![Page 1: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/1.jpg)
Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова,
г. Москва
Органическая химия
Курс лекций для студентов фармацевтического факультета
Бауков Юрий Ивановичпрофессор кафедры химии
1
Белавин Иван Юрьевич
профессор кафедры химии
![Page 2: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/2.jpg)
Лекция 10
� Соединения с гидроксильной группой и их производные. Спирты, фенолы, простые эфиры
Исходный уровень к лекции 10– Спирты, фенолы, простые эфиры
(школьный курс)Исходный уровень к лекции 11– Амины
(школьный курс)
2
![Page 3: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/3.jpg)
Соединения с группой ОН и их производные.Спирты, фенолы, простые эфиры
33
○ Основы реакционной способности спиртов
● Приложение: справочный и дополнительный материал к лекции 10
•••• Фенолы
● Спирты
○ Кислотно-основные свойства
○ Примеры реакций нуклеофильного замещения
○ Механизмы реакций нуклеофильного замещения
•••• Простые эфиры
o Реакции с участием нуклеофильного центра
o Реакции с участием электрофильного центра
o Реакции элиминирования
![Page 4: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/4.jpg)
Соединения с гидроксильной группой и их производные
4
R O R'
спирты фенолы
R O H Ar O H
простые эфиры
� Спирты – производные алифатических углеводородов, вкоторых один или несколько атомов водорода замещены гидроксильной группой ОН.
Спирты
� Спиртовая группа ─ одна из наиболее распространенныхфункциональных групп.
� Функциональная группа – атом или группа атомов, опреде-ляющая принадлежность органического соединения к опре-деленному классу и одновременно его химические свойства.
![Page 5: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/5.jpg)
Классификация спиртов
по числу гидроксильных групп −−−− одноатомные и многоатомные
в зависимости от строения радикала −−−−первичные, вторичные, третичные
5
C2H5 OH
этанол
CH2 CH CH2
OH OHOHCH2 CH CH2 OH (C6H5)3C OHCH2 CH2
OHOH
Одноатомные спирты Многоатомные спирты
CH3CHCH2OH
CH3
CH3CH2CHCH3
OH
(CH3)3COH
Первичный спирт Вторичный спирт Третичный спирт
![Page 6: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/6.jpg)
Физические свойства
Основные способы получения
• Т. кип. этанола C2H5OH (78,3°С) значительно выше, чем у имеющегоодинаковую с ним молекулярную массу диметилового эфираCH3OCH3 (–24°C), не ассоциированного за счет водородных связей.
• За счет межмолекулярных водородных связей спирты ассоциированыи гидратированы в водных растворах; низшие спирты (метанол,этанол, пропанолы) хорошо растворимы в воде.
– гидратация алкенов в присутствии кислотных катализаторов(лекция 06);
– присоединение к алкенам H2SO4 с последующим гидролизом(лекция 06);
– гидролиз галогенопроизводных углеводородов(лекция 09).
6
O HR
………… O HR
…………O HR
O HH
O HH
…………O HR
…………
![Page 7: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/7.jpg)
Основы реакционной способности спиртов
1. Основные свойства (протонирование). 2. Кислотные свойства. 3. Субстраты в SN реакциях (нуклеофильное замещение).4. Реагенты в SN реакциях (спирты как нуклеофилы).5. Реакции элиминирования (Е) (дегидратация).6. Атом Н, удаляемый при окислении.
7
H C C О HH
δδδδ+ δδδδ+δδδδδδδδ+ δδδδ+ααααββββ
1
4
25
3
6
![Page 8: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/8.jpg)
Кислотно-основные свойства спиртов *
• Нейтральность одноатомных спиртов.• Электроноакцепторные заместители в органическом радикалеувеличивают кислотность, электронодонорные −−−− уменьшают.
