Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов thumbnail

В зависимости от типа углеводородного радикала, а также в некоторых случаях особенностей прикрепления группы -ОН к этому углеводородному радикалу соединения с гидроксильной функциональной группой разделяют на спирты и фенолы.

Спиртами называют соединения, в которых гидроксильная группа соединена с углеводородным радикалом, но не присоединена непосредственно к ароматическому ядру, если таковой имеется в структуре радикала.

Примеры спиртов:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Если в структуре углеводородного радикала содержится ароматическое ядро и гидроксильная группа, при том соединена непосредственно с ароматическим ядром, такие соединения называют фенолами.

Примеры фенолов:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Почему же фенолы выделяют в отдельный от спиртов класс? Ведь, например, формулы

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

очень похожи и создают впечатление веществ одного класса органических соединений.

Однако непосредственное соединение гидроксильной группы с ароматическим ядром существенно влияет на свойства соединения, поскольку сопряженная система π-связей ароматического ядра сопряжена также и с одной из неподеленных электронных пар атома кислорода. Из-за этого в фенолах связь О-Н более полярна по сравнению со спиртами, что существенно повышает подвижность атома водорода в гидроксильной группе. Другими словами, у фенолов значительно ярче, чем у спиртов выражены кислотные свойства.

Химические свойства спиртов

Одноатомные спирты

Реакции замещения

Замещение атома водорода в гидроксильной группе

1) Спирты реагируют со щелочными, щелочноземельными металлами и алюминием (очищенным от защитной пленки Al2O3), при этом образуются алкоголяты металлов и выделяется водород:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Образование алкоголятов возможно только при использовании спиртов, не содержащих растворенной в них воды, так как в присутствии воды алкоголяты легко гидролизуются:

CH3OK + Н2О = СН3ОН + KOH

2) Реакция этерификации

Реакцией этерификации называют взаимодействие спиртов с органическими и кислородсодержащими неорганическими кислотами, приводящее к образованию сложных эфиров.

Такого типа реакции являются обратимыми, поэтому для смещения равновесия в сторону образования сложного эфира, реакцию желательно проводить при нагревании, а также в присутствии концентрированной серной кислоты как водоотнимающего агента:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Замещение гидроксильной группы

1) При действии на спирты галогеноводородных кислот происходит замещение гидроксильной группы на атом галогена. В результате такой реакции образуются галогеналканы и вода:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

2) При пропускании смеси паров спирта с аммиаком через нагретые оксиды некоторых металлов (чаще всего Al2O3) могут быть получены первичные, вторичные или третичные амины:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Тип амина (первичный, вторичный, третичный) будет в некоторой степени зависеть от соотношения исходного спирта и аммиака.

Реакции элиминирования (отщепления)

Дегидратация

Дегидратация, фактически подразумевающая отщепление молекул воды, в случае спиртов различается на межмолекулярную дегидратацию и внутримолекулярную дегидратацию.

При межмолекулярной дегидратации спиртов одна молекула воды образуется в результате отщепления атома водорода от одной молекулы спирта и гидроксильной группы — от другой молекулы.

В результате этой реакции образуются соединения, относящиеся к классу простых эфиров (R-O-R):

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Внутримолекулярная дегидратация спиртов протекает таким образом, что одна молекула воды отщепляется от одной молекулы спирта. Данный тип дегидратации требует несколько более жестких условий проведения, заключающихся в необходимости использования заметно более сильного нагревания по сравнению с межмолекулярной дегидратацией. При этом из одной молекулы спирта образуется одна молекула алкена и одна молекула воды:

внутримолекулярная дегидратация этанола

Поскольку молекула метанола содержит только один атом углерода, для него невозможна внутримолекулярная дегидратация. При дегидратации метанола возможно образование только простого эфира (CH3-O-CH3).

Нужно четко усвоить тот факт, что в случае дегидратации несимметричных спиртов внутримолекулярное отщепление  воды будет протекать в соответствии с правилом Зайцева, т.е. водород будет отщепляться от наименее гидрированного атома углерода:

дегидратация бутанола-2

Дегидрирование спиртов

а) Дегидрирование первичных спиртов при нагревании в присутствии металлической меди приводит к образованию альдегидов:

дегидрирование этанола

б) В случае вторичных спиртов аналогичные условия приведут у образованию кетонов:

дегидрирование изопроганола

в) Третичные спирты в аналогичную реакцию не вступают, т.е. дегидрированию не подвергаются.

