Uploaded by Elyor Raxmatov

9-mavzu

advertisement
BOB
9
SPIRTLAR
Sintez va reaksiyalari
9-bob. Gidroksihosilalar. Spirtlar. Fenollar
Inson dimog’iga yaquvchi xush bo’y xidli moddalar tarkibida spirt yoki efir
guruhlari saqlaydi. Bularga 1:
Spirtlar deb, R – OH umumiy formulaga mos keluvchi birikmalarga aytiladi,
bunda R–alkil yoki almashingan alkil guruxlari. Bu guruxlar birlamchi, ikkilamchi,
uchlamchi; atsiklyoki sikl, qo’shbog’ yoki uchbog’, galogen yoki aromatik halqa
saqlashi mumkin. Masalan:
1
T.W. Graham Solomons, Craig B. Fryhle, Scott A. Snyder. Organic chemistry. University of South Florida, Pacific
Lutheran University, Columbia University. 2014. – S.498-500
387
CH3
CH3 – C – CH3
OH
OH
CH2 = CH – CH2OH
allil spirti
uchlamchi-butil spirti
CH2OH
siklogeksanol
CH2 – CH2
Cl
OH
CH2 – CH – CH2
OH OH OH
etilenxlorgidrin
glesirin
benzil spirti
Barcha spirtlar gidroksil (OH) guruxi yoki guruxlari saqlaydi va ularning
fizik yoki kimyoviy xususiyatlarini ayni shu guruxlar belgilab beradi. R ning
tuzilishi spirtlarning ba’zi reaksiyalardagi xususiyatini belgilab beradi va reaksiya
tezligiga ta’sir ko’rsatadi.
Gidroksil guruxi aromatik xalqa bilan bevosita bog’langan birikmalar –
fenollar deb atalib, ularning xususiyatlari spirtlarnikidan shunchalik katta farq
qiladiki, bu sinf birikmalarini alohida o’rganish tavsiya etiladi.
Sinflanishi. Alkanlar mavzusidan bizga ma’lumki, uglerod atomi nechta
uglerod bilan bevosita bog’langanligiga qarab birlamchi, ikkilamchi yoki
uchlamchi bo’lishi mumkin. Spirtlar esa gidroksil guruxi saqlovchi uglerod atomi
nechta uglerod bilan bog’langanligiga qarab sinflanadi.
H
R
R
R–C–H
R–C–H
R–C–R
OH
OH
OH
birlamchi spirt
ukkilamchi spirt
uchlamchi spirt
Faqatgina bir reaksiya – gidroksil guruxi saqlagan uglerod atomidagi
vodorod (yoki vodorodlar) bo’yicha amalga oshuvchi oksidlanish reaksiyalari
spirtlarning har bir sinfi uchun turlicha kuzatiladi. Odatda turli sinf spirtlarining
reaksiya tezliklari xar xil bo’lib, reaksiya mexanizmi turlichadir. Ba’zi
o’rinbosarlar spirtlarning Reaksion qobiliyatiga ta’sir etib, boshqa spirtlarning
xususiyatlarini takrorlashini kuzatish mumkin. Masalan, benzil spirti birlamchi
spirt bo’lishiga qaramasdan, fenil guruxi ta’sirida uchlamchi spirtlar kabi
ta’sirlashadi. Bunday qonuniyat va xususiyatlarini bosqichma-bosqich kuzatib
o’tamiz.
Nomenklaturasi. Spirtlarni nomlashda asosan uch xil nomenklaturalardan
foydalaniladi. Dastlabki, oddiy spirtlar ko’pincha empirik nomlanishini
adabiyotlardan kuzatishimiz mumkin. Ular alkil guruxi nomi va spirt so’zidan
foydalanib hosil qilinadi. Masalan:
CH3CH2OH
etil spirti
CH3CHCH3
OH
izopropil spirti
CH3
CH3CH2 – C – CH3
OH
uchlamchi-pentil spirti
CH2OH
O2N
CH3CHCH2OH
CH3
izobutil spirti
CHCH3
OH
p-nitrobenzil spirti
388
α-feniletil spirti
Shu o’rinda, ayni nomlar spirtlarning qaysi sinfga mansub ekanligini to’la
namoyon eta olmasligini takidlash kerak; masalan: izopropil spirti ikkilamchi,
izobutil spirti esa birlamchi spirt hisoblanadi.
Ba’zi spirtlarni karbonil sistemasida ratsional nomenklatura bo’yicha
nomlash qulay: bunda spirtlar metil spirti – karbinolning CH 3 OH hosilasi deb
qaraladi va metil guruxidagi bir, ikki yoki uchchala vodorodlarni boshqa
uglevodorod qoldiqlari bilan almashinishidan hosil qilinadi. Dastlab, gidroksil
guruxi saqlovchi uglerod bilan bog’langan guruxlar nomlanib, so’ngra HO – Cguruxini ko’rsatish maqsadida karbinol so’zi qo’shib ko’rsatiladi.
CH3
CH2
CH3 H
CH3 – CH2 – C – OH
C OH
CH3 – CH2 – CH – C – OH
CH2
H
ikkilamch-butilkarbinol
CH3
trietilkarbinol
trifenilkarbinol
Spirtlarni nomlashda ham IUPAC nomenklaturasi eng qulay sistema
hisoblanadi. Bu sistemaga muvofiq:
1. Asos sifatida, OH guruxi tarkibiga kiruvchi eng uzun uglerod zanjiri
tanlab olinadi, birikmani ayni tuzilishidagi vodorod atomlarini turli guruxlarga
almashinishidan hosil bo’lgan deb qaraladi. Dastlabki tuzilishning nomi – etanol,
propanol, butanol va x.o. – asosdagi uglerod atomlarining soni bilan bog’liq; har
bir spirtning nomi mos uglevodorod nomiga –ol qo’shimchasini qo’shish bilan
hosil qilinadi.
2. Nom oxirida raqam qo’yilib, bu raqam gidroksil guruxi saqlagan uglerod
atomini ko’rsatadi va bunda raqamlash gidroksil guruxi yaqin tomondan amalga
oshirilishini yodda saqlash lozim.
3. Agar asos zanjirida boshqa guruxlar bo’lsa, ularning holatini raqamlar
bilan ko’rsatish zarur.
Cl
CH3
CH3OH
CH2CH2OH
CH3CH2CHCH2OH
metanol
CH2 – CH2
2-metil-1-butanol
OH
2-fenil-1-etanol
CH3
CH3 – CH2 – C – CH3
OH
2-metil-2-butanol
2-xloretanol
CH3
CH3 – CH – CH – CH3
OH
3-metil-2-butanol
CH3 – CH – CH = CH2
OH
3-buten-2-ol
Fizik xususiyatlari. Bizga ma’lum bo’lgan ko’plab qutblanmagan
birikmalarda uglevodorodlar uchun xos bo’lgan fizik xususiyatlarning barchasini
389
kuzatish mumkin: qaynash va suyuqlanish xaroratlarining nisbatan past ekanligi,
qutblanmagan erituvchilarda erishi va o’z navbatida qutblangan erituvchilarda,
masalan, suvda erimasligi.
Spirt molekulasida kuchli qutblangan gidroksil guruxi saqlagani va bu kuchli
qutblangan guruxda vodorod atomining mavjudligi ularning fizik xususiyatlarini
oddiy uglevodorodlardan keskin farq qilishiga sabab bo’ladi.
Ba’zi muhim spirtlarning fizik xususiyatlari -jadvalda berilgan.
9.1-jadval
Spirt nomi
Metil
Etil
n-Propil
n-Butil
n-Pentil
n-Geksil
n-Geptil
n-Oktil
n-Detsil
n-Dodetsil
n-Tetradetsil
n-Geksadetsil
n-Oktadetsil
Izopropil
Izobutil
Ikkilamchi-butil
Uchlamchi-butil
Izopentil
Faol pentil,
(–)-2-metil-1-butanol
Uchlamchi-pentil
Siklopentanol
Siklogeksanol
Allil
Kroton
Metilvinilkarbinol
Benzil
α-Feniletil
β-Feniletil
Difenilkarbinol
Trifenilkarbinol
Dolchin
Formulasi
CH 3 OH
CH 3 CH 2 OH
CH 3 CH 2 CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 2 CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 6 CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 8 CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 10 CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 12 CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 14 CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 16 CH 2 OH
CH 3 CHOHCH 3
(CH 3 ) 2 CHCH 2 OH
CH 3 CH 2 CHOHCH 3
(CH 3 ) 3 COH
(CH 3 ) 2 COHCH 3
Suvda
eruvchanligi
g/100 g
∞
82,5
108
99,5
83
132
0789
0,802
0,806
0,789
0,813
∞
10,2
12,5
∞
2
128
0,816
3,6
102
140
161,5
97
118
97
205
221
298
298
0,809
0,949
0,962
0,855
0,853
12,5
1,046
1,013
102
4
1,6
0,05
T qayn.
°S
– 97
– 115
– 126
– 90
– 78,5
– 52
– 34
– 15
6
24
38
49
58,5
– 86
– 108
– 114
25,5
– 117
CH 3 CH 2 CH(CH 3 )CH 2 OH
CH 3 CH 2 C(OH)(CH 3 ) 2
siklo-C 5 H 9 OH
siklo-C 6 H 11 OH
CH 2 =CHCH 2 OH
CH 3 CH=CHCH 2 OH
CH 2 =CHCHOHCH 3
C 6 H 5 CH 2 OH
C 6 H 5 CHOHCH 3
C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH
(C 6 H 5 ) 2 CHOH
(C 6 H 5 ) 3 COH
C 6 H 5 CH=CHCH 2 OH
64,5
78,3
97
118
138
156,5
176
195
228
20 °S
dagi
zichligi
0,793
0,789
0,804
0, 810
0,817
0,819
0,822
0,825
0,829
T suyuq.
°S
– 12
24
– 129
– 15
– 27
69
162,5
33
∞
16,6
257,5
Spirtlarning uglevodorodlardan asosiy farqi, ularning (dastlabki spirtlarning)
suvda yaxshi erishi hisoblanadi. Spirt molekulasining qutblangan OH-guruxilari
saqlashi, suv molekulasidagi molekulalararo ta’sir kuchlari kabi, kuchlar ta’sirida
bo’lishini ta’minlaydi. Natijada ikki turdagi molekulalarning aralashishi kuzatiladi;
390
bunda suv yoki spirt molekulasini bir-biridan ajratish uchun sarflanadigan
energiya, suv va spirt molekulalari orasida bog’ hosil bo’lishi hisobiga qoplanadi.
Bunday xususiyat OH-guruxi molekulaning asosiy qismini tashkil etuvchi
quyi spirtlar uchun xosdir. Uzun alifatik zanjirga ega bo’lgan yuqori spirtlar uchun
alkanlarning fizik xususiyatlari mos keladi. Uglerod atomining soni ortishi bilan
suvda eruvchanligining o’zgarishini quyidagicha ko’rish mumkin: dastlabki uch
birlamchi-spirt suv bilan yaxshi aralashadi; 100 g suvda 8 g n-butil spirti; 2 g npentil spirti, 1 g – geksil spirti, yuqori spirtlar esa yanada kam erishini ko’rsatadi.
Spirtdagi uglerod atomining soni ortishi bilan qaynash xaroratining ortishini,
tarmoqlanish ortishi bilan esa kamayishini kuzatish mumkin. Spirtlarning qaynash
xarorati mos uglevodorodlarning qaynash xaroratidan sezilarli katta.
Vodorod bog’lanish. Assotsiatsiya. Uglevodorodlarning qaynash xarorati
uning tuzilishi va molekulyar massasi bilan belgilanadi; bu o’zaro vendervals
kuchlar hisobiga ta’sirda bo’luvchi molekulalar uchun xos.
Tuzilish va qaynash xarorati
9.2-jadval
Nomi
Tuzilishi
Molekulyar
Dipol
T qay. °S
massasi
momenti
n-pentan
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3
72
0
36
Dietil efiri
CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3
74
1,18
35
n-propil spirt
CH 3 CH 2 CH 2 OH
79
2,10
47
n-butanal
CH 3 CH 2 CH 2 CHO
72
2,72
76
n-butil spirti
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH
74
1,63
118
-jadvalda bir-biriga yaqin molekulyar massaga ega bo’lgan, lekin tuzilishi
bilan farq qiluvchi birikmalar taqqoslangan. Bundan n-pentan zanjirining
o’rtasidagi –CH 2 - metilen guruxi o’rnida (molekulyar massasi 14), kislorod atomi
(molekulyar massasi 16) mavjudligi, qaynash xaroratiga ta’sir etmasligini va
deyarli bir xil eganligini ko’rish mumkin. Shu bilan birga n-butil spirtining
qaynash xarorati deyarli 80 °S ga yuqori ekanligini kuzatamiz. Qaynash xarorati
orasidagi bunday katta farqni qanday izohlash mumkin?
Avval aytganimizdek spirtlar kuchli qutblangan OH-guruxi saqlaydi,
shuning uchun qaynash xaroratini ayni xususiyat bilan bog’lash mumkin. Yana bir
muhim omil ham mavjudki, n-butil spirtining dipol momenti (1,63) dietilefirining
dipol momentidan (1,18) katta va n-pentanning (o) dipol momentidan juda katta
ekanligi bilan bog’liq. Dipol-dipol ta’sir natijasida vujudga keluvchi
molekulalararo kuchlarni yengish uchun katta energiya kerak bo’ladi va mos
ravishda qaynash yuqori xaroratlarda amalga oshadi.
-jadvaldagi boshqa birikmalarni taqqoslashlar, boshqa qo’shimcha
omillarning mavjudligini va bu omillar OH-guruxidagi o’ziga xoslik bilan
bog’liqligini ko’rsatadi. S = O guruxi saqlovchi aldegidning dipol momenti (npropilxlorida ham) n-butil spirtining dipol momentidan ancha katta, lekin shunga
qaramasdan ayni birikmalarning qaynash xaroratlari ancha past. Spirtlardagi OHguruxining ta’siri juda katta va buni faqatgina qutblanishning ortishi bilan bog’lab
tushuntirish mumkin emas.
391
Bu muammoni izohlash uchun, noorganik kimyoga murojat etib, vodorod
saqlovchi qator birikmalarni qaynash xaroratlarini kuzatib o’tsak.
Tqayn.oC
15
H2
10
5
H
H2T
0
H
– 50
H2S
HB
H2
HC
PH
SiH
– 100
– 150
– 200
Molekulyar
Ba’zi gidridlar molekulyar massasining qaynash xaroratiga bog’liqligi. Qaynash
xaroratiga vodorod bog’ning ta’siri
Grafikdan ko’rinadiki molekulyar massani kamayishi bilan qaynash xarorati
kamayib boradi. Bu qonuniyatdan uchta chekinish kuzatish mumkin: HF, H 2 O va
NH 3 . HJ, HBr, HCI ga o’tishda qaynash xarorati kamayadi: HF ning molekulyar
massasiga nisbatan olinsa – 100 °S dan katta bo’lmasligi taxmin qilinsada, uning
qaynash xarorati 19oC gacha ko’tariladi. HF – galogen vodorodlar orasida
molekulyar massa jihatidan eng yengili bo’lishiga qaramasdan eng yuqori qaynash
xaroratiga ega. Keyingi ikki guruxda H 2 O va NH 3 uchun qaynash xarorati mos
ravishda oshib boradi. Lekin to’rtinchi guruxda birinchi vakili uchun bunday
qaynash xaroratining ortishi kuzatilmaydi: CH 4 (eng yengil birikma) SiH 4 dan past
xaroratda qaynaydi. Shunday qilib, uchta birikma (HF, H 2 O va NH 3 ), ketma-ketlik
qonuniyatidan chekingan holatida kuzatiladi va anomal yuqori xaroratga ega.
