مشتقات المركبات الهيدروكربونية

مشتقات المركبات الهيدروكربونية

مشتقات المركبات الهيدروكربونية
الكحولات ( الاغوال)

الكحولات مركبات عضوية تحتوي على محموعة الهيدروكسيل ( OH ) أو أكثر ، وتحمل الكحولات الصيغة العامة ROH .

تصنف الكحولات علي حسب عدد مجموعات الهيدروكسيل الى اربعة اقسام

كحولات احادية الهيدروكسيل ( مثل كحول الميثيل)
كحولات ثنائية الهيدروكسيل (مثل الجلايكول (HO-CH2-CH2-OH
كحولات ثلاثية الهيدروكسيل (مثل الجلسرول HO-CH2-CHOH-CH2 –OH)
كحولات عديدة الهيدروكسيل (مثل السوربيتول )

وكذلك تصنف الكحولات احادية الهيدروكسيل حسب عدد مجموعات الالكيل المرتبطة بذرة الكربون المتصلة بمحموعة الهيدروكسيل الى
كحولات اولية مثل الميتانول و الايثانول
كحولات ثانوية مثل 2بروبانون
كحولاث ثالتية 2 ميثيل 2 بروبانون

التسمية : تسما مشتقات المركبات الهيدروكربونية حسب نظامين
النظام الشائع : كحول + شق الالكيل مثل كحول البروبيل, كحول الاليل , كحول البنزيل
الايوباك : الالكان + ول مثل البربانون , 2 بروبينول , فينيل ميثانول

التحضير :

هناك صرق عديدة لتحضير الكحولات و افضل منها طريقة جرينارد لتحضير الكحولات الاولية و الثانوية و الثالثية

لتحضير الكحولات الاولية وذلك بتفاعل ركب جرينارد مع الفورمالدهيد

ولتحضير الكحولات الثانوبة بتفاعل مركب جرينارد مع الالدهيد

اما الكحولات الثالثية فتحضر باضافة مركب جرينارد الى الكيتون








الخواص الفيزيائية :

مركبات قطبية تمتاز بخاصية تكوين الرابطة الهيدروجينية بين جزيئاتها حيث انها تحتوي على مجموعة الهيدروكسيل التي تعمل على تزايد التماسك بين الرابطة
تمتاز بدرجة غليان وكثافة مرتفعة
تذوب في المذيبات القطبية كالماء حيث انها تكون مع الماء روابط هيدروجينية
و تتميز كذلك بأنه كلما زادت كتلتها الجزبئية تقل درجة ذوبانه في الماء و تزداد درجة غليانه و انصهارة و كثافته

الخواص الكيميائية :

تتفاعل الكحولات مع الفلزات النشطة كالصوديوم مع انها ليست احماض وذلك لان مجموعة الهيدروكسيل غير متأينة فيقوم الفلز النشط كونه عامل مختزل قوي باختزال الهيدروجين في مجموعة الهيدروكسيل كما يلي :
2CH3-OH+2Na----------------------->2CH3-ONa+H2
و الناتج يسما الكوكسيد الفلز


تتفاعل الكحولات كذلك مع الاحماض و ينتج الاستر و الماء و هذه هي الطريقة الشائعة لتحضير الاسترات العضوية و غير العضوية كما يأتي:
CH3-OH+HCOOH========== HCOOCH3+H2O

الاكسدة :

تتأكسد الكحولات الاولية مكونة الالدهيد في المرحلة الاولى ثم يتكون الكيتون في المرحلة الثانية أي انها تتأكسد علي مرحاتين كما يأتي:

CH3CH2OH+(O)-------------->CH3CHO+H2O

CH3CHO+(O)----------->CH3COOH

اما الكحولات الثانوية تتأكسد على مرحلة واحدة مكونة الكيتون

CH3-CHOH-CH3+(O)------------------->CH3-CO-CH3+H2O

اما الكحولات الثالثية فهي لا تتأكسد لعدم اتصال ذرة الكربون المرتبطة بالمجموعة الفعالة بذرة هيدروجين