Реакции окисления

Горение

Спирты легко вступают в реакцию горения. При этом образуется большое количество тепла:

2СН3-ОН + 3O2 = 2CO2 + 4H2O + Q

Неполное окисление

Неполное окисление первичных спиртов может приводить к образованию альдегидов и карбоновых кислот.

В случае неполного окисления вторичных спиртов возможно образование только кетонов.

Неполное окисление спиртов возможно при действии на них различных окислителей, например, таких, как кислород воздуха в присутствии катализаторов (металлическая медь), перманганат калия, дихромат калия и т.д.

При этом из первичных спиртов могут быть получены альдегиды. Как можно заметить, окисление спиртов до альдегидов, по сути, приводит к тем же органическим продуктам, что и дегидрирование:

Читайте также:  Какие свойствами воды люди пользуются когда умываются

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Следует отметить, что при использовании таких окислителей, как перманганат калия и дихромат калия в кислой среде возможно более глубокое окисление спиртов, а именно до карбоновых кислот. В частности, это проявляется при использовании избытка окислителя при нагревании. Вторичные спирты могут в этих условиях окислиться только до кетонов.

ПРЕДЕЛЬНЫЕ МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ

Замещение атомов водорода гидроксильных групп

Многоатомные спирты так же, как и одноатомные реагируют  со щелочными, щелочноземельными металлами и алюминием (очищенным от пленки Al2O3); при этом может заместиться разное число атомов водорода гидроксильных групп в молекуле спирта:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

2. Поскольку в молекулах многоатомных спиртов содержится несколько гидроксильных групп, они оказывают влияние друг на друга за счет отрицательного индуктивного эффекта. В частности, это приводит к ослаблению связи О-Н и повышению кислотных свойств гидроксильных групп.

Большая кислотность многоатомных спиртов проявляется в том, что многоатомные спирты, в отличие от одноатомных, реагируют с некоторым гидроксидами тяжелых металлов. Например, нужно запомнить тот факт, что свежеосажденный гидроксид меди реагирует с многоатомными спиртами с образованием ярко-синего раствора комплексного соединения.

Так, взаимодействие глицерина со свежеосажденными гидроксидом меди приводит к образованию ярко-синего раствора глицерата меди:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Данная реакция является качественной на многоатомные спирты. Для сдачи ЕГЭ достаточно знать признаки этой реакции, а само уравнение взаимодействия уметь записывать необязательно.

3. Так же, как и одноатомные спирты, многоатомные могут вступать в реакцию этерификации, т.е. реагируют с органическими и кислородсодержащими неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров. Данная реакция катализируется сильными неорганическими кислотами и является обратимой. В связи с этим при осуществлении реакции этерификации образующийся сложный эфир отгоняют из реакционной смеси, чтобы сместить равновесие вправо по принципу Ле Шателье:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Если в реакцию с глицерином вступают карбоновые кислоты с большим числом атомов углерода в углеводородном радикале, получающиеся в результате такой реакции, сложные эфиры  называют жирами.

В случае этерификации спиртов азотной кислотой используют так называемую нитрующую смесь, представляющую собой смесь концентрированных азотной и серной кислот. Реакцию проводят при постоянном охлаждении:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Сложный эфир глицерина и азотной кислоты, называемый тринитроглицерином, является взрывчатым веществом. Кроме того, 1%-ный раствор данного вещества в спирте обладает мощным сосудорасширяющим действием, что используется при медицинских показаниях для предотвращения приступа инсульта или инфаркта.

Замещение гидроксильных групп

Реакции данного типа протекают по механизму нуклеофильного замещения. К взаимодействиям такого рода относится реакция гликолей с галогеноводородами.

