₃H  CH₃ – CH₂ – O – SO₃H + H₂O

күкірт қышқылының этил эфирі

CH₃ – CH₂ – O – SO₃H + HCl  CH₃ – CH₂Cl + H₂SO₄
2-тәжірибе. Йодоформ алу

Жұмыс барысы: Пробиркаға 5-6 тамшы этил спирті мен 1 мл су құйып, оның үстіне йодтың бірнеше кристалдарын ұнтақтап салады. Қоспадағы йод ерігенше натрий гидроксидінің ерітіндісін құйып, пробирканы 60- 70⁰С дейін баяу қыздырады. Пробиркадағы қоспаны суытқанда сары түсті, өзіне тән иісі бар йодоформның кристалдары тұмбаға түседі. Ерітіндіні сүзгі қағазбен сүзіп, алынған кристалдарды кептіреді. Йодоформның түзілу реакциясының теңдеуі:

4І₂ + 8NaOH  4NaI + 4NaOI + 4H₂O

CH₃ – CH₂ – OH + NaOI  CH₃CHO + NaI + H₂O

CH₃CHO + 3NaOI  CI₃CHO + 3NaOH

CI₃CHO + H₂O  CHI₃ + HCOOH

HCOOH + NaOH  H₂O + HCOONa

Теңдеулерді жинақтап жазсақ:

CH₃CH₃OH + 4I₂ + 6NaOH  CHI₃ + HCOONa + 5NaI + 5H₂O

Н₂С = СН₂ + Вr₂  Н₂СВrСН₂Вr

1. Хлорлы этил жалынның түсін өзгерте ме?

2. 1- хлор-2- метилпропаннан 2- хлор-2- метилпропанды қалай алуға болады?

3. Келесі қосылыстардың құрылымдылық формуласын жазыңыздар:

а. 2-хлор-3- метилпентан

ә. 3-хлор-2,2- диметилгексан

б. 3-хлорбутен-1

4. Сәйкес этилен көмірсутегіден 2-йод-2- метилпентанды алу реакциясының теңдеуін жазыңыздар.

5. Келесі формулаға (С₄Н₉Сl) сәйкес келетін барлық изомерлік галоген көмірсутектердің құрылымдық формулаларын құрастырыңдар.

6. Келесі реакцияларды жүзеге асыру үшін қандай реагенттер қажет және қандай шарттар орындалуы тиіс?

а. С₂Н₅ОН  С₂Н₅Сl

ә. С₃Н₇Вr  С₃Н₇I

б. (СН₃)₂СНОН  (СН₃)₂СНВr

Көмірсутектердің галогентуындылары тақырыбына

есептер мен жаттығулар

1. Изомерия және номенклатура

1.1. Мына қосылыстардың а) С₃Н₇I; б) С₄Н₅Сl; в) С₄Н₇Сl галогендердің орналасуына және көміртек скелетіне байланысты изомерлерін жазып аттарын атау керек.

1.2. Мына заттардың а) этиленнің; б) пропиленнің; в) гексеннің монобромтуындыларының формулаларын жазу керек. Бромды винил мен бромды аллилді көрсету керек.

1.3. Мына заттардың формулаларын жазу керек: а) 4-метил-5 бром-1-гептеннің; б) 3-метил-2-хлор-1-гептеннің; в) 2-хлор-1,3-бутадиеннің; г) 5-иод-1,3-пентадиеннің. Хлорпренді көрсету керек.

2.1.Мына моногалогентуындыларға а) 3-метил-1-хлорбутанға, б) 3-метил-2 бромгексанға; в) 2,5-диметил-3-хлорпентанға сілті ерітіндісімен әсер етіп, гидролиз реакциясының теңдеуін жазу керек түзілген қосылыстар қай кластарға жатады?

2.2.Дигалогентуындылардың сілтілік гидролизінің теңдеуін жазу керек: а) 2-метил-1,4-дибромбутанның; б) 2,2-диметил-1,3-дихлорпропанның.

Алынған заттар қай кластарға жатады?

2.3. а) хлорлы винилдің; б) 2-хлор-1,3-бутадиеннің (хлорпрен) полимерлену реакциясының кестесін жазу керек. Түзілген полимерлер қалай аталады?

2.4. 6,45 г газтәріздес галогеналкандарды жаққанда 4,48 л көмірқышқыл газы мен 2,24 л хлорлы сутек (қ.ж.) түзілген. Белгісіз заттың қ.ж. тығыздығы 2,879 г/л. Заттың молекулалық формуласын анықтау қажет.

3.1. 112 см³ қаныққан көмірсутекті радикалды механизм бойынша хлорлағанда түзілген хлорлы сутекті бейтараптау үшін 7,26 мл натрий гидроксиді (10%-ті, ρ = 1,1 г/мл ерітіндісі) жұмсалған. Алғашқы көмірсутектегідегі сутегінің неше атомы хлорға ауысқанын есептеу керек.

3.2. а) этиленнен; б) ацетиленнен хлорлы винилді алу реакцияларының теңдеулерін жазу керек. Мына өзгерістерді жүргізетін реакциялар теңдеулерін жазу керек.



ГИДРОКСИҚОСЫЛЫСТАР ЖӘНЕ ОНЫҢ ТУЫНДЫЛАРЫ
Гидроксиқосылыстардың жіктелуі. Изомериясы. Аталуы
Спирттер деп құрамындағы бір немесе бірнеше сутегі атомдары гидроксил топтарына ауысқан көмірсутектерді айтады. Гидроксил тобының (-ОН) санына қарай спирттер бір атомды, екі атомды, үш атомды және көп атомды болып бөлінеді

бір атомды спирт	екі атомды спирт	үш атомды спирт	көп атомды спирт

Бір атомды спирттердің жалпы формуласы: R – OH. Мысалы: СН₃ОН- метил спирті, метанол. Екі атомды спирттер гликольдер - молекуласында екі гидроксил тобы бар. Молекуласындағы үш гидроксил тобы бар үш атомды спирт - глицерин.

