Органика Углеводы. УГЛЕВОДОРОДЫ Домой Алканы. Получение Способы получения 1. Гидрирование непред. углеводородов (присоединение водорода, Pt, Pd, Ni) - презентация

1 Органика Углеводы

2 УГЛЕВОДОРОДЫ Домой

3 Алканы. Получение Способы получения 1. Гидрирование не пред. углеводородов (присоединение водорода, Pt, Pd, Ni) 2. Восстановление галоген-производных (отнятие галогенов, кислоота, повыш. Температура) 3. Крекинг (расщепление, t>400°C) 4. Сплавление солей одноосновных карп. кислоот со щелочами, t+ 5. Реакция Вюрца (Галоген-производная + Na) 6. Получение синтетического метана из угля и водорода (Ni, 650 °C) 7. Получение метана из карпида алюминия (+12 воды)

4 Алканы. Свойства Химические свойства 1. Галогенирование (Радикальный цепной механизм, Н.Н. Семёнов) 2. Нитрование (+HNO 3, Введение NO 2 ) 3. Крекинг (>400 C) 4. Дегидрирование 5. Изомеризация (Перестройка углеродного скелета, AlCl 3,) 6. Термическое разложение алканов (1000 С)

5 Алкены. Получение Способы получения 1. Дегидрирование алканов (Отщепление водорода, t+, kat) 2. Дегидратация спиртов (Отщепление воды, t+, конц. серн. к-та) 3. Крекинг, пиролиз нефти, нефтепрод. (расщепление, t>400°C) 4. Дегидрогалогенирование галоген-производных (КОН спирт. р-р 5. Дегалогенирование (Zn – пыль)

6 Алкены. Свойства Химические свойства 1. Гидрирование (Ni, Pt, Pd) 2. Галогенирование (Кач. реакция – обесцвечивание бромной воды) 3. Гидрогалогенирование (присоединение галоген-водородов 4. Гидратация (Присоединение воды) 5. Полимеризация 6. Горение 7. Реакция Вагнера (Осторожное окислоение щелочным р-ром KMnO 4, реакция протекает быстро, разрыв одной п-связи) (Кач. реакция – обесцвечивание р-ра KMnO 4 ) 8. Реакция Вагнера при действие кисло. р-ра KMnO 4, хромовой смеси (разрыв 2 п-связей) (CH => COOH) 9. Каталитическое окислоение кислоородом воздуха

7 Циклоалканы. Получение Способы получения 1. Из галогенпроизводных предельных углеводородов под действием металлов (Na, Mg, Zn) 2. Отщеплением водорода из алканов (kat Pt, t+)

8 Циклоалканы. Свойства Циклоалканы называют ещё «нефтяных» (нефть) 1. Горение 2. Гидрирование (kat Pt, Ni, Pd)

9 Алкины. Получение Способы получения 1. Карбидный способ 2. Из природного газа (Нагрев СН С) 3. Из галогенпроизводных алканов (Спирт. р-р KOH)

10 Алкины. Свойства Реакции присоединения (разрыв связей) 1. Гидрирование 2. Галогенирование (Бромная вода) 3. Гидрогалогенирование (co-co-combo) 4. Гидратация (По реакции Кучерова) Реакции окислоения 1. Обесцвечивание перманганата калия 2. Горение Полимеризация 1. Димеризация 2. Тримеризация Реакции замещения Выпадение белого осадка ацетиленида серебра (кач. реакция на алкины или на тройную связь)

11 Алкадиены Классификация – по взаимному положению двойных связей они делятся на 3 типа 1. Кумулированные (двойные связи соседствуют) 2. Сопряжённые (разделены одной простой связью) 3. Несопряжённые, изолированные (разделены двумя и более простыми связями) Получение Дегидрирование алкенов Свойства Галогенирование, гидрогалогенирование, гидрирование, полимеризация. Изопрен – важный представитель алкадиенов

12 Ароматические углеводороды г. – открыл Фарадей (светильный газ) г. – Гофман выделил из каменноугольной смолы г. – Кекуле предложил ныне используемую запись формулы бензола. Основные модификации бензола Метилбензол (Толуол), Ксилол (2 СН 3 ), Стирол (-CH=CH 2 ) Получение - Из неароматических соединений: 1. Каталитическое дегидрирование циклоалкана и его производных (Зелинский, 1911 г.) 2. Каталитическая дегидроциклизация алканов (отщепление водорода с одновременным замыканием цикла, kat – Cr 2 O 3, 500C) 3. Полимеризация ацетилена и его гомологов - Из ароматических соединений