(CH3)3COH CH3CH2OH CH3OH CCl3CH2OH (CF3)3COH CH3COOH
pKa 18.0 16.0 15.5 12 6.5 4.76
спирт алкоголят (алкоксид) натрия
Спирты как слабые ОН-кислоты
C2H5OH HOCH2CH2OH HOCH2CH(OH)CH2OH
pKa 16.0 14.8 13.5
8
R—OH + NaOH R—ONa + H2O
этоксид натрия
2 C2H5OH + 2 Na 2 C2H5ONa + H2
* О более высокой кислотности многоатомных спиртов ихелатообразовании с их участием см. Приложение
![Page 9: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/9.jpg)
Cпирты как n-основания
−−−− при действии сильных минеральных кислот
−−−− при взаимодействии с кислотами Льюиса
� Таким образом спирты, проявляя слабые кислотные и слабыеосновные свойства, являются амфотерными соединениями.
9
R OH + BF3 R OH
BF3
R OH R OH
Hспирт ион алкилоксония
H+
ZnCl2 R OH
ZnCl2R OH +
![Page 10: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/10.jpg)
10
(CH3)3C BrCH3OH + (CH3)3C OCH3 + HBr
метанол
Спирты как реагенты–нуклеофилыв реакциях нуклеофильного замещения
� Спирты как нуклеофилы легко реагируют с наиболее активными третичными галогенопроизводными; в случае менее активных первичных алкилгалогенидов нужно использовать более сильные нуклеофилы –анионы спиртов (алкоксиды).
Реакции с участием нуклеофильного центра
О-Алкилирование −−−− синтез симметричных и несимметричных простых эфиров
![Page 11: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/11.jpg)
• Осложнение −−−− образование продуктов элиминирования (т.е. алкенов)в случае вторичных и третичных алкилгалогенидов.
11
CH3CH2CH2Br+CH3CH2CHONa
CH3
втор-бутоксид натрия
пропилбромид
CH3CH2CHOCH2CH2CH3
CH3
втор-бутилпропиловый эфир
CH3CH2CH(OH)CH3; t oC
NaBr
CH3CH2CH2CH2Br+CH3CH2ONa CH3CH2OCH2(CH2)2CH3
этоксид натрия бутилбромид бутилэтиловый эфир, 80%
CH3CH2OH; 75 oC
NaBr
алкоксид натрия
RONa + R'Hal R O R'алкил-галогенид
простой эфир
NaBr+CH3CH2 Br CH3CH2OCH2CH3CH3CH2O Na +
• Спирты как нуклеофилы в виде алкоксидов; алкилирующие средства−−−− галогенопроизводные RHal, диалкилсульфаты (RO)2SO2, алкилсульфонаты ROSO2R’.
![Page 12: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/12.jpg)
−−−− использование диалкилсульфатов и алкилсульфонатов
12
CH3 OH + HO S OH
O
OH2O
CH3O S OH
O
Oметилгидросульфат
CH3 O CH3
диметиловый эфир
2 CH3O S OH
O
Oметилгидросульфат
t
H2SO4
CH3O S OCH3
O
Oдиметилсульфат
SO3
CH3(CH2)2CH2ONa + SO2
CH3O
CH3Oбутоксид натрия диметилсульфат
+ CH3 S O C2H5
O
Oизобутоксид натрия
(CH3)2CHCH2ONat
CH3C6H4SO2ONa
![Page 13: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/13.jpg)
О-Ацилирование
� Реакции с карбоновыми кислотами и их производными (галогенангидридами и ангидридами).
� Реакции с неорганическими кислотами. *
13
CH3OH
метилбензоат
H2O+ C6H5COOHH C6H5C
O
OCH3+
бензойная кислота
* О реакциях многоатомных спиртов с минеральными кислотмисм. Приложение
+ CHCO
Cl
CH3
CH3CHOH
CH3
CH3
изобутирилхлорид изопропанол
CH3CH2OH + H2SO40 oC
![Page 14: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/14.jpg)
� Реакции с галогенангидридами и ангидридами неорганическихкислот (реагируют более активно, чем кислоты).
