Органический синтез. Быкова Н.Н - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Лабораторная работа 1
ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ И ИЗУЧЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ
Цель работы:
1. Познакомить с лабораторными способами получения метана, этилена, ацетилена и качественными реакциями на
простую (С–С) и кратные (С=С, С≡С) связи в молекулах углеводородов.
2. Закрепить знания по способам получения и химическим свойствам алифатических углеводородов.
3. Выработать навыки обращения с химической посудой, реактивами.
4. Ознакомить с побочными процессами, проходящими при получении углеводородов, со способами утилизации отра-
ботанных реактивов.
5. Привить навыки работы со справочной литературой и развить умение формулировать выводы из проделанной рабо-
ты.
Реактивы: спирт для спиртовки, спирт этиловый (96 %), кислота серная (92...96 %), натронная известь (прокаленная
смесь гидроксидов натрия и кальция), едкий натр (4 н. раствор для промывки газа), ацетат натрия, раствор перманганата ка-
лия (1 %), аммиачный раствор соли меди (I) или нитрата серебра, карбид кальция, бромная вода, кварцевый песок (прока-
ленный).
Посуда и приборы: пробирки, пробка с газоотводной трубкой, штатив, спиртовка, установка для получения и исследо-
вания свойств этилена, мерный цилиндр (50 см
3
), резиновые перчатки, кристаллизатор, емкость для отходов, защитные очки.
Общие положения
Способы получения алканов можно условно разделить в зависимости от строения углеродного скелета исходных со-
единений:
a. реакции без изменения числа атомов С;
b. реакции с увеличением углеродной цепи;
c. реакции с уменьшением углеродной цепи;
d. реакции изомеризации (получение высокооктанового топлива).
Алканы с небольшим числом углеродных атомов (до 11 включительно) можно выделить фракционной перегонкой при-
родного газа или бензиновой фракции нефти, или смесей углеводородов, получаемых гидрированием угля, а также гидриро-
ванием оксида и диоксида углерода. Алканы, начиная от пентана, наиболее часто получают в лабораторных условиях ката-
литическим гидрированием этиленовых или более непредельных углеводородов с тем же числом углеродных атомов и таким
же строением цепи. В качестве катализаторов применяют коллоидные или мелкодисперсные металлы (Pd, Pt, Ni).
Алканы, образующиеся путем восстановления галогенпроизводных (водородом в момент выделения или иодистоводо-
родной кислотой на иодпроизводные), имеют то же число углеродных атомов, какое было в исходном галогенпроизводном.
Синтез алканов из соединений с меньшим числом углеродных атомов осуществляется действием натрия на галогенпро-
изводные – реакция Вюрца, которая протекает по механизму реакций нуклеофильного замещения второго порядка. Особен-
ностью синтеза Вюрца является то, что в качестве исходного вещества лучше использовать не различные галогенпроизвод-
ные (иначе можно получить смесь веществ), а какое-нибудь одно моногалогенпроизводное, причем первичное, чтобы выход
алкана был удовлетворительным. Основной побочный процесс – отщепление галогенводородов от исходных галогенпроиз-
водных под влиянием карбаниона натрийорганического соединения с образованием олефинов. Вместо натрия в этой реакции
могут быть использованы литий, магний, цинк (Li, Mg, Zn).
Алканы могут быть получены при сплавлении солей карбоновых кислот со щелочью при температуре 250…300 °С. Об-
разующийся при этом алкан содержит на один атом углерода меньше, чем исходная карбоновая кислота. В этой реакции об-
разуется СО
2
, который связывается щелочью. Отщепление от молекулы СО
2
называется декарбоксилированием. Реакция
используется обычно для получения низших алканов – метана, этана. Кроме того, метан может быть получен гидролизом
карбида алюминия.
Получение алкенов по механизму реакций элиминирования определяется рядом условий: природой уходящей группы, приро-
дой растворителя, строением соединения, а в случае дегидратации – концентрацией серной кислоты.
Образование алкена при дегидратации спирта протекает по механизму Е1. Как побочный процесс идет реакция замеще-
ния с образованием простого эфира. Преобладание реакций дегидратации над реакциями замещения возрастает при переходе
от первичных к третичным спиртам. При повышении температуры также получают развитие реакции элиминирования. На-
пример, при температуре 130 °С из этанола образуется диэтиловый эфир, а при температуре 160 °С – этилен.
Образование алкенов из галогеналканов, солей аммония, фосфония, сульфония протекает по механизму Е2. В качестве
оснований, отщепляющих протон, используются амины, соли карбоновых кислот, феноляты, алкоголяты, щелочи. Из гало-
геналканов образуются алкены по правилу Зайцева. Выход алкена по правилу Зайцева увеличивается от хлора к йоду.
Наиболее общим способом получения алкинов является действие спиртового раствора щелочей на дигалогенпроизвод-
ные предельных углеродов с вицинальным или геминальным (оба атома галогена у одного атома углерода) расположением
атомов (по правилу Зайцева). Кроме того, алкины можно получить действием галогеналкилов на ацетилениды, что дает воз-
можность переходить от простых алкинов к более сложным.
Ацетилен можно получить непосредственно при высокотемпературном крекинге метана, а также при гидролизе карбида
кальция.
Алканы проявляют большую инертность. В обычных условиях они не реагируют ни с галогенами, ни с окислителями,
ни с концентрированными минеральными кислотами. Лишь в особых, жестких условиях они вступают в реакции замещения
атомов водорода.

Страницы