курсовая по органике Боброва М.О. (1) (Курсовая работа по органической химии - "Получение 2-метилгексанола-2"), страница 2

Расщепление жиров под действием щелочи либо карбонатовприменяется в ограниченном масштабе, например, при производстве мыла.Свойства спиртов:Гидроксильная группа обуславливает свойства спиртов. Она являетсяполярной, соответственно, способна гетеролитически диссоциировать,особенно под действием сильных оснований.

Спирты являются слабымикислотами.Гидроксильная группа из-за высокой электроотрицательности кислородаобуславливает наличие электрофильного атома углерода, а значит, спиртымогут подвергаться реакциям нуклеофильного замещения.Сам атом кислорода гидроксильной группы носит нуклеофильный характер,поэтому спирты могут быть нуклеофилами в реакциях замещения иприсоединения.Также для спиртов характерны реакции окисления с разрывом связи О-Н.1) Кислотные свойстваВ водном растворе кислотность спиртов снижается с увеличениеммолекулярной массы и разветвленности углеводородной цепи. Это связано сувеличением положительного индуктивного эффекта алкильных заместителейв данном ряду и уменьшением устойчивости образующегося алкоксид-иона засчет локализации большого отрицательного заряда на атоме кислорода.В целом, электроноакцепторные заместители (−NO2, −CN, −F, −Cl, −Br, −I,−OR и др.) увеличивают кислотность спиртов .

Напротив, электронодонорныезаместители (например, алкильные заместители) уменьшают кислотностьспиртов.Как слабые кислоты, спирты вступают в реакции с щелочными,щелочноземельными и некоторыми другими металлами, и с сильными9основаниями, например, гидридами или амидами металлов, реактивамиГриньяра.2) Основные свойстваСпирты могут также вести себя как слабые основания Льюиса, образовывая ссильными минеральными кислотами соли алкоксония, а также даваядонорно-акцепторные комплексы с кислотами Льюиса. Обычно подобныереакции не останавливаются на указанной стадии и ведут или кнуклеофильному замещению гидроксильной группы или отщеплению воды.Спирты являются слабыми основаниями, и их основность возрастает сувеличением длины или разветвленности углеводородного радикала пригидроксильной группе.

Данный эффект наблюдается из-за ростаположительного индуктивного эффекта радикала в данном ряду, за счеткоторого увеличивается отрицательный заряд на атоме кислородагидроксильной группы.3) Нуклеофильное замещениеПроисходит атака по углероду, связанному непосредственно с гидроксильнойгруппой, т.к. он имеет частичный положительный заряд.Реакции нуклеофильного замещения в спиртах легче протекают в кислойсреде, поскольку гидроксильная группа спирта протонируется, и уходящейгруппойявляетсянеОН¯,астабилизированнаяН₂О.Замещение гидроксильной группы также протекает под действиемгалогенидов серы и фосфора (SOCl2, PBr3, PBr5, POCl3 и др.).

В данном случаесоединение серы или фосфора образует активированный интермедиат с10молекулой спирта.Гидроксильную группу также превращают в сульфонатную группу, котораяявляется хорошей уходящей группой. Для этих целей спирт сначалапревращают в сульфонат, который затем подвергают реакции нуклеофильногозамещения. В качестве реагентов для превращения гидроксильной группыобычно используют метансульфонилхлорид или п-толуолсульфонилхлорид.4) ДегидратацияВ присутствии кислотных катализаторов (оксид алюминия, серная кислота,фосфорная кислота и др.) спирты подвергаются дегидратации с образованиемалкенов. Реакция протекает по правилу Зайцева, согласно которому придегидратации образуется более устойчивый, более замещенный при двойнойсвязи алкен.5) ОкислениеПод действием различных окислителей первичные спирты окисляются доальдегидов и далее - до карбоновых кислот, причем остановить реакцию на стадииобразования альдегидов, предотвратив их дальнейшее окисление удаётся только засчёт использования специальных реагентов (хлорхромата пиридиния PCC идихромата пиридиния PDC).Вторичные спирты окисляются до кетонов.

Реакцию обычно проводят поддействием реагента Джонса (CrO3—серная кислота). Дальнейшее окисление кетоновможет протекать только в жестких условиях с разрушением углеродного скелета.11Третичные спирты окисляются только в весьма жёстких условиях с разрушениемуглеродного скелета.6) Получение простых эфиров - межмолекулярная дегидратация спиртовПри нагревании первичных спиртов с концентрированной серной кислотой при130-140 °С образуются простые эфиры.