Bu anomal hodisalarni tushuntirish uchun, turli omillar ko’rib chiqilib
vodorod bog’lanish tushunchasi taklif etildi: vodorod atomi ikki elektromanfiy
atomlar orasida ko’prik vazifasini o’taydi, bunda ulardan biri kovalent bog’ orqali,
boshqasi esa – elektrostatik tortish kuchlari orqali bog’langan. Bu elektrostatik
bog’ning energiyasi 5 kkal/mol (20,93∙103 Dj/mol) [ko’pchilik kovalent bog’lar
uchun bu ko’rsatgich 50100 kkal/mol (209,34∙103 – 418,68∙103 Dj/mol ni tashkil
etadi)]. Vodorod bog’lar mavjud bo’lgan suyuqliklar assotsialangan suyuqliklar
deyiladi; ularda qaynash xaroratining anomal yuqori bo’lishi, vodorod bog’ni
parchalash uchun talab etilgan yuqori energiya bilan bog’liq. Vodorod bog’lar
odatda punktir chiziqlar orqali tasvirlanadi.
Vodorod bog’ bu o’ta kuchli dipol-dipol ta’sirlashuv deyish mumkin. Agar
vodorod atomi elektromanfiy atom bilan bog’langan bo’lsa, elektron buluti
392
elektromanfiy atom tomonga kuchli siljigan bo’ladi va vodorod yadrosi ochiq
qoladi. Bunday yadrodagi katta musbat zaryad ikkinchi molekula elektromanfiy
atomining manfiy zaryadi bilan kuchli tortiladi. Bunday tortishuv kovalent bog’dan
kuchsiz bo’lishiga qaramasdan, boshqa dipol-dipol ta’sirlashuvlardan ancha kuchli
hisoblanadi.
H
H
H–F H–F
H–O H–O
H–N H–N
H
H
H
H
H
H–N H–O
R–O H–O
R–O H–O
H
H
H
R
H
H
Vodorod bog’lanish vujudga kelishi uchun elektromanfiy atomlar – F, O, N
bo’lishi kerak; faqatgina shu uchta atomlardan biri bilan bog’langan vodorod
yadrosi yetarli darajada musbat zaryadga ega bo’ladi va faqatgina shu uchta
elementlar tortilish vujudga kelishini ta’minlovchi manfiy zaryadga ega. Bu uchta
elementlar o’zlarining kichik atomlarida katta manfiy zaryadni mujassamlashtiradi.
Spirtlar suv kabi - assotsirlangan suyuqliklar hisoblanadi, qaynash
xaroratlari anomal yuqori bo’lishi ularda vodorod bog’lanish mavjudligi bilan
izohlanadi. Efirlarda va spirtlarda ham kislorod atomlari mavjud, lekin bu atom
faqatgina uglerod bilan bog’langan; ulardagi vodorod atomlari kislorod bilan bog’
hosil qilish uchun yetarli darajada musbat zaryadga ega emas.
Quyi spirtlarning suvda yaxshi erishi suv va spirt molekulalari orasida
mavjud bo’lgan vodorod bog’ning hosil bo’lishi bilan izohlanadi; bunday t’sir spirt
molekulalari va yoki suv molekulalari orasida ham kuzatilishi mukin.
Vodorod bog’ni o’rganishda infraqizil spektroskopiya muhim o’rin tutadi.
Qutblanmagan erituvchilardan suyultirilgan eritmalarda, masalan to’rtxlorli
uglerodda, yoki gaz fazoda (molekulalar orasidagi assotsiatsiya minimal
bo’lganda), etil spirti 3640 sm-1 da O – H uchun tebranish chizig’ini beradi. Agar
etil spirtining kontsentratsiyasi ortib borsa, bu chiziq kengayib 3350 sm-1 da
kuzatiladi.
Vodorod atomini ikkinchi kislorod bilan ta’sirlashuvi O – H bog’ni
zaiflashtiradi va buning natijasida energiya hamda tebranishlar chastotasini ham
susayyadi.
Spirtlarning manbalari. Agar organik-kimyogarga o’nta alifatik
birikmalardan bittasini tanlash imkoniyati berilsa, u shubhasiz spirtlarni tanlagan
bo’lar edi. Chunki spirtlardan foydalanib, boshqa ko’plab alifatik birikmalarni:
alkanlar, alkilgalogenidlar, efirlar, aldegidlar, ketonlar, kislotalar, murakkab efirlar
va boshqa mahsulotlarni olish mumkin. Spirtlardan olingan alkilgalogenidlardan
Grinyar reaktivini, ularning aldegid va ketonlar bilan reaksiyasi orqali esa
murakkab spirtlarni sintez qilish imkoniyati yaratiladi. Kimyogar spirtlardan
nafaqat dastlabki xom ashyo sifatida, balki ko’plab sintezlarning erituvchisi, tayyor
mahsulotlarni qaytakristallashda foydalanishi mumkin.
393
Spirtlar to’g’risidagi yuqoridagi fikrlarga ularning katta miqdorlarda
mavjudligini va arzonligini qo’shimcha qilish mumkin. Oddiy spirtlarni olishda
ikki maxsus usullardan fodalaniladi: alkenlarni gidrotatsiyasi (alkenlarni neftdan
kreking orqali olinishini eslatib o’tamiz) va uglevodorodlarni fermentativ gidrolizi.
Bu ikki asosiy usullardan tashqari, boshqa ba’zi cheklanishlarga ega bo’lgan
usullar ham mavjud.
Alkenlarni gidrotatsiyasi. Ma’lumki to’rtta yoki beshta uglerod saqlagan
alkenlar, neftni krekinglash mahsulotlari aralashmasidan ajratib olinadi. Alkenlarga
to’g’ridan-to’g’ri suv biriktirib yoki sulfat kislota biriktirib va so’ng gidroliz qilib,
juda oson spirtlarga o’tkazish mumkin.
CH2 = CH2 + H2SO4
H2 O
CH3 – CH2 – OSO3H
CH3 – CH2 – OH
etil spirti
(birlamchi)
CH3CH = CH2 + H2SO4
CH3 – CH – CH3
H2O
CH3 – CH – CH3
OSO3H
OH
izopropil spirti
(ikkilamchi)
CH3CH2CH = CH2 + H2SO4
CH3CH2CH – CH3
H2O
CH3CH2CH – CH3
OSO3H
CH3
CH3C = CH2 + H2SO4
CH3
CH3C – CH3
OSO3H
OH
ikkilamchi-butil spirti
(ikkilamchi)
H2O
CH3
CH3C – CH3
OH
uchlamchi-butil spirti
(uchlamchi)
Bu usul orqali faqatgina Markovnikov qoidasiga mos hosil bo’luvchi spirtlar
olinadi: masalan, izopropil spirti (n-propil emas), ikkilamchi-butil spirti (n-butil
emas), uchlamchi-butil spirti (izobutil-emas). Bu usulda faqatgina bitta birlamchi
spirt – etil spirti olish mumkin.
Uglevodorodlarni fermentativ gidrolizi. Shakarni bijg’ituvchilar ta’sirida
fermentativ gidrolizi – qadimdan ma’lum bo’lgan kimyoviy jarayon hisoblanadi;
bu jarayon hozirda ham o’z ahamiyatini yo’qotmagan va etil spirti olishda
qo’llaniladi. Shakar turli manbalardan olinishi mumkin. Donli mahsulotlardan
olinuvchi kraxmal asosida sintez qilinuvchi etil spirti “non spirti” deb ham atalishi
ma’lum.
Dastlabki xom ashyo sifatida kraxmaldan foydalanilganda etil spirtidan
tashqari, oz miqdor bo’lsada sivush moy (nemischadan: fusel – yomon ichimlik)
hosil bo’ladi. Sivush moyi birlamchi spirtlarning aralashmasi bo’lib, asosan
izopentil spirti, oz miqdor n-propil, izobutil va optik faol pentil (2-metil-1-butanol)
spirtlari saqlaydi.
Kraxmalni CLOSTRIDIUM ACETOBUTYLICUM bakteriyasi yordamida
fermentativ gidrolizi Veytsman reaksiyasi deb atalib, hozirda takomillashgan va
istiqbolli usul hisoblanadi; natijada n-butil spirti (60 %), etil spirti (10 %) va
atseton (30 %) CH 3 COCH 3 aralashmasi hosil bo’ladi. Bu jarayon birinchi jahon
urushi vaqtida Xaim Veytsman (Manchester universiteti) tomonidan kashf
394
qilingan, daslab atseton olish uchun foydalanilgan (atsetondan tutunsiz porox
olishda foydalanilar edi); butil spirti qo’shimcha mahsulot hisoblanib, ko’p
holatlarda tashlab yuborilgan. Urushdan so’ng avtomobil sanoati uchun lok
kimyosining rivojlanishi butil spirtini atsetonga nisbatan qimmatliroq mahsulotga
aylantirdi, atseton esa endi qo’shimcha mahsulotga aylandi. Hozirda har ikkala
mahsulot ham organik sintezda katta ahamiyatga ega.
Alkilgalogenidlarning gidrolizi. n-Pentan va izopentan aralashmasi dastlab
xlorlanib, so’ng gidrolizga uchratilsa, beshta izomer pentil spirtlarining
aralashmasi hosil bo’ladi. Bu aralashma aksariyat hollarda erituvchi sifatida
ishlatiladi. Aralashmadagi 1-pentanol eng yuqori xaroratda qaynaydigan izomer
hisoblanib, xaydash usuli bilan ajratilishi mumkin.
Metil spirti sintezi. Ko’pchilik sinf birikmalarining dastlabki vakili
sintezida kuzatilganidek, spirtlarning dastlabki vakili metil spirti ham boshqa
spirtlarni olinish usullaridan farq qiluvchi – noorganik mahsulotlardan olinadi.
Uglerod oksidi va vodorod 350 – 400°S da ba’zi metall oksidlari saqlovchi
katalizator yuzasidan o’tkazilib metil spirti hosil qilinadi.
CO + 2H2
Cr2O3 + ZnO, 350 – 400oC, 210 atm
CH3OH
metil spirti
Metanol zaxarli, uni istemol qilish, bug’lari bilan nafas olish yoki teri bilan
ta’sirda bo’lishi (uzoq muddat) ko’rish qobiliyatini yo’qolishiga yoki o’limga olib
keladi.
Aldol kondensatlanish. Yuqorida kuzatgan usullarimiz aksariyat oddiy va
dastlabki spirtlarni olishda qo’llaniladi. Murakkab spirtlar sanoat miqyosida aldol
kondensatlanish orqali aldegid va ketonlardan olinadi; bu usul bilan karbonilli
birikmalar mavzusida batafsil tanishib o’tamiz.
Okso-sintez. Alkenlarga uglerod oksidi va vodorodning (gidroformillash)
katalizator ishtirokida birikishidan aldegidlar hosil bo’lib, ular o’z navbatida
qaytarilishidan spirtlar olinadi. Bu AQSh da kashf qilingan okso-sintez jarayoni
hisoblanib, dastlab Germaniyada sanoat miqyosida foydalanilgan.
CH3
CH3 – C – CH2 – C = CH2
CH3
CH3
CH3
CO, H2, [Co(CO)4]2
125oS, 210 atm
CH3
CH3 – C – CH2 – CH – CH2CHO
CH3
CH3
CH3 – C – CH = C – CH3
CH3
H2, Ni
CH3
CH3
CH3 – C – CH2 – CH – CH2CH2OH
CH3
CH3
Yog’ kislota efirlarini qaytarish. Uglerod atomlar soni juft bo’lgan, to’g’ri
zanjirli birlamchi spirtlarning katta miqdori, sof holda yog’ kislota efirlarini
katalitik qaytarib olinadi. Bu jarayon ham kelgusi mavzularda batafsil ko’rib
chiqiladi.
395
Alfol - jarayon. Tarmoqlanmagan zanjirli, juft uglerod atomi saqlovchi (C 6
– C 20 ) birlamchi spirtlar etilenni polimerlanishida foydalaniluvchi usul orqali,
sigler-Natt katalizatorlari ishtirokida aralashmalar holida olinadi va bu jarayon
alfol jarayon deyiladi:
M(CH2CH2)nCH2CH3
havo
30 - 95oS
MO(CH2CH2)nCH2CH3
H2O, H2SO4
40oS
HO(CH2CH2)nCH2CH3
alfollar
Dastlab hosil bo’luvchi metallalkil havo yordamida oksidlanib, so’ng kislota
ishtirokida gidrolizlanadi va spirt hosil bo’ladi.
Agar metallalkil etilen va katalizator ishtirokida qizdirilsa, to’g’ri zanjirli 1alkenlar hosil bo’ladi.
M(CH2CH2)nCH2CH3
CH2 = CH2, Ni
qizdirish
CH2 = CH(CH2CH2)n-1CH2CH3
alfen (alfa-alken)
Etil spirti. Etil spirti, etanol insoniyat foydalanuvchi qadimiy organik
birikmalardan biri bo’lib, muhim ahamiyatga ega.
Etil spirti lok-bo’yoq, parfyumeriya sanoatida organik sintezda,
laboratoriyada erituvchi sifatida keng ishlatiladi. Bundan tashqari etil spirti ko’plab
mahsulotlar sintezi uchun dastlabki xom ashyo hisoblanadi (buni spirtlarni
reaksiyalarini o’rganish orqali bilib olamiz).
Etil spirti qo’llanilishi maqsadiga qarab turli mahsulotlardan – etilendan
gidratatsiya orqali, shakarning fermentativ gidrolizi orqali, neftdan va turli
boshoqli ekinlardan olinadi.
Etil spirti – spirtli ichimliklar ishlab chiqarishda ham foydalaniladi. Bu
maqsadlarda spirt turli o’simliklardan ajratib olingan shakarni fermentativ gidrolizi
orqali olinadi. Ichimliklarning xususiyati xom ashyoning tabiati (bug’doy yoki
arpa, uzum yoki qulupnay, malina, kaktus yoki momoqaymoqdan), gidroliz
jarayonini amalga oshirish sharoiti, gidroliz mahsulotlarini ajratish usuli bilan
bog’liq.
Tibbiyot nuqtai nazaridan etil spirti narkotik moddalar qatoriga kiritilgan;
boshqa spirtlarga nisbatan kam zaharli.
Etil spirtining turli spirtli ichimliklar sifatida istemol qilinishi bilan birga,
sanoat miqyosida katta masshtablarda foydalanilishi, muhim bir muammo
yechimini topishni taqazo etadi: sanoatda qo’llaniluvchi spirt istemol uchun
yaroqsiz bo’lishi kerak. Bu muammo spirtga denaturat – yoqimsiz ta’m beruvchi
yoki uni zaharli qiluvchi moddalar qo’shish orqali hal etiladi. Bunday
denaturatlarning yuzga yaqin turi bo’lib, bulardan metil spirti va aviatsiya benzini
qo’shish keng foydalaniladi.
95 % - spirt: azeotron aralashma. Ichimlik spirtidan tashqari barcha etil
spirti 95 % li suvli eritma holida ishlatiladi va 95 % spirt deyiladi. Sof (absolyut)
spirt olish mumkin, ammo bunday spirt qimmat va zarur holatlarda ishlatiladi.
Nima uchun aynan 95 % li? Etil spirti dastlab suvli aralashma holida olinadi;
so’ngra bu aralashma fraktsion xaydash orqali ajratiladi. Barcha xaydash usullarida
bo’lgani kabi avval yengil uchuvchan, past qaynay xaroratiga ega bo’lgan modda
haydaladi. Etil spirti va suv aralashmasida etil spirtining qaynash xarorati t qay.
396
78,3°S, suvniki esa 100°S, 95 % spirt va 5% suv aralashmasiniki esa 78,15°S.
Effektiv rektifikatsion kolonnalardan foydalanilganda avval 95% li spirt, so’ngra
spirtning kontsentratsiyasi past bo’lgan oraliq fraktsiya va undan so’ng suv
xaydaladi. Demak, 95% etil spirtini yanada kontsentrlash rektifikatsion
kolonnaning effektivligi bilan bog’liq emas.