Көмірсутек радикалдарының табиғатына байланысты спирттер алифатты, алициклді, ароматты спирттер болып бөлінеді.

алифатты спирт	алициклді спирт	ароматты спирт

Спирттер гидроксил тобының қай көміртегі атомына байланысқанына қарай біріншілік, екіншілік және үшіншілік спирттер болып бөлінеді.

біріншілік спирт	екіншілік спирт	үшіншілік спирт

Спирттерді жүйелік номенклатура бойынша атау үшін сәйкес көмірсутектердің атауына «ол» жалғауын қосып, гидроксил тобы тұрған көміртек атомының нөмірін көрсету арқылы атайды.

Мысалы:
СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – ОН СН₃ - СН(ОН) – СН₂ – СН₃

бутанол-1 бутанол- 2

Спирттердің изомериясы олардың көміртегі тізбегінің құрылысы мен гидрокил тобының орнына байланысты.
Алу әдістері
1. Алкендер гидратациясы. Этиленді гидратациялағанда біріншілік спирт, ал оның гомологтарын гидратациялап екіншілік және үшіншілік спирттер алады.


2. Карбонильді қосылыстарды гидрлеу. Альдегидтерді, карбон қышқылдарын, күрделі эфирлерді тотықсыздандырғанда біріншілік спирттер, кетондарды гидрлегенде екіншілік спирттер алынады.

3. Көмірсутектердің галогентуындыларын гидролиздеу. Көмірсутектердің галогентуындыларын сілтілердің сулы ерітіндісі қатысында қыздырғанда олар гидролизге ұшырап, спирттер түзеді (S_N1 или S_N2).

4. Карбонильді қосылыстардың магнийорганикалық қосылыстармен әрекеттесуі (Гриньяр реактивтерімен). Магнийорганикалық қосылыстар карбонильді қосылыстың молекуласына карбониль тобындағы π-байланыс үзілген жерінен қосылады. Түзілген алкоголят спирттерге дейін гидролизденеді.

формальдегид	метилмагнийбромид	броммагнийалкоголят

Магний органикалық қосылыстар формальдегидпен әрекеттескенде біріншілік спирттер алынады, ал басқа альдегидтермен әрекеттескенде екіншілік спирттер түзілсе, кетондар мен күрделі эфирлермен әрекеттескенде – үшіншілік спирттер түзіледі.

CH₃ – CH₂ – ONa + Н₂О  СН₃ – СН₂ – ОН + NaОН ,

Минералды немесе органикалық қышқылдармен әрекеттесіп, спирттер күрделі эфирлер түзеді.

а) Жай эфирдің түзілуі. Спирттер сусыздандыратын (Н₂SO₄, фосфор қышқылы, алюминий оксиді, мыс сульфаты) заттармен әрекеттесіп, жай эфирлер түзеді.

сірке альдегиді

aцетон

б) Фосфор(III) галогенидтерімен спирттер әрекеттескенде реакцияның жүру жағдайына байланысты галогентуындылар, сол сияқты фосфорлы қышқылдың эфирі түзіледі:

3R-OH + PCl₃ → P(OR)₃ + 3HCl

Егер РСl₅ реакцияға түссе, онда фосфордың хлороксиді РОСl₃ түзіледі:
R-OH + PCl₅ → POСl₃ + HCl + R-Cl

6. Спирттердің магнийгалогеналкилдермен әрекеттесуі:
R-OH + CH₃MgI → R-OMgI + CH₄
Бөлінген көмірсутек мөлшеріне байланысты қоспадағы спирттің пайыздық мөлшері анықталады (Чугаев – Церевитинова – Тереньтева әдісі).
Екі атомды спирттер (гликольдер)
Молекуласында екі гидроксил тобы бар спирттерді екі атомды спирттер немесе гликольдер деп атайды. Гликольдерді халықаралық номенклатура бойынша атау үшін, көмірсутектің атауына «диол» деген жалғауды қосып, гидроксил топтарының орнын көміртегі атомының нөмірімен көрсетеді. Жалпы формуласы С_nH_2n(OH)₂. Гидроксил тобы бір көміртегі атомында тұрса, ондай қосылыс тұрақсыз, сондықтан негізінен гликольдерде –ОН топтары көміртегінің әр атомында орналасады. Егер –ОН тобы қатар көміртегі атомдарында тұрса, -гликольдер деп, 1,3-орында болса, β-гликольдер деп, 1,4-орындарда болса, γ-гликольдер деп аталады.



Алу әдістері
1. Гликольдерді де бір атомды спирттер сияқты алуға болады, сонымен бірге қаныққан көмірсутектердің дигалоген туындыларын гидролиздеп алады:

СН₃-СН₂-СНСl-СН₂Сl + 2Н₂О  СН₃ – СН₂ – СНОН - СН₂ОН +2НСl

жай эфир
Үш атомды спирттер

Үш атомды спирттерді халықаралық номенклатура бойынша атау үшін, көмірсутектің атауына «триол» деген жалғауды қосып, гидроксил топтарының орнын көміртегі атомының нөмірімен көрсетеді.

Мысалы: Глицерин мыс (II) гидроксидімен әрекеттесіп, көк түсті мыс глицератын түзеді.

мыс глицераты

№ 6 Зертханалық сабақтың тақырыбы