Если рассматривать механизм реакции томожно сказать, что происходит алкилирование спирта под действием катионаалкоксония ROH+2 или полуэфира серной кислоты ROSO3H.Этот метод хорош только для синтез некоторых эфиров: диэтилового,дипропилового, дибутилового эфиров, тетрагидрофурана и диоксана. Недостаткомэтого метода является то, что вторичные и третичные спирты в этих условияхдегидратируются, превращаясь в алкены. Также он не позволяет получатьнесимметричные простые эфиры из двух разных спиртов, так как при этомполучается смесь трех продуктов.8) Реакция алкенов со спиртамиСпирты способны присоединяються к алкенам в присутствии кислотныхкатализаторов (серной, фосфорной кислоты, хлороводорода, фторида бора и др.),образуя простые эфиры.В лабораторных условиях большее значение имеет реакция алкоксимеркурированияалкенов.

Она аналогична реакции оксимеркурирования, при помощи которой алкеныселективно превращают в спирты, однако в данном случае роль нуклеофильногореагента выполняет не вода, а спирт, который берут в качестве растворителя. Самалкен вводят в реакцию с ацетатом ртути либо - для получения эфиров со вторичнойили третичной алкильной группой - трифторацетатом ртути, а затем полученныйпродукт демеркурируют при помощи боргидрида натрия. Формально эта реакцияпредставляет собой присоединения спирта по двойной связи согласно правилуМарковникова.129) Реакция этерификацииЭтерификация — взаимодействие кислот и спиртов в условиях кислотного катализа,например получение этилацетата из уксусной кислоты и этилового спирта.

Реакцияэтерификации обратима, сдвиг равновесия в сторону образования целевыхпродуктов достигается удалением одного из продуктов из реакционной смеси (чащевсего - отгонкой более летучих спирта, эфира, кислоты или воды).10) Взаимодействие ангидридов или галогенангидридов карбоновых кислот соспиртамиНапример так получают этилацетат из уксусного ангидрида и этилового спирта:11) Реакция МицунобуВ процессе этой реакции под действием трифенилфосфина и диэтилового эфираазодикарбоновой кислоты (C2H5O2CN=NCO2C2H5) происходит превращениегидроксильной группы спиртов в различные функциональные группы.

По сути этореакция межмолекулярной дегидратации. В процессе реакции спирт претерпеваетобращение конфигурации.13Экспериментальная частьСхема реакции:Реагенты для синтеза:наименованиеКол-во, гПлотность,г/смОбъем, мл1бромистый бутил21,5611.275816,92магний41,738-3ацетон безводный9,6360,789912.24кристалл иода---5абсолютный эфир-0,714606диэтиловый эфир-0,714607хлористый аммоний51,527-Ход работы: Собрала установку из подъемного столика, плоскодонной колбыобъемом 250 мл, магнитной мешалки с нагревом, ч-образной насадки, ккоторой был подсоединен обратный холодильник и воронка спротиводавлением.

Проверила, что установка не содержит следов влаги.Сначала в колбу был помещен кристаллик иода, сверху на него - магниеваястружка. Прогрела дно колбы при помощи горелки до появления фиолетовыхпаров иода. Потом поместила в колбу примерно 20 мл абсолютного эфира.14После этого при помощи капельной воронки добавляла в реакционную колбусмесь 16,9 мл бромистого бутила и 20 мл абсолютного эфира. Включилаперемешивание. В это время колба была обернута мокрой тряпкой дабыизбежать бурного кипения эфира.Во время реакции содержимое колбы было мутным, эфир стекал с нижнегоконца форштосса обратного холодильника.

Реакционную массу перемешивала25 минут.В течение нескольких минут охлаждала реакционную колбу сначалапрохладной водой, затем ледяной баней.Убрала реакционную колбу из ледяной бани и порциями добавляла смесь из12.2 мл ацетона и 20 мл абсолютного эфира. Затем снова нагревают смесь намагнитной мешалке с перемешиванием в течение 20 минут.После этого я закрыла колбу пробкой, обернутой фольгой и оставила нанеделю.