Malumki, aralashmani xaydash orqali ajratish, bug’ tarkibi suyuqlik
tarkibidan farq qilishi bilan bog’liq; bug’ yengil uchuvchan komponentlarga boy.
95 % spirt xaydash orqali aloxida komponentlarga ajratilishi mumkin emas, chunki
bug’ ham suyuqlik ham bir xil tarkibga ega; xaydash vaqtida 95 % spirt individual
bitta modda kabi xususiyat namoyon qiladi.
Bir xil tarkibli bug’lar hosil qiluvchi o’ziga xos xususiyatga ega bo’lgan
suyuq aralashmalar azeotroplar yoki doimiy qaynovchi aralashmalar deyiladi. 95
% li spirt ikki komponentdan iborat bo’lgani uchun binar azeotrop deyiladi.
95 % li etil spirtiniki kabi, ko’pchilik azeotrop aralashmalarning qaynash
xarorati, tarkibiga kiruvchi komponentlarning qaynash xaroratidan past. Bunday
azeotroplar qaynash xarorati minimum bo’lgan aralashmalar deyiladi: qaynash
xarorati tashkil etuvchi komponentlarining qaynash xaroratlaridan yuqori bo’lgan
azeotroplar maksimum qaynash xaroratiga ega aralashmalar deyiladi.
Absolyut spirt. Agar 95 % li spirtni xaydash usulida yanada kontsentrlash
imkoniyati bo’lmas, absolyut spirt deb ataluvchi 100 % etil spirtini qanday olish
mumkin? Bunday spirtni, boshqa uch komponentli azotrop hosil qilish orqali olish
mumkin. 75 % suv, 18,5 % etil spirti va 74 % benzoldan iborat aralashma – 64,9oS
da qaynaydigan (minimum qaynash xaroratiga ega bo’lgan) azeotrop hosil qiladi.
Misol uchun 150 gramm 95 % etil spirti (141,5 gramm spirt va 7,5 gramm
H 2 O) va 74 gramm benzoldan iborat aralashmani ajratishni kuzataylik. Dastlab uch
komponentli azeotrop xaydaladi: bu azeotropning 100 grammi 7,5 gramm suv,
18,5 gramm spirt va 84 gramm benzol saqlaydi. Tajribalar orqali, dastlab bunday
aralashmadagi barcha suv va benzol haydalishini, spirt esa qisman haydalib, 124
gramm sof suvsiz spirt hosil bo’lishini ko’rishimiz mumkin. Odatda benzol
ortiqcha miqdor olinib, uch komponentli aralashmani haydashdan so’ng binar
azeotrop (t qay. 68,3°S) holida haydaladi va bu bilan yanada toza spirt olish
imkoniyatiga ega bo’linadi.
Ba’zi hollarda absolyut spirt tarkibidan suvning xatto izlarini yo’qotish talab
etiladi. Bunga spirtni magniy metalli bilan qayta ishlash orqali erishi mumkin;
bunda suv erimaydigan Mg(OH) 2 ga o’tadi va so’ng spirt xaydab olinadi.
Sintez usullari. Ko’plab oddiy va ba’zi murakkab spirtlarni sanoatda
olinishini yuqorida ko’rib chiqdik. Ayrim spirtlarni sintez usullari quyida berilgan.
1. Gidroborlash-oksidlash
C=C
+ (BH3)2
diboran
C–C
H
B
alkilboran
397
H2O2, OH–
C–C
H
OH
birikish Markovnikov
qoidasiga zid
Misollar:
(BH3)2
H2O2, OH–
CH3
OH
H
CH3
trans-2-metilsiklopentanol
2-metilsiklopenten
CH3
CH3
CH3 – C – CH = CH2
(BH3)2
H2O2, OH–
CH3 – C – CH – CH2OH
CH3
QAYTAGURUHLANISHSIZ
CH3
3,3-dimetil-1-buten
2.
SIS-BIRIKISH
H
3,3-dimetil-1-butanol
Grinyar sintezlari
H2O
– C – O – MgX
– C = O + RMgX
– C – OH + Mg2+ + X–
R
R
Misollar:
H – C – O – MgX
H – C = O + RMgX
H2O
H – C – OH
H
R′ – C – O – MgX
H
R′ – C = O + RMgX
H
H2O
R′ – C – OH
R′′
R′′
R′ – C – O – MgX
R′ – C = O + RMgX
H2O
R′′
R′ – C – OH
CH2 + RMgX
uchlamchi spirt
R
R
ketonlar
ukkilamchi spirt
R
R
boshqa aldegidlar
birlamchi spirt
R
R
formaldegid
H2C
H
H
H
RCH2CH2OMgX
H2O
RCH2CH2OH
birlamchi spirt
zanjirning uzayishi
R′′
R′ – C – OH
uchlamchi spirt
O
etilen oksidi
R′COOC2H5 + 2RMgX
murakkab efirlar
R′′
R′ – C – O – MgX
R
R
3. Alkilgalogenidlarning gidrolizi
R – X + OH – (yoki H2O)
Misollar:
CH3CH2CH2Br
NaOH suvli eritma
R – OH + X – (yoki HX)
CH3CH2CH2OH
propil spirti
propilxlorid
CH2Cl
H2O
NaOH suvli eritma
CH2OH
benzil spirti
benzilxlorid
398
CH3
CH3
CH3 – C – CH3
NaOH suvli eritma
CH3 – C – CH3
CH3
+ CH3 – C = CH2
OH
Cl
uchlamchi-butilxlorid
katta miqdorda
uchlamchi-butil spirti
4. Aldol kondensatlanish. Ushbu usul karbonilli birikmalar mavzusida batafsil
ko’rib chiqiladi.
5. Karbonilli birikmalarni qaytarish. Bu usulni ham karbonilli birikmalar
mavzusida o’rganish tavsiya etiladi.
6. Kislota va efirlarni qaytarish.
Bu usullar orasida Grinyar usulida spirtlar olish o’ziga xos o’rin tutadi.
Kimyogar laboratoriyasida qimmat, kam bo’lgan murakkab spirtlar olish bilan
to’qnash kelar ekan, ularni oddiy xom ashyolardan foydalanib olishni rejalashtiradi
va Grinyar usulida oson sintez qilish mumkinligini kuzatadi. Grinyar usulida spirt
olish uchun alkilgalogenidlar, aldegidlar va ketonlar, epoksidlar, murakkab efirlar
xom ashyo bo’lib xizmat qiladi. O’z navbatida Grinyar reaktivi bo’lib xizmat
qiluvchi alkilgalogenidlar olishda spirtlardan foydalanish mumkinligini yodga
olsak, Grinyar usuli oddiy spirtdan murakkab spirtlarga o’tish deyish mumkin.
Shuningdek, spirtlar uglerod-uglerod qo’shbog’ saqlovchi birikmalardan
gidroborlash – oksidlash reaksiyasi orqali hosil qilinishi mumkin. Reaksiyaning
stereospetsefik amalga oshishini va qaytaguruxlanish mavjud emasligini hisobga
olganda, bu usuldan olinishi qiyin bo’lgan spirtlarni olishda foydalanish mumkin.
Alkilgalogenidlardan gidroliz orqali spirtlar olish, spirtlar arzon bo’lgani va
alkilgalogenidlar olish uchun xom ashyo hisoblanganligi uchun ham qo’llaniladi;
sanoatda ham aynan spirtlardan galogenidlar olish tavsiya etiladi. Galogenidlardan
spirt sintez qilishning namunasi sifatida toluoldan benzil spirti olishni keltirish
mumkin.
CH3
Cl2, to, hv
CH2Cl
NaOH suvli eritma
benzil spirti
benzilxlorid
toluol
CH2OH
Eliminirlanishga moyil galogenidlar uchun qo’shimcha reaksiya
mahsulotlari – alkenlar hosil bo’lishini yoddan chiqarmaslik kerak. Mos erituvchi
tanlash reaksiyani maqsadli yo’nalishini ta’minlaydi: agar asoslarning suvli
eritmalaridan foydalanilsa almashinish, asosning spirtli eritmasi foydalanilganda
esa eliminirlanish amalga oshishini kuzatish mumkin.
Xatto asoslarning suvli eritmalarda ham uchlamchi- va qisman ikkilamchialkilgalogenidlarning degidrirlashga moyilligi yuqori bo’lib, katta miqdorlarda
alkenlar hosil qilishi kuzatiladi. Bunday galogenidlar uchun oddiy suv yordamidagi
gidrolizdan foydalanish maqsadlidir.
Gidroborlash–oksidlash. Alkenlar diboran (BH 3 ) 2 bilan alkilboranlar hosil
qilib ta’sirlashadi, ular o’z navbatida oksidlanishidan spirtlarga o’tadi, masalan:
(BH3)2
CH2=CH2
CH3CH2BH2
CH2=CH2
diboran
(CH3CH2)2BH
CH2=CH2
(CH3CH2)3B
trietilbor
399
OH –
(CH3CH2)3B + 3H2O2
3 CH3CH2OH + 3B(OH)3
Gidroborlash-oksidlash reaksiyasi oddiy va qulay bo’lib, unumi ham yuqori
va alkenlardan olinishi qiyin bo’lgan spirtlar olishda foydalanish mumkin.
Diboran boranning BH 3 dimeri hisoblanib, reaksiyada ham boran sifatida
ta’sir ko’rsatadi. Jarayonda erituvchi sifatida foydalanuvchi tetragidrofuran boran
bilan kislota – asos kompleksi kabi ta’sirda bo’ladi.
H
H
H
H
H
..
.. .. CH2 – CH2
H:B
B
H:B:O
B
..
..
H
H
CH2 – CH2
H
H
H
boran
diboran
boran-tetragidrofuran
kompleksi
Gidroborlash boranning qo’shbog’ bo’yicha birikishiga asoslangan; bunda
vodorod qo’shbog’dagi uglerod atomlarining biri, bor esa boshqasi bilan birikadi.
Hosil bo’luvchi oraliq mahsulot alkilboranlarning asos muhitida peroksidlar
ta’sirida bor atomini OH-guruxi bilan almashinuvchi oksidlanish kuzatiladi.
gidroborlash
C=C
+ H–B
alken
diboran
oksidlash
H2O2, OH–
C–C
H
C–C
H
B
OH
spirt
bo’lishi mumkin
H–B
H – BH2, H – BR, H – BR2,
Shunday qilib, ikki bosqichli gidroborlash–oksidlash reaksiyasi, aslida suv
elementlarining H–OH uglerod-uglerod qo’shbog’ bo’yicha birikishi hisoblanadi.
Reaksiya oddiy efirlar, odatda tetragidrofuran yoki diglim (dietilenglikol
metil efiri CH 3 OCH 2 CH 2 OCH 2 OCH 3 ) erituvchiligida olib boriladi. Diboran
sanoatda natriy borgidrididan (NaBH 4 ) va triftorid bordan (ko’pincha alkenlar
ishtirokida) olinadi. Alkilboranlar ajratilmasdan ayni reaktorda vodorod
peroksidning ishqoriy eritmasida qayta ishlanadi.
Gidroborlash reaksiyasidagi birikish yo’nalishi.
CH3CH = CH2
H2O2, OH–
(BH3)2
CH3CH2CH2OH
n-propil spirti
propilen
CH3CH2CH = CH2
(BH3)2
H2O2, OH–
n-butil spirti
1-buten
CH3
CH3C = CH2
CH3CH2CH2CH2OH
(BH3)2
H2O2, OH–
CH3
CH3CH – CH2OH
izobutil spirti
izobutilen
400
CH3
H2O2, OH–
(BH3)2
CH3C = CHCH3
CH3
CH3CH – CHCH3
2-metil-2-buten
OH
3-metil-2-butanol
CH3
CH3C – CH = CH2
(BH3)2
H2O2, OH–
CH3
CH3C – CH2 – CH2OH
CH3
CH3
3,3-dimetil-1-butanol
3,3-dimetil-1-buten
Gidroborlash-oksidlash natijasida alkenlardan spirtlar hosil bo’lishi bizga
ma’lum. Ikki izomer hosil bo’luvchi bunday ko’plab reaksiyalarda ularning biri
ko’proq hosil bo’lishini kuzatgan edik. Ushbu reaksiyada alkenlarni to’g’ridanto’g’ri kislota katalizatorligida gidratlash kabi mahsulot emas balki aksincha
holatni ko’rish mumkin.
Gidroborlash-oksidlash reaksiyasi uglerod-uglerod qo’shbog’ bo’yicha
Markovnikov qoidasiga zid amalga oshadi.
Yuqoridagi misollardan 3,3-dimetil-1-buten bilan amalga oshiriluvchi
reaksiya, bu usulning asosiy ustunligini yaqqol ko’rsatib turibdi. Gidroborlashda
qaytaguruxlanish mavjud emas (bunda karboniy ioni hosil bo’lmaydi deb taxmin
qilinadi va mos ravishda qo’shimcha mahsulotlar hosil bo’lishining oldi olinadi).
Borgidridlarni organik sintezda qo’llash ilk bor T.Braun (Lofayst
universiteti) tomonidan amalga oshirilgan. Professor Braun buyuk organik
kimyogar bo’lib, o’zining ilmiy izlanishlarini Chikago universitetidan, Shlezinger
laboratoriyasida – noogranik birikmalarni o’rganish bilan boshlangan. Bu
laboratoriyada uran birikmalarining nurlanishini o’rganish vaqtida, ilk bora
litiyalyumogidridi va natriyborgidridi sintez qilinib, ularning qaytaruvchanlik
xususiyati o’rganiladi; aynan shu bilan Braun borgidridlarini o’rganishga ilk
qadamlarini qo’yadi.
Gidroborlash reaksiyasining asosiy printsiplarini oddiy misollar bilan
ko’rsatish mumkin. Amalda ushbu reaksiyalardan murakkab molekulalarni olishda
foydalaniladi, lekin reaksiyaning borish yo’li saqlanib qoladi:
C8H17
C8H17
(BH3)2
H2O2, OH–
HO
HO
xolesterin
H
OH
3-β,5-α-xolestandiol
C8H17 = – CHCH2CH2CH2CH
CH3
CH3
401
Gidroborlash reaksiya mexanizmi. Gidroborlash-oksidlash reaksiyasining
muhim tomonlaridan biri gidrotatsiya yo’nalishining o’ziga xosligidadir. Gidroksil
guruxi, oraliq mahsulotdagi bor egallagan uglerod atomi bilan bog’lanadi va
gidroborlash bosqichi birikish yo’nalishini belgilab beradi.
Birikish yo’nalishining o’ziga xosligi shundaki, vodorod atomi elektrofil
birikishdagi kabi qo’shbog’dagi ko’p gidrogenlangan uglerod atomi bilan emas,
balki kam gidrogenlangan uglerod atomi bilan birikadi. Misol uchun propilen
molekulasi bo’yicha birikish reaksiyasini ko’rib chiqsak:
CH3
CH = CH2
HZ
CH3
δ+
CH
CH2
HZ
CH3 – CH – CH2
+
H
H
Z
BH 3 dagi kislota markazi bo’lib oltita elektronli bor atomi xizmat qiladi. Bor
qo’shbog’dagi π-elektronlarni qidirib, uglerod atomiga xujum qiladi. U shunday
xujum qiladiki, musbat zaryad taqsimlanishi uchun to’la imkoniyatga ega bo’lgan
uglerod atomida mujassamlashadi.
CH3
δ+
CH CH2
δ–
H–B–H
H
Oddiy elektrofil birikishdan farq qilib, reaksiya karboniy ionlari hosil
bo’lmasdan amalga oshadi. π-Elektronlarini yo’qotgan o’tish holatidagi uglerod
atomi, kuchli kislota xususiyatiga ega bo’ladi: elektroni taqchil bor va uglerod
kislota xususiyatini beradi. Ayni paytda elektron jufti orqali bog’langan qo’shni
bor atomi mavjud bo’lib, uglerod bu vodorodni elektron jufti bilan biriktirib oladi;
bor π-elektronlar qabul qilib olgani uchun vodorodni uzatishi tabiiy.