13 Ароматические углеводороды Получение - Из ароматических соединений 1. Алкилирование ароматических углеводородов галоген- производными и олефина (Реакция Фриделя-Крафтса) 2. Восстановление ароматических кетонов 3. Реакция Вюртса-Фитинга 4. Сплавление целочных солей ароматических кислоот со щёлочью (натронной известью) 5. Декарпоксилирование ненасыщенных ароматических кислоот Свойства Бензол проявляет склонность к реакциям замещения, устойчивость к действию окислоителей. Реакции присоединения затруднены, для их проведения необходимы особые условия Реакции замещения 1. Нитрование 2. Галогенирование 3. Сульфирование (с участием олеума, сульфа-группа –SO 3 H) 4. Алкилирование (введение алкильной группы)

14 Ароматические углеводороды 4. Алкилирование (введение алкильной группы) 5. Ацилирование (введение ацила – остатка карпоновой кислооты без группы ОН)

15 КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ Домой

16 Спирты. Получение Способы получения 1. Гидратация алкенов в кислоой среде (Н+) 2. Гидролиз галоген-производных в присутствии водных р-ров щелочей 3. Восстановление альдегидов и кетонов (Восстановители: LiAlH4, NaBH4, при католит. гидрировании Ni, Pd, Pt) 4. Синтез из альдегидов и кетонов и при помощи магний- органических соединений (Действие реактивов Гриньяра) R- MgX (Где Х – это Cl, Br, I) 5. Ферментативное превращение углеводов (Спиртовое брожение сахаристых веществ) 6. Гидролиз сложных эфиров (обратная реакция – этерификация)

17 Спирты. Свойства Спирты – реакционно-способные соединения. Спирты – нейтральные в-ва, они не изменяют окраску индикаторов, не вступают в реакцию ни с водными растворами щелочей, ни с разбавленными кислоотами. Однако в определённых условиях они могут проявлять свойства очень слабых кислоот и оснований, т.е. являются амфотерными. Кислотные и основные свойства спиртов 1. Образование алкоголятов (замещ. водорода в гидроксиле на Na, Ca, Mg, Al) – кислоотное свойство 2. Основные свойства проявляется при взаимодействии с сильными кислоотами 3. Образование сложных эфиров с карпоновыми и минеральными кислоотами (реакции этерификации) 4. Замещение гидроксил-группы галогеном (галоген в соединении со фтором или водородом) Дегидратация спиртов 1. Внутримолекулярная (Серная кислоота – водоотниматель) (результат – алкен) 2. Межмолекулярная (В избытке спирта при более низкой t) (результат – эфир)

18 Спирты. Свойства 1. Каталитическое дегидрирование (с участием меди) (продукт – альдегид или кетон) 2. Окислоение спиртов. Первичные – до альдегидов, вторичные – до кетонов 3. Горение

19 Многоатомные спирты Образование гликолята и глицерата меди – качественные реакции на этиленгликоль и глицерин соответственно (взаимод. с гидроксидом меди двухвалентной) (2 молекулы спирта участвуют в реакции) Глицерин + азотная кислоота -> Тринитроглицерин + вода Тринитроглицерин – густая маслянистая жидкость, способная само взрываться (3000 С)

20 Фенолы Качественные реакции: Фенол + 3Br 2 Трибромфенол, белый осадок 3 Фенол + FeCl 3 Фенолят железа

21 Альдегиды и кетоны C n H 2n O – общая формула Получение 1. Из спиртов: окислоение, католитическое (kat - медь) дегидрирование спиртов (из первичных – альдегиды, вторичных – кетоны) 2. Гидролиз ацетиленовых углеводородов по Кучерову (из ацетилена – ацетальдегид, из остальных – кетоны) 3. Каталитическое окислоение этилена (kat – CuCl 2, PdCl 2 ) 4. Гидролиз дигалоген-производных (при первичном атоме углерода – альдегид, при вторичном – кетон)

22 Альдегиды и кетоны Свойства Реакции присоединения 1. Гидрирование (восстановление для альдегидов) 2. Присоединение синильной кислооты HCN 3. Присоединение магний-содержащих соединений (реактивов Гриньяра) Реакции окислоения Альдегиды окислояются в карп. Кислоты 1. Окислоение альдегидов аммиачным раствором нитрата (оксида) серебра (Реакция серебряного зеркала) 2. Окислоение свежеосаждённым Cu(OH)2 Кетоны окислояются труднее, они устойчивы к слабым окислоителям и кислоороду воздуха. При действии на них сильных окислоителей происходит разрыв углеродной связей. Муравьиный альдегид – газ. 40% р-р его - формалин

23 Карбоновые кислооты C n H 2n O 2 – общая формула Название солей карпоновых к-т производят от названия ацилов с заменой окончания ил на ат. Ацил – остаток к-ты без группы ОН Способы получения 1. Окислоение алканов (+SO 2 ), алкенов (Реакция Вагнера), аренов, спиртов, альдегидов 2. Гидролиз три галогенпроизводных (+3NaOH) 3. Карбонилирование металлорганических соединений ( действие углекислымо. газом на Mg-органические соединения (реактивы Гриньяра)

24 Карбоновые кислооты Свойства карпоновых кислоот Образование солей 1. С основаниями, основными оксидами, металлами и солями 2. Реакция этерификации (способ получения сложных эфиров 3. Образование ангидридов кислоот (в реакцию вступают 2 кислооты, происходит отнятие молекулы воды при kat – P 2 O 5 )

25 Высшие жирные кислооты C 15 H 31 COOH – Пальмитиновая к-та Твёрдые в-ва (негр. в воде) C 17 H 35 COOH – Стеариновая к-та Глицериды этих кислоот являются главной сост. частью природных жиров и масел C 15 H 31 COO Na – Пальмиат натрия твёрд.соли, растр. в воде C 17 H 35 COONa – Стеарат натрия осн. комп он. мыла C 17 H 33 COOH – Олеиновая к-та, жидкая, не раствор. В воде Соли кальция и магния определяют жёсткость воды

26 Сложные эфиры Способы получения 1. Реакция этерификации 2. Присоединение карп. к-т к алкенам Свойства сложных эфиров 1. Гидролиз (обратная реакция этерификации) 2. Реакция переэтерификации (обмен радикалом со спиртом) 3. Аммонолиз (замена кислоорода с радикалом на аминогруппу NH 2 в реакции с аммиаком) 4. Восстановление (в альдегид с образованием спирта)

27 Жиры Это сложные эфиры, в основе которых глицерин и остатки жирных кислоот. Техническая переработка жиров 1. Гидролиз жиров (в кислоой среде даёт стеарин, в щелочной – мыло) 2. Гидрирование

28 УГЛЕВОДЫ Домой

29 Моносахариды Соединения, имеющие химическую природу гидрокси альдегидов или гидрокси кетонов, но существующие преимущественно в таутомерных циклических формах Таутомерияявление Таутомерия – это явление существования вещества в нескольких взаимно превращающихся формах числа атомов кислоорода В зависимости от числа входящих в состав моносахаридов атомов кислоорода, их разделяют на группы: Тетрозы С 4 Н 8 О 4 – Эритроза, треоза Пентозы С 5 Н 10 О 5 – Арабиноза, ксилоза, рибоза Глюкоза, фруктоза, манноза, галактоза Гексозы С 6 Н 12 О 6 – Глюкоза, фруктоза, манноза, галактоза альдегидной и кетонной группальдозыкетозы В зависимости от наличия в молекулах моносахаридов альдегидной и кетонной групп, их разделяют на альдозы и кетозы. Глюкоза Гексоза, альдоза Кирхгофом сахарозы, мальтозы, лактозы целлюлозы, крахмала. Гексоза, альдоза, впервые открыта в 1811 г. Русским химиком Кирхгофом при гидролизе крахмала. Входит в состав дисахаридов сахарозы, мальтозы, лактозы, и в состав полисахаридов: целлюлозы, крахмала.

30 Моносахариды Глюкоза Существуют 2 формы глюкозы: альфа и бета глюкоза надпод В альфа-глюкозе атом водорода у ассиметричного атома углерода находится над плоскостью молекулы, у бета- под плоскостью.

31 Свойства глюкозы Свойства, обусловленные наличием в молекуле глюкозы альдегидной группы 1. Восстановление (получение сорбита – шестиатомного спирта, сахарозаменителя для больных диабетом) ПРИ НАГРЕВЕ 2. Окислоение: хлорной или бромной водой (глюконовая к-та); конц. азот. Кислотой (глюкаровая к-та); аммиачным р-ром нитрата (оксида) серебра; (глюкон. + зеркало); свежеосаждённым оксидом меди двухвалентной ПРИ НАГРЕВЕ (глюкон. к- та) Свойства, обусловленные наличием в молекуле глюкозы гидроксильной группы БЕЗ НАГРЕВА 1. Действие свежеосаждённым оксидом меди двухвалентной БЕЗ НАГРЕВА Специфические свойства глюкозы 1. Спиртовое брожение (получение спирта) 2. Молочнокислоое брожение (получение молочной кислооты)

32 Олигосахариды – продукты конденсации нескольких молекул моносахаридов друг с другом с выделением воды (как простые эфиры) Сахароза Мальтоза Дисахариды

33 Полисахариды Полисахариды – это ВМС, продукты конденсации большого числа молекул моносахаридов Крахмал (С 6 Н 10 О 5 ) n Крахмал (С 6 Н 10 О 5 ) n Крахмал – смесь полисахаридов (амилоза и амилопектин) Амилоза (20%) – линейный полисахарид, построенный из нескольких тысяч остатков моносахаридов (в виде спирали). Амилоза не образует при набухании клестера, с Йодом даёт характерное тёмно-синее окрашивание Амилопектин (80%) – молекулы имеют разветвлённое строение, приближающееся к шарообразной форме. Менее растворим в воде, даёт клестер, с Йодом – слабое фиолетовое окрашивание. альфа Макромолекулы крахмала состоят из остатков альфа-глюкозы Хим. Свойства крахмала 1. Крахмал + I2 (спирт. Р-р) синяя окраска, +t бесцветная, -t синяя 2. Гидролиз крахмала 3. Брожение (получим спирт и углекислымоый газ)

34 Полисахариды Целлюлоза (Клетчатка) бета Макромолекулы целлюлозы состоят из остатков бета-глюкозы пироксилин (тринитрат целлюлозы) В реакции с 3 молекулами HNO3 даёт пироксилин (тринитрат целлюлозы)

35 АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ Нитро соединения Амины Аминокисло оты Аминокисло оты Белки Домой

36 Нитросоединения Все соединения, полученные путём введения нитрогруппы NO 2 Классифицируются на первичные, вторичные и третичные (к какому атому углерода принадлежат) Нитробензол (HO-NO 2 + H 2 SO 4 ) нитрующая смесь Тринитробензол Тротил, тол ( Тротил, тол ) пикриновая кислоота Тринитрофенол ( пикриновая кислоота )

37 Амины Амины – орг. Производные аммиака от числа замещённых на радикалы атомов водорода в молекуле аммиака Классификация: в зависимости от числа замещённых на радикалы атомов водорода в молекуле аммиака, бывают амины: первичные, вторичные, третичные Анилин В 1842 г. Н.Н. Зелинский получил анилин из нитробензола путём восстановления Качественная реакция Реакция с бромной водой осадок белого цвета 2,4,6 - триброманилин

38 Аминокислооты Это органические азотсодержащие соединения, в молекулах которых содержаться амино-группа -NH 2 и карпоксил-группа –COOH. Аминоуксусная кислоота (глицин, гликокол) Альфа-аланин Альфа-аланин Аспаргиновая кислоота Аспаргиновая кислоота Глутаминовая кислоота Глутаминовая кислоота

39 Аминокислооты Способы получения аминокислоот 1. Аминокислооты, входящие в состав белков, получают путём их гидролиза (нитрилы (R – CN), цианогруппа -CN гидролиз до карпоксил. Группы – COOH) Синтетические способы получения 1. Действие избытка аммиака на галоген-замещённые кислооты (способ Фишера) 2. Действие цианистого аммония NH 4 Cl на альдегиды и кетоны Свойства аминокислоот Аминокислооты – амфотерные соединения 1. Взаимодействие с основаниями (получается соль карпоксил-остатка) 2. Взаимодействие с кислоотами 3. Взаимодействие со спиртами (водород в карпокс. Группе замещается на радикал спирта) (пептидная связь) 4. Взаимодействие друг с другом (пептидная связь)

40 Белки Основные аминокислооты, входящие в состав белков: цистеин, альфа-аланин, глицин, серин, фенилаланин. Белками называются пептиды, состоящие более чем из 50 аминокислоот Свойства белков Белки обладают некоторыми общими свойствами: Все белки образуют коллоидные растворы денатурация При повышении t°+, действием УФ-излучения, радиации, под влиянием кислоот, щелочей, происходит изменения физико-химических свойств белков, это называется денатурация (при этом теряется биологическая активность) С солями NaCl, MgSO 4, ZnSO 4, (NH 4 ) 2 SO 4, образуют осадок, который можно растворить. С солями тяжёлых металлов (Fe, Be и другими) белки осаждаются Ксантопротеиновая реакция ярко-жёлтый цвет ярко-оранжевый Белок (кур. яйца)+HNO 3 белый осадок + t°C ярко-жёлтый цвет осадка –t°C + NaOH ярко-оранжевый осадок Ксантопротеиновая реакция обусловлена наличием в белках ароматических аминокислоот, жёлтое окрашивание – результат нитрования ароматических ядер. Появление оранжевой окраски опред. образованием более интенсивно окрашенных анионов Биуретовая реакция

41 Белки, свойства белков Биуретовая реакция фиолетовый цвет р-ра Белок + NaOH + CuSO 4 фиолетовый цвет р-ра Биуретовая реакция связана с наличием в белках пептидных группировок (связей), которые обуславливают появление окраски при взаимодействии с солями меди. Реакция на серу PbS Кусочек белой шерстяной пряди + NaOH + (CH 3 COO) 2 Pb ацетат свинца +t°C Чёрный осадок PbS серу Эту реакцию дают белки, содержащие серу : аминокислооты цистеин, цистин, метионин

42 Каучуки латекса гевеи Натуральный каучук – упругая аморфная масса, получаемая из млечного сока ( латекса ) растений-каучуконосцев ( гевеи )(Бразилия) 1823 г. – ирландец Мак Интош открыл способ пропитки тканей этим соком и стал изготовлять непромокаемую одежду. Но у неё был недостаток: они были липкими в тёплую погоду, хрупкими и твёрдыми в холодную. резина вулканизация 1839 г. – получена резина путём обработки каучука серой ( вулканизация ), смешивая с различными добавками – наполнителями, противостарителями, красителями и т.д. Главным свойством резины является эластичность, упругость 32% серы в резине – эбонит Установление строения натурального каучука При изучении химических свойств каучука было установлено, что это типичное не предельное соединение, присоединяя бром, бромоводород, также подвергается католитическому дегидрированию. изопрена(2-метилбутадиен-1-3) При сухой перегонки (т.е. при нагрева без доступа воздуха), каучук распадется с образованием диенового углеводорода изопрена (2-метилбутадиен-1-3)

43 Каучуки левулиновый альдегид (пентанон-4-аль), 1909 – 1912 гг. – Гарриес провёл реакцию озонирования, и получил левулиновый альдегид (пентанон-4-аль), что доказывает его линейное строение, в котором молекулы изопрена соединены по схеме присоединения 1,4 Натуральный каучук является смесью полимер-гомологов – молекул с разными молекулярными массами (от 50 к до 3 млн.) Основную массу составляют фракции с молекул. Массой более 1 миллиона. Натуральный каучук – линейный полимер изопрена, обладающий строго регулярным строением Натуральный каучук – линейный полимер изопрена, обладающий строго регулярным строением Получение синтетического каучука СК Получение каучука по способу С.В. Лебедева - Сырьё: Этиловый спирт (пищевой) (Реагент) Катализаторы: смесь оксидов Al, Zn, и некоторых других металлов. Продуктами реакции будут вода, газообразный водород и дивинил (Одновременно происходят: конденсация, дегидрирование и дегитратация) Полученный бутадиен очищают от непрореагировавшего спирта и побочны продуктов, и подвергают полимеризации под действием металлического Na. Полимеризация идёт в положении (1,4), поэтому макромолекула получается не строго линейная, а разветвлённая.

44 Каучуки В 50-е годы стали проводить стерео-специфическую 1,4 – полимеризацию бутадиена под действием металл-органических катализаторов (Al + соли титана, циркония и др.) Стереорегулярный бутадиеновый каучук имеет подобно натуральному изопрену полимерную цепь Цис-конфигурации Сырьё: Этиловый спирт (из этилена или продуктов гидролиза древесины) Газы крекинга нефти (бутан и бутен) дегидрируют до бутадиена Домой