14
2 CH3CH2OH + SO2Cl2 2 CH3CH2OHC2H5O S OC2H5
O
Oдиэтилсульфат
SO3
2 HCl
3 CH3CH2OH + P(O)Cl3 (C2H5O)3P O
триэтилфосфат 3 HCl
CH3OH ClSO2OH+
+ SOCl2C OHR
R'R"
C ClR
R'R"
+бензол
![Page 15: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/15.jpg)
Реакции с участием электрофильного центра(реакции нуклеофильного замещения)
• Связь С─О в спиртах полярна и способна к гетеролитическому разрыву.
R─OH R─Halспирт алкилгалогенид
15
R─OHR─Hal
спирталкилгалогенид
спирты
R Cl + NaOH R OH + NaClH2O
• Типичный пример SN-реакции ─ синтез спиртов из алкилгалогенидов.
Как осуществить обратный процесс?
Y + +C Y Xδδδδ+
Cδδδδ –
X
![Page 16: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/16.jpg)
Синтез алкилгалогенидов из спиртов
−−−− взаимодействие спиртов с галогеноводородами или их концентри-рованными водными растворами
� НО−−−− ─ плохая уходящая группа; сопряженная ей кислота Н2О ─ слабая;
� Н2О ─ хорошая уходящая группа; сопряженная ей кислота Н3О+
─ сильная.
16
R OH + HClH+
R Cl + H2O
R OH R OH
H
H+
R Cl + H2O+ R OH
HCl
![Page 17: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/17.jpg)
Схемы механизма реакций спиртов с HHal(SN1 и SN2)
при любом механизме первая стадия ─ протонирование спирта
� Обращение конфигурации в случае оптически активных спиртов.
(1)
(2)
17
CH3OH + HBr H+CH3Br + H2O
H+
H3C OHδδδδ+
быстро
H3C OH
H
δδδδ+
Бимолекулярное нуклеофильное замещение SN2
CH3 + Br H2OBr– + H C
H
H
δδδδ+O
H
H
переходное состояние
C
H
HH
Br– OH
H
![Page 18: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/18.jpg)
Примеры SN2 реакций спиртов
18
+ HBr (конц.)
+ H2O
пропанол-1 1-бромопропан, 80%
CH3CH2CH2OH CH3CH2CH2BrH2SO4, кипячение
CH3(CH2)10CH2OH + CH3(CH2)10CH2Br + H2O
додециловый спирт додецилбромид, 99%
HBr (газ)
100 oC
CH3(CH2)10CH2OH HCl+ CH3(CH2)10CH2Cl + H2O
додециловый спирт додецилхлорид, 80%
ZnCl2
160 oC, 12 час
![Page 19: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/19.jpg)
� Рацемизация в случае оптически активных спиртов.
(1)
(2)
(3)
19
трет-бутил- бромид
(CH3)3COH + HBr (CH3)3CBr + H2O
трет-бутиловый спирт
(CH3)3C Br(CH3)3C
карбокатион
Br–
быстро
Мономолекулярное нуклеофильное замещение SN1
(CH3)3C OHбыстро
H+
OH
H(CH3)3C
(CH3)3C– H2O
медленно
OH
H(CH3)3C
![Page 20: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/20.jpg)
Примеры SN1 реакций спиртов
� По механизму SN2реагируют первичные спирты, третичные спирты, а также спирты аллильного и бензильного типов, −−−− по механизму SN1, вторичные −−−− по смешанному механизму.
Перегрупировки карбокатионов
20
CH2 CH CH2 OH CH2 CH CH2 ClHCl+ + H2Oаллиловый спирт аллилхлорид
H+ (H2SO4)
(CH3)2CHOH + HBr
(конц.)
(CH3)2CHBr + H2O
2-бромопропан, 80%пропанол-2
кипячение
C
CH3
CH3
CH3
CH2 OH + HBr
неопентиловый спирт
– H2O
нагревание
![Page 21: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/21.jpg)
Реакции с участием СН-кислотного центра(реакции элиминирования)
� Реакции отщепления (элиминирования) могут протекатькак по мономолекулярному E1, так и по бимолекулярномуE2 механизму.