Bu tipdagi reaksiyalar to’rtmarkazli reaksiyalar deyiladi: qo’shbog’
saqlovchi uglerod atomlari bo’yicha bor va vodorod atomlarining birikishi bir
bosqich va bir o’tish holatida amalga oshishi nazarda tutilgan:
CH3
CH CH2
δ+
δ–
–B–
gidroborlash reaksiyasidagi
o’tish holati
H
Alkenning asos va BH 3 ning kislota tabiatidan kelib chiqib, reaksiyani
amalga oshishini ta’minlovchi asosiy kuch uglerod bo’yicha borning birikishi
deyish mumkin. O’tish holatida borning 2-C dan ko’ra 1-C bilan ta’sirlashishi va
buning natijasida ayni uglerod bilan bog’lanishi osonligi kuzatiladi. 2-C dan πelektronlarning C 1 – B bog’ga o’tishi vodoroddan elektronlar uzatilishidan ko’ra
oson kechadi va zaryadni eng oson taqsimlovchi 2-C musbat zaryadga ega bo’ladi.
Shunday qilib, gidroborlashdagi reaksiya yo’nalishi, ikki bosqichli elektrofil
birikish kabi amalga oshadi. Bunda vodorod qo’shbog’ning qarama-qarshi
402
tomonlariga birikadi, chunki bir holatda elektronlarsiz (proton holida, kislota)
birikish, boshqa holatda esa – elektronli (gidrid-ion, asos) birikishi amalga oshadi.
Brensted-Lourining kislota va asos nazariyasiga muvofiq vodorodni asosan
proton sifatida kuzatish mumkin. Aslida esa gidrid-ion ham real mahsulotdir.
Masalan, qattiq litiy gidrid ionli kristall panajaraga ega va bu panjara Li+ va H –
dan iborat; aksincha solvatlanmagan sof proton organik kimyoda kuzatilmaydi. Bir
uglerod atomidan boshqasiga gidrid-ionining oson o’tishi bizga avvaldan ma’lum:
bir molekula chegarasida (qayta guruxlanishdagi gidrid siljish) va molekulalararo
(karboniy ionining siqib chiqarilishi). Organik kimyoni o’rganishda ko’plab
qaytaruvchi agentlar (gidridlar, alyuminiy, metil gidrid, LiAIH 4 va natriy borgidrid
NaBH 4 va boshqalar) bilan to’qnash kelamiz va bu qaytaruvchilar gidrid-ionni
organik molekulalarga uzatuvchi hisoblanadi.
Grinyar reaktivi yordamida spirtlar sintezi. Grinyar reaktivi RMgX
organik galogenli birikmalarning magniy metalli bilan reaksiyasi orqali hosil
qilinadi. Buda galogenidlar bo’lib, alkillar (birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi)
allil-, aralkil- (masalan, benzil) yoki arilgalogenidlar (fenil yoki almashingan fenil)
xizmat qiladi. Galogenlar Cl, Br yoki J bo’lishi mumkin. (Arilmagniygalogenidlar
sintez qilishda reaksiyani erituvchisi dietilefiri o’rniga tetragidrofurandan
foydalaniladi).
RX + Mg
suvsizlantirilgan efir
RMgX
Grinyar reaktivi
Grinyar reaktividan foydalanishning muhim omillaridan biri – spirtlar hosil
bo’lishiga olib keluvchi aldegid va ketonlar bilan reaksiyasi sanaladi. Aldegid va
ketonlar quyidagi umumiy formulaga ega.
R
H
R–C=O
R–C=O
aldegid
keton
Ikkala formulada ham funktsional gurux karbonil guruxi >C=O bo’lib,
ularning kimyoviy xususiyatlari juda o’xshash. Uglerod-uglerod qo’shbog’ga
o’xshash karbonil guruxi to’yinmagan hisoblanib, birikish reaksiyalaridan biri
Grinyar reaktivining birikishidir.
Uglerod-kislorod qo’shbog’ elektromanfiyligi turlicha bo’lgan atomlarni
bog’lab turgani uchun, elektronlar teng taqsimlangan deya taxmin qilish mumkin
emas; ayni holda π-elektronlar buluti elektromanfiy atom – kislorod tomonga
kuchli siljigan. Nosimmetrik reagentga birikish mexanizmidan qaytiy nazar,
nukleofil markaz (asos) uglerod atomi bilan, elektrofil markazi esa (kislota) –
kislorod atomi bilan bog’ hosil qiladi.
Grinyar reaktividagi uglerod – magniy bog’ kuchli qutblangan, bunda
uglerod atomining elektromanfiy magniyga nisbatan katta. Shuning uchun,
karbonil guruxiga birikish natijasida organik gurux uglerod bilan, magniy esa
kislorod bilan bog’ hosil qiladi. Mahsulot kuchsiz kislota – spirtning magniyli tuzi
hisoblanib, kuchliroq kislota – suv ta’sirida oson spirt hosil qiladi.
403
C = O + R: MgX
– C – O –Mg X +
– C – OH + Mg(OH)X
R
R
H+
spirt
Mg2+ + X – + H2O
Reaksiyada hosil bo’lgan Mg(OH)X jelatinasimon modda bo’lib, jarayondan
ajratib olish qiyin, shuning uchun suv o’rnida suyultirilgan mineral kislotalardan
(HCl, H 2 SO 4 ) foydalaniladi (kislotalar ta’sirida magniyning suvda eriydigan tuzlari
hosil bo’ladi).
Grinyar sintezi mahsulotlari. Grinyar sintezi orqali hosil qilinuvchi
spirtning tabiati, dastlabki xom ashyo – karbonilli birikmaning tabiati bilan
bog’liq: formaldegiddan HCHO birlamchi, qolgan aldegidlardan ikkilamchi,
ketonlardan R 2 CO – uchlamchi spirtlar hosil bo’ladi.
H
H
H2O
H – C – O – MgX
H – C = O + RMgX
H
H – C – OH
R
R
formaldegid
birlamchi spirt
H
H
H
R′ – C = O + RMgX
R′ – C – O – MgX
H2 O
R′ – C – OH
R
R
boshqa aldegidlar
ukkilamchi spirt
R′′
R′ – C = O + RMgX
R′′
R′ – C – O – MgX
R′′
H2 O
R′ – C – OH
R
R
ketonlar
uchlamchi spirt
Karbonil guruxidagi uglerod atomidagi vodorodlarning soni karbonilli
birikma formaldegid, aldegid yoki keton ekanligini aniqlash imkonini beradi. Hosil
bo’lgan spirtda karbonil uglerodi OH-guruxi saqlaydi. Ayni holatlarda bu
ugleroddagi vodorodlar soni spirtning birlamchi, ikkilamchi yoki uchlamchi
ekanligini belgilab beradi. Misollar:
H
CH3CH2CHCH3 + H – C = O
CH3CH2CHCH3
MgBr
H2 O
CH2 – OMgBr
CH3CH2CHCH3
CH2 – OH
ikkilamchi-butilkarbinol
ikkilamchi-butilmagniy bromid
H
CH3
CHOMgBr
MgBr + CH3 – C = O
H2O
CH3
CHOH
metilfenil
karbinol
fenilmagniy
bromid
404
CH3
CH3
CH3
n-C4H9MgBr + CH3 – C = O
n-C4H9COMgBr
H2O
n-C4H9COH
CH3
CH3
dimetil-n-butilkarbinol
Grinyar reaktividan ikkita uglerod atomi saqlovchi spirt olish uchun etilen
oksididan foydalaniladi.
H2C
CH2
+ RMgX
RCH2CH2OMgX
O
H2 O
RCH2CH2OH
birlamchi spirt
zanjir ikki uglerod atomiga uzun
etilen oksidi
Organik gurux yana uglerod atomi, magniy esa kislorod bilan bog’lanadi,
lekin yuqori kuchlanish ostida bo’luvchi xalqadagi uglerod-kislorod δ-bog’ uziladi:
MgBr + H2C
CH2CH2OMgBr
CH2
O
etilen oksidi
fenilmagniy
bromid
H2O
CH2CH2OH
β-feniletil spirti
Grinyar sintezini rejalashtirish. Dastavval maqsaddagi spirtni hosil qilish
uchun qanday Grinyar reaktividan va qanday karbonilli birikmadan foydalanish
kerakligini ajratib olish zarur. OH-guruxi saqlovchi uglerod atomi bilan bog’langan
guruxlardan biri Grinyar reaktiviga, qolgan ikkitasi (vodorod ham nazarda tutiladi)
karbonil birikmaga tegishli hisoblanadi.
Ko’pchilik spirtlarni reagentlarning turli kombinatsiyalari orqali hosil qilish
mumkin; misol uchun 2-fenil-2-geksanolni ko’rib chiqsak:
CH3
CH3CH2CH2CH2 – C –
CH3
CH3CH2CH2CH2MgBr + C –
OH
n-butilmagniybromid
asetofenon
2-fenil-2-geksanol
H3C
CH3CH2CH2CH2 – C –
O
CH3
CH3CH2CH2CH2 – C + MgBr –
HO
O
metil-n-butilketon
fenilmagniybromid
2-fenil-2-geksanol
Ushbu sxemalarda 2-fenil-2-geksanolni sintez qilish uchun 4 ta uglerod
atomiga ega bo’lgan Grinyar reaktivi va aromatik ketondan yoki
fenilmagniygalogenid (Grinyar reaktivi) va oltita uglerod saqlovchi alifatik
ketondan foydalanilgan. Bunday sintezlarda u yoki bu xom ashyodan foydalanish,
405
ularning mavjudligi hamda arzonligi bilan bog’liq bo’lib, sanoatda olinishi bilan
karbonilli birikmalar mavzusida tanishib chiqamiz.
Grinyar sintezini chegaralovchi omillar. Grinyar reaktividan
foydalanishning muhim omili hisoblanuvchi yuqoriReaksion qobiliyat namoyon
etishi, ularni qo’llashda ba’zi chegaralar mavjudligiga ham sabab bo’ladi.
Alkanlar mavzusida biz ilk bor Grinyar reagenti bilan tanishgan edik: kuchli
kislota bo’lgan suv, kuchsiz kislota bo’lgan alkanni siqib chiqarishini yodga oling.
Xuddi shuningdek, elektromanfiy elementlar – kislorod, azot, oltingugurt
bog’langan yoki uchbog’dagi uglerod atomi vodorodi turli birikmalar bilan
bog’langan Grinyar reaktivini parchalash uchun yetarli darajada kislota
xususiyatiga ega bo’ladi. Grinyar reaktivi kislorod, uglerod-(II)-oksidi hamda
uglerod – kislorod yoki uglerod – azot qo’shbog’ saqlovchi barcha organik
birikmalar bilan oson ta’sirlashadi.
Grinyar reaktivi va aldegid reaksiyasidagi ayrim muhim omillar ta’sirini
ko’rib chiqsak. Dastlab alkilgalogenid, aldegid va erituvchi sifatida ishlatiluvchi
efirlar o’ta quruq va spirtlardan holi bo’lishi kerak; Grinyar reaktivi suv mavjud
holatlarda hosil bo’lmaydi. Reaksion qurilma ham quruq bo’lishi talab etiladi.
Reaksion sistema namlik, kislorod va uglerod dioksid kirishidan himoyalangan
bo’lishi kerak: suv bug’laridan himoyalash uchun odatda kalsiy xlorid to’ldirilgan
quvirlardan; kislorod va uglerod dioksiddan himoyalash uchun esa sistemaga quruq
azot uzatishdan foydalanish tavsiya etiladi. Agar bu jarayonlarning barchasi
bajarilsa, maqsaddagi spirtni yuqori unum bilan hosil qilish imkoniyati yaratiladi.
Grinyar reaktivini galogen atomidan tashqari reaksiyada hosil bo’luvchi
Grinyar reaktivi bilan ta’sirlashuvchi boshqa funktsional gurux saqlovchi
birikmalardan (masalan, HOCH 2 CH 2 Br) olish mumkin emas. HOCH 2 CH 2 MgBr
tarkibli birikmani HOCH 2 CH 2 Br dan sintez qilishga urinishlar xech qanday samara
bermaydi, chunki hosil bo’luvchi Grinyar reaktivi boshqa molekulalardagn faol –
OH- guruxi bilan ta’sirlashib, HOCH 2 CH 2 -H birikma hosil bo’lishiga olib keladi.
Arilmagniygalogenidlar olishda ayniqsa etiborli bo’lish kerak, chunki benzol
xalqasida turli funktsional guruxlar bo’lishi mumkin. Karboksil (-COOH) gidroksil
(-OH), amino (-NH 2 ), sulfo (-SO 3 H) guruxlarning barchasida kislorod yoki azot
atomlari bilan bog’langan vodorod atomlari mavjud, shuning uchun ular Grinyar
reaktivini parchalash uchun yetarli kislota xususiyatiga ega. Grinyar reaktivini
karbonil (C=O) guruxi, yoki karboksil (COOR) yoki nitril (C≡N) guruxlari mavjud
birikmalarga ta’sir ettirish tavsiya etiladi. NO 2 nitro guruxi Grinyar reaktivini
oksidlab yuboradi.
G bo’lishi mumkin:
–R
– Ar
MgBr
Br
G bo’lmasligi kerak:
Mg
efir
G
– OR
– Cl
– COOH
– OH
– NH2
– OH
G
406
=C=O
– COOR
–C≡N
– NO2 va boshqalar
Xuddi shuningdek Grinyar reaktivi bilan ta’sirlashuvchi aldegid (karbonilli
birikma) ham ayni reaktiv bilan ta’sirlashuvchi funktsional guruxlar tutmasligi
kerak. Masalan: Grinyar reaktivi karbonil guruxi bilan ta’sirlashgunga qadar
quyidagi birikmalardagi –NO 2 , –NH 2 , –COOH guruxlari bilan ta’sirda bo’ladi.
H
CH3
C=O
C=O
–C–
H2N
NO2
O
p-aminoasetofenon
m-nitrobenzaldegid
COOH
p-benzoilbenzoy kislota
Bu chegaralar o’ta yuqori talablar bo’lishi mumkin. Lekin Grinyar
reaktividan foydalanish ko’plab kombinatsiyalarning mavjudligini keltirib
chiqargani uchun ham qimmatli birikma hisoblanadi.
Spirtlarning reaksiyalari. OH-guruhi kimyosi
Spirtlarning kimyoviy xususiyatlari ulardagi funktsional gurux – OH
gidroksil guruxining mavjudligi bilan belgilanadi. Spirtlar kimyosini o’rganish
bilan gidroksil guruxi mavjud bo’lishi mumkin bo’lgan barcha birikmalarning
kimyoviy xususiyatlarini o’rganamiz; qisman bo’lsada oksigalogenidlar,
oksikislotalar, oksialdegidlar va ular qanday kimyoviy xususiyatlar namoyon
qilishi mumkinligi bilan tanishamiz.
Spirtlarning reaksiyalarida ikki bog’lardan biri, C – OH dan –OH –guruxining
ajralishi yoki O – H dagi bog’ning uzulishini kuzatish mumkin. Bunday reaksiyalar
almashinish, eliminirlanish va boshqa reaksiyalar bo’lishi mumkin.
R ning tuzilishidagi farqlar Reaksion qobiliyatlardagi farqlar bo’lib, ba’zi
hollarda reaksiya yo’nalishiga ta’sir etishi mumkin. Spirtlarning bunday
reaksiyalarini quyida batafsil ko’rib chiqamiz.
SPIRTLARNING REAKSIYALARI
C OH bog’ uzulishi
R
OH
1. Galogenvodorodlar bilan reaksiyalari
ROH + HX
RX + HOH
R qayta guruhlanishi mumkin
HX ning reaksion qobiliyati: HJ > HBr > HCl
ROH ning reaksion qobiliyati: allil, benzil > uchlamch > ikkilamchi > birlamchi
Misollar
CH3CH2CH2CH2CH2OH
HCl, ZnCl2
qizdirish
n-pentil spirti
n-pentilxlorid
CH3
CH3 – C – CH3
CH3CH2CH2CH2CH2Cl
CH3
kons. HCl
n.sh.
