AlcoholenAlcoholen

BereidingBereiding EigenschappeEigenschappenn• uit alkeen door additie van H2O

• door hydrolyse van halogeenalkaan

• door reductie van alkanal en alkanon

• door reactie van alkanal en alkanon met Grignard reagens, gevolgd door hydrolyse

• door reactie van primair amine met HNO2

• door alcoholische gisting van glucose

Primair alcohol

Secundair alcohol

Tertiair alcohol

• OH – groep = hydroxylgroep

• reactie met anorganische zuur

• reactie met organische zuur tot ester ( = evenwichtsreactie)

• oxidatie tot alkanal / alakanon / carbonzuur

• reactie met metaal tot alcoholaat

• ontwatering bij lage temp en overmaat alcohol ter vorming van ether

• reactie met zuuramide tot ester ( = evenwichtsreactie)

• reactie met zuurchloride tot ester

EthersEthers

BereidingBereiding EigenschappeEigenschappenn• door ontwatering van alcoholen

bij lage temp en overmaat alcohol

• door reactie van halogeenalkaan en alcoholaat (= Williamsonsynthese)

• reactie van primair amine met HNO2 tot alcohol

• Brönsted base

• vorming van quaternaire ammoniumzouten

Symmetrisch ether

Asymmetrisch ether

AminenAminen

BereidingBereiding EigenschappeEigenschappenn

Primair / secundair en tertiair amine

• door reactie van halogeenalkaan met NH3

• door reactie van zuuramide met NaClO (= Hofmanse afbraak)

• vooral als oplosmiddel en extractiemiddel (weinig polair)

• weinig reactief

• brandbaar / explosief (worden omgezet to peroxiden, zelfs in de fles, die zeer explosief zijn)

Aldehyden en Aldehyden en ketonenketonen

BereidingBereiding

O R’ = H -> aldehyde

R – C

R’ R’ = C-keten -> keton

• door oxidatie van alcohol

• door reductie van carbonzuur

EigenschappeEigenschappenn• reactie met Grignard reagens tot

alcohol

• reductie tot alcohol

CarbonzurenCarbonzuren

BereidingBereiding EigenschappeEigenschappenn• door oxidatie van primair alcohol

of alkanal

• door reactie van Grignard reagens + CO2, gevolgd door hydrolyse

• door reactie van zuurchloride met H2O

• door reactie van zuuramide met HNO2

• zwakke zuren pKa > 2

• reactie met alcohol tot ester

• reactie met anorganische hydroxiden tot organische zouten

• reductie tot alkanal / alcohol

• reactie met PCl3 / PCl5 of SOCl2 tot zuurchloride

• reactie met NH3 tot zuuramide

EstersEstersBereidingBereiding EigenschappeEigenschappe

nn• door reactie van carbonzuur met alcohol

• door reactie van zuurchloride met alcohol

• door reactie van zuuramide met alcohol

• reactie met H2O tot carbonzuur en alcohol

• reactie met NH3 tot zuuramide en alcohol

• reactie met anorganische base tot zout en alcohol

BereidingBereiding

ZuurchloridenZuurchloriden

EigenschappeEigenschappenn• door reactie van carbonzuur met

PCl3 / PCl5 / SOCl2• reactie met H2O tot carbonzuur en HCl• reactie met NH3 tot zuuramide en HCl• reactie met alcohol tot ester

BereidingBereiding EigenschappeEigenschappenn• door reactie van zuurchloride met

NH3

• door reactie van ester met NH3

• door reactie van een carbonzuur met NH3

• reactie met NaClO tot amine, CO2 en NaCl (Hofmanse afbraak)• reactie met HNO2 tot carbonzuur, N2 en H2O • reactie met alcohol tot ester en NH3

ZuuramidenZuuramiden

Organische syntheseOrganische synthese

Alkaan

Alkeen

Alkyn

Aromatische KWS

Aardolie

aardgas

polymeer

halogeenalkaan

alcohol

suiker

ether

Aldehyde / keton

carbonzuur

zuurchloride

amide

ester

amine

A. VerbrandingA. Verbranding

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

2 CH4 + 3 O2 2 CO + 4 H2O

Vooral alkanen zijn brandbaar

weinig reactief (paraffinen) , sterke covalente bindingen, apolair

door gefractioneerde destillatie gewonnen uit aardolie

enkel reactie met O2 en dihalogenen

B. HalogeneringB. Halogenering

LichtAlgemeen: CnH2n+2 + X2 CnH2n+1X + HX

licht CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

1. Initiatie homolytische splitsing

Cl Cl Cl + ClDoor belichting (UV) ontstaan er chloorradicalen die zeer reactief zijnHet aantal radicalen neemt toe = typisch voor initiatie

U.V.U.V.

