Најважније из лекције
Добијање:
- Хидратација алкина: Етин даје етанал; остали алкини дају кетоне (уз \(\text{HgSO}_4 / \text{H}_2\text{SO}_4\)).
- Оксидација алкохола: Примарни алкохоли \(\rightarrow\) алдехиди; секундарни алкохоли \(\rightarrow\) кетони.
- Ациловање арена: Бензен + ацил-хлорид (\(\text{AlCl}_3\)) \(\rightarrow\) ароматични кетони (нпр. ацетофенон).
- Поларна \(\text{C}=\text{O}\) група \(\rightarrow\) дипол-дипол привлачење.
- Температуре кључања: алкани/алкени < алдехиди/кетони < алкохоли (сличних моларних маса).
- Растворљивост: Нижи чланови се одлично растварају у води градећи водоничне везе са њеним молекулима; растворљивост опада са дужином неполарног низа.
Хидратацијом алкина (адицијом воде) у киселој средини (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)) уз присуство соли живе(II) као катализатора (\(\text{HgSO}_4\)), настају карбонилна једињења преко нестабилних интермедијера – енола.
- Хидратацијом етина као производ настаје алдехид (етанал).
- Хидратацијом свих осталих алкина као производ настају кетони.
\[ \text{CH}\equiv\text{CH} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{H}_2\text{SO}_4]{\text{HgSO}_4} [\text{CH}_2=\text{CH}-\text{OH}] \rightleftharpoons \text{CH}_3-\text{CHO} \]
етин \(\rightarrow\) етенол (винил-алкохол) \(\rightleftharpoons\) етанал (ацеталдехид)
\[ \text{CH}\equiv\text{C}-\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow[\text{H}_2\text{SO}_4]{\text{HgSO}_4} [\text{CH}_2=\text{C}(\text{OH})-\text{CH}_3] \rightleftharpoons \text{CH}_3-\text{CO}-\text{CH}_3 \]
пропин \(\rightarrow\) пропен-2-ол \(\rightleftharpoons\) пропанон (ацетон)
Као оксидациона средства користе се водени раствори калијум-перманганата (\(\text{KMnO}_4\)), калијум-дихромата (\(\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7\)), хром(VI)-оксид (\(\text{CrO}_3\)) или загрејани бакарни катализатор уз присуство кисеоника.
1. Оксидација примарних алкохола:
Оксидацијом примарних алкохола настају алдехиди. Алдехиди се лако даље оксидују до карбоксилних киселина, па се из реакционе смеше морају одмах уклањати дестилацијом или се морају користити блага оксидациона средства.
Оксидацијом примарних алкохола настају алдехиди. Алдехиди се лако даље оксидују до карбоксилних киселина, па се из реакционе смеше морају одмах уклањати дестилацијом или се морају користити блага оксидациона средства.
\[ \text{R}-\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{[\text{O}]} \text{R}-\text{CHO} \]
примарни алкохол \(\rightarrow\) алдехид
2. Оксидација секундарних алкохола:
Оксидацијом секундарних алкохола настају кетони. Кетони се тешко даље оксидују.
Оксидацијом секундарних алкохола настају кетони. Кетони се тешко даље оксидују.
\[ \text{R}-\text{CH}(\text{OH})-\text{R}' \xrightarrow{[\text{O}]} \text{R}-\text{CO}-\text{R}' \]
секундарни алкохол \(\rightarrow\) кетон
Оксидацијом 1-пропанола настаје пропанал:
\[ \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{[\text{O}]} \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CHO} \]
Оксидацијом 2-пропанола настаје пропанон:
\[ \text{CH}_3-\text{CH}(\text{OH})-\text{CH}_3 \xrightarrow{[\text{O}]} \text{CH}_3-\text{CO}-\text{CH}_3 \]
Ароматични кетони се добијају реакцијом ациловања арена (нпр. бензена) са ацил-халогенидима у присуству Луисове киселине као катализатора (најчешће \(\text{AlCl}_3\)).
\[ \text{C}_6\text{H}_6 + \text{CH}_3-\text{CO}-\text{Cl} \xrightarrow{\text{AlCl}_3} \text{C}_6\text{H}_5-\text{CO}-\text{CH}_3 + \text{HCl} \]
бензен + етаноил-хлорид \(\rightarrow\) ацетофенон + хлороводоник
Поларност карбонилне групе: Због веће електронегативности кисеоника у односу на угљеник, карбонилна група је изразито поларна (\(\text{C}^{\delta+}=\text{O}^{\delta-}\)), што условљава постојање дипол-дипол интеракција између молекула.
Температуре кључања:
- Више су од температура кључања алкана и алкена сличне моларне масе због дипол-дипол привлачења.