OH
CH3 – C – CH3
Cl
uchlamchi-butil spirti
uchlamchi-butilxlorid
407
2. Fosfor-(III)-galogenidlar bilan reaksiyasi
ROH + PX3
RX + H3PO3
(PX3 = PBr3, PJ3)
Misollar
CH3
PBr3
CH3CH2CHCH2OH
2-metil-1-butanol
CH3
CHOH
CH3
CH3CH2CHCH2Br
1-brom-2-metilbutan
1-brom-1-feniletan
metilfenil karbinol
CH3CH2OH
P + J2
CH3
CHBr
PBr3
CH3CH2J
etil yodid
etanol
3. Digidrotasiya
H OH
–C–C–
kislota
– C = C – + H2O
qayta guruhlanish mumkin
ROH ning reaksion qobiliyati: uchlamch > ikkilamchi > birlamchi
Misollar
CH3CH2CH2CH2OH
H2SO4
qizdirish
CH3CH2CH=CH2
1-buten
n-butil spirti
va CH3CH=CHCH3
2-buten
(reaksiyaning asosiy mahsuloti)
OH
Al2O3, 250oS
siklogeksil spirti
siklogeksen
CH3
COH
CH2
H2SO4
qizdirish
CH3
C
CH3
2-fenil-2-propanol
2-fenilpropen
408
O H bog’ning uzulishi
RO
H
4. Faol metallar bilan reaksiyalari
RO–M+ + ½ H2 M = Na, K, Mg, Al va boshqalar
RO – H + M
ROH ning reaksion qobiliyati: CH3OH > birlamchi > ikkilamchi > uchlamch
Misollar
Na
CH3CH2OH
CH3CH2–Na+ + ½ H2
natriy etilat
etanol
CH3
CH3
Al
CH3 – C – OH
CH3 – C – O Al
H
H
izopropil spirti
3
alyuminiy izopropilat
CH3
CH3
K
CH3 – C – OH
CH3 – C – O–K+
CH3
CH3
uchlamchi-butil spirti
kaliy uchlamchi-butilat
5. Efirlar hosil bo’lishi
CH3CH2OH
H2SO4
sovuqda
CH3CH2OSO2OH + H2O
etoksisulfat
etanol
O
CH3CH2OH + CH3C
etanol
H+
OH
O
CH3C
sirka kislota
OC2H5
+ H2O
etilasetat
6. Oksidlash
Cu, 250oS
yoki K2Cr2O7
Birlamchi:
Ikkilamchi:
R – CH2OH
R
R – CHOH
O
R–C
H
R – COOH
KMnO4
KMnO4, CrO3 yoki Cr2O7
yoki Cu, 250oS
karbon kislota
R
R–C=O
keton
Uchlamchi:
R
R – C – OH
KMnO4
yoki K2Cr2O7
KMnO4
tasirlashmaydi
R
409
Misollar
CH3CH2CH2OH
Cu, 250oS
O
CH3CH2C
propanol
+ H2
H
propanal
CH3
CH3
CH3CH2CHCH2OH
KMnO4
CH3CH2CHC
2-metil-1-butanol
OH
O
OH
2-metil-1-butan kislota
O
K2CO2O7
siklogeksanon
siklogeksil spirti
R
R
CrO3, HOAc
O
HO
3-xolestanol
3-xolestanon
Shunday qilib, spirtlar ko’plab mahsulotlar hosil qilib, turli reaksiyalarga
kirishadi. Spirtlarning nisbatan arzonligini e’tiborga olib, bu mahsulotlarni
olishning eng qulay usullari deyish mumkin. Dastlab spirtlarning reaksiyalarini
muxokama qilsakda, so’ngra ularni mavjud qo’llanilish sohalari bilan tanishib
chiqamiz.
Degidratatsiya. Spirtlarni degidratatsiyasi alkenlar olishda batafsil
kuzatilgan edi. Bu ma’lumotlarni yana bir eslab o’tsak.
Mexanizmi. Degidratatsiya jarayoni quyidagi bosqichlar orqali o’tadi: 1)
protonlashgan spirtning hosil bo’lishi ROH 2 +, 2) uning karboniy ioni hosil qilib
sekin dissotsiatsiyalanishi va 3) karboniy ionidan tezda vodorod ionining ajralishi
va alken hosil bo’lishi.
H +OH2
H OH
–C–C–
spirt
H
H
+
+
–C–C–
H2 O
protonklashgan
spirt
–C–C–
karboniy ioni
H+
–C=C–
alken
Kislota spirt molekulasining protonlashishiga olib keladi, protonlashgan
spirt esa asos – suv molekulasini oson yo’qotadi.
Bu mexanizm protonlashgan spirtning E1-eliminirlanishi misoli hisoblanadi.
Umumiy hollarda spirtlar va alkilgalogenidlarning eliminirlanishidagi asosiy
farqini protonlashish bilan bog’lash mumkin. Spirt protonlashish va oson
ajraluvchi H 2 O guruhi saqlashi uchun degidratlanish jarayoni kislota muhitida
amalga oshirilishi kerak. E 2 -eliminirlanish uchun kuchli asos talab etilsada,
subsratdan karboniy ioni hosil bo’lib dissotsiyalanguniga qadar xujum amalga
oshishi kerak. Kuchli asos va kislota muhiti, tabbiyki bir vaqtda mavjud
410
bo’lmaydi: har qanday asos spirtga nisbatan aynan spirt hisobiga oson
protonlashadi.
Reaksion qobiliyat. Ma’lumki eliminirlanish tezligi hosil bo’luvchi
karboniy ioni hosil bo’lish tezligi bilan bog’liq (karboniy ionining hosil bo’lish
tezligi o’z navbatida uning barqarorligi bilan bog’liq ekanligini eslatiib o’tamiz).
Karboniy ionining barqarorligini induktiv effekti va rezonans orqali
baholash mumkin. Alkil guruxlarining elektrodonor induktiv effekti ta’sirida oddiy
alkil karboniy ionlarining hosil bo’lish tezligi quyidagi tartibda o’zgaradi:
uchlamchi>ikkilamchi>birlamchi.
Rezonans barqarorlik ta’sirida benzil karboniy ioni o’ta barqaror bo’lishi
kerak, shuning uchun 1-feniletanol kabi spirtlar uchlamchi-spirtlar kabi juda oson
degidratlanadi.
OH
CHCH3
H+
CH – CH3
+
metilfenil karbinol
CH = CH2
- H+
stirol
benzil karboniy ioni
Orientatsiya. Ma’lumki, vodorodning ajralishi shunday amalga oshadiki
bunda eng baqaror alken hosil bo’ladi. Alkenlarning nisbiy barqarorligini,
qo’shbog’ orqali bog’langan uglerodlardagi alkil guruxlarining soni bilan aniqlash
mumkin (agar molekulada benzol xalqasi bo’lsa uglerod-uglerod qo’shbog’ orqali
bog’ning xalqa bilan tutashganligiga e’tibor qaratiladi). Shuning uchun ikkilamchibutil spirtidan asosiy mahsulot sifatida 2-buten, 1-fenil-2-propanoldan 1fenilpropen hosil bo’lishi tabiiy.
OH
CH3CH2CHCH3
H2SO4
qizdirish
2-butanol
OH
CH2CHCH3
CH3CH=CHCH3
2-buten
(asosiy mahsuloti)
kislota
1-fenil-2-propanol
CH = CHCH3
1-fenilpropen
(reaksiyaning birgina mahsuloti)
Qayta guruxlanish. Karboniy ioni qaytaguruxlanishi va bu qayta
guruxlanish vodorodning yoki alkil guruxining 1,2-siljishi barqarroq bo’lgan
karboniy ionining hosil bo’lishiga olib keluvchi barcha holatlarda kuzatilishi
mumkinligi bizga ma’lum.
Bunda karboniy ioni va alken hosil bo’lish tezligi o’tish holatining
barqarorligi bilan bog’liq ekanligini yoddan chiqarmaslik kerak. Ko’proq barqaror
kaboniy ioni, undagi zaryadlarni taqsimlanishini ta’minlovchi omillar (induktiv va
rezonans effektlar) hisobiga tezroq hosil bo’ladi. Shunday qilib, alkenni
barqarorlashtiruvchi omillar – tutashish yoki giperkonyugatsiya, gibridlanishning
o’zgarishi – o’tish holatida hosil bo’luvchi qo’shbog’ni barqarorlashtiradi.
Galogenvodorodlar bilan reaksiyasi. Spirtlar galogenvodorodlar bilan
alkilgalogenid va suv hosil qilib ta’sirlashadi. Quruq gazsimon galogenvodorod
spirtdan o’tkaziladi yoki spirt kontsentrlangan kislota eritmasi bilan qizdiriladi va
411
alkilgalogenid hosil qilinadi. Ba’zan vodorod bromid spirt ishtirokida sulfat kislota
va natriy bromiddan hosil qilinadi. Galogenvodorodlar orasida HCl eng kam
Reaksion qobiliyat namoyon etadi va birlamchi, ikkilamchi spirtlar bilan faqatgina
rux xloridi ishtirokida ta’sirlashadi; ikkinchi tomondan Reaksion qobiliyati o’ta
yuqori bo’lgan uchlamchi-butil spirti xona xaroratida kontsentrlangan sulfat kislota
ishtirokida chayqatilishidan xloridlar hosil qiladi. Masalan:
Br
OH
quruq HBr
siklogeksil spirti
siklogeksil bromid
NaBr, H+
qizdirish
CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH2CH2CH2Br
n-butil spirti
2-brombutan
HCl + ZnCl2
qizdirish
CH3CH2CH2OH
CH3CH2CH2Cl
1-propanol
n-propilxlorid
CH3
CH3 – C – OH
kons. HCl
n.sh
CH3
CH3 – C – Cl
CH3
CH3
uchlamchi-butilxlorid
uchlamchi-butil spirti
Spirtlarni galogenvodorodlar bilan reaksiyalariga ta’sir etuvchi ba’zi omillar
bilan tanishib chiqsak.
Reaksiya kislota katalizatorligida boradi. Xatto, galogenvodorod-ning suvli
eritmasi kuchli kislota hisoblansada, sulfat kislotaning mavjudligi reaksiyani
sezilarli tezlashtiradi.
Birlamchi spirtlardan tashqari ko’pchilik boshqa spirtlarda alkil
guruxlarining qaytaguruxlanishi kuzatiladi. Galogenidlardagi alkil guruxlari, har
doim ham dastlabki spirtlardagi alkil guruxlari kabi tuzilishga ega bo’lavermaydi,
masalan:
H3C
H
CH3 – C – C – CH3
H3C
HCl
H OH
neopentil spirti
H
CH3 – C – C – CH3 emas
H Cl
2-xlor-2-metilbutan
CH3
CH3
CH3 – C – C – CH3
Cl H
3-metil-2-butanol
CH3 – C – CH2OH
H3C
H
CH3
HCl
CH3 – C – CH2 – CH3
Cl
uchlamchi-pentilxlorid
Galogen xar doim xam gidroksil guruxi saqlagan uglerod atomi bilan
bog’lanavermaydi (birinchi misol), xattoki uglerod skleti ham dastlabki uglerod
skletidan farq qilishi mumkin (ikkinchi misol).
412
Lekin avvalgi misollarda kuzatganimizdek (masalan: n-propil yoki n-butil
spirtlari), ko’pchilik birlamchi spirtlardan yuqori unum bilan birlamchi
galogenidlar qaytaguruxlanishisiz hosil bo’ladi.
Spirtlarning (ROH) HX nisbatan Reaksion qobiliyatini o’zgarishi:
allil, benzil>uchlamchi>ikkilamchi>birlamchi<CH 3 .
Galogenvodorodlar bilan reaksiyasi: mexanizm. Quyidagi omillar
galogenvodorodlar bilan reaksiya mexanizmini tasdiqlaydi. Kislota katalizatorligi,
spirtlarni degidratlanishidagi kabi protonlashishi orqali ROH 2 + amalga oshishini
tasdiqlaydi. Qaytaguruxlanishning mavjudligi oraliq karboniy ionlarining hosil
bo’lishini (faqatgina birlamchi spirtlar bundan istesno) isbotlaydi. Karboniy ionlari
hosil bo’lishi xaqidagi tasavvurlarni spirtlarning Reaksion qobiliyati o’zgarib
borish tartibi ham tasdiqlaydi va bu karboniy ionlarining barqarorligi bilan bog’liq.
Bu ma’lumotlar asosida quyidagicha mexanizm ketma-ketligini yozish
mumkin.
1-bosqich
ROH + HX
2-bosqich
ROH2+
3-bosqich
R ++ X –
ROH2+ + X –
SN1 MEXANIZM
metanol va aksariyat
burlamchi spirtlardan tashqari
R + + OH2
RX
Spirt protonlashgan spirt hosil qilib (birinchi bosqich) vodorod ionini
biriktirib oladi va suv hamda karboniy ioni hosil qilib dissotsiyalanadi (ikkinchi
bosqich), so’ngra karboniy ioni galogen ionini biriktirib (galogen ioni bo’lishi
shart emas) alkilgalogenid hosil qiladi.
Taklif etilgan mexanizm – substrat bo’lib protonlashgan spirt, nukleofil
reagent bo’lib galogen ioni xizmat qiluvchi – nukleofil almashinish mexanizmi
hisoblanadi.
Birlamchi spirtlarning qaytagurxlanishiga uchramasligining sababi S N 2mexanizm bo’yicha reaksiyaga kirishidandir.
+
X – + ROH2
δ–
X
δ+
R
OH2
X – R + OH2
SN2 MEXANIZM
metanol va aksariyat
burlamchi spirtlar
Neopentil spirtining reaksiya vaqtida to’liq qaytaguruxlanishini ko’rib
o’tdik. Bu spirt birlamchi spirt bo’lishiga qaramasdan, oraliq karboniy ioni hosil
bo’lishi bilan amalga oshuvchi S N 1-mexanizmda ta’sirlashadi. Buni neopentilning
– xajmdor ekanligi bilan izohlanib, fazoviy tuzilishi tufayli S N 2-reaksiyasi juda
sekin kechishi bilan bog’lanadi.
Spirtlar kislota sifatida. Yuqoridagi misollarda spirtlar asos sifatida
vodorodni biriktirib olishi va protonlashgan spirt ROH 2 + hosil qilishi mumkinligini
ko’rib o’tdik. Endi spirtlar kislota sifatida vodorod ionini yo’qotish va alkoksi ion
RO– hosil bo’lishi bilan boradigan reaksiyalarni ko’rib chiqsak.
Spirtlar kuchli elektromanfiy element – kislorod bilan bog’langan vodorod
atomi saqlagani uchun, sezilarli kislota xususiyatini namoyon etishini taxmin qilish
mumkin. O–H bog’ning qutblanganligi, nisbatan musbat zaryadlangan vodorodni
ion holida ajralishini osonlashtiradi; boshqa tomondan, elektromanfiy kislorod
qolgan elektronlarning manfiy zaryadini oson taqsimlashi mumkin.
413
Spirtlarning kislota ekanligini vodorod ajraladigan faol metallar bilan
reaksiyalari yoki ularning tuzlardan (masalan, Grinyar reaktividan) kuchsiz kislota
– uglevodorodlarni siqib chiqarishi isbotlaydi:
RO–Na+ + Ѕ H2
ROH + Na
ROH + R′MgX
R′H + Mg(OR)X
kuchsiz
kislota
kuchli
kislota
Spirtlar (metanoldan tashqari) – suvga nisbatan kuchsiz kislotalar, atsetilen
yoki ammikka nisbatan kuchli kislotalar hisoblanadi.
