Способы получения кислородсодержащих органических соединений

Получение кислородсодержащих органических соединений

Гидролиз галогеналканов

Образование галогеналканов при взаимодействии спиртов с галогеноводородами — обратимая реакция. Поэтому понятно, что спирты могут быть получены при гидролизе галогеналканов — реакции этих соединений с водой:

Многоатомные спирты можно получить при гидролизе галогеналканов, содержащих более одного атома галогена в молекуле. Например:

Гидратация алкенов

Гидратация алкенов — присоединение воды по π — связи молекулы алкена, например:

Гидратация пропена приводит в соответствии с правилом Марковникова к образованию вторичного спирта — пропанола-2:

Гидрирование альдегидов и кетонов

Окисление спиртов в мягких условиях приводит к образованию альдегидов или кетонов. Очевидно, что спирты могут быть получены при гидрировании (восстановлении водородом, присоединении водорода) альдегидов и кетонов:

Окисление алкенов

Гликоли, как уже отмечалось, могут быть получены при окислении алкенов водным раствором перманганата калия. Например, этиленгликоль (этандиол-1,2) образуется при окислении этилена (этена):

Специфические способы получения спиртов

1. Некоторые спирты получают характерными только для них способами. Так, метанол в промышленности получают реакцией взаимодействия водорода с оксидом углерода(II) (угарным газом) при повышенном давлении и высокой температуре на поверхности катализатора (оксида цинка):

Необходимую для этой реакции смесь угарного газа и водорода, называемую также «синтез-газ», получают при пропускании паров воды над раскаленным углем:

2. Брожение глюкозы. Этот способ получения этилового (винного) спирта известен человеку с древнейших времен:

. Основными способами получения кислородсодержащих соединений (спиртов) являются: гидролиз галогеналканов, гидратация алкенов, гидрирование альдегидов и кетонов, окисление алкенов, а также получение метанола из «синтез-газа» и сбраживание сахаристых веществ.

Способы получения альдегидов и кетонов

1. Альдегиды и кетоны могут быть получены окислением или дегидрированием спиртов. При окислении или дегидрировании первичных спиртов могут быть получены альдегиды, а вторичных спиртов — кетоны:

3CH₃–CH₂OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ = 3CH₃–CHO + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7H₂O

2. Реакция Кучерова. Из ацетилена в результате реакции получается уксусный альдегид, из гомологов ацетилена — кетоны:

3. При нагревании кальциевых или бариевых солей карбоновых кислот образуются кетон и карбонат металла:

Способы получения карбоновых кислот

1. Карбоновые кислоты могут быть получены окислением первичных спиртов или альдегидов:

3CH₃–CH₂OH + 2K₂Cr₂O₇ + 8H₂SO₄ = 3CH₃–COOH + 2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ + 11H₂O

CH₃–CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH CH₃–COONH₄ + 2Ag + 3NH₃ + H₂O.

Но при окислении метаналя аммиачным раствором оксида серебра, образуется карбонат аммония, а не муравьиная кислота:

2. Ароматические карбоновые кислоты образуются при окислении гомологов бензола:

3. Гидролиз различных производных карбоновых кислот также приводит к получению кислот. Так, при гидролизе сложного эфира образуются спирт и карбоновая кислота. Реакции этерификации и гидролиза, катализируемой кислотой, обратимы:

4. Гидролиз сложного эфира под действием водного раствора щелочи протекает необратимо, в этом случае из сложного эфира образуется не кислота, а ее соль:

Источник

Основные способы получения органических кислородосодержащих соединений

Содержание:

К кислородосодержащим относятся органические соединения, содержащие кроме углерода и водорода, кислород:

• спирты одноатомные и многоатомные;
• фенолы;
• альдегиды и кетоны;
• карбоновые кислоты.

Получение одноатомных спиртов

Одноатомные, содержащие одну гидроксильную группу, в лабораториях получают:

Методом гидролиза галогеналканов. Этиловый получают из хлорэтана, замещая водой или щелочью атом хлора

Реакция ускоряется при нагревании раствора.

Методом восстановления альдегидов и кетонов. Воспользовавшись способностью спиртов к окислению, проводится обратная реакция – восстановление альдегидов. Катализаторами служат никель, платина или палладий.

Получение многоатомных спиртов

Многоатомные спирты – органические соединения нескольких гидроксильных групп с углеводородным радикалом.

Двухатомные в лаборатории получают:

Гидролизом галогеналкана, если в молекуле содержится два и более атома галогена.

Окислением алкенов водным раствором пермангоната калия.

Получение трехатомных спиртов (глицерина) производится кислотным гидролизом животного или растительного жира.

Кроме кислотного гидролиза для получения трехатомного спирта применяют щелочной гидролиз триглицеридов и синтетический метод, основанный на синтезе из полипропилена. Последние два метода применяются в производственных и в лабораторных условиях.