Дегидратация спиртов *
−−−− особенно легко по E1
21
H C C OH C C + H2Ot°, H +
� По механизму Е1 протекает отщепление воды от третичных спиртов в сильнокислой среде (например вприсутствии H2SO4 или H3PO4).
* Особенности дегидратации многоатомных спиртов см. Приложение
![Page 22: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Мономолекулярное элиминирование E1
2-метилпропен (изобутилен)
(CH3)3COH + H2O
трет-бутиловый спирт
CH2 CCH3
CH3
H+
схема механизма (три стадии)
CH2 CCH3
CH3
H CH2C
CH3
CH3
быстро
– H+
(CH3)3C OH
H(CH3)3C OH H CH2C
CH3
CH3быстро
H+
– H2O
медленно
![Page 23: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/23.jpg)
(идет в более жестких условиях)
� побочные продукты −−−− простые и сложные эфиры
� В реакциях отщепления воды от спирта наблюдается преимущест-венное отщепление водорода от атома углерода, содержащегоминимальное число атомов Н, т. е. от «наименее гидрогенизированного»атома углерода.
Соблюдение правила Зайцева
23
CH3CH2CH CHCH3
H OH
CH3CH2CH CHCH3 + H2O
пентанол-2 пентен-2, 80%
50% H2SO4, 100 oC
+ H2OCH3CH2OH CH2 CH2H2SO4 (конц.), 175 оС
Бимолекулярное элиминирование E2
![Page 24: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/24.jpg)
Окисление спиртов
� Более мягкие условия окисления по сравнению с углеводородами (для первичных и вторичных спиртов).
� Дегидрирование −−−− особый случай окисления; субстрат теряет два атома водорода.
� При окислении первичных спиртов нужно быстро выделятьальдегид для предотвращения его окисления в карбоновую кислоту.
Катализаторы −−−−металлическая медь или смесь оксидов меди и хрома (330–350 °С).
24
CH3CH2OH CH3COOHCO
CH3
Hуксусный альдегид уксусная кислотаэтиловый спирт
H2Cr2O7 H2Cr2O7
CO
RH
первичный спирт
R CH2OH + H2
альдегид
катализатор
+ H2CH OHR
R'C
R
R'O
вторичный спирт кетон
катализатор
* Об окислении спиртов в организме см. Приложение
![Page 25: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/25.jpg)
Фенолы и их производные
− одноатомные фенолы
− многоатомные фенолы
антисептики (бактерицидное действие)
25
� Фенолы – производные ароматических углеводородов, вкоторых один или несколько атомов водорода замещены гидроксильной группой ОН.
OH
фенол(карболовая кислота)
о-, м-, п-крезолы("трикрезол")
CH3
OH
ββββ-нафтол
OH
OH
OH
HO OHOHHO
![Page 26: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/26.jpg)
� Фенолы по сравнению со спиртами более сильные кислоты.
� В отличие от спиртов фенолы фактически не проявляют основных свойств.
26
фенолят(феноксид) натрия
ONaNaHCO3
OH
фенол
NaOH
– H2O
п-нитрофенол
OH
NO2
фенол п-крезол
OH OH
CH3
pKa 7,1 10,0 10,2
Уменьшение кислотности
Кислотные свойства фенолов
![Page 27: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/27.jpg)
CH2OH
OH
CH2OH
ONa
CH2ONa
ONa
аааа )) ))NNNNaaaaOOOOHHHH
бббб )) ))NNNNaaaa ммммееееттттаааа----ГГГГииииддддррррооооккккссссииии----ббббееееннннззззииииллллооооввввыыыыйййй ссссппппиииирррртттт
• реакция а) — хемоселективна;• реакция б) — нехемоселективна.