2. Propagatie kettingreactie

+ Cl CH3 + HClCH4

CH3 + Cl2 CH3 Cl + Cl

Het gevormde chloorradicaal reageert met een methaanmoleculeHet aantal radicalen blijft gelijk = typisch voor propagatie

 

Cl+CH3 Cl + HClCH2 Cl

CH2 Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl

3. Terminatie kettingreactie

Op analoge manier kunnen CHCl3 en CCl4 ontstaan  

Radicalen reageren met elkaar.Het aantal radicalen neemt af = typisch voor terminatie

C. KrakingC. Kraking

Bij pyrolyse van alkanen wordt de C – C binding verbrokenEr ontstaan alkylradicalen, die opnieuw kunnen combineren tot alkanen of alkenen

Thermische kraking / katalytische kraking

D. EliminatieD. Eliminatie

a) Ontwatering van alcoholena) Ontwatering van alcoholen

= Reactie waarbij door onttrekking van 2 atomen of atoomgroepen aan het substraat, een meervoudige binding ontstaat.

Algemeen: H2SO4

alcohol alkeen + H2O hoge temp

H2SO4/170°C

CH3 – CH2 –OH CH2 = CH2 + H2O

b) halogeenzuureliminatieb) halogeenzuureliminatie

Algemeen: hoge T/KOH

halogeenalkaan alkeen + HX

hoge T/KOH

CH3 – CH2 – CHCl – CH3 CH3 – CH = CH – CH3 + HCl CH3 – CH2 – CH = CH2

E. AdditieE. Additie

a) Additie van halogenena) Additie van halogenen

Algemeen: alkeen + X2 halogeenalkaan

CH2 = CH2 + Br2 CH2Br – CH2Br

= Reactie waarbij een -bindingwordt verbroken en 2 atomen of atoomgroepen worden gebonden.

Elektrofiele additie

b) Additie van zurenb) Additie van zuren

Algemeen: alkeen + HX halogeenalkaan

CH3 – CH = CH2 + HBr CH3 – CHBr – CH2 Elektrofiele additie

! Regel van Markovnikov! c) Additie van Hc) Additie van H22

Kat. Pt CH3 – CH2 – CH = CH2 + H2 CH3 – CH2 – CH2 – CH3

d) Additie van Hd) Additie van H22OO

Algemeen: alkeen + H2 alkaan

Algemeen: alkeen + H2O alkanol

CH2 = CH2 + H2O CH3 – CH2OH

Grignard reagentia

• zeer belangrijk voor organische synthese

• gemaakt door halogeenalkanen in droge etherige oplossing (er mag geen spoortje water aanwezig zijn, want dit kan met het magnesiumpoeder en met het gevormde product reageren!) te laten reageren met magnesium.

• algemeen:

R – X + Mg ether R – Mg – X

voorbeeld:

CH3 – X + Mg ether CH3 – Mg – X

• Broom- en joodalkanen zijn het best geschikt

•Deze synthese werd voor het eerst uitgevoerd door Victor Grignard, vandaar de naam.

C

H

H

H

Mg I+ -

Grignardreagentia zijn dus reagentia waarin een koolstofatoom tamelijk sterk negatief geladen is en daarom zo belangrijk voor organische reacties

F. SubstitutieF. Substitutie

a) Vorming van alcoholen door hydrolyse van a) Vorming van alcoholen door hydrolyse van halogeenalkanenhalogeenalkanen