- Ниже су од температура кључања одговарајућих алкохола јер молекули алдехида и кетона међусобно не могу да граде водоничне везе (немају \(\text{O}-\text{H}\) везу).
| Једињење | 1-бутен | 1-пропанол | пропанал | пропанон |
|---|---|---|---|---|
| Моларна маса (\(M_r\)) | 56 | 60 | 58 | 58 |
| Агрегатно стање (\(25\ ^\circ\text{C}\)) | гасовито | течно | течно | течно |
| Температура кључања (\(^\circ\text{C}\)) | \(-6{,}3\) | \(97\) | \(49\) | \(56\) |
Растворљивост у води:
Нижи алдехиди и кетони (формалдехид, етанал, пропанон) се мешају са водом у свим односима јер граде водоничне везе са молекулима воде преко електронегативног атома кисеоника карбонилне групе.
Са порастом неполарног угљоводоничног низа (више од 6 \(\text{C}\)-атома), растворљивост у води знатно опада.
Нижи алдехиди и кетони (формалдехид, етанал, пропанон) се мешају са водом у свим односима јер граде водоничне везе са молекулима воде преко електронегативног атома кисеоника карбонилне групе.
Са порастом неполарног угљоводоничног низа (више од 6 \(\text{C}\)-атома), растворљивост у води знатно опада.
Формалдехид (метанал) је гас на собној температури.
Формалин је водени раствор формалдехида са масеним уделом од око \(35\%\), коме се додаје метанол ради спречавања полимеризације. Користио се за дезинфекцију и конзервисање биолошких препарата, али му је употреба смањена због токсичности и канцерогености.
Формалин је водени раствор формалдехида са масеним уделом од око \(35\%\), коме се додаје метанол ради спречавања полимеризације. Користио се за дезинфекцију и конзервисање биолошких препарата, али му је употреба смањена због токсичности и канцерогености.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Који алдехид је једини производ који се може добити реакцијом хидратације алкина и из ког алкина он настаје?
Хидратацијом алкина као производ настају кетони, а једини алдехид који се може добити овом реакцијом јесте етанал (ацеталдехид), и то хидратацијом етина (ацетилена).
Задатак 2 (средњи): Напишите реакције оксидације:
а) 1-бутанола
б) 2-бутанола
Наведите називе добијених органских производа и њихову припадност класи органских једињења.
а) 1-бутанола
б) 2-бутанола
Наведите називе добијених органских производа и њихову припадност класи органских једињења.
а) 1-бутанол је примарни алкохол, па његовом оксидацијом настаје алдехид бутанал:
\[ \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{[\text{O}]} \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CHO} \]
б) 2-бутанол је секундарни алкохол, па његовом оксидацијом настаје кетон бутанон:
\[ \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}(\text{OH})-\text{CH}_3 \xrightarrow{[\text{O}]} \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CO}-\text{CH}_3 \]
Задатак 3 (средњи): Зашто пропанал има знатно вишу температуру кључања (\(49\ ^\circ\text{C}\)) у односу на 1-бутен (\(-6{,}3\ ^\circ\text{C}\)), а знатно нижу у односу на 1-пропанол (\(97\ ^\circ\text{C}\)), иако сва три једињења имају приближно исте моларне масе?
- У односу на неполарни 1-бутен (где делују само слабе дисперзионе силе), молекули пропанала су поларни због карбонилне групе и између њих делују јаче дипол-дипол интеракције, због чега пропанал кључа на вишој температури.
- У односу на 1-пропанол, молекули пропанала не садрже директну \(\text{O}-\text{H}\) везу и не могу међусобно да граде јаке водоничне везе, док молекули 1-пропанола граде међумолекулске водоничне везе, што алкохолу даје знатно вишу тачку кључања.
Задатак 4 (тежак): Предложите синтезу ацетофенона (\(\text{C}_6\text{H}_5-\text{CO}-\text{CH}_3\)) полазећи од:
а) ароматичног угљоводоника
б) одговарајућег алкохола
Напишите хемијске једначине ових реакција и наведите услове под којима се оне одвијају.
а) ароматичног угљоводоника
б) одговарајућег алкохола
Напишите хемијске једначине ових реакција и наведите услове под којима се оне одвијају.
а) Ациловањем бензена етаноил-хлоридом у присуству \(\text{AlCl}_3\) као катализатора:
\[ \text{C}_6\text{H}_6 + \text{CH}_3\text{COCl} \xrightarrow{\text{AlCl}_3} \text{C}_6\text{H}_5-\text{CO}-\text{CH}_3 + \text{HCl} \]
б) Оксидацијом секундарног алкохола (1-фенилетанола) помоћу оксидационог средства (нпр. \(\text{KMnO}_4\) или \(\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7\)):
\[ \text{C}_6\text{H}_5-\text{CH}(\text{OH})-\text{CH}_3 \xrightarrow{[\text{O}]} \text{C}_6\text{H}_5-\text{CO}-\text{CH}_3 \]