RO–Na+ + H – OH
kuchliroq
asos
NaOH + RO – H
kuchsizroq
asos
kuchliroq
kislota
HC ≡ C –Na ++ RO – H
RO–Na+ + CH ≡ CH
kuchsizroq
asos
kuchliroq
kislota
kuchliroq
asos
kuchsizroq
kislota
kuchsizroq
kislota
Nisbiy kislotalilik almashinishi reaksiyalari orqali aniqlangan. Kislota va
asos qatorida o’zgarishlarni quyidagicha kengaytirish mumkin:
NISBIY KISLOTA QATORI:
H2O > ROH > HC ≡ CH > NH3 > RH
NISBIY ASOS QATORI:
OH – > OR– > HC ≡ C– > NH2– > R–
Spirtlar suvga nisbatan kuchsiz kislotalar bo’lgani uchun alkogolyatlarni
spirt va o’yuvchi natriy (NaOH) dan sintez qilish mumkin emas: alkogolyatlar
spirtlarni faol metallar (Na) bilan reaksiyasi orqali olinadi.
Spirtlar suvdan alkil guruxining mavjudligi bilan farq qiladi. Uning
kislotaliligi undagi qoldiq anionning manfiy zaryadni taqsimlash qobiliyati bilan
bog’liq. Alkil guruxlari elektronlarni uzatish qobiliyatiga ega bo’lgani uchun, u
gidroksil ioni zaryadiga nisbatan manfiy zaryadni kuchaytiradi va anionni yanada
barqarorlashtiradi. Shuning uchun alkil guruxining induktiv effekti spirtlarning –
nisbatan kuchsiz kislota (suvga nisbatan) ekanligini ta’minlaydi.
R
C – OH
R
C – O – + H+
R elektronlar uzatadi:
zaryadi oshiradi, ionni
beqarorlashtiradi, kislota
hususiyatini susaytiradi
R – elektronlar uzatadi, zaryadni oshiradi, ionni beqarorlashtiradi, kislotani
nisbatan kuchsiz bo’lishini ta’minlaydi. Induktiv effekt o’zgarishini alkil guruxini
tuzilishi bilan bog’liqligini ko’rib o’tsak. Eng katta induktiv effektga uchta alkil
guruxi bo’lgan uchlamchi-spirt ega bo’lishi kerak (bunda OH-guruxi bilan
bog’langan uglerodga uchta alkil guruxi elektronlar uzatadi).
Spirtlarnining kislotaliligi:CH 3 OH>birlamchi>ikkilamchi>uchlamchi
414
Spirtlarning okidlanishi. Spirtlarni oksidlanishidan hosil bo’luvchi
birikmalarning tuzilishi, OH-guruxi bog’langan uglerod atomidagi vodorod
atomlarining soni, ya’ni spirt birlamchi, ikkilamchi yoki uchlamchi ekanligi bilan
bog’liq. Bizga aldegidlar, ketonlar, karbon kislotalar tanish bo’lib, spirtlarning
oksidlanishidan ayni birikmalar hosil bo’ladi.
Birlamchi spirtlarni kislotalargacha (RCOOH) kaliy permangantning KMnO 4
suvli eritmasi bilan qizdirish orqali oksidlash mumkin.
Reaksiya so’ngida karbon kislota kaliyli tuzining suvli eritmasi MnO 2 dan
filtrlab tozalanadi va kislota kuchliroq mineral kislota qo’shib ajratiladi.
RCH2OH + KMnO4
RCOO–K+ + MnO3 + KOH
suvda
eriydi
qizil-binafsha
rang
birlamchi
spirt
jigar rangdagi
cho’kma
H+
RCOOH
suvda erimaydi
Birlamchi spirtlarni mis metalli ishtirokida yuqori xaroratlarda qizdirish
orqali aldegidlarga RCHO o’tkazish mumkin. Uglerod-kislorod qo’shbog’ ikki
vodorod atomlarining eliminirlanishi natijasida (N 2 molekula xolida) hosil bo’ladi;
shuning uchun bu jarayon degidrirlash reaksiyasi deyiladi. Reaksiya spirt
bug’larini 200 – 300°C gacha qizdirilgan mis qirindilari to’ldirilgan quvir orqali
o’tkazishga asoslangan. Aldegid – ta’sirlashmagan spirt aralashmasi sovitilgandan
so’ng, xaydash orqali ajratiladi:
RCH2OH
Cu, 200-300oC
birlamchi
spirt
RCHO + H2
aldegid
Ba’zi birlamchi spirtlar K 2 Cr 2 O 7 ta’sirida aldegidlargacha oksidlanadi. Aldegidlar spirtlarga nisbatan oson oksidlangani uchun (bunda karbon kislotalar hosil
bo’ladi), ularni hosil bo’lishi bilan Reaksion muhitdan chiqarib olish talab etiladi.
RCH2OH + Cr2O2–
7
birlamchi
spirt
RCHO + Cr 3+
qizil-sarg’ish
rang
aldegid
yashil
rang
K2Cr2O7
RCOOH
karbon kislota
Ikkilamchi spirtlar kaliy permanganat yoki xrom oksidlari (Cr 2 O 7 2- suvli
eritmasining muz sirka kislotadagi eritmasi, Cr 2 O 3 ning piridin bilan aralashmasi va
h.o.) ta’sirida ketonlar R 2 CO hosil qilib oksidlanadi. Ketonning oksidlanishi
maxsus sharoitlarda uglerod – uglerod bog’ning uzulishi bilan amalga oshadi.
R′
R′
2–
o
RCHOH
KMnO4, CrO3 yoki Cr2O7 , Cu, 200 – 300 C
ikkilamchi
spirt
RC = O
keton
415
Uchlamchi spirtlar kislota ishtirokida tezda alkenlarga degidratlanadi va
so’ng oson oksidlanadi; asos muhitida oksidlanmaydi.
Spirtlar asosidagi sintezlar. Spirtlar uglerod skeletini saqlab qolgan xolda
muhim birikmalar sintez qilishda ishlatiladi; murakkab spirtlardan foydalanib
murakkab aldegidlar, ketonlar, kislotalar, galogenidlar, alkenlar, alkanlar va
boshqalar olish mumkin.
Alkilgalogenidlar spirtlarga galogen vodorodlar yoki fosforgalogenidlar
ta’sir ettirib olinadi. Bu maqsadda fosfor galogenidlari ko’proq qo’llaniladi, chunki
bunday sharoitda qaytaguruxlanish kuzatilmaydi.
Alkenlar spirtlarni to’g’ridan-to’g’ri degidratlash orqali yoki oraliq
alkilgalogenidlarni degidrogalogenlash orqali hosil qilinishi mumkin;
qaytaguruxlanishni oldini olish maqsadida qo’shimcha bosqichni o’z ichiga olishga
qaramasdan degidrogalogenlash usulidan foydalaniladi.
PCl3 yoki PJ3
ALKILGALOGENID KOH
ALKEN
TsCl
ALKILTOZILAT asos
ALKEN
SPIRT
kislota
ALKEN
qayta guruhlanish mumkin
HX
ALKILGALOGENID
Ma’lumki, alkenlarni gidrirlab alkanlar olish qulay usul hisoblanadi; bu esa
spirtlardan murakkab alkanlar olish imkoniyatini beradi.
Murakkab aldegidlar va ketonlar mos spirtlarni oksidlash orqali hosil
qilinadi. Grinyar reaktivi bilan reaksiyasi orqali bu aldegid va ketonlarni yanada
murakkab spirtlarga o’zgartirish mumkin.
Agar vaqt, noorganik reagentlar va faqatgina bir spirt, masalan etanol bo’lsa,
ma’lum va ma’lum bo’lmagan ko’plab alifatik va aromatik uglevodorodlar sintez
qilish mumkin.
Spirtlar sintezini rejalashtirish kabi boshqa birikmalarni sintez qilishda ham
ayni olinishi kerak bo’lgan mahsulotdan kelib chiqib xom ashyo tanlanadi. Odatda
sintezni kam bosqichli bo’lishi e’tiborga olinadi, lekin vaqt mahsulotning unumiga
ta’sir etmasligi kerak. Masalan, alkenlar sintez qilishda qaytaguruxlanish mavjud
bo’lgan bir bosqichli spirtlarni degidratlanishidan emas, balki bu holat
kuzatilmaydigan galogenidlar oraliq mahsulot hisoblanuvchi ikki bosqichli
sintezdan foydalanish maqsadga muvofiq.
Masalan, 3-metil-1-buten sintez qilish talab etilsin.
CH3
CH3 – CH – CH = CH2
3-metil-1-buten
Uni uglerod skeleti mos keluvchi alkilgalogenidni degidrogenlab yoki
spirtdan degidratlash orqali sintez qilish mumkin. Agar galogen yoki gidroksil
guruxi 2-S bilan bog’langan bo’lsa, ma’lum miqdor maqsaddagi mahsulot va
undanda ko’p uning izomeri 2-metil-2-buten hosil bo’lishini ko’rish mumkin.
416
H3C
H
CH3 – C – C – CH3
KOH
H3C
H Br
H3C
H3C
H
H
CH3 – C = C – CH3 + CH3 – C – C = CH2
H
CH3 – C – C – CH3
kislota
H
2-metil-2-buten
(reaksiyaning asosiy
mahsuloti)
H OH
3-metil-1-buten
(oz miqdorda)
Agar dastlabki mahsulot sifatida 1-C da funktsional gurux saqlangan
birikmadan foydalanilsa, bu funktsional gurux gidroksil guruxi bo’lsa,
qaytaguruxlanishi kuzatiladi va ko’proq barqaror bo’lgan 2-metil-2-buten hosil
bo’ladi.
H3C H H
H3C H H
H3C H H
CH3 – C – C – C – H
kislota
CH3 – C – C = C – H + CH3 – C = C – C – H
H H OH
H
H
2-metil-2-buten
(reaksiyaning asosiy
mahsuloti)
3-metil-1-buten
(oz miqdorda)
Funktsional gurux galogen bo’lib, mos 1-brom-3-metilbutandan
foydalanilsa, maqsaddagi mahsulot sof holda hosil bo’ladi:
H3C H H
H3C H H
CH3 – C – C – C – H
KOH
[C2H5OH]
H H Br
CH3 – C – C = C – H
H
1-brom-3-metilbutan
3-metil-1-buten
Ayni galogenli hosilani (1-brom-3-metilbutan) olinishiga e’tibor qaratsak,
bu birikmani alkanlarni galogenlash orqali olish maqsadsiz, chunki bromlash
asosan uchlamchi-uglerod atomi orqali amalga oshadi; yana bir muammo
qo’shimcha mahsulotlar di-, tri- va x.o. galogenidlarning hosil bo’lishi hisoblanadi
(xlorlash tanlovchan amalga oshmaydi, ko’plab qo’shimcha mahsulotlar
aralashmasida hosil bo’ladi). Bu alkilgalogenidni olishning yana bir usuli spirtdan
– 3-metilbutanoldan foydalanish hisoblanadi. Yuqorida ko’rganimizdek, birlamchi
spirtlarning galogenvodorodlar bilan reaksiyalari karboniy ioni bosqichi orqali
amalga oshmagani uchun ham qaytaguruxlanish kam taxmin qilinadi; bundan
tashqari arzon RBr 3 yoki SO 2 Br kabi reagentlardan foydalanish mumkin.
CH3
CH3
CH3 – CH – CH2CH2Br
PBr3
CH3 – CH – CH2CH2OH
3-metil-1-butanol
3-Metil-1-butanolni qanday olish mumkin? Bu birlamchi spirt va uni oddiy
mahsulotlar, masalan formaldegid va Grinyar reaktividan hosil qilish usulini
417
kuzatsak. Bunda Grinyar reaktivi sifatida izobutilbromid va magniy asosida
olinuvchi izobutilmagniy bromiddan foydalanamiz.
H
H–C=O
CH3
CH3 – CH – CH2CH2OH
formaldegid
CH3
CH3 – CH – CH2MgBr
izobutilmagniybromid
Formaldegid mis ishtirokida qizdirish orqali metanoldan olinadi. Shunday
qilib, 3-metil-1-buten sintez qilish ketma-ketligi to’lig’icha quydagi ko’rinishda
bo’ladi.
CH3
CH3 – CH – CH = CH2
CH3
KOH
CH3
CH3 – CH – CH2CH2Br
PBr3
CH3 – CH – CH2CH2OH
3-metil-1-butanol
3-metil-1-buten
H
CH3
CH3 – CH – CH2CH2OH
3-metil-1-butanol
H–C=O
Cu, 200-300oS
formaldegid
CH3
CH3 – CH – CH2MgBr
izobutilmagniybromid
CH3OH
Mg
CH3
CH3 – CH – CH2Br
PBr3
CH3
CH3 – CH – CH2OH
izobutil spirti
Spirtlarni taxlil qilish, ularga xos reaksiyalar.
Lukas namunasi. Yodoform reaksiyasi. Spirtlar sovuq kontsentrlangan
sulfat kislotada yaxshi eriydi. Bunday xususiyat alkenlar, aminlar va kislorod
saqlovchi yoki oson sulfolanuvchi barcha birikmalar uchun hos hisoblanadi
(spirtlar boshqa kislorod saqlovchi birikmalar kabi oksoniy tuzlari hosil qiladi, ular
o’z navbatidan kuchli qutblangan sulfat kislotada yaxshi eriydi).
Spirtlar permanganat eritmasi bilan sovuqda oksidlanadi (birlamchi va
ikkilamchi spirtlarni oksidlanishi bir oz murakkab sharoitlarda amalga oshishini
yodda tutish lozim, lekin ko’pincha spirtlar tarkibida oson oksidlanuvchi
qo’shimchalar bo’lishini etiborga olib, bu xususiyatdan ularni farqlashda
foydalanish mumkin).
Spirtlar to’rt xlorli ugleroddagi bromni rangsizlantirmaydi. Bu reaksiyadan
spirtlarni alken va alkinlardan farqlashda foydalanishi mumkin. Bundan tashqari
spirtlarni alkan va alkinlardan xrom angidridi CrO 3 ta’sirida oksidlash reaksiyasi
orqali farqlash mumkin: CrO 3 va sulfat kislotaning suvli eritmasi ishtirokida ikki
daqiqa davomida shaffof qovoq rang eritma ko’k-yashil rangga o’tadi va
loyqalanadi.
418
ROH + HCrO4
birlamchi
yoki
ikkilamchi
spirt
TO’Q YASHIL LOYIQA ERITMA
sarg’ish
rangdagi
shafof
eritma
Uchlamchi spirtlar bunday o’zgarishga uchramaydi. Aldegidlar ayni
reaksiyaga kirishadi.
Spirtlarni natriy metali bilan gazsimon vodorod ajratib ta’sirlashi ularni
farqlashda kam holatlarda ishlatiladi. Chunki har qanday nam (suvi saqlovchi)
birikma namligi yo’qolguncha ayni xususiyatni namoyon qiladi.
Molekula tarkibida ON-guruxi mavjudligini murakkab efir hosil qilishi orqali
(atsetil xlorid yoki angidridlar ta’sirida) farqlash mumkin. Ba’zi murakkab efirlar
yoqimli xidga ega, ba’zilari esa qattiq holatda aniq suyuqlanish xaroratiga ega va
ulardan spirtlarni aniqlashda foydalanish mumkin. (Agar dastlabki va oxirgi
moddaning molekulyar formulasi aniqlangan bo’lsa, OH-guruxlarining sonini
hisoblash qiyin emas).
Spirtning birlamchi, ikkilamchi yoki uchlamchi ekanligini aniqlash uchun,
Lukas namunasidan foydalaniladi. Bu usul spirtlarning galogenvodorodlarga
nisbatan turlicha Reaksion qobiliyat namoyon etishiga asoslangan. Spirtlar
(uglerod atomlari soni oltitadan oshmagan) Lukas reaktivida – sulfat kislota va rux
xloridi aralashmasida yaxshi eriydi. Masalan, alkilgalogenidlar bu aralashmada
erimaydi. Spirtdan galogenid hosil bo’lishini, vodorod xloridning ajralishi
natijasida eritmaning loyqalanishidan bilish mumkin; mos ravishda eritmani
loyqalanishi uchun sarflangan vaqt spirtning Reaksion qobiliyati o’lchovi
hisoblanadi.