تفاعل الهالو فورم
يختص هذا التفاعل بالكحولاتالتي تحتوي على مجموعة الميثيل كربونيل
CH3 CH2OH +I2-------------->CH3CHO + 2HI
CH3CHO+3I2----------->CI3CHO+3HI
CI3CHO+NaOH------------>HCI3+HCOONa


تفاعلات الحذف(تكوين الألكين)
و ينتج عنها حذف جريء الماء من الكحول ويتم ذلك بإضافة حمض الكبريتيك عند درجة حرارة معينة

CH3CH2OH-------H2SO4----180C---->CH2=CH2+H2O


الأحماض الكربوكسيلية

مركبات عضوية (و تعتبر من أهم المركبات العضوية) تتميز بمجموعتها الفعالة الكربوكسيل-COOH و لها الصيغة العامة RCOOH و يمكن تصنيفها إلي أحماض كربوكسيلية اليفاتية (مجموعة الكربوكسيل تكون مرتبطة بشق الكيل ) و أحماض كربوكسيلية اروماتية (مجموعة الكربوكسيل تكون مرتبطة بشكل مباشر بحلقة اروماتية مثل حمض البنزويك) .

كذلك يمكن تصنيفها الى

احماض احادية الكربوكسل مثل حمض الاسيتيك CH3COOH

احماض ثنائية الكربوكسيل مثل HOOC-COOH حمض الاكساليك
HOOC-CH2-CH2-COOH حمض السالسليك
HOOC-CH2-COOH حمض المالنويك

احماض عديدة الكربوكسيل مثل حمض الستريك

التسمية:
تسما الأحماض الكربوكسيلية حسب النظام الشائع كما يأتي :
حمض + المصدر الذي استخلصت منه +يك

HCOOH حمض الفورميك

CH3COOH حمض الاسيتيك

CH3 (CH2) 2COOH حمض البيوتريك

CH3 (CH2) 14COOH حمض البالميتيك

C6H5COOH حمض البنزويك


نظام الايوباك : اسم الألكان+ويك
الايثانويك و البربانويك ..........و هكذا


التحضير:

يمكن تحضير الأحماض الكربوكسيلية بهاتين الطريقتين :

بأكسدة الالدهيدات


CH3CHO+[O]----------------->CH3COOH



بإضافة مركب جرينارد إلى غاز ثاني أكسيد الكربون




الخواص الفيزيائية :

تتميز الأحماض الكربوكسيلية بخاصية و جود الرابطة الهيدروجينية كما في الكحولات مما يرفع من درجة الغليان بالنسبة للمركبات الاخرى المطابقة
وكذلك و جود ظاهرة التجمع الجزيئي بين كل جزيئين من جزيئاتها بسبب وجود الرابطة الهيدروجينية الانفة الذكر
وهي تذوب بالماء وبالأخص التي تحتوي منها على سلاسل الكانية قصيرة أما الأحماض الاروماتية فهي لا تذوب بالماء


الخواص الكيميائية :

تسلك الأحماض العضوية سلوك الأحماض المعدنية في معظم تفاعلاتها كما يأتي


CH3COOH+NaOH----------------------->CH3COONa+H2O


CH3COOH+NaHCO3--------------->CH3COONa+CO2+H2O


CH3COOH+NH3--------------> CH3COONH4


CH3COOH+CaO-----------> (CH3COO) 2Ca +H2O2



2CH3COOH+Zn------------------->(CH3COO) 2Zn +H2


كما تتفاعل الأحماض مع الكحولات مكونة الاسترات العضوية :

CH3COOH+CH3OH------------->CH3COOCH3+H2O


و تتفاعل مع الأمينات مكونة الأميدات

CH3COOH+CH3NH2---------->CH3CONHCH3+H2O

الاختزال


يختزل الحمض الكربوكسيلي كما يأتي :

