задача 61

Р е ш е н и з а д а ч и М У В а р н а 2 0 1 3

О р г а н и ч н а х и м и я

Мардик Балджиян [email protected]

1

Задача 61. От 3- метил – 1 – бутанол получете 3 – метил – 2 - бутанол.

Представете с химични уравнения взаимодействието на 3 – метил – 2 –

бутанола с бромоводородна киселина, оцетна киселина и неговото окисление.

Изразете процесите с химични уравнения и напишете наименованията по

IUPAC на всички съединения.

Анализ на задачата

3 – метил – 1 – бутанол е мастен, наситен, първичен, едновалентен алканол. 3

– метил – 2 – бутанол – наситен, мастен, вторичен, едновалентен алканол. Двата

алкохола посочени в задачата са позиционни изомери по мястото на

функционалната хидроксилна група.

Под действие на концентрирана сярна киселина, алкохолите могат да се

обезводняват. В зависимост от температурата, дехидратацията протича с образуване

на различни крайни продукти. При вътрешномолекулна (интрамолекулна)

дехидратация се получават алкени (ациклични, ненаситени въглеводороди

съдържащи една двойна връзка). Алкените от своя страна, участват в

присъединителни реакции с полярни молекули, една от характерните, от които е

присъединяването на вода (хидратация, хидрация) в присъствие каталитично

количество киселина. Хидратацията на алкени протича съгласно правилото на

Марковников. То гласи, че при взаимодействие на алкени с водородсъдържащи

полярни съединения, водородните атоми от тях се присъединяват към по – богатия

на водород въглероден атом от сложната връзка.

Тази особеност в строежа и свойствата на алкохолите и алкените, обуславят

следната реакционна схема за превръщането на изходния 3 – метил – 1 – бутанол в

крайния алкохол:




2

При температура по – висока от 140°, под действие на силно

хигроскопичната концентрирана сярна киселина, изходния алкохол се дехидратира

като се получава 3 – метил – 1 – бутен.

Хидратация на 3 – метил – 1 – бутен:

3 – метил – 1 - бутен




3

Взаимодействие на 3 – метил – 2 бутанол с бромоводородна киселина

Хидроксилната група в състава на 3 – метил – 2 – бутанолът съдържа две

неподелени електронни, поради което алкохолът може да участва в образуването на

донорно – акцепторни химични връзки, на което се дължи способността им да

взаимодействат с разредени минерални киселини. При взаимодействие на 3 – метил

– 2 – бутанол с бромоводородна киселина се образува 2 – бромо – 3 – метил – бутан

– мастно, наситено, монобромопроизводно на наситен въглеводород алкан, през

междинното нестабилно съединение - 3 – метил – 2 бутилоксониевбромид.

Механизъм на реакцията:

Първият стадий от взаимодействието е протонирането на алкохола от

молекулата на съответния халогеноводород и образуване на алкилоксониев йон

(сол), в случая 3 – метил – 2 бутилоксониевбромид:

Алкилоксониевите соли са нетрайни, не могат да се получат в чист вид и

съществуват само във воден разтвор.

Втория стадий – образуване на карбокатион и нуклеофилна атака на

хлоридния анион:




4

Взаимодействие на 3 – метил – 2 бутанол с оцетна киселина

При взаимодействие на 3 – метил – 2 – бутанол с етанова (оцетна) киселина

протича процес на естерификация. Оцетната (етанова) киселина е представител на

наситените, мастни, едноосновни, монокарбоксилни киселини. В резултат на

естерификационния процес, се образува 3 – метил – 2 – бутилов естер на оцетната

киселина и вода:

Естерификцията е бавен, молекулен, обратим, равновесен, каталитичен,

екзотермичен процес, чиито обратен процес е киселинно – катализираната

хидролиза на получения естер. Характерна особеност на естерификационните

процеси е, че водородния атом, който образува отделящата се вода се взема от

алкохола а хидроксилната група от съответната киселина (процес на ацилно,

бимолекулно нуклеофилно заместване в молекулата на карбоксилната киселина).




5

Окисление на 3 – метил – 2 – бутанол

Освен естерификацията (реакция на Фишер) с органични и неорганични

киселини, друга характерна реакция за алкохолите е тяхното окисление – в

условията както на умерено, така и на енергично или буйно окисление (горене).

Умереното окисление на алкохолите, протича под действие на разредени

разтвори на калиев перманганат, дикалиев бихромат и др, като крайните продукти

са карбонилни производни на въглеводородите – алдехиди или кетони, в зависимост

от вида на изходния алканол. Първичните алкохоли се окисляват до алдехиди, а

вторичните до кетони. Тъй като 3 – метил – 2 – бутанолът е вторичен алкохол, той

ще се окисли до съответния кетон – 3 – метил – 2 – бутанон.

Процесът на умерено окисление на 3 – метил – 2 – бутанолът преминава през

междинно нестабилно съединение, което се дехидратира и се превръща в крайния

продукт на реакцията 3 – метил – 2 – бутанон:

Продуктът на реакцията е наситен, мастен, монокетон със слабо изразени

редукционни свойства, които се дължат на особеностите в химичния строеж на

карбонилната група.




6

Documents

задача 61