Так, например, реакция этиленгликоля с бромоводородом протекает с последовательным замещением гидроксильных групп на атомы галогена:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Химические свойства фенолов

Как уже было сказано в самом начале данной главы, химические свойства фенолов заметно отличаются от химических свойств спиртов. Связано это с тем, что одна из неподеленных электронных пар атома кислорода в гидроксильной группе сопряжена с π-системой сопряженных связей ароматического кольца.

Реакции с участием гидроксильной группы

Кислотные свойства

Фенолы являются более сильными кислотами, чем спирты, и в водном растворе в очень небольшой степени диссоциированы:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Большая кислотность фенолов по сравнению со спиртами в плане химических свойств выражается в том, что фенолы, в отличие от спиртов, способны реагировать со щелочами:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Однако, кислотные свойства фенола выражены слабее, чем даже у одной из самых слабых неорганических кислот – угольной. Так, в частности, углекислый газ, при пропускании его через водный раствор фенолятов щелочных металлов, вытесняет из последних свободный фенол как еще более слабую, чем угольная,  кислоту:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Очевидно, что любой другой более сильной кислотой фенол также будет вытесняться из фенолятов:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

3) Фенолы являются более сильными кислотами, чем спирты, а спирты при этом реагируют с щелочными и щелочноземельными металлами. В связи с этим очевидно, что и фенолы будут реагировать с указанными металлами. Единственное, что в отличие от спиртов, реакция фенолов с активными металлами требует нагревания, так как и фенолы, и металлы являются твердыми веществами:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Реакции замещения в ароматическом ядре

Гидроксильная группа является заместителем первого рода, и это значит, что она облегчает протекание реакций замещения в орто- и пара-положениях по отношению к себе. Реакции с фенолом протекают в намного более мягких условиях по сравнению с бензолом.

Читайте также:  Каким свойством человеческого характера

Галогенирование

Реакция с бромом не требует каких-либо особых условий. При смешении бромной воды с раствором фенола мгновенно образуется белый осадок 2,4,6-трибромфенола:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Нитрование

При действии на фенол смеси концентрированных азотной и серной кислот (нитрующей смеси) образуется 2,4,6-тринитрофенол – кристаллическое взрывчатое вещество желтого цвета:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Реакции присоединения

Поскольку фенолы являются ненасыщенными соединениями, возможно их гидрирование в присутствии катализаторов до соответствующих спиртов:

Какими свойствами фенолы отличаются от спиртов

Источник

Огромное количество ошибок в таких заданиях!!

1) Следует помнить, что фенолы более кислотны, чем спирты (связь О-Н в них более полярна). Поэтому спирты не реагируют с щелочью, а фенолы реагируют и с щелочью, и некоторыми солями (карбонаты, гидрокарбонаты).

Например:

Задача 10.1

Какие из этих веществ реагируют с литием:

а) этиленгликоль, б) метанол, в) фенол, г) кумол, д) глицерин.

Задача 10.2

Какие из этих веществ реагируют с гидроксидом калия:

а) этиленгликоль, б) стирол, в) фенол, г) этанол, д) глицерин.

Задача 10.3

Какие из этих веществ реагируют с гидрокарбонатом цезия:

а) этиленгликоль, б) толуол, в) пропанол-1, г) фенол, д) глицерин.

2) Следует помнить, что спирты реагируют с галогеноводородами (эта реакция идет по связи С-О), а фенолы нет (в них связь С-О из-за эффекта сопряжения малоподвижна).

Дисахариды

Основные дисахариды: сахароза, лактоза и мальтоза имеют одинаковую формулу C12H22O11.

О них следует помнить:

1) что они способны гидролизоваться на те моносахариды, из которых состоят: сахароза – на глюкозу и фруктозу, лактоза – на глюкозу и галактозу, мальтоза – на две глюкозы.

2) что лактоза и мальтоза обладают альдегидной функцией, то есть являются восстанавливающими сахарами (в частности, дают реакции «серебряного» и «медного» зеркала), а сахароза – невосстанавливающий дисахарид, не имеет альдегидной функции.