На дне реакционной колбы оставалось некоторое количествонепрореагировавшей магниевой стружки.Приготовила раствор хлористого аммония: 5 г в 50 мл воды. По порциямдобавила в колбу с реакционной смесью. Произвела проверку кислотности:реакционная смесь оказалась слишком основной, причиной чего быламагниевая соль. При помощи 2М раствора HCl добивалась растворениямагниевой соли, при этом постоянно проводила контроль pH. Всего нанейтрализацию реакционной массы понадобилось 50 мл HCl.В результате у меня получилась смесь, разделенная на два слоя: одинжелтоватый - эфирный, а другой непрозрачный, белесый - водный. Смесьпоместила в делительную воронку и отделила эфирный слой.

Затем водныйслой экстрагировала эфиром три раза по 20 мл. Эфирный растворы соединилавместе и трижды промыла водой. Затем добавила осушитель - гидросульфитнатрия - и оставила на неделю.Затем эфир отгоняла на ротационном испарителе 30 минут при температуре40०, затем остаток перегоняла с дефлегматором.О перегонке с дефлегматором: собрала установку, состоящую из небольшойкруглодонной колбы, колбонагревателя, дефлегматора, соединенного насадкойвюрца с прямым холодильником и термометром, к прямому холодильнику былприсоединен “паук” с тремя маленькими круглодонными колбами. Всесоединения были скреплены резинками.

Дефлегматор был обернут асбестовымодеялом.15Заранее была выяснена температура кипения в вакууме соединений в смеси.Основное вещество кипит при 57०. Показатель вакуумного насоса: 21 мм.рт.ст.Во время перегонки с вакуумом постоянно контролировалась температуравнутри дефлегматора. Основное вещество было собрано в одну колбу,побочное - в другую, оно имело меньшую температуру кипения.

Основноевещество - прозрачное, бесцветное, побочное - прозрачное, желтоватое.После этого измерила массу основного вещества, показатель преломления(1,1414 при t=25,4०С, почти совпадает с данными из литературы: 1.4175 приt=20०) и показатель преломления побочного продукта (1,1419 при 25.6०С).Обсуждение полученных результатов.Схема реакции:получение бутилмагнийбромида:полученение спирта - нуклеофильное замещение:16Сначала при реакции бромистого бутила с магнием я получиламагнийорганику, А затем провела реакцию нуклеофильного замещения реакцию ацетона с бутилмагнийбромидом. В итоге был получен третичныйспирт.Сравнение физико-химический характеристик поученного соединения:Для идентификациипреломления.полученныхвеществбылизмеренпоказательЛитературные данные для 2-метилгексанола-2: 1.4175 при t=20०Полученные данные: 1,1414 при t=25,4०СДанные для побочного продукта: 1,1419 при 25.6०СТеоретический выход: 18,5 мл.Выход по методике: неизвестно.

так как нет методики конкретно для моегосоединения.Практический выход: 7,1 гр = 8,74 мл(47,2 %)ВыводыМной был осуществлен одностадийный синтез 2-метилгексанола-2 с выходомконечного продукта 7.1 гр (47,2%). В ходе синтеза я использовала различныеметоды получения, очистки и сбора веществ, как новые, так и освоенные мнойв течение семестра. Провела анализ полученного мной соединения иустановила, что оноо является именно 2-метилгексанолом-2.17При написании курсовой работы для ознакомления с таким классомсоединений как алифатические спирты(к которому принадлежит исинтезированное мной вещество) мной была использована учебная и научнаялитература.18Литературные источники1)Мануйлов А.В.

“Лабораторные работы по органической химии”, 1993.2)”ПРАКТИКУМ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ. Лабораторные работы.Выпуск 1.” А.М. Чибиряев, В.А. Резников, 20053)“Органическая химия. Том 2” Реутов О. А., Курц А. Л., Бутин К. П., 20104)”ОДНО- И ДВУХАТОМНЫЕ СПИРТЫ, ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ И ИХ СЕРНИСТЫЕАНАЛОГИ” А.Л.Курц, Г.П.Брусова, В.М.Демьянович, 19995)сайт www.chem.msu.ru6)”Органическая химия” Р. Моррисон, Р.

Бойд. Издательство “Мир”, Москва,1974.Использованное ПОДля иллюстрации химических реакций, представленных в обсуждении иэкспериментальной части был использован сайт Reaxys.com и графическийредактор Paint.19.