Синтез этилового эфира 4-бромбенозойной кислоты
Цель работы состоит в составление литературного обзора по спиртам и синтеза этилового эфира 4-бромбензойной кислоты.
Спиртами называются органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько функциональных гидроксильных групп, соединенных с радикалом. Они могут рассматриваться, поэтому как производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода заменены на гидроксильные группы.
В зависимости от числа гидроксильных групп спирты подразделяются на одно-, двух-, трехатомные и т. д. Двухатомные спирты часто называют гликолями по названию простейшего представителя этой группы – этиленгликоля (или просто гликоля). Спирты, содержащие большее количество гидроксильных групп, обычно объединяют общим названием многоатомные спирты.
Область применения спиртов обширна. Спирты – древесный, винный и сивушные масла – служили источником для производства ациклических соединений. Простейшие спирты применяются как растворители в лакокрасочном производстве, а высшие спирты, начиная с бутилового, - в виде эфиров фталевой, себациновой и других двухосновных кислот – как пластификаторы.
Из метанола получают формальдегид, из которого готовятся синтетические смолы, используемые в производстве феноло-формальдегидных пластических материалов, служит полупродуктом для производства многих красителей, фармацевтических препаратов, душистых и др. веществ.
Литературный обзор
2.1. Электронное строение и физико-химические свойства спиртов.
Пространственное и электронное строение, длины связей и валентные углы в спирте приведены ниже.
 |
Валентные углы в 109о и 110о указывают на sp3-гибридизацию атома углерода, две не поделенные пары электронов кислорода расположены на sp3-гибридных орбиталях. По сравнению с водой первые потенциалы ионизации спиртов заметно ниже, что указывает на большую доступность НЭП атома кислорода спирта в химической реакции.
Замена атома водорода гидроксигруппы на алкильную группу у атома кислорода и увеличение алкильной группы отчетливо снижает первый потенциал ионизации спирта, повышая при этом его электродонорные свойства. Молекула спирта в общем характеризуется 3 реакционными центрами:
1) О-Н - связь: реакция с разрывом О-Н – связи определяют кислотность спирта; 2) НЭП атома кислорода определяет основность и нуклеофильность молекулы спирта; 3) С-О – связь: Разрыв этой связи характерен для реакции нуклеофильного замещения.
Физические свойства спиртов существенно зависят от строения углеводородного радикала и положения гидроксильной группы. Первые представители гомологического ряда спиртов – жидкости, высшие спирты – твердые вещества.
Метанол, этанол и пропанол смешиваются с водой во всех соотношениях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде резко падает, так, начиная с гексилового, одноатомные спирты практически нерастворимы. Высшие спирты не растворимы в воде. Растворимость спиртов с разветвленной структурой выше, чем у спиртов с имеющих неразветвленное, нормальное строение. Низшие спирты обладают характерным алкогольным запахом, запах средних гомологов сильный и часто неприятный. Высшие спирты практически не имеют запаха. Третичные спирты обладают особым характерным запахом плесени.
Низшие гликоли – вязкие бесцветные жидкости, не имеющие запаха; хорошо растворимы в воде и этаноле, обладают сладким вкусом.
С введением в молекулу второй гидроксильной группы происходит повышение относительной плотности и температуры кипения спиртов. Например, плотность этиленгликоля при 0°С – 1,13, а этилового спирта – 0,81.
Спирты обладают аномально высокими температурами кипения по сравнению со многими классами органических соединений и чем можно ожидать на основании их молекулярных весов (Табл.1).
Таблица 1.
Физические свойства спиртов.
| Отдельные представители | Физические свойства | ||
| название | структурная формула | т. пл., °С | т. кип., °С |
| Одноатомные | |||
| Метанол (метиловый) | СН3ОН | -97 | 64,5 |
| Этанол (этиловый) | СН3СН2ОН | -115 | 78 |
| Двухатомные | |||
| Этандиол-1,2 (этиленгликоль) | НОСН2СН2ОН | -17 | 199 |
| Трехатомные | |||
| Пропантриол-1,2,3 (глицерин) | НОСН2СН(ОН)СН2ОН | 20 | 290 |
Это объясняется особенностями строения спиртов – с образованием межмолекулярных водородных связей по схеме:
Спирты разветвленной структуры кипят ниже, чем нормальные спирты того же молекулярного веса; первичные спирты кипят выше вторичных и третичных их изомеров.
Способы получения:
1) Гидротация алкенов
Алкены присоединяют воду в присутствие кислот
или гетерогеного катализатора (например 
)
2) Гидроборирование алкенов:
Гидроборирование алкенов и последующее окисление ведут к получению спиртов. При этом присоединение гидроксигруппы идет против правила Марковникова. Реакция протекает по двойной углерод-углеродной связи:
3) Гидролиз галогенпроизводных алканов:
Дейтсвием водны или растворов щелочи многие галогенпроизводные образуют спирты
4)Взаимодействие реактивов Гриньяра с карбонильными соединениями:
Синтезы на основе реактивов Гриньяра или литийорганических соединений
5) Восстановление карбонильных соединений:
Альдегиды, кетоны, сложные эфиры карбоновых кислот хорошо восстанавливаются до спиртов
Сложные эфиры восстанавливают так же по реакции Буво-Блана, нагревая их с натрием в этаноле
2.2. Химические свойства спиртов.
Как у всех кислородосодержащих соединений, химические свойства спиртов определяются, в первую очередь, функциональными группами и, в известной степени, строением радикала.
Характерной особенностью гидроксильной группы спиртов является подвижность атома водорода, что объясняется электронным строением гидроксильной группы. Отсюда способность спиртов к некоторым реакциям замещения, например, щелочными металлами. С другой стороны, имеет значение и характер связи углерода с кислородом. Вследствие большой электроотрицательности кислорода по сравнению с углеродом, связь углерод-кислород также в некоторой степени поляризована с частичным положительным зарядом у атома углерода и отрицательным – у кислорода. Однако, эта поляризация не приводит к диссоциации на ионы, спирты не являются электролитами, а представляют собой нейтральные соединения, не изменяющие окраску индикаторов, но они имеют определенный электрический момент диполя (3,4).
Спирты являются амфотерными соединениями, то есть могут проявлять как свойства кислот, так и свойства оснований.
1.2.1. Взаимодействие спиртов с щелочными металлами.
Спирты как кислоты взаимодействуют с активными металлами (K, Na, Ca). При замещении атома водорода гидроксильной группы металлом образуются соединения, называемые алкоголятами (от названия спиртов – алкоголи):
|