Программа для поступающих в вузы (ответы) (стр. 20 из 24)

СН₂=СН₂ + ⅛О₂ → СН₃–СНО К-р: PdCl₂

Используется для получения уксусной кислоты, этилацетата, “сухого спирта” (метальдегида) и этилового спирта.

Ацетон: в промышленности получают каталитической кетонизацией уксусной кислоты, дегидрированием изопропилового спирта, прямым окислением пропилена:

СН₂=СН–СН₃ + ⅛О₂ → СН₃–СО–СН₃ К-р: PdCl₂, Cu₂Cl₂

Ацетон применяется как растворитель для лаков, кинопленки, для получения искусственного ацетатного волокна, ацетилена, а также во многих синтезах.

Карбоновые кислоты. Строение карбоксильной группы. Химические свойства карбоновых кислот. Муравьиная кислота, ее восстановительные способности. Уксусная и стеариновая кислоты, их применение. Олеиновая кислота как представитель непредельных карбоновых кислот. Мыла как соли высших карбоновых кислот.

Карбоновыми кислотами называются соединения, содержащие в молекуле группу –СООН , носящую название карбоксильной, происходящее от названий составляющих ее групп: карбонильной –СНО, гидроксильной –ОН. По числу карбоксильных групп кислоты делятся на одноосновные, двухосновные и многоосновные. По характеру радикала – на предельные, непредельные, ароматические и т. д. Изомерия обусловлена строением углеводородного радикала. Для низших членов ряда наиболее употребительны тривиальные названия. Кислоты имеют высокие температуры кипения и плавления, что обусловлено наличием водородных связей. Низшие кислоты обладают острым кислым запахом, высшие запаха не имеют. Низшие кислоты хорошо растворимы в воде, но с увеличением радикала растворимость уменьшается.

Карбоксильная группа содержит в себе карбонильную и гидроксильную группы. Вследствие близкого расположения они оказывают сильное влияние друг на друга. Гидроксогруппа кислот легче отщепляет протон водорода, чем гидроксогруппа спиртов. Причина усиления кислотности – полярная карбонильная группа. Карбонильный атом углерода, несущий положительный заряд, стремится погасить дефицит электронов, притягивая электронные пары не только связей R–C и С=О, но и свободные электронные пары кислорода гидроксильной группы. Поэтому гидроксильный кислород сильнее оттягивает электронную пару связи О–Н (1), усиливая положительный заряд на водороде (2):

1.

2.

Химические свойства:

1. RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

2. 2RCOOH + Mg → (RCOO)₂Mg + H₂

3. RCOONa + HCl(p) → RCOOH + NaCl

H₂SO₄

4. RCOOH + H₂SO₄(к) – не идет ( HCOOH —→СO + H₂O)

5. Реакция ацилирования:

Путем замещения гидроксильной группы различными группами можно получить функциональные производные кислот: аммиак-аммонийные соли, галогенангидриды, сложные эфиры, амиды, нитрилы и др. При гидролизе всех производных кислот получаются исходные кислоты.

Кислоты находят широкое применение в промышленности. Муравьиная кислота применяется в текстильной и кожевенной промышленности; уксусная – в быту, при производстве специального шелка, красителей, сложных эфиров, ацетона; щавелевая – в крашении, при производстве красителей, в кожевенной промышленности. Высшие кислоты применяются при производстве мыла, каучука и резиновых изделий, линолеума, смазочных масел. Также кислоты широко используются в различных синтезах.

Сложные эфиры, их номенклатура. Получение сложных эфиров и их гидролиз. Применения сложных эфиров. Синтетические волокна на основе сложных эфиров. Жиры как представители сложных эфиров, их роль в природе и свойства. Химическая переработка жиров.

Сложные эфиры являются наиболее важными функциональными производными кислот с общей формулой R – CO – O – R’, т.е. их можно рассматривать как производные кислот, у которых гидроксил замещен алкоксильной группой. Изомерия сложных эфиров обусловлена строением радикалов, связанных с ацилатной группой

Сложные эфиры широко распространены в природе. Аромат многих цветов, плодов, ягод обусловлен присутствием в них сложных эфиров. Чрезвычайно распространены в растительном и животном мире относящиеся к сложным эфирам жиры.

Эфиры низших одноатомных спиртов и низших кислот – летучие жидкости с приятным запахом цветов, ягод. Этилформиат имеет запах рома, изоамилацетат – запах груш, этилбутират – запах абрикосов, изоамилбутират – запах ананасов, бензилацетат – запах жасмина и др. Из-за их запаха эти эфиры используются в парфюмерной и пищевой промышленности как «фруктовые эссенции». Эти эфиры мало растворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях, сами являются растворителями. Температуры кипения сложных эфиров ниже, чем у соответствующих кислот, так как им не присуща ассоциация.