Механизмы реакций

Будем надеяться, что достаточно следующих знаний:

1) для алканов (в том числе в боковых цепях аренов, если эти цепи предельные) характерны реакции свободнорадикального замещения (с галогенами), которые идут по радикальному механизму (инициирование цепи – образование свободных радикалов, развитие цепи, обрыв цепи на стенках сосуда или при соударении радикалов);

2) для алкенов, алкинов, аренов характерны реакции электрофильного присоединения, которые идут по ионному механизму (через образование пи-комплекса и карбокатиона).

Особенности бензола

1. Бензол в отличие от других аренов не окисляется перманганатом калия.

2. Бензол и его гомологи способны вступать в реакцию присоединения с водородом. Но только бензол способен также вступать в реакцию присоединения с хлором (только бензол и только с хлором!). При этом все арены способны вступать в реакцию замещения с галогенами.

Реакция Зинина

Восстановление нитробензола (или аналогичных ему соединений) в анилин (или другие ароматические амины). Эта реакция в одном из ее видов почти обязательно встретится!

Вариант 1 – восстановление молекулярным водородом:

C6H5NO2 + 3H2 → C6H5NH2 +2H2O

Вариант 2 – восстановление водородом, полученным при реакции железа (цинка) с соляной кислотой:

C6H5NO2 + 3Fe + 7HCl → C6H5NH3Cl +3FeCl2 + 2H2O

Вариант 3 – восстановление водородом, полученным при реакции алюминия с щелочью:

C6H5NO2 + 2Al + 2NaOH + 4H2O → C6H5NH2 +2Na[Al(OH)4]

Свойства аминов

Почему-то свойства аминов запоминаются хуже всего. Возможно, это связано с тем, что амины изучаются в курсе органической химии последними, и их свойства не удается повторить, изучая другие классы веществ. Поэтому рецепт такой: просто выучить все свойства аминов, аминокислот и белков.

Реакции аминов с азотистой кислотой

Эта реакция нами почти не упоминалась, а потому есть все шансы встретить ее в ЕГЭ. Реакция используется для различения первичных, вторичных и третичных аминов. Надеюсь, что уравнения реакций знать не потребуется. Запомните:

первичные и вторичные амины реагируют с азотистой кислотой (HNO2), а третичные амины – нет.

Разложение ацетатов

Почему-то составители ЕГЭ считают, что нужно знать, как разлагаются ацетаты. Хотя в учебниках этой реакции нет. Разные ацетаты разлагаются по-разному, но давайте запомним реакцию, которая попадается в ЕГЭ:

при термическом разложении ацетата бария (кальция) получается карбонат бария (кальция) и ацетон!!!

Ba(CH3COO)2 → BaCO3 + (CH3)2CO (t0)

Ca(CH3COO)2 → CaCO3 + (CH3)2CO (t0)

По сути, при этом происходит декарбоксилирование:

→ BaCO3 +

Ответы:

1.1. При совместном гидролизе солей, одна из которых гидролизуется по катиону, а другая – по аниону, гидролиз взаимно усиливается и идет до образования конечный продуктов гидролиза обеих солей: 2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl

Читайте также:  Какими целебными свойствами обладает лук

1.2. Аналогично: 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaCl

1.3. Последовательность реакций:

2Al + 3I2 = 2AlI3

AlI3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaI

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O

2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3 +3CO2 + 6NaCl

2.1.

NO + H2O = не реагируют (так как несолеобразующий оксид)

BaO + H2O = Ba(OH)2 (реагируют, так как получается растворимый гидроксид)

CrO + H2O = (не реагируют, так как гидроксид хрома (II) нерастворим)

SO2 + H2O = H2SO3 (реагируют, так как получается растворимый гидроксид)

SiO2 + H2O = (не реагируют, так как гидроксид кремния (IV), то есть кремниевая кислота – нерастворима)

Mn2O7 + H2O = 2HMnO4 (реагируют, так как получается растворимый гидроксид – марганцевая кислота)

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3

3.1. При гидролизе бинарных соединений получается гидроксид первого элемента и водородное соединение второго элемента. В случае гидрида вторым продуктом будет просто водород:

NaH + H2O = NaOH + H2↑

MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H2↑

3.2

Na3N + 4HCl → 3NaCl + NH4Cl

PBr3 + 6NaOH → Na3PO3 + 3NaBr + 3H2O

4.1 При пропускании аммиака через растворы многоосновных кислот могут получаться средние или кислые соли, в зависимости от того, какой из реагентов в избытке:

NH3 + H2SO4 = NH4HSO4 (кислота в избытке)

2NH3 + H2SO4 = 2 (NH4)2SO4 (аммиак в избытке)

4.2

Cr2(SO4)3 + 6NH3 + 6H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3(NH4)2SO4

(Фактически это та же реакция, что и:

Cr2(SO4)3 + 6NH4OН = 2Cr(OH)3↓ + 3(NH4)2SO4,

но формулу NH4OН сейчас писать не принято).

4.3

3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3H2O

4.4

CuSO4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4 ]SO4

(Хотя на самом деле сначала пойдет такая реакция:

CuSO4 + 2NH3 + 2H2O = Cu(OH)2↓ + (NH4)2SO4 (так как аммиак действует как щелочь)

А потом: Cu(OH)2↓ + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2)

В общем, в любом случае при достаточном количестве аммиака получится комплекс и ярко-синее окрашивание!

5.1

K3[Al(OH)6] + 6HBr = 3KBr + AlBr3 + 6H2O

K3[Al(OH)6] + 3HBr = 3KBr + Al(OH)3↓ + 3H2O

Na2[Zn(OH)4] + 2CO2 = 2NaHCO3 + Zn(OH)2↓

K[Al(OH)4] = KAlO2 + 2H2O↑ (t0)

[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 = 2NH4NO3 + AgCl↓

6.1

2СuSO4 + 4KI = 2CuI + I2 + 2K2SO4 (двухвалентная медь восстанавливается до одновалентной)

Fe2O3 + 6HI = 2FeI2 + I2 + 3H2O

KNO2 + NH4I = KI + N2 + 2H2O

H2O2 + 2KI = I2 + 2KOH

7.1

Fe3O4 + 4H2SO4 (разб) = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O

так как разбавленная серная кислота не является сильным окислителем, то идет обычная обменная реакция.

2Fe3O4 + 10H2SO4 (конц) = 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O

так как концентрированная серная кислота является сильным окислителем, то железо +2 окисляется до железа +3.

Fe2(SO4)3 + H2S = 2FeSO4 + S + H2SO4

так как сероводород является восстановителем, то железо +3 восстанавливается до железа +2.

8.1

NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O

Na2SO4 + NaOH – не реагируют

NaHSO4 + Ba(OH)2 = BaSO4 + NaOH + H2O

Na2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4 + 2NaOH

8.2

Сu + 2H2SO4 (конц) = CuSO4 + SO2 + 2H2O

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

8.3

Сu + HCl – не реагируют

CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O

8.4

ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S↑

ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O

9.1

Казалось бы, при разложении нитрата железа (II) должны получиться оксид железа (II), оксид азота (IV) и кислород. Но хитрость в том, что поскольку в оксиде железа (II) железо имеет не высшую степень окисления, а в реакции выделяется кислород, то железо будет окисляться до +3 и получится оксид железа (III):

Fe(NO3)2 → Fe2O3 + NO2 + O2

В этой реакции сразу два восстановителя – железо и кислород. С коэффициентами будет так:

4Fe(NO3)2 = 2Fe2O3 + 8NO2 + O2

9.2

В этой реакции ничего особенного нет, кроме того, что часто забывают, что медь относится еще к тем металлам, при разложении которых получается оксид металла, а не сам металл:

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2

А вот все металлы, которые за медью, при разложении своих нитратов будут давать уже просто металл.

10.1

Правильные ответы: а,б,в,д (в кумоле вообще нет гидроксильной группы, это арен).

10.2

Правильные ответы: в (в стироле вообще нет гидроксильной группы, это арен).

10.3

Правильные ответы: г (в толуоле вообще нет гидроксильной группы, это арен).

Дата добавления: 2017-04-15; просмотров: 3212 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Читайте также:

Рекомендуемый контект:

Поиск на сайте:

© 2015-2020 lektsii.org – Контакты – Последнее добавление

Источник