CH3COOH+[H]----Ni-------->CH3CHO+H2O

CH3COOH+ 2[H]------LiAlH4------->CH3CH2OH +H2O

الايثرات :


هي مركبات عضوية لها الصيغة R-O-R` حيث إن R و R` تعبران عن مجموعتي الكيل أو مجموعتي أريل أو مجموعة الكيلية و أخرى اريلية و تصنف الايثرات إلي قسمين:

ايثرات متماثلة (متناظرة) حيث تكون المجموعة R مماثلة للمجموعةR` مثل CH3OCH3 و ايثرات غير متماثلة (غير متناظرة) و تنشأ عندما تكون كلا المجموعتين مختلفتين مثل CH3OCH2CH3 .

التسمية :

لتسمية الايثرات بالطريقة الشائعة نذكر اسم شقي الالكيل أو الاريل المتصلين بذرة الأكسجين حسب ترتيبهما الأبجدي ثم تضاف كلمة ايثر
شقي الالكيل او الاريل + ايثر مثل

CH3OCH3 تنائي ايثيل ايثر , CH3CH2OCH2CH2CH3 ايثيل بروبيل ايثر

و لتسمية الايثرات حسب نظام الايوباك نعتبر -OR مجموعة بديلة (فرع من المركب) تأخذ لفظ الكوكسي

مثل ايثوكسي بيوتان

التحضير :

يمكن تحضير الايثر باحدى هاتين الطريقتين :

نزع الماء من الكحول وذلك بتفاعل جزيئين من الكحول مع بعضهما في و جود حمض الكبريتيك و تستخدم هذه الطريقة لتحضير الايثرات المتماثلة :


2CH3CH2OH-------H2SO4---------140C----->CH3CH2OCH2CH3+H2O

طريقة وليامسون لتحضير الايثرات المتماثلة و غير المتماثلة وذلك باضافة الكوكسيد او فينوكسيد الصوديوم الى هاليد الالكيل كما يأتي :

CH3CH2ONa +CH3Cl---------->NaCl+CH3CH2OCH3

الخواص الفيزيائية :

درجة غليان الايثر منخفضة جدا لعدم وجود الرابطة الهيدروجينية بين جزيئاتها مقارنة بالكحولات و هي مركبات ذات قطبية ضعيفة و تذوب بالمركبات القطبية كالماء بسبب تشكل روابط هيدروجينية بين ذرات الاكسجين في الايرات و ذرات الهيدروجين في الماء و يقل معدل الذوبانية بزيادة عدد ذرات الكربون .



الخواص الكيميائية

:كما نعلم فالايثرات لها نشاط كيميائي ضعيف اذ انها لا تتفاعل مع أي من القواعد و العوامل المؤكسدة و المختزلة و لا مع المعادن النشطة ولكنها تتفاعل مع الاحماض القوبية مثل حمض يوديد الهيدروجين وحمض كلوريد الهيدروجين و حمض بروميد الهيدروجين عند درجاات حرارة عالية كما يأتي :

CH3O/CH3+HI -------------------->CH3ICH3OH

اما اذا كان الايثر غير متناطر فيحدث التفكك من جهة شق الالكيل الذي يحمل ذرات كربون اقل كما ياتي

CH3CH2O/CH3+HI------------------->CH3CH2OH+CH3I


C6H5O/CH3+HI------------->CH3I+C6H5OH

اما اذا كان هناك جزيئين من يوديد الهيدروجين فينتج الماء و هاليد الالكيل فقط

CH3OCH3+2HI-------------->H2O +2CH3I

الالدهيدات و الكيتونات



الالدهيدات و الكيتونات مشتقين من مشتقات المركبات الهيدروكربونية يتميزان بنفس المجموعة الفعالة و هي الكربونيل C=O و للتميز بينهما تتصل مجموعة الكربونيل برابطتين في الالدهيدات احداهما تتصل بذرة هيدروجين و الاخرى اما بذرة هيدروجين( في الفورمالدهيد ) او بذرة كربون، اما الكيتونات فتتصل مجموعة الكربونيل بذرتي كربوون

يرمز للألدهيدات بالصيغة العامة حيث تعبر R عن ذرة هيدروجين او مجموعة اليفاتية او اروماتية .