Важнейший способ получения сложных эфиров – взаимодействие карбоновых кислот со спиртами – реакция этерификации.

RCOOH + R’OH ↔ RCOOR’ + H₂O.

В качестве катализаторов применяют конц. H₂SO₄ , газообразный HCl, BF3 и др. Влияние кислотного катализатора заключается в протонировании карбонильного кислорода и, следовательно, в увеличении положительного заряда на атоме углерода карбоксильной группы, что делает его более способным к присоединению нуклеофильного реагента – спирта:

Реакция этерификации обратима. Избыток спирта или кислоты благоприятствует сдвигу равновесия вправо. Увеличить выход эфира можно также постоянным выведением одного из образующихся веществ из сферы реакции. Скорость реакции этерификации зависит от природы спирта и кислоты, а именно – с каким атомом углерода связана гидроксильная группа (первичным, вторичным или третичным) и каково строение углеродной цепи, связанной с карбоксильной группой. Объемистые радикалы создают пространственные затруднения и мешают образованию промежуточных продуктов присоединения. Особенно плохо подвергаются этерификации третичные спирты.

Химические свойства:

1) Действие воды (гидролиз):

R – CO – OR’ + HOH ↔ RCOOH + R’OH

2) Реакция переэтерификации:

R – CO – OR’ + R”OH ↔ R – CO – OR” + R’OH

3) Действие аммиака (аммонолиз):

CH₃ – CO – OC₂H₅ + NH₃ → CH3 – CO – NH₂ + C₂H₅OH

4) Восстановление

R – CO – OR’ ↔ R – CH₂OH + R’OH

В состав растительных и животных организмов наряду с белковыми веществами и углеводами входят жиры и жироподобные вещества. Главной составной частью растительных и животных жиров являются сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот – триглицериды пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, линолевой и др. Химическая природа жиров бала установлена в первой четверти XIX века Шеврелем. Во всех жирах остаток спирта один и тот же (остаток глицерина): разница между жирами обусловлена остатками кислот. Жиры не имеют резкой температуры плавления и, предварительно размягчаясь, плавятся в определенном интервале температур. Жиры легко растворяются в органических растворителях; они практически нерастворимы в воде, но могут образовывать с ней стойкие эмульсии в присутствии ПАВ (молоко). При длительном хранении на воздухе, под действием влаги и света жиры прогоркают – приобретают неприятный запах и вкус, при этом повышается и их кислотность.

В промышленности реакция гидролитического расщепления жиров широко используется для получения глицерина и жирных кислот или их солей, т.е. мыла. Расщепление производят как в кислой, так и в щелочной среде. В первом случае образуется глицерин и смесь свободных кислот – стеарин:

СН₂ – ОСОС₁₇Н₃₅ Глицерин

СН – ОСОС₁₅Н₃₁ → Стеариновая кислота Стеарин

СН₂ – ОСОС₁₅Н₃₁ Пальмитиновая кислота

В щелочной среде наряду с глицерином получают соли этих кислот – мыла.

Очень важной реакцией, имеющей промышленное значение, является реакция гидрогенизации жиров – превращение жидких жиров в твердые. Сущность этой реакции состоит в присоединения водорода к непредельным кислотам и превращение их в предельные (Ni, 200°C, 15 кгс/см²):

СН₂ – ОСОС₁₇Н₃₅ СН₂ – ОСОС₁₇Н₃₅

СН – ОСОС₁₅Н₃₁ + 6Н₂ = СН – ОСОС₁₇Н₃₅

СН₂ – ОСОС₁₅Н₃₁ СН₂ – ОСОС₁₇Н₃₅

Лучшие сорта гидрированного жира используются для получения маргарина. Маргарин представляет собой эмульсию гидрированного жира, животного жира (говяжьего) или растительного масла в молоке. По виду и запаху продукт напоминает сливочное масло: для придания желтого цвета в него добавляют яичный желток, а для придания характерного запаха – дикетон диацетил СН₃СОСОСН₃.

Углеводы, их классификация. Моносахариды. Глюкоза, ее строение, химические свойства (реакция окисления и восстановления). Роль в природе. Сахароза, ее гидролиз

Впервые глюкоза была получена в 1811 г. русским химиком Г.З.Кирхгофом при гидролизе крахмала. В конце 60-х годов прошлого столетия А.А.Колли доказал, что в молекуле глюкозы имеется пять гидроксильных групп. Шестой атом кислорода, очевидно, должен входить в состав альдегидной группы, поскольку глюкоза дает многие качественные реакции на альдегидную группу – окисляется оксидом серебра (1), присоединяет синильную кислоту (4):