Uchlamchi spirt Lukas reaktivi bilan juda tez - darhol ta’sirlashadi,
ikkilamchi spirt esa 5 daqiqa davomida ta’sirlashsa, birlamchi spirtlar xona
xaroratida ta’sirlashmaydi.
Spirt tuzilishida bitta metil CH 3 -guruxi mavjudligini yodoform reaksiyasi
orqali aniqlash mumkin:
yodoform reaksiyasiga
kirishadi
yodoform reaksiyasiga
kirishmaydi
H
CH3 – C – H
boshqa birlamchi spirtlar
OH
H
CH3 – C – CH3
CH3
CH3 – C – CH3
OH
OH
H
CH3 – C – CH2CH2CH3
H
CH3CH2CCH2CH3
OH
H
C6H5 – C – CH3
OH
C6H5 – CH2 – CH2OH
OH
419
H
R – C – CH3 bunda R = H, alkil yoki aril
OH
tuzilishiga ega spirtlar yod va o’yuvchi natriy bilan (natriy gipoyodid NaOJ) sariq
rangli yodoform CHJ 3 , t suyuq = –119°C, cho’kma hosil qilib ta’sirlashadi. Masalan:
Reaksiya oksidlash, galogenlash va parchalanish bosqichlari orqali amalga
oshadi.
H
R – C – CH3 + NaOJ
R – C – CH3 + NaJ + H2O
OH
O
R – C – CH3 + 3NaOJ
R – C – CJ3 + 3NaOH
O
O
R – C – COO–Na+ + CHJ3
R – C – CJ3 + NaOH
sariq cho’kma
O
O
IK-spektr. Vodorod bog’ mavjud spirtlarning IK-spektrida O – H-guruxlari
uchun xos tebranishlar tufayli vujudga keluvchi 3200 – 3600 sm-1 chegaralardagi
kuchli keng chiziqlar xarakterli.
O – H - tebranish, intensiv keng chiziq. Spirtlar R – OH (yoki ArOH fenollar)
3200 – 3600 sm-1.
Yana bir intiensiv keng chiziq C – O -tebranish bilan bog’liq, 1000 –1200 sm1
chegarada kuzatiladi; chastota ko’rsatgichi spirt tabiatiga bog’liq.
S – O tebranish intensiv keng chiziq.
Birlamchi
Ikkilamchi
Uchlamchi
Fenol
1050 sm-1 chegarasida
1100 sm-1 chegarasida
1150 sm-1 chegarasida
1230 sm-1 chegarasida
ROH
ROH
ROH
ArOH
Mass-spektr. Spirtlarning mass-spektrlari OH-guruxi bilan bog’langan
uglerod atomi bilan molekulaning qolgan qismidagi bog’ning uzulishi va barqaror
ionlarning (I) hosil bo’lishini xarakterlovchi fragmentlar bilan bog’liq.
..
R–C–O
.. – H
spirt
e–
.+
R–C–O
.. – H
molekulyar ion, M+
R.+
..+
C=O–H
I
(M – R)
PMR-spektr. PMR-spektrda (O–H) gidroksil protonining yutilishi vodorod
bog’ning mavjudligi tufayli kuchsiz maydon tomonga siljigan. Kuzatilayotgan
kimyoviy siljish vodorod bog’ning kuchi bilan bog’liq, u o’z navbatida xarorat
kontsentratsiya va erituvchining tabiatiga bog’liq bo’ladi. Natijada signal τ 3=9 (δ
1 – 5) oblastida kuzatilishi mumkin. U alkil guruxi protonlarining egri chiziqlari
bilan xamoxang, lekin uning mavjudligi protonlar sonini hisoblash orqali
aniqlanadi.
420
Gidroksil protoni PMR-spektrda odatiy singlet beradi: bu signal qo’shni
protonlar bilan parchalanmaydi va bu signallarni parchalamaydi. Ikki spirt
molekulalari orasidagi protonlar almashinuvi juda tez amalga oshadi.
R* – O – H + R – O – H*
R* – O – H* + R – O – H
Spirtdagi kislorod, asosan induktiv effekt ta’sirida qo’shni protonlar
signalini kuchsiz maydonga siljishini ta’minlaydi: siljish boshqa elektromanfiy
atomlar ta’sirida vujudga keluvchi siljish bilan deyarli teng.
Takrorlash uchun savol va topshiriqlar
1-topshiriq. a) Enantiomerlarni hisobga olmagan holda C 5 H 11 OH tarkibli sakkizta
izomer spirtlarni tuzilishini yozing; b) ularni IUPAC va karbinol sistemasi
bo’yicha nomlang; v) birlamchi, ikkilamchi va uchlamchi spirtlarni ko’rsating; g)
izopentil, n-pentil va uchlamchi-pentil spirtlarini ko’rsating; d) C 6 H 13 OH tarkibli
birlamchi, ikkilamchi va uchlamchi spirtlarni formulalarini yozing; e) C 5 H 9 OH
tarkibli siklik spirtlarning formulalarini yozing va nomlang.
2-topshiriq. Quyidagi birikmalarni qaynash xaroratlari pasayib borish tartibida
joylashtiring: a) 3-geksanol; b) n-geksan; v) dimetil-n-propilkarbinol; g) n-oktil
spirti; d) n-geksil spirti. Javobingizni ixohlang.
3-topshiriq. Sizga ma’lum bo’lgan qanday organik birikmalarda vodorod
bog’lanish mavjud. Ularning: a) spirtlar bilan; b) suv bilan hosil qilishi mumkin
bo’lgan vodorod bog’lanishlarini tasvirlang.
4-topshiriq. Quyidagi birikmalardan qaysilari yuqori qaynash xaroratlariga ega:
a) p-krezol yoki anizol
b) metilatsetat yoki propion kislota
v) etilenglikol yoki n-propil spirti
5-topshiriq. Efirlar (ROR) molekulyar massasi deyarli teng bo’lgan spirtlardan past
xaroratlarda qaynashini va suvda yomon erishini qanday izohlash mumkin.
6-topshiriq. Quyidagi spirtlarni sanoatda sintez qilish sxemalarini yozing:
a) metil
g) uch butil
j) siklogeksanol
b) etil
d) ik. butil
z) benzil
v) n-butil
e) izopentil
i) β-xloretil (ClCH 2 CH 2 OH)
k) allil (CH=CHCH 2 OH)
7-topshiriq. Izopropil spirtini: a) olefindan; b) alkilgalogeniddan; v) Grinyar
reaksiyasi bo’yicha sintez qilish sxemasini yozing. Sanoatda izopropil spirti sintez
qilish uchun qaysi usuldan foydalaniladi?
8-topshiriq. Quyidagi spirtlarni hosil qilish uchun qaysi Grinyar reaktivi va qaysi
karbonilli birikmadan (aldegid yoki keton) foydalanish kerak? Agar ikki va undan
ortiq kombinatsiyalardan foydalanish imkoniyati bo’lsa ularning barchasini
tasvirlang.
a-z) 1-topshiriqdagi pentil spirti izomerlari; i) 1-propanol; k) 2-fenil-2-propanol;
l) 2-fenil-2-propanol; m) 3-fenil-1-propanol; n) 1-tsiklogeksiletanol; r) 2,4-dimetil3-pentanol; s) 1-(n-tolil)-etanol
n-CH 3 C 6 H 4 CHOHCH 3 ; t) trifenil karbinol
(C 6 H 5 ) 3 COH.
-topshiriq. XCH 2 CH 2 OH formulada X=OH, NH 2 , F, Cl, Br, OCH 3 , NHCH 3 ,
N(CH 3 ) 2 va NO 2 bo’lgandagi birikmalarni nomlang.
421
9-topshiriq. Pentil spirtlari izomerlarini yodga oling: a) ularning qaysi biri
yodoform reaksiyasini beradi; b) har bir izomerning Lukas reaktiviga ta’siri
qanday? v) har bir spirtning xrom angidridi bilan reaksiyasini yozing; g) kerakli
noorganik reagentlardan va uglerod atomi soni to’rtta bo’lgan spirtlardan
foydalanib, pentil spirti izomerlarini sintez qilish sxemalarini taklif qiling.
10-topshiriq. siklogeksanolni quyidagi reagentlar bilan reaksiyasi natijasida hosil
bo’luvchi asosiy mahsulotlarni tuzilish formulasini yozing va ularni nomlang.
a) sovuq konts. H 2 SO 4
b) H 2 SO 4 qizdirish
v) KMnO 4 sovuq suyul. eritmasi
p) (o) maxsulot + (m) maxsulot
r) (b) maxsulot + Br 2 /CCl 4
s) (b) maxsulot + S 6 H 6 , HF
t) (b) maxsulot +H 2 , Ni
u) (e) maxsulot + HNO 3 /H 2 SO 4
f) (b) maxsulot +N-bromsuktsinimid
x) (b) maxsulot +CHCl 3 +uch.-C 4 H 3 OX
yu) (m) maxsulot + C 6 H 5 MgBr
m) Cu, 250oC
n) NaOH (suvli eritmasi)
o) (e) maxsulot + Mg
g) CrO 3 , H 2 SO 4
d) Br 2 , CCl 4
e) konts. HBr suvli eritmasi
j) P+J 2
z) Na
i) CH 3 COOH, H+
k) H 2 , Ni
l) CH 3 MgBr
11-topshiriq. n-Butil spirti va boshqa zarur reagentlardan foydalanib, quyidagi
birikmalarni laboratoriya sharoitlarida sintez qilish mumkin bo’lgan reaksiya
sxemalarini taklif qiling.
a) n-butilbromid
d) n-moy aldegid
i) 1-xlor-2-butanol
n) n-oktan
s) 4-oktanol
u) 5-(n-propil)-5-nonanol
b) 1-buten
e) n-moy kislota
k) 1-butin
o) 3-oktin
v) n-butilsulfat
g) kaliy n-butilat
j) n-butan
z) 1,2-dibrombutan
l) etiltsiklopropan
m) 1,2-butandiol
p) sis-3-okten
r) trans-3-okten
t) 4-oktanon
f) moy kislota n-butil efiri
12-topshiriq. Quyidagi reaksiyalar natijasida hosil bo’luvchi asosiy organik
birikmalarning tuzilish formulalarini yozing va nomlang:
a) benzil spirti + Mg
b) izobutil spirti + benzoy kislota +H+
v) etilenbromid + mo’l NaOH [H 2 O]
g) β-feniletil spirti + Cu, 250oS
d) n-butil spirt + H 2 , Pt
ye) krotil spirti +Br 2 /H 2 O
j) CH 3 OH + C 2 H 5 MgBr
z) p-brombenzilbromid + NaOH [H 2 O]
i) uchlamchi-butil spirti + C 6 H 6 + H 2 SO 4
k) C 6 H 5 COCH 3 + NaOJ
13-topshiriq. Quyidagi spirtlarni HBr bilan tasirlashuvidagi Reaksion qobliyatining
ortib borishi tartibida joylashtiring:
a) izomer pentil spirtlari
b)1-fenil-1-propanol, 3-fenil-1-propanol, 1-fenil-2-propanol
v) benzil, p-tsianbenzil va p-oksibenzil spirtlari
g) 2-buten-1-ol, 3-buten-1-ol
d) siklopentil karbinol, 1-metiltsiklopentanol, trans-2-metiltsiklopentanol
ye) benzil spirti, difenilkarbinol, metanol, trifenilkarbinol
14-topshiriq. Quyidagi spirtlarning kislota xususiyati ortib borish tartibida
joylashtiring:
a) dimetiletilkarbinol, izopentil spirti, 3-metil-2-butanol
422
b) benzil, p-xlorbenzil va p-eitlbenzil
15-topshiriq. siklogeksanol va boshqa mos alifatik, aromatik yoki noorganik
reagentlardan foydalanib, quyidagi birikmalarni laboratoriya sharoitlarida sintez
qilish sxemalarini yozing.
a) siklogeksanon
v) 1-metiltsiklogeksanol
d) trans-2-metiltsiklogeksanol
j) trans-1,2-dibromtsiklogeksan
i) 1-brom-1-feniltsiklogeksan
l) adipin kislota
b) bromtsiklogeksan
g) 1-metiltsiklogeksen
e) siklogeksilmetilkarbinol
z) siklogeksilkarbinol
k) siklogeksan karbon kislota
m) norkaran
16-topshiriq. Benzol, toluol va to’rt yoki undan kam uglerod atomi saqlagan
spirtlardan foydalanib, quyidagi birikmalarni laboratoriya sharoitlarida sintez qilish
sxemalarini taklif qiling:
a) 2,3-dimeli-2-butanol
v) 2-fenilpropen
d) izopentan
j) 3-geksanol
i) 4-etil-4-geptanol
l) metilatsetilen
i) 1-xlor-1-feniletan
p) metilizopropilketon
s) 2-metilgeksan
u) 2-brom-1-fenilpropan
x) propion kislota etil efiri
b) 2-fenil-2-propanol
g) 2-metil-1-buten
e) 1,2-dibrom-2-metilbutan
z) 3-geksanon
k) 2-brom-2-metilgeksan
m) trans-1,2-dimetiltsiklopropan
o) ikkilamchi-butilbenzol
r) metilbenzilketon
t) 2,3-difenilbutan
f) 3-geptin
17-topshiriq. A – Yu mahsulotlarning tuzilishini aniqlang.
a) etilen + Cl 2 [H 2 O] → A (C 2 H 5 OCl)
A + NaHCO 3 [H 2 O] → B (C 2 H 6 O)
b) etilen + Cl 2 [H 2 O] → A (C 2 H 5 OCl)
A + HNO 3 [H 2 O] → V (C 2 H 3 O 2 Cl)
V + H 2 O → G (C 2 H 4 O 3 )
v) propilen + Cl 2 600oC → D (C 3 H 5 Cl)
D + Cl 2 (H 2 O) → Ye (C 3 H 6 OCl 2 )
E + NaOH (H 2 O) → J (C 3 H 8 O 3 )
g) allil spirti + Br 2 /CCl 4 → Z (C 3 H 6 OBr 3 )
Z + HNO 3 → I (C 3 H 4 O 2 Br 3 )
I + Zn → K (C 3 H 4 O 2 )
d) 1,2,3-tribrompropan + KOH [spirt] → L (C 3 H 4 Br 2 )
L + NaOH [H 2 O] → M (C 3 H 5 OBr)
M + KOH [C 2 H 5 OH] → N (C 3 H 4 O)
ye) 2,2-dixlorpropan + NaOH [H 2 O] → O (C 3 H 6 O 2 ) → P (C 3 H 6 O)
j) propin + Cl 2 [H 2 O] → R (C 3 H 6 O 2 Cl 2 ) → C (C 3 H 4 OCl 2 )
C + Cl 2 [H 2 O] → T (C 3 H 3 OCl 3 )
T + NaOH [H 2 O] → CHCl 3 + U (C 2 H 3 O 2 Na)
z) siklogeksen + KMnO 4 → F (C 6 H 14 O 6 )
F + CH 3 COOH, H+ → X (C 10 H 16 O 4 )
i) s (C 3 H 8 O 3 ) + CH 3 COOH, H+→ Ch (C 9 H 14 O 6 )
k) siklogeksanol + K 2 Cr 2 O 7 , H+ → Sh (C 6 H 10 O)
Sh + m-CH 3 C 6 H 4 MgBr, so’ngra H 2 O → F (C 13 H 18 O)
F + qizdirish → E (C 13 H 16 )
E + Ni (300oC) → Yu (C 13 H 12 )
423
9
FENOLLAR
Tuzilishi va nomenklaturasi. Fenollar deb ArOH umumiy formula bilan
ifodalanuvchi birikmalarga aytiladi, bunda Ar-fenil, almashingan fenil yoki boshqa
aril guruxlari (masalan: naftil). Fenollar spirtlardan OH-guruxi aromatik xalqadagi
sr2-gibridlangan uglerod bilan bog’langanligi bilan farqlanadi.