اما الكيتونات فيرمز لها بالصيغة حيث تعبر R عن مجموعة اليفاتية او اروماتية

التسمية :

لتسمية الالدهيدات بالطريقة الشائعة يشتق اسم الالدهيد من اسم الحمض المطابق .


اما نظام الايوباك فنذكر اسم الالكان و نضيف اليه المقطع (ال) و يبدا الترقيم ابتداء من المجموعة الالدهيدية

اما الكيتونات فتسما شائعا حيث نذكر اسم المجموعتين المرتبطتين بالكربون حسب الترتيب الابجدي و نختم بكلمة كيتون

وفي نظام الايوباك نكتب اسم الالكان و نضيف اليه المقطع (ون) و يبدأ الترقيم من الطرف الاقرب لمجموعة الكربونيل


التحضير :

الالدهيدات :
يمكن تحضير الألدهيدات بعدة طرق اهمها
اكسدة الكحولات الاولية :




الاكسدة الحفزية :
CH3CH2OH--------Cu---200C-300C------->CH3CHOH+H2


الكيتونات:
اكسدة الكحولات الثانوية:



الاكسدة الحفزية :
CH3CHOHCH3--------Cu---200C-300C------->CH3COCH3+H2

الانحلال الحراري لملح الكالسيوم العضوي:

CH3COO)2Ca------------------->CH3COCH3+CaCO3)

الخواص الفيزيائية :
نظرا لكون الاكسجين اعلى كهربية سالبية من الكربون يحمل الاكسجين شحنة جزيئية سالبة و يحمل الكربون شحنة موجبة في مجموعة الكربونيل مما يجعل قوى التجاذب بين جزيئات الالدهيد و قوى التجاذب بين جزيئات الكيتون عالية مما يؤدي الى رفع درجة غليانهما مقارنة بالهيدروكربونات المطابقة .
وتعتبر درجة غليان الالدهيدات و الكيتونات اقل من درجة غليان الكحولات المطابقة لعدم قدرتها على تكوين الرابطة الهيدروجينية
تذوب الالهيدات و الكيتونات بالماء لنشوء رابطة هيدروجينية بين ذرة الهيدروجين في الماء و ذرة الاكسجين في مجموعة الكربونيل .

الخواص الكيميائية :

الالدهيدات :
الاختزال :يختزل الالدهيد الى كيتون كما يأتي :

CH3CHO+[H]--------------Ni ------------>CH3CH2OH

الاكسدة : اكسدة الالدهيدات تعطي احماض كا يأتي :

C6H5CHO+[O]--------------------->C6H5COOH

الكيتونات :
الاختزال :يختزل الكيتون الى كحول ثانوي كما ياتي :

CH3COCH3+[H]------------------>CH3CHOHCH3

الاكسدة : لا تتأكسد الكيتونات تحت الظروف نفسها التي تتأكسد بها الالدهيدات اذ انها تحتاج الى عوامل موكسدة قوية مثل برمنجنات البوتاسيوم كما يأتي :

CH3COCH3+[O]-----------KMnO4----------->CH3COOH+HCOOH

ويكون الناتج مختلفا اذاكان الكيتون يحتوي على تفرعات :

CH3)2CH-CO-CH(CH3)2+[O]------------KMnO4------>(CH3)2CHCOOH+CH3COCH3


تفاعلات الاضافة :

يتشابة الالدهيد و الكيتون في تفاعلات الاضافة و ذلك لاحتوئهما على مجموعة الكربونيل المستقطبة جزيئيا كما ياتي:

اضافة سانيد الهيدروجين:





اضافة NaHSO3 :





اضافة الكحول:

المصدر: شبكة ومنتديات صدى الحجاج