Способы получения кислородсодержащих соединений

Кислородсодержащие УВ:

1. Спирты.

2. Фенолы.

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—СН2—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 + Н2 → R—CH2—OH, (1)

R—CO—R’ + Н2→ 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:

С6Н12О6 →2С2Н5ОН + 2СО2↑

Получение многоатомных спиртов

В промышлености

1. Взаимодействие дигалогенпроизводных алканов с водными растворами щелочей:

2. Омыление жиров (триглицеридов):

В лаборатории

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:

С6Н5―Сl + 2NaOH → C6H5―ONa + NaCl + Н2О.

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.

C2H5OH + CuO → CH3CHO + Cu + H2O

Чтобы предотвратить превращение альдегида в кислоту, его отгоняют в ходе реакции (т.кип. альдегида < т.кип. кислоты)

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны.

2. Гидратация алкинов (реакция Кучерова).

Присоединение воды к ацетилену в присутствии солей ртути (II) приводит к образованию ацетальдегида:

3. Кетоны получают при гидратации других гомологов ряда алкинов:

4. Окисление алкенов (катализаторы - хлориды Pd и Cu).

Этот способ более перспективен, чем гидратация алкинов, при которой используются токсичные ртутные катализаторы.

Получение карбоновых кислот:

В промышленности

2. Окисление алканов:

$\underset{\text{метан}}{2CH_4} + 3O_2 \stackrel{t, kat}{\rightarrow} \underset{\text{муравьиная кислота}}{2HCOOH} + 2H_2O$
$\underset{\text{н-бутан}}{2CH_3-CH_2-CH_2-CH_3} + 5O_2 \stackrel{t, kat, p}{\rightarrow} \underset{\text{уксусная кислота}}{4CH_3COOH} + 2H_2O$

3. Окисление алкенов:

$\underset{\text{этилен}}{CH_2 = CH_2} + O_2 \stackrel{t, kat}{\rightarrow} CH_3COOH$
$CH_3-CH = CH_2 + 4[O] \stackrel{t, kat}{\rightarrow} \underset{\text{(уксусная кислота + муравьиная кислота)}}{CH_3COOH + HCOOH} $

4. Окисление гомологов бензола (получение бензойной кислоты):

$\underset{\text{толуол}}{5C_6H_5-CH_3} + 6KMnO_4 + 9H_2SO_4 \rightarrow \underset{\text{бензойная кислота}}{5C_6H_5COOH} + 3K_2SO_4 + 6MnSO4 + 14H_2O$

Получение муравьиной кислоты: 

$\underline{\text{1 стадия:}} \; \; CO + NaOH \stackrel{t, P}{\rightarrow} \underset{\text{Формат натрия - соль}}{HCOONa} $
$\underline{\text{2 стадия:}} \; \; HCOONa + H_2SO_4 \rightarrow HCOOH + NaHSO_4 $
Получение уксусной кислоты:
$CH_3OH + CO \stackrel{t, P}{\rightarrow} CH_3COOH$
В лаборатории

1. Гидролиз сложных эфиров:

$ \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad OH^{-} \\R-COOR_1 = RCOOH + R_1-OH \\ \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad H^{+}$

2. Из солей карбоновых кислот:

R-COONa + HCl → R-COOH + NaCl

3. Щелочной гидролиз галоген производных карбоновых кислот:

Общие способы получения карбоновых кислот

1. Окисление альдегидов:

R-COH + [O] → R-COOH

Например, реакция «Серебряного зеркала» или окисление гидроксидом меди (II) — качественные реакции альдегидов.

2. Окисление спиртов:

3. Гидролиз галогензамещённых углеводородов, содержащих три атома галогена у одного атома углерода.