Получение фенола

Фенолы – кислородосодержащие соединения, производные ароматических углеводородов, в которых атомы водорода замещены гидроксильными группами.

В лабораторных условиях фенол получают гидролизом солей диозония. Соли диозония получают методом воздействия на анилин раствора нитрата натрия в серной или соляной кислоте. Синтез фенола из соединения происходит при кипячении кислого раствора.

Получение альдегидов и кетонов

Альдегиды и кетоны – это два вида карбонильных органических соединений, в молекулах которых содержится карбонильная группа — — С=O. У первых группа связана с атомом водорода и образует альдегидную группу, а у вторых – с двумя углеводородными радикалами образует кетонную группу.

Классическим способом получения альдегидов и кетонов считается окисление спиртов. В обоих случаях используются сильные окислители: перманганат калия, растворенный в серной кислоте, оксид меди. Синтез проходит под воздействием высоких температур.

В процессе окисления первичного спирта происходит синтез альдегида:

Реакцией окисления вторичного спирта получают кетон:

В лаборатории получают карбонильные соединения методом щелочного гидролиза дигалогеналканов. Воздействием водных щелочных растворов на дигалогензамещенные углеводороды, в которых два атома галогена содержатся у одного атома углерода, образуются двухатомные спирты. Полученные вещества проявляют неустойчивость, и при отщеплении воды превращаются в карбонильные соединения.

Альдегиды образуются в случае связи двух атомов галогена с первичным атомом углерода:

При расположении атомов галогена у вторичного атома углерода в процессе гидролиза образуются кетоны:

Получение карбоновых кислот

В лабораториях карбоновые кислоты получают:

Окислением первичных спиртов кислотными растворами калия перманганата и дихромата калия:

Окислением альдегидов. Реакция проходит по методике и с использованием реагентов, примененных в окислении спиртов:

Аналогичная реакция проходит с окислением альдегида оксидом серебра или гидроксидом меди:

R-CHO + Ag₂O ⟶R-COOH + 2Ag —

Опыт по получению органических кислородосодерожащих соединений в лабораторных условиях закрепляют теоретических навыки и создает необходимую базу для внедрения в производство новых технологий.

Источник

39. Органическая химия Читать 0 мин.

39.365. Способы получения кислородсодержащих органических соединений

Способы получения кислородсодержащих соединений

3. Альдегиды и кетоны.

4. Карбоновые кислоты.

Получение одноатомных спиртов:

1. Самый общий способ получения спиртов, имеющий промышленное значение, — гидратация алкенов. Реакция идет при пропускании алкена с парами воды над фосфорно­кислым катализатором:

СН2=СН2 + Н2О →СН3—СН 2 —ОН. (катализатор — фосфорная кислота)

Из этилена получается этиловый спирт, из пропена — изопропиловый. Присоединение воды идет по правилу Марковникова, поэтому из первичных спиртов по данной реакции можно полу­чить только этиловый спирт.

2. Другой общий способ получения спиртов — гидролиз алкилгалогенидов под действием водных растворов щелочей:

R—Br + NaOH → R—OH + NaBr.

По этой реакции можно получать первичные, вторичные и третичные спирты.

3. Восстановление карбонильных соединений. При восстановлении альдегидов образуются первичный спирты, при восстановлении кетонов — вторичные:

R—CH=O + Н 2 → R—CH 2 —OH, (1)

R—CO—R’ + Н 2 → R—CH(OH) —R’.(2)

Реакцию проводят, пропуская смесь паров альдегида или кетона и водорода над никелевым катализатором.

4. Этанол получают при спиртовом брожении глюкозы:

С 6 Н 12 О 6 →2С 2 Н 5 ОН + 2СО 2 ↑

Получение многоатомных спиртов

1. Взаимодействие дигалогенпроизводных алканов с водными растворами щелочей:

2. Омыление жиров (триглицеридов):

1. Окисление алкенов:

Получение фенолов:

1. Получение из галогенбензолов. При нагревании хлорбензола и гидроксида натрия под давлением получают фенолят натрия, при дальнейшей обработке которого кислотой образуется фенол:

С 6 Н 5 ―Сl + 2NaOH → C 6 H 5 ―ONa + NaCl + Н 2 О.

2. При каталитическом окислении изопропилбензола (кумола) кислородом воздуха образуются фенол и ацетон:

Это — основной промышленный способ получения фенола.

3. Получение из ароматических сульфокислот. Реакция про­водится при сплавлении сульфокислот с щелочами. Первоначально образующиеся феноксиды обрабатывают сильными кислотами для получения свободных фенолов. Метод обычно применяют для получения многоатомных фенолов:

Получение альдегидов и кетонов:

1. Окисление спиртов.

Первичные спирты при окислении образуют альдегиды, которые затем легко окисляются до карбоновых кислот.

Источник