Algemeen: halogeenalkaan + H2O alcohol + HX

CH3 – CH2 – Cl + H2O CH3 – CH2 –OH + HCl

Nucleofiele substitutie

b) Vorming van estersb) Vorming van esters

Algemeen:1. Alcohol + anorganisch zuur zout + H2O

H+

2. Alcohol + organisch zuur ester + H2O

1. CH3 OH + HBr CH3Br + H2O CH3 OH + HOSO3H CH3OSO3H + H2O

2. CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O

c) Vorming van aminenc) Vorming van aminen

Algemeen: halogeenalkaan + NH3 amine + HX

Nucleofiele substitutieCH3 –Br + NH3 CH3 – NH2 + HBr

primair amine

CH3 –Br + CH3 – NH2 CH3 – NH – CH3 + HBr

secundair amine

CH3

CH3 –Br + CH3 – NH – CH3 CH3 - N - CH3 + HBr

tertiair amine

Opmerking: amine = base (Brönsted)

CH3 – NH2 + H2O CH3 – NH3+ + OH-

G. DegradatieG. Degradatie

Algemeen: amide + NaClO amine + CO2 +

NaCl

Hofmannse afbraakHofmannse afbraak

O CH3 – C + NaClO CH3 – NH2 + CO2 + NaCl

NH2

Opmerking: Bij organische synthese:

Om de C-keten te verkorten: Hofmannse afbraak

Om de C-keten te verlengen: Grignard reagentia

Opmerking: nog enkele belangrijke reacties H2SO4 / T>150°C

1. Alcohol alkeen + H2O H2SO4 / T<150°C/ overmaat alcohol Alcohol ether + H2O

Vb. 2 CH3–CH2–OH CH3-CH2-O-CH2-CH3 + H2O 2. Williamsonsynthese:

Na-alcoholaat + halogeenalkaan ether + NaCl

Vb. CH3-ONa + CH3-CH2-Cl CH3-O-CH2-CH3 + NaCl

3. Amine + HNO2 alcohol + N2 + H2O

Vb. CH3-NH2 + HNO2 CH3-OH + N2 + H2O

H. Reacties met aromatische verbindingen: H. Reacties met aromatische verbindingen: elektrofiele substitutieelektrofiele substitutie

a) Herhaling: a) Herhaling: benzeenbenzeen

Kékulé (1865)

elektronen zijn verdeeld over alle bindingen: mesomerie of resonantie stabiliteit enkel elektrofiele substituties op benzeenring

Voorstelling:

BENZEENC6H6

Kan kanker veroorzakenLicht ontvlambaarGiftig: gevaar voor ernstige schade aan de gezondheid bij langdurige blootstelling door inademing, aanraking met de huid of opname langs de mondBlootstelling vermijden - aanwijzingen raadplegen voor gebruikBij ongeval of indien men zich onwel voelt onmiddellijk een arts raadplegen (etiket tonen)

De benzeenring komt voor in zeer veel gebruiksstoffen.

ClCl C

H

CCl3

DDT

C

O OH

Benzoëzuur (bewaarmiddel)

CH2

CH C

O

O CH3NHC

O

CH

CH2

COOH

NH2

Aspartaam (zoetstof)

COOH

OC

O

CH3

Aspirine

b) Isomerie bij benzeenderivatenb) Isomerie bij benzeenderivaten

disubstitutieproducten

CH3

CH31

2

1,2-dimethylbenzeen

o-xyleen ORTHO

1

CH3

CH3

2

3

CH3

CH3

12

34

1,3-dimethylbenzeen

m-xyleen META

1,4-dimethylbenzeen

p-xyleen PARA trisubstitutieproducten

1,2,3-trinitrobenzeen 1,2,4-trinitrobenzeen1,3,5-trinitrobenzeen

aromatische verbindingen als substituent

O

difenylether

C

O

difenylketon

oriënterende kracht van de substituenten

1. Elektrondonors: OH-, O-, NH2, halogenen

NH2 NH2 NH2 NH2NH2

Aminobenzeen(aniline) Elektrondonors als substituent zijn ortho- para-

richtend

1. Elektronacceptors: NO2, NH3+, CN, COOH

NO2

El

NO2

El

NO2

El

NO2

El

o- m- p-

nitrobenzeen Elektronacceptors zijn meta-richtend

c) Voorbeelden van elektrofiele substitutiereacties c) Voorbeelden van elektrofiele substitutiereacties

Halogenering

Friedel-Craftreactie

Nitrering

FeBr3

+ Br2

AlBr3

Br

broombenzeen

++++FeBr3of

Br2

+ HBr

NO2

H2SO4

+ HNO3