� Хемоселективность – предпочтительность протеканияреакции по одной из родственных функциональных групп.
Сравнение реакционной способности ОН-группы в спиртах и фенолах
27
![Page 28: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/28.jpg)
� Фенолы −−−− слабые нуклеофилы; в качестве нуклеофилов они обычноиспользуются в виде феноксид-ионов ArO −−−−.
� Осуществляется под действием активных ацилирующих агентов−−−− хлорангидридов или ангидридов кислот.
28
Реакции с участием нуклеофильного центра
О-Ацилирование
О-Алкилирование
+C6H5OH CH3CH2Br C6H5OC2H5 + NaBrфенилэтиловый эфирфенол
NaOH
+ CH3 S O C2H5
O
O
C6H5OH C6H5OC2H5 +NaOH, 100 oC
+C6H5OH (CH3CO)2O
фенол
H2SO4, 90 oC
![Page 29: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/29.jpg)
• Обнаружение фенола
29
Реакции электрофильного замещения
Галогенирование
+ SO2Cl2
сульфурил-хлорид
4-хлоронафтол-1(основной продукт)
OH
Cl2-хлоронафтол-1
+ Cl
OH
нафтол-1
OH
OH
фенол
+
2,4,6-трибромофенол, 100%(осадок белого цвета)
3 Br2
OH
Br
Br
Br
2,4,4,6-тетрабромо-циклогексадиен-2,5-он
("тетрабромфенол") осадок белого цвета
H2O
3 HBrBr 2
HBr
![Page 30: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/30.jpg)
• Осложняется склонностью фенолов к окислению HNO3.
30
Сульфирование
Нитрование
SO3HOH OH
SO3H2-гидроксибензол-сульфоновая кислота
4-гидроксибензол-сульфоновая кислота
20 oC более высокая
температура
OH
+ H2SO4
OH+
OH
NO2
OH
O2Nфенол о-нитрофенол, 40% п-нитрофенол, 12%
20% HNO3
0 5 oC
![Page 31: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/31.jpg)
−−−− спиртами и алкенами в присутствии H2SO4 или H3PO4
� Промежуточная стадия в синтезе антисептика тимола из м-крезола.
� Осложняется образованием нерастворимых фенолятов алюминия
� Обходной путь −−−− перегруппировка Фриса (1908).
31
С-Алкилирование
С-Ацилирование
OH
SO3HCH3
+ (CH3)2CHOHH2SO4
OC(O)CH3
CH3
м-толилацетат 4'-гидрокси-2'-метил-ацетофенон, 80%
AlCl 3 (1:1), 20 oC
![Page 32: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/32.jpg)
реакция Кольбе (1860)
� Основной способ получения салициловой кислоты.
реакция Раймера−−−−Тимана (1876)
� Региоселективная реакция, приводящая к орто-изомерам.
32
Карбоксилирование
Формилирование
OH
+ CHCl3
салициловый альдегид, 30% фенол
OH
CH O
NaOH, 70 oC
ONa
феноксид натрия
+ CO2
салицилат натрия салициловая кислота
125 oC, 5 атм H2O, H+
![Page 33: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/33.jpg)
(наряду с другимипродуктами)
� Нафтолы окисляются легче фенолов.
� Еще легче окисляются двухатомные фенолы −−−− пирокатехин и гидрохинон.
33
Окисление фенолов
OH
H
фенол
O
Oп-бензохинон
K2Cr2O7, H+
OH
OH
O
O
Ag2O
OH O
O
CrO3
![Page 34: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Восстановление фенолов
+
OH
фенол
OH
3 H2
циклогексанол
Ni, 130 150 oC, 5 20 атм
OH
OH
пирокатехин
OH
OH
+ 3 H2
Ni, 120 150 oC
![Page 35: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/35.jpg)
35
� Простые эфиры – соединения, в которых атом кислородасвязан с двумя углеродными радикалами.
� Простые эфиры практически не смешиваются с водой.
– их можно рассматривать также как производные спиртов или фенолов, в которых атом водорода гидроксильной группы замещен алкильным или арильным радикалом.
R O R' Ar O R RRRR OOOO OOOO HHHH RRRR OOOO OOOO RRRRгидропероксиды пероксиды
(рассмотрены в лекции 03)
HHHH2222CCCC CCCCHHHH2222OOOO
CCCCHHHH2222 CCCCHHHH OOOOHHHH
CCCCHHHH2222 CCCCHHHH OOOORRRRCCCC CCCC
OOOO
35
Простые эфиры −−−− производные спиртов и фенолов
![Page 36: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/36.jpg)
� Простые эфиры подобно спиртам – слабые n-основания.
Образование оксониевых солей
CH3CH2 O CH2CH3 + H2SO4 O HCH3CH2
CH3CH2HSO4
диэтиловый эфир диэтилоксонийгидросульфат
H3O+ +HSO4+O HCH3CH2
CH3CH2HSO4 + H2O CH3CH2 O CH2CH3
� Простые эфиры – малореакционноспособные соединения,инертные к щелочам, большинству кислот и другим реагентам.
36
Основные свойства простых эфиров
Основы реакционной способности простых эфиров
� Образующиеся нестойкие оксониевые соли легко гидролизуются избытком воды.
эфират трифторида бора (C2H5)2O + BF3 (C2H5)2O BF3
Образование эфиратов с кислотами Льюиса
![Page 37: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/37.jpg)
Расщепление эфирной связи по реакции нуклеофильного замещения *
−−−− жесткие условия (HBr, HI при кипячении)
реакция SN2 типа
37
* Особенности нуклеофильных реакций 1,2-эпоксидов см. Приложение
метилбромид
CH3 Br + C6H5OHCH3 OC6H5 + HBr
фенолметилфениловый эфир
H+
CH3 OH
C6H5
CH3 O C6H5 + C6H5OHCH3 Br
промежуточныйион метилфенилоксония
плохаяуходящая группа
хорошаяуходящая группа
H+Br –
(CH3)C O CH3 + HBr (CH3)3CBr + CH3OH
трет-бутилметиловый эфир трет-бутилбромид, 100%
CH3COOH, 20 oC
![Page 38: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Особенности нуклеофильных реакций 1,2-эпоксидов
C CO
H
HH
H
этиленоксид
NaOH
2) H2O
NH3 (1:3)
NH3 (1:1)
HOCH2CH2OH
1) RMgXRCH2CH2OH
O
HOCH2CH2
HOCH2CH2
диэтиленгликоль
2-аминоэтанол
первичный спирт
триэтаноламин
N(CH2CH2OH)3
H2NCH2CH2OHH2O
H2O, H+
HCl
HCN
ROH, H+
HOCH2CH2OH
ClCH2CH2OH
ROCH2CH2OH
CH2 CHCN
этиленгликоль
эфиры этиленгликоля (целлозольвы)
акрилонитрил
2-хлороэтанол
Приложение (справочный и дополнительный материал)
![Page 39: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/39.jpg)
• Несколько более высокая кислотность полиолов по сравнению содноатомными спиртами.
Образование внутрикомплексных (хелатных) соединений
� Качественные реакции на полиолы, содержащие виц-диольныйфрагмент.
39
мононатрий-гликолят
HOCH2CH2OH + Na HOCH2CH2ONaH2
этиленгликоль
этиленгликоль гликолят меди(II)(синее окрашивание)
CH2
CH2
OH
OH2 + Cu(OH)2 2 Na+2 NaOH
– 4 H2O
2–CH2
CH2
O
O
CH2
CH2
O
OCu
глицерин глицерат меди(II)(синее окрашивание)
CH2
CH
OH
OH
CH2 OH
2 + Cu(OH)2 2 Na+2 NaOH
– 4 H2O
2–CH2
CH
O
O
CH2
CH
O
OCu
CH2 CH2OH HO
![Page 40: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/40.jpg)
40
сосудорасширяющеесредство;
динамит −−−− А. Нобель, 1861глицерин
CH2
CH
OH
OH
CH2 OH
CH2
CH
O
O
CH2 O
NO2
NO2
NO2тринитрат глицерина (нитроглицерин)
3 HNO3 (H2SO4)
– 3 H2O
Реакции многоатомных спиртов с минеральными кислотами
CH2
CH
OH
OH
CH2 OH
глицерин αααα-глицерофосфат ββββ-глицерофосфат
H3PO4
– H2O
CH2
CH
O
OH
CH2 OH
P OHO
OHCH2
CH
OH
O
CH2 OH
P OHO
OH+
BHO
HOOH
C OH
C OH
CHO
CHO+ + H+
цис-1,2-диол боратный комплекс
3 H2O
C O
C OB
CO
CO
• Комплексы используются при хроматографировании и приэлектрофорезе полиолов.
• транс-Диолы подобных комплексов не образуют.
![Page 41: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/41.jpg)
Глицерин
Этиленгликоль
41
1,4-диоксан (диоксан)
CH2
CH2
OH
OH
CH2
CH2
HO
HOO
O
+
этиленгликоль этиленгликоль
H2SO4
– 2 H2O
диоксин
O
O Cl
Cl
Cl
Cl
1
2
3
4 5 6
78
910
6
полиэфир 18-краун-6
CH2
CH2
OH
OH
этиленгликоль
OO
O
O OO
K+
OO
O
O OO
комплекс полиэфира 18-краун-6 с ионом калия
– 6 H2O
K+
Особенности дегидратации многоатомных спиртов
CH2
CH
CH2
OH
OH
OH
CH2 CH CO
H
глицерин акролеин
– 2 H2O
t°CH2
C
CH OH
![Page 42: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/42.jpg)
42
Медико-биологическое значение спиртов, фенолов, простых эфиров
o Этанол CH3CH2OH – антисептическое средство, используетсяв качестве обеззараживающего средства и для приготовления настоек.
o Бутиловые и амиловые спирты – основные компонентысивушных масел.
o Фенол (карболовая кислота) – применяется как дезинфицирующее средство (первый антисептик, введенный в хирургию) .
o Крезолы (смесь 2-, 3- и 4-метилфенолов) – применяются как дезинфицирующие средства.
o Метанол CH3OH – сильный яд.
� Введение ОН-группы повышает растворимость вещества вводе и увеличивает его физиологическую активность.
� Введение ОН-группы в ароматическое ядро приводит кпоявлению антисептических свойств.
42
![Page 43: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/43.jpg)
43
o Диэтиловый эфир (C2H5)2O – средство для ингаляционногонаркоза, используется для приготовления настоек иэкстрактов; при хранении на воздухе образует взрывчатый гидропероксид (см. лекцию 03).
o Эпоксиды предполагаются в качестве промежуточных продуктов при ферментативном окислении кислородом связей С=С.
o Бутилвиниловый эфир СН2=СН–О–С4Н9 используется дляполучения полимера, применяемого как ранозаживляющеесредство (винилин, «бальзам Шостаковского»).
CH2 CH
OC4H9
n
43
![Page 44: Органическая химияobo-chemistry.rsmu.ru/fileadmin/rsmu/img/lf/coboh/... · и их производные 4 r o r' спирты фенолы r o h ar o h простые](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070811/5f0a7f517e708231d42bed02/html5/thumbnails/44.jpg)
44
� Субстрат теряет два атома водорода, что эквивалентно потере двухпротонов и двух электронов (2Н+ и 2е–) или протона и гидрид-иона(Н+ и Н–).
Окисление спиртов в организме
восстановленная форма окисленная форма
НАД+ + Н субстрат Н НАДН + субстрат + Н+
атом водорода, отщепляющийся в виде протона
C OНАДН + + H+
атом водорода, переносимый в виде гидрид-иона
НАД+ + Н C OH