Fenollar odatda bu sinf birikmalarining eng oddiysi – fenol asosida
nomlanadi. Metilfenollar uchun maxsus nomlar – krezollar nomi mavjud. Ba’zan
fenollar oksibirikmalar deb ham nomlanadi.
OH
OH
OH
o-krezol
o-xlorfenol
OH
OH
CH3
Cl
fenol
HOOC
OH
OH
OH
p-oksibenzoy kislota
OH
COOH
OH
pirokatexin
OH
rezosin
gidroxinon
Fenollar ham spirtlar kabi ON-gurxi saqlaydi va ular ba’zi holatlarda birbiriga o’xshash; spirtlarni ham fenollarni ham oddiy yoki murakkab efirlarga
424
o’tkazish mumkin. Lekin kimyoviy xossalari va olinish usullaridagi ko’plab farqlar
bu birikmalarni ikki sinfga bo’lib o’rganishini taqozo etadi.
Fizik xossalari. Oddiy fenollar suyuqliklar yoki past xaroratlarda
suyuqlanuvchi qattiq moddalardir; vodorod bog’larning mavjudligi tufayli yuqori
qaynash xaroratiga ega. Fenol suvda yaxshi eriydi (100 gr suvda 9 g) va bu suv
molekulalari bilan vodorod bog’lanish hosil qilishi bilan izohlanadi; boshqa
fenollar esa suvda deyarli erimaydi (-jadval). Fenollar rangsiz moddalar, lekin
aromatik aminlar kabi oson oksidlanadi va oksidlanish mahsulotlarining
mavjudligi tufayli rangli bo’ladi.
Ayrim fenollarning fizik xossalari
9.3-jadval
Fenollar
T suyuq. , °S
T qay. , °S
Fenol
o-Krezol
m-Krezol
n-Krezol
o-Ftorfenol
m-Ftorfenol
n-Ftorfenol
o-Xlorfenol
m-Xlorfenol
n-Xlorfenol
o-Bromfenol
m-Bromfenol
n-Bromfenol
o-Yodfenol
m-Yodfenol
n-Yodfenol
o-Aminofenol
m-Aminofenol
n-Aminofenol
o-Nitrofenol
m-Nitrofenol
n-Nitrofenol
2,4-Dinitrofenol
2,4,6-Trinitrofenol
41
31
11
35
16
14
48
9
33
43
5
33
64
43
40
94
174
123
186
45
96
114
113
82
191
201
02
152
178
185
173
214
220
194
236
236
Pirokatexin
Rezotsin
Gidroxinon
104
110
173
217
122
25 °S da suvda
eruvchanligi, g/100 g
1010Kα
9,3
2,5
2,6
2,3
1,1
0,63
0,98
0,67
15,0
5,2
1.1
77
16
6,3
41
14
5,6
34
13
6,3
2,0
69
2,8
2,6
2,7
1,4
1,7 (0oC da)
2,6
1,0 (0oC da)
0,2
1,4
1,7
0,6
1,4
246
281
286
45
123
8
600
50
690
1000000
Juda
yuqori
1
3
2
Izomer nitrofenollarning fizik xususiyatlarini taqqoslab, o-nitrofenolning
izomerlariga nisbatan qaynash xarorati pastligi va suvda kam erishini kuzatish
mumkin; uchta izomerlardan faqatgina o-izomer bug’ bilan oson xaydaladi.
Bunday farqlarni qanday izohlash mumkin?
425
Nitrofenol
Nitrofenollarning xossalari
t qay. , oC/70 mm.sim.ust.
Suvda eruvchanligi, g/100g
OrtoMetaPara-
100
194
pachalanadi
0,2 (suv bugi bilan haydaladi)
1,35 (bug’i bilan haydalmaydi)
1,69 (bug’i bilan haydalmaydi)
Dastavval meta- va para- izomerlarni ko’rib chiqsak. Ular yuqori qaynash
xaroratlariga ega va bu o’z-o’zidan ma’lumki vodorod bog’lanishning mavjudligi
bilan bog’liq.
O
O
H–O
N
MOLEKULALARARO
VODOROD
BOG’LANISH
N
O
H–O
O
Ularning suvda eruvchanligi suv molekulalari bilan vodorod bog’lanish hosil
qilishi bilan izohlanadi.
H
O
O
H–O
N
O–H
O–H
H
Suv bug’i bilan oson xaydalishi; suvning qaynash xaroratidagi moddani
uprugostning yuqoriligi bilan bog’liq: meta- va para-izomerlarda molekulalararo
vodorod bog’ bug’ning uprugostini pasaytiradi, buning natijasida modda suv bug’i
bilan xaydalish xususiyatini yo’qotadi.
O
N
ICHKIMOLEKULYAR
O
VODOROD
BOG’LANISH
O–H
o-nitrofenol
Ayni omillarning mos emasligini o-izomer uchun qanday izohlash mumkin?
Modellarni o’rganishi shuni ko’rsatadiki NO 2 - va OH-guruxlari o’zaro shunday
joylashadiki, bunda ichki molekulyar vodorod bog’lanish hosil bo’lishiga
imkoniyat paydo bo’ladi. Bunday ichki molekulyar vodorod bog’lanish
fenollardagi kabi molekulalararo vodorod bog’lanish o’rniga yoki suv bilan hosil
bo’luvchi vodorod bog’lanish o’rniga hosil bo’ladi; shuning uchun o-nitrofenolda
assotsiyalangan suyuqliklar uchun xos bo’lgan uchuvchanlik mavjud bo’lmaydi va
vodorod bog’lanish hosil qiluvchi birikmalarga xos bo’lgan suvda qiyin erish
xususiyati ta’sir ko’rsatmaydi.
Adabiyotlardan ma’lumki, bir molekuladagi ikki atom orasida muvozanatda
bo’luvchi vodorod yoki metall atomining holati xelat holat deyiladi. Bunga misol
426
qilib o’simlik va xayvon organizmida muhim ahamiyatga ega bo’lgan xelatlarni –
xlorofil va geminlarni misol qilish mumkin.
CH3
H3C
O
N
Mg
C–C
O–N
O
Ni
H
N
N–O
O–N
H
N–O
C–C
CH3
H3C
magniy 8-oksixinolyat
nikel dimetilglioksim kompleksi
Ichkimolekulyar vodorod bog’lanish, tuzilishdagi imkoniyatlar bilan bog’liq
holatda doimiy vujudga kelishi isbotlangan: quyida bunga ko’plab misollar
beriladi.
Fenol tuzlari. Fenollar kislota xususiyatiga ega bo’lib, bu borada spirtlardan
farq qiladi (spirtlarning kislotaliligi, hatto suvnikidan ham kuchsiz ekanligini
eslatib o’tamiz. Ishqorlarning suvli eritmalarida fenollar tuz hosil qiladi; ayni tuzlar
mineral kislotalarning suvli eritmalarida qayta erkin fenollarga o’tadi. Kutilganidek
fenollar va ularning tuzlari eruvchanligi borasida qarama-qarshi xususiyatlarga
ega; tuzlar suvda yaxshi eriydi, organik erituvchilarda esa erimaydi.
OH –
Ar – OH
Ar – O–
+
H
fenolyat-ion (tuz),
suvda eriydi
fenol (kislota),
suvda erimaydi
Ko’pchilik fenollar Kα kattalik shkalasida 10–10 birlikka ega, ular karbon
kislotalarga nisbatan (K α ≈10–5) kuchsiz kislotalardir. Fenollar karbon kislotalardan
farq qilib bikarbonatning suvli eritmasida erimaydi, va bu ularning kuchsiz kislota
ekanligi bilan bog’liq. Shu bilan birga fenollarni tuzlaridan chumoli kislota
yordamida oson ajratib olish mumkin.
CO2 + H2O
H2CO3 + Ar – O –Na+
kuchli
kislota
suvda
eriydi
–
Na+HCO3 + Ar – OH
kuchsiz
kislota
(suvda erimaydi)
Fenollarning kislotaliligi va ular tuzlarining suvda eruvchanligidan – ularni
taxlil qilishda yoki ajratishda foydalanish mumkin. Suvda erimagan birikma,
ishqorning suvli eritmasida eriydi, lekin bikarbonatning suvli eritmasida erimaydi
va suvdan kuchli kislota bo’lishi kerak, ammo karbon kislotalardan kuchsiz; bu
chegaralarda joylashuvchi birikmalarning ko’pchiligi, fenollar qatoriga kiradi.
Fenollar kislota xususiyatiga ega bo’lmagan birikmalardan, asoslarda eruvchanligi
427
orqali ajratilishi mumkin: karbon kislotalardan ajratish usuli fenollarning
bikarbonat eritmalarida erimasligiga asoslangan.
Manbalari. Sanoatda fenollarning ko’pchiligi laboratoriya sharoitidagi
olinish usullaridan foydalanib ishlab chiqariladi. Lekin shu bilan birga ularning
maxsus sanoat usullari ham ma’lum. Masalan, katta miqdorlarda ishlab
chiqariluvchi fenol (aromatik birikmalar orasida eng katta miqdor ishlab
chiqariluvchi birikmadir) maxsus usulda ishlab chiqariladi. Ishlab chiqarilayotgan
fenolning asosiy qismi fenol-formaldegid polimeri ishlab chiqarish uchun
sarflanadi.
Fenol va krezollarning bir qismi toshko’mir smolasidan olinadi. Fenolning
asosiy qismi (90 % dan ko’prog’i) sintez qilinadi; bu sintez usullari
natriybenzolsulfonatni natriy ishqori bilan toblashga, xlorbenzolni natriy
ishqorining suvli eritmasi bilan 360 °S da gidroliziga hamda kumol usuliga
asoslangan.
Xlorbenzoldan anilin olish kabi fenol olish ham nukleofil almashinishi
reaksiyasi hisoblanadi.
Cl
NaOH, 360oC
315 atm
O–Na+
xlorbenzol
HCl
OH
natriy fenolyat
fenol
Ba’zi fenollar va ularning oddiy efirlari efir moylaridan ajratib olinadi.
Quyida ularning ba’zilari berilgan.
OH
OH
CH=CHCH3
CH2CH=CH2
evginol
(chinni gul moyi)
OCH3
OCH3
OCH3
CH=CHCH3
izoevginol
(muskat yong’og’ moyi)
OH
OH
OCH3
H3 C
anetol
(anis moyi)
CH3
C–H
CH3
O CH2
O
CHO
vanilin
(vanil mevasi moyi)
timol
(yalpiz moyi)
CH2CH=CH2
safrol
(sassafras moyi)
Kumolning gidroperoksididan fenol olish. Elektronlar taqchil kislorod
atomi bo’yicha migratsiya. So’ngi yillarda fenol ishlab chiqarishda muhim o’rin
topib borayotgan usullardan biri kumol asosidagi sintezdir. Kumol havo kislorodi
bilan oksidlanishidan gidroperoksidlarni hosil qiladi, ular o’z navbatida
kislotalarning suvli eritmasida fenol va atsetonga parchalanadi.
H2O, H+
O2
CH3 – C – H
CH3
kumol
+ CH3 – C = O
CH3 – C – OOH
OH
CH3
CH3
fenol
aseton
kumol gidroperoksidi
428
Kumol gidroperoksidining kumolga o’tishi, qaytaguruxlanish bosqichini o’z
ichiga olishi taxmin qilinadi, chunki peroksidda uglerod atomi fenil guruxi bilan
bog’langan, fenolda esa kislorod bilan bog’langanligini ko’ramiz. Izlanishlar
kumol peroksidining qaytaguruxlanishi elektronlari taqchil kislorod atomiga 1,2siljish hisoblanadi. Reaksiya quyidagi bosqichlardan o’tishi taxmin qilinadi:
+ H+
1-bosqich
+
CH3 – C – OOH
CH3 – C – O – OH2
CH3
CH3
kumol gidroperoksidi
I
+ H2 O
2-bosqich
+
CH3 – C – O – OH2
CH3 – C – O+
CH3
CH3
BIR VAQTDA
CH3 – C = +O
3-bosqich
CH3
CH3 – C – O +
II
CH3
+
OH
4-bosqich
+
CH3 – C = O
+ H2 O
CH3 – C – O
CH3
CH3
OH
+ H+
CH3 – C – O
CH3
III
OH
5-bosqich
CH3 – C – O
H+
O
CH3 – C
+ HO
CH3
CH3
aseton
III
fenol
I peroksid kislota ta’sirida protonlashgan peroksid hosil qiladi (I-bosqich);
protonlashgan peroksid suv molekulasini yo’qotadi va intermediat hosil qiladi (2bosqich) bunda kislorod faqatgina 6-ta elektronga ega. Fenil guruxining uglerod
atomidan elektronlari taqchil kislorod atomiga 1,2-siljishi II karboniy ioni hosil
bo’lishiga olib keladi (3-bosqich), u o’z navbatida suv molekulalari bilan
ta’sirlashib (4-bosqich) III oksibirikmani hosil qiladi. III birikma yarimatsetal
bo’lib, fenol va atseton hosil qilib parchalanadi (5-bosqich). 2- va 3-bosqichlar bir
429
vaqtda amalga oshishi taxmin qilinadi. Shunday qilib, migratsiyalanuvchi fenil
guruxi suv ajralishini osonlashtirilishi taxmin qilinadi.
Jarayonning xar bir bosqichi bizga tanish, oksibirikmani protonlashishi;
ionlashishi va elektron taqchil zarrachaning hosil bo’lishi; elektronlari taqchil
atomga 1,2-siljishi; karboniy ionining suv bilan oksibirikma hosil qilishi; yarim
atsetalning parchalanishi.
Sintez usullari. Fenollar sof (toza) holatda diazoniy
tuzlaridan
foydalaniladi.
Sulfokislotalarni ishqorlar ishtirokida toblash orqali fenollar hosil qilishda,
qo’shimcha maxsulotlar ko’plab hosil bo’ladi, ayniqsa halqada COOH, Cl, NO 2
yoki boshqa funktsional guruxlar bo’lsa.
Arilgalogenidlardan fenollar olish ham chegaralangan va galogen atomiga
nisbatan orto- va para- holatlarda kuchli elektroaktseptor guruxlar saqlagan
fenollar olishda ko’proq foydalaniladi; bu usul bilan katta miqdorda 2,4dinitrofenol va 2,4,6-trinitrofenol (pikrin kislota) olinadi.
SINTEZ USULLARI
1. Diazonniy tuzlarining gidrolizi
ArOH + N2 + H+
ArN2+ + H2O
NAMUNA
+
–
N2 HSO4
OH
+
H2O, H
qizdirish
Cl
+ N2 + H2SO3
Cl
m-xlorfenildiazoniy
sulfokislota
m-xlorfenol
2. Sulfanatlarni ishqorlar bilan toblash
ArONa + Na2SO3
ArSO3Na + 2NaOH
NAMUNA
SO3Na
H2SO4
ONa
o
OH
H2SO4
NaOH, KOH, 300 C
CH3
CH3
CH3
natriy-p-toluol
sulfonat
p-krezol
SO3Na
ONa
o
OH
H2SO4
KOH, 300 C
natriy-2-naftalin
sulfonat
Cl
NO2
NaOH
ArOH
2-naftol (β-naftol)
ONa
NO2
OH
OH
NO2
H+
HNO3
H2SO4
O2N
NO2
NO2
NO2
NO2
NO2
2,4-dinitroxlorbenzol
natriy 2,4-dinitrofenolyat
natriy 2,4-dinitrofenol
2,4,6-trinitrofenol
430
Reaksiyalari. Fenollarning ajoyib kimyoviy xususiyatlaