Органикалык химия №10

№ 10- сабак

I.Сабактын темасы. КЫЧКЫЛТЕГИ БАР ОРГАНИКАЛЫК БИРИКМЕЛЕР

Спирттер. Чектүү бир атомдуу жана көп атомдуу спирттер. Фенолдор

1. Спирттер боюнча жалпы түшүнүк

Молекуласында углеводороддук радикал менен байланышкан бир же бир нече гидроксил тобу бар органикалык бирикмелер спирттер деп аталышат.

Молекуладагы гидроксил тобунун саны спирттин канча атомдуу экендигин билдирет. Молекуласында бир гидроксил ОН тобу бар спирттер бир атомдуу болушат, алардын жалпы формуласы R-ОН (R - углеводороддук радикал). ОН – гидроксил тобу спирттердин функционалдык тобу алардын физикалык, химиялык касиеттерин мүнөздөйт. Бир атомдуу спирттердин жалпы формуласы – С _пН_{2п +1} ОН.

Бир атомдуу спирттердин аттары курамындагы көмүртек атом­дорунун санына туура келген углеводороддордун атына -ол мучөсү уланып аталат. Мындай спирттердин өкүлдөрү - метил CH₃OH жана этил C₂H₅OH спирттери.

Метил спирти же метанол CH₃OH – түссүз суюктук, кайноо t°=64,7°С. Сууда жакшы эрийт. Түссүз жалын менен күйөт. Техникада органикалык эриткич катары колдонулат.

Метанол өтө уулуу. Аз өлчөмдөгү метанол жалпы ууланууга алып келет, ошондой эле көрүү нервдерин шал кылат, сокур бо­луп калууга, көп өлчөмү өлүмгө дуушар кылат.

Этил спирти же этанол C₂H₅OH физикалык касиеттери боюн­ча метанолго окшош.

Ал – мүнөздүү жыты бар, куйкалаган даамга ээ, түссүз суюктук. Суудан женил. Кайноо температурасы 78,З°С. Суу менен бардык катышта аралашат, химиялык заттар үчүн жакшы эриткич болуп саналат. Оной от алат, бүлбүлдөгөн көгүлтүр жалын чыгарып күйөт.

Углеводороддук радикалдын жаратылышына жараша чектүү, чексиз жана жыпар жыттуу спирттер деп бөлүнүшөт.

а) Чектүү спирттер: метанол CH₃OH этанол C₂H₅OH

б) Чексиз спирттер: СН₂ = СН - ОН винил спирти

в) Жыпар жыттуу спирттер: С ₆Н₅ – СН ₂ – ОН фенилметил спирти

а)Чектүү бир атомдуу спирттердин гомологиялык катары

Спирттердин аттары, аларды түзгөн углеводороддук радикалдардын атынан алынат же эл аралык ат боюнча алкандардын аттарынын аягына «ол» деген мүчө кошулуп айтылат.

Бир атомдуу спирттердин гомологиялык катары, аттары жана физикалык касиеттери.

б)Спирттердин изомериясы жана номенклатурасы

Спирттердин ЮПАК номенклатурасы боюнча атоодо көмүртектин кайсы атомунда ОН- тобу байланышкан болсо, узун тизмектин ошол жакын жагынан номер коюп, радикалдар, ОН- отурган көмүртектин атомунун номери жазылып радикалдардын аталгандан кийин узун тизмектин аягына ол мүчөсү уланып жазылып ОН- тобу жайгашкан көмүртектин атомунун номери көрсөтүлүп жазылат. Мисалы,

4 3 2 1

СН₃ — СН— СН — СН₃ 3- метилбутанол - 2

| |

СН ₃ ОН

Эгерде көмүртектин түз чынжырында бир нече углеводороддук радикалдар жайланышкан болсо, анда «ди», «три», «тетра» деген сөздөрдү кошуп радикалдардын аты аталат.

Мисалы,

5 4 3 2 1

а) СН₃ — СН — СН₂ — СН — СН₂ — ОН 2- хлор- 4- метилпентанол – 1.

| |

СН₃ Сl

6 5 4 3 2 1

б) СН₃ — СН — СН₂ — СН — СН₂ — СН ₃ 5- метилгексанол – 3

| |

СН₃ ОН

А.М.Бутлеровдун түзүлүш теориясына ылайык этил спиртинин молекулалык формуласына төмөнкүдөй эки түзүлүш туура келет:

Н Н Н Н

| | | |

а) Н — С — С — ОН б) Н — С — О — С — Н

| | | |

Н Н Н Н

Электрондук формуласына карасак, көмүртек менен суутектин ортосундагы химиялык байланышка караганда – С – О – бир кыйла уюлдуурак. Этанолго эксперимент жүргүзгөндө активдүү металлдар менен реакцияга кирген 46 г этанолдон 11,2 л суутекти бөлүп чыгаргандыгы далилденген, демек, этанолдун бир молунда болгон суутектин бардык санынын 1/6 бөлүгү сүрүлөт. Суутек атомунун сүрүлүп чыгышы кислоталарга окшоп активдүү металлдардын атомдору –О – Н тобундагы кычкылтек менен байланышкан гана суутек атомун сүрүп чыгара тургандыгын далилдеген. Ошондуктан этанолго биринчи формула туура келет. Экинчи формула диметил жөнөкөй эфирине туура келет. Себеби активдүү металлдар менен реакцияга кирип суутек газын сүрүп чыгара албайт. Мында - С – Н байланыштарынын бардык жерде бекемдиги бирдей уюлдашуунун натыйжасында байланышкан суутектин атомунун жоктугу менен түшүндүрүлөт.

Спирттердин алынышы.

Спирттерди алуунун синтетикалык жана биохимиялык жолдору бар.

1. Синтетикалык жол менен алынышы:

1. Катализатордун (Н ₂ SO₄, H₃ PO₄) катышуусу менен ысытуудан, алкендерге суу кошуп гидратация реакциясынын натыйжасында алат.

280-300⁰ С, H₃ PO₄

этен Н ₂ С = СН₂ + НОН СН₃ - СН ₂ – ОН этанол

1. Альдегиддерди же кетондорду суутек менен калыбына келтирип, альдегиддерден биринчилик, кетондордон экинчилик спирттер алынат.

СН₃ – СНО + Н₂ СН₃ - СН ₂ – ОН этанол

11. Биохимиялык жол менен спирттерди алуу

1) Этанолду алуунун бир кыйла байркы методу – глюкозасы бар канттуу заттарды ачытуу болуп саналат. Мында ачыткыч козу карындар өзгөчө заттарды – ферменттерди иштеп чыгышат, ал ферментер органикалык катализатордук ролду аткарат. Спирттик ачуу процессин жөнөкөйлөтүлгөн түрдө мындайча туюнтулат:

С ₆Н ₁₂О₆ 2СН₃ - СН ₂ – ОН + 2СО₂

2)Кийинчерээк этанолду крахмалдуу заттардан алып жатышат. Бул ыкма боюнча крахмал гидролиздөөдө ферменттердин катышуусу менен глюкозага айланат, ал эми глюкозаны ачытуудан спирт пайда болот.

1. Этанолдун бир кыйла өлчөмүн сөӊгөктөн клетчатканы гидролиздеп,андан кийин пайда болгон глюкозаны ачытуу жолу менен бөлүп алышат.

1. Көп атомдуу спирттердин түзүлүшү жана алынышы

Молекуласынын курамында эки жана үч гидроксил тобу камтылган спирттер да бар, алар - эки атомдуу жана үч атомдуу спирттер.

Эки атомдуу спирт этиленди калий перманганаты менен кычкылдандырганда пайда болорун билесинер. Анын формуласын төмөнкүчө жазганбыз:

1,2 – этандиол же этиленгликоль

Формуланы жакшылап карасаңар, андан этиленгликоль молекуласындагы ар бир көмүртекке биригип турган бирден суутектин атомдору гидроксил тобуна алмашкан этандан өндүрүлгөндүгүнө ынанасынар.

Алыныштары.

1.Этиленди жана анын чексиз углеводороддорду калий перманганаты менен кычкылдандыруудан этиленгликолдор алынат.

Н ₂С = СН₂ + О + Н ₂О НО – СН₂ – СН₂ – ОН 1.2 – этандиол

2.Көп атомдуу спирттерди алуунун дагы бир жолу дигалогендүү углеводороддорду суу менен гидролиздөө болуп эсептелинет.

С1 – СН₂ – СН₂ – С1 + 2КОН (сууд. эрит.) НО – СН₂ – СН₂ – ОН+ 2КС1

1,2 – дихлорэтан этиленгликоль

Yч атомдуу спирттерге глицеринди мисал келтиребиз.

Глицеринди пропандан өндүрүлгөн катары карасак болот. Анын молекуласындагы ар бир көмүртектин атомуна бириккен суутектин бирден атомдору гидроксил тобуна алмашкан:

1,2,3 – пропантриол же глицерин деп аталат.

СН₂ – СН – СН₂ + 3 NaOH (сууд.эрит.) СН₂ – СН – СН₂+ 3NaC1

| | | | | |

С1 С1 С1 ОН ОН ОН глицерин

Глицеринди майларды гидролиздөө менен алынат.

Көп атомдуу спирттердин касиеттери

Физикалык касиеттери.

Этиленгликоль – түссүз, суудан оор, коюу суюктук (анын тыгыздыгы 1,1 г|см³), 197°С да кайнайт, -1З°С да тоӊот. Таттуу даамы бар. Уулуу зат.

Глицерин - коюу сироп сыяктуу түссүз, таттуу даамы бар суюктук (р=l,26 г|см³), кайноо t°= 29О°С, тоӊуу t°= -17°С.Сууда жакшы эрийт.

Нитроглицерин оор, майга окшогон, сууда эрибей турган, өтө жарылгыч, бирок спирттеги эритмеси жарылбайт. Анын буусу өтө уулуу

Химиялык касиеттери.

1. Этиленгликоль жана глицерин химиялык касиеттери боюнча бир атомдуу спирттерге окшош жана өзгөчө жыттары бар.

СН₂ – ОН СН₂ – О – Na

| + 2Na | + H₂

CH₂ –OH CH₂ – O – Na

1,2- этандиол натрий этиленгликоляты

1. Глицерин химиялык касиети боюнча этиленгликолго окшош. Көп атомдуу спирттер үчүн кээ бир химиялык өзгөчө касиеттер да, мүнөздүү болoт. Мисалы, жаӊы даярдалган жездин (11) гидроксидине глицеринди куюп, аралашманы чайкаса, анда чөкмө эрип, ачык-көк түстөгү эритме – жездин (11) глицераты пайда болот.

2С₃ Н ₅(ОН )₃ + Cu (OH)₂ ( C₃Н₇O₃)₂Cu + 2 H₂O

Глицерин жездин (11) глицераты

Бул реакция этиленгликоль, глицериндин гомологиялык катары үчүн мүнөздүү же сапаттык реакция болуп саналат.

1. Глицериндин азот кислотасы менен аракеттенүүсү шартка жараша катализатор

(күкүрт кислотасы) моно, ди, тринитроглицерин деген уулуу заттар алынат. Булар татаал эфирлер классына кирет.

С₃ Н ₅ (ОН )₃ + 3НО- NO₂ C₃H₅ (ONO₂ )₃ + 3 H₂O

Глицерин тринитроглицерин

Колдонулуштары.

Суу эритмеси, төмөнкү температурада тоӊбой турган, муздатуучу суюктук - антифриз катары автомобилдердин, тракторлордун, комбайндардын радиаторлорун толтурууда колдонулат.

Суусуз глицерин абадагы суунун бууларын өзүнө оӊой тартып алат. Демек гигроскоптуу. Глицерин ме­нен майланган буюмдар кургап калбайт, ошондуктан ал терилерди жана кездемелерди иштетүүдө колдонулат.

Глицериндин суу эритмелери парфюмерияда жана медицинада кенири колдонулат. Колду жана бетти жумшартуу үчүн гли­цериндин суу эритмелери гана колдонулат. Анткени суусуз глицеринди сыйпаганда теридеги нымды өзүнө тартып алуу менен териге зыян келтириши мүмкүн.

Глицериндин суу эритмеси антифриз катары да колдонулат. Өсүмдүктөрдүн клетка ширесинде глицерин болгондуктан, ал антифриз сыяктуу таасир берет да, өсүмдүк клеткалары кышында тонуп калбайт.

Нитроглицерин оор майга окшогон, сууда эрибей турган, өтө жарылгыч, бирок спирттеги эритмеси жарылбайт. Анын буусу өтө уулуу. Бир аз силкүүдөн эле жарылат, ошондуктан жардыруу иштеринде колдонулат. Анын 75% зы нитроглицериндеги 25% терпенден турган динамит көп пайдаланылат. Глицерин жогорку молекулалуу карбон кислоталары менен татаал эфирди майларды пайда кылат.

3. Спирттердин касиеттери

а) Физикалык касиеттери. Гомологиялык катардын биринчи мүчөлөрү метанол, этанол, пропанол түссүз, өзгөчө алкоголдук жыты бар кыймылдуу суюктуктар. Сууда чексиз өлчөмдө эрийт. Мына ушундай касиеттери спирттердин молекуласыда суутектик байланыштардын пайда болушу менен түшүндүрүлөт. Суутектик байланыш спирттердин молекулаларын жана спирттер менен суунун молекулаларынын ортосунда пайда болушу мүмкүн.

R – O R R – O H

1 1 1 1

H . . . O –H H. . . O – H

Спирттердин жана суунун молекулаларында суутектик байланышта ркычкылтектин атомундагы байланышка катышпай калган электрондордун жуптарынын эсебинен пайда болот. Кычкылтектеги электрондордун жуптары башка молекуладагы бир оң зарияддалган суутектин атому менен өз ара аракеттенүүсүнөн пайда болот.

Суутектик байланыштын бекемдиги коваленттик байланыштан он эсе начар болот. Суутектик байланыштардын пайда болушунун натыйжасында молекулалардын ассоциацияланышы (чогулушу) спирттер менен суунун кадимки шартта газ абалында болбостон суютук болушун шарттайт. Мындан тышкары булар учма касиетке ээ болушат.

Башка гомологдордун сууда эригичтиги азыраак болот. Жогорку спирттер

(С₁₁Н₂₃ ОН) тан тартып сууда эрибейт жана жыты болбойт.

Метанол өтө уу! Анын аз өлчөмү сокур кылат же өлүмгө алып келет.

б) Химиялык касиеттери. Спирттер нейтралдык заттар, алардын суудагы эритмелери индикаторлорго таасир этпейт.

1. Спирттер сууга окшоп, активдүү металлдар менен реакцияга кирет. Мисалы, этанол менен өз ара аракеттенишкенде натрий этилаты пайда болуп, суутек бөлүнөт:

2СН₃ - СН ₂ – ОН + 2 Na 2СН₃ - СН ₂ – ОNa+ H₂

Этанол натрий этилаты

2.Концентрацияланган күкүрт кислотасынын катышуусу менен спирттер галогенсуутек кычкылдыктар менен реакцияга кирип, углеводороддордун галогентуундуларын пайда кылышат:

H₂SO₄

СН₃ – ОН + НС1 СН₃ - С1 + Н ₂О

3.Сууну соруп алуучу заттар катышканда жана жогорулатылган температурада спирттердин молекулаларынан суу бөлүнүп чыгып, чексиз углеводороддор пайда болот:

140⁰ С, H₂SO₄

СН₃ - СН ₂ ОН + НО - СН₂ - СН ₃ СН₃ - СН ₂ – O- CH₂ –CH₃ + H₂O

4.Бир атомдуу биринчилик спирттер оңой кычкылданат, да альдегиддер пайда болот. Мисалы, эгерде этанолго жездин (11) оксиди капталган абдан ысыган жез зымын салса, анда зым жалтырак болуп калат жана ацетатальдегиддин жагымсыз, кескин жыт пайда болот.

СН₃ - СН₂ – ОН + СuO CH₃ - CHO + Cu + H ₂O

5.Спирттер карбон кислоталар менен реакцияга кирип, татаал эфирлерди пайда кылат.

140⁰ С, H₂SO₄

СН₃ - СООН + НО – СН₃ СН₃ - СО – О – СН₃+ Н₂О

6.Спирттер абада көгүш жалын чыгарып күйөт.

С ₂Н₅ ОН + 3О₂ 2СО₂ + 3Н ₂О

5.Аз өлчөмдөгү этил спирти мас кылат, аны көп санда ичкен адам эсинен танышы мүмкүн, жалпы ууланууга дуушар болот, айрым учурда өлүмгө дуушарланат. Спирт ичимдиктерин үзгүлтүксүз ичүү алкоголизм оорусуна алып келет.

Этил спиртинин жана башка спирттердин химиялык касиет­тери алардын курамындагы гидроксил - ОН тобуна байланыштуу. Спирттер кычкылданууга жөндөмдүү. Аны этил спиртинин кычкылдануу реакциясынын мисалында карап көрсөтөлү:

Силерге белгилүү болгон Кучеров реакциясы сыяктуу эле, бул реакция да уксус альдегидин алуу үчүн колдонулат.

Этил спиртин өндүрүштө этиленди гидратташтыруу аркылуу алы­шат. Мындай метод менен өтө уулуу метил спирти аралашкан техникалык этил спирти алынат, ошондуктан аны ичүү эч мүмкүн эмес.

Этил спирти техникада лак боекторун, химиялык дары-дармектерди өндүрүүдө эриткич катары, боекторду синтездөөдө кол­донулат. Этил спиртинин мааниси 1932-жылы орус окумуштуусу С. В. Лебедев спирттин негизинде каучук алуу жолун ачкандан кийин өзгөчө жогорулады.

Этил спирти медицинада кенири колдонулат. Компресс үчүн, укол алдында дезинфекция жасоодо, сүртүнүүдө, эритмелерди, экстракттарды, ошондой эле көптөгөн дарыларды даярдоодо, парфюмерияда кенири колдонулат.

Этил спирти - ликер, арак, вино өндүрүүдө да негизги сырье болуп саналат. Алкоголь ичимдиктерин алууда канттуу заттарды ачытуу жолу кенен колдонулат.

ФЕНОЛДОР.

Фенолдор деп молекуласында бензолдук шакекчесиндеги көмүртектин атому менен бир же бир нече гидроксил топтору менен байланышкан органикалык заттарды же ароматтык спирттерди айтабыз.

С ₆Н₅ – ОН фенол,

С ₆Н₄ (ОН)₂ 1,2-бензолдиол (приокатехин),

С ₆Н₃ (ОН)₃ пригаллол.

С ₆Н₅ – СН₂ – ОН бензил спирти.

Фенолду таш көмүр чайырынан бөлүп алат. Бирок, фенолго болгон керектөөлөр өтө жогору болгондуктан, аны өндүрүп алуунун синтетикалык жолдору иштелип чыккан.Алардын бири төмөнкү схема менен иш жүзүнө ашырылат:

С ₆Н₆ С₆Н₅ – С1 С ₆Н₅ – ОН

С ₆Н₅ – С1 + NaОН С₆Н₅ – ОН + NaС1.

Бул ыкма өтө кымбатка турат.1940- жылдарыдын аягында советтик окумуштуулар

Р.Ю. Удрис, П.Г. Сергеев, Б. Д. Куржалов ж.б. фенолду бензолдон алуунун экономикалык жактан арзан ыкмасын ачышкан. Бул процессте фенол менен бирге ацетон алынат.

А1С1_{3, Т}⁰ С

С ₆Н₆ + Н ₂С = СН – СН₃ С₆Н₅ -СН– (СН₃ ) ₂ + О₂

бензол пропен изопропилбензол (кумол)

С ₆Н₅ – ОН + Н ₃С - СО – СН_{3 .}

Фенол ацетон

Фенол мүнөздүү жыты бар, түссүз кристаллдык уулуу зат. Абада кычкылданып мала кызыл түскө айланат. Муздак сууда аз эрийт, 70⁰ С дан жогорку температурада жакшы эрийт.

Фенолдун химиялык касиеттери анын молекуласындагы гидроксил тобу жана бензолдун ядросу бар, алар бирине бири өз ара таасир этишет. Бензол ядросунун ОН – тобуна кылган таасири анын суутектик атомунун чон кыймылдуулугун камсыз кылат. Ошондуктан фенол спирттерден айырмаланып щелочтор (шакарлар) менен реакцияга кирет, б.а. начар кислоталык касиетке ээ болот. Фенолду кээде карбол кислотасы деп атайт. –ОН тобу өз кезегинде суутектин атомун 2,4,6 абалында чон кыймылдуу кылат.

Фенолду фенолформальдегиддик пласстмассаларды, боекторду, дарыларды, жарылгыч заттарды ж.б. продуктуларды өндүрүүүчүн колдонулат.Фенолдун суудагы эритмеси дезинфекциялык касиетке ээ болот.