Сегодня рассмотрим химические взаимодействия щелочей с органическими веществами. Как они проявляют себя в неорганике, мы разобрали в предыдущей публикации – смотрите по ссылке, если пропустили.
В первую очередь, конечно, щелочи реагируют с органическими кислотами – предельными, непредельными, ароматическими, аминокислотами, гидрокси-кислотами и т.д. Во всех этих веществах присутствует карбоксильная функциональная группа -СООН (иногда их несколько), которая обеспечивает кислотные свойства, в том числе реакцию нейтрализации со щелочью:
Многоосновные кислоты, как и в неорганике, при недостатке щелочи образуют кислые соли:
Ну и не забудем про фенол. Не зря его еще называют карболовой кислотой. Под влиянием ароматического ядра усиливаются кислотные свойства гидроксильной группы (по сравнению со спиртами). В отличие от спиртов, фенол диссоциирует в водном растворе с отщеплением иона водорода и реагирует не только с активными металлами, но и со щелочами:
А такое производное фенола, как пикриновая кислота (2,4,6-тринитрофенол) по степени диссоциации близка к неорганическим кислотам и, конечно, реагирует со щелочами.
Но все-таки в органике «поле деятельности» для щелочей не ограничивается веществами с кислотным химическим характером – оно гораздо шире.
Уже при изучении алканов мы встречаемся с таким способом получения углеводородов как декарбоксилирование солей карбоновых кислот щелочами при сплавлении (реакция Дюма):
И получить так можно не только алканы, но и другие углеводороды. Например, из соли бензойной кислоты реакцией Дюма получим бензол.
Также щелочи применяют для получения кислородсодержащих веществ разных классов (чаще в лаборатории, но некоторые реакции используют в промышленности). С этой целью различные галогенопроизводные углеводородов подвергают щелочному гидролизу:
Во всех этих реакциях каждый атом галогена замещается гидроксильной группой. А так как при атоме С может быть только одна группа –ОН, если замещается два или три атома галогена при одном атоме углерода, идет отщепление воды, и образуются карбонильная или карбоксильная группы.
Ну а действуя на галогенпроизводные углеводородов спиртовым раствором щелочи, получают непредельные соединения (при этом отщепляется галогеноводород):
Если в реакциях дегидрогалогенирования участвуют галогеналканы с более длинной цепью и положением атома галогена не при первичном атоме углерода, не забываем про правило Зайцева – атом водорода отщепляется от менее гидрированного атома С:
Также можно вспомнить, что если для веществ характерны реакции гидролиза и среди продуктов присутствуют кислоты, добавление щелочи делает реакцию необратимой:
Щелочной гидролиз
Еще в органических цепочках во второй части КИМ непременно присутствуют реакции жесткого окисления непредельных соединений, которые протекают с разрывом цепи по кратной связи с образованием кислот или кетонов (а из крайнего атома С – углекислого газа). Это если в задании фигурирует окислитель в кислой среде. Но вот если среда щелочная, мы получим не кислоты, а их соли, а вместо СО2 – гидрокарбонат (тут уж чистая неорганика, нельзя об этом забывать).
Приведу один пример:
В конце хочу напомнить вам про амины – органические основания.
Их можно считать производными аммиака, который, как мы помним, проявляет основные свойства в реакциях с водой и кислотами, присоединяя ион водорода за счет неподелённой электронной пары атома азота:
У аминогруппы, связанной с предельными радикалами (одним, двумя или тремя), основные свойства выражены сильнее, чем у аммиака, в результате повышения электронной плотности на атоме азота. Поэтому предельные амины (с небольшими радикалами) тоже диссоциируют в водных растворах с образованием щелочной среды и реагируют с кислотами:
А вот ароматический радикал, наоборот, снижает электронную плотность на атоме азота. И, к примеру, анилин С6Н5NH2 – более слабое основание, чем аммиак. С водой не реагирует, а соли образует только с сильными кислотами.
Щелочи применяют также, чтобы вытеснить амины из их солей (как аммиак из солей аммония):
Аминогруппа еще содержится в молекулах аминокислот наряду с карбоксильной группой. Противоположные по химическому характеру функциональные группы, как мы знаем, взаимодействуют друг с другом, образуя «внутреннюю соль». Водные растворы моноаминомонокарбоновых кислот имеют поэтому нейтральную среду. Щелочная среда образуется в водных растворах диаминомонокарбоновых кислот, например, в растворе лизина NH2–CH2–(CH2)3– CH(NH2)–COOН.
Надеюсь, этот материал пригодится вам при повторении органики. Пишите в комментариях, есть ли смысл публиковать такие обобщающие материалы для повторения свойств веществ разных классов.
Подписывайтесь на мой канал. Будем рассматривать также вопросы в формате ЕГЭ и тренироваться в решении примеров.
Желаю успехов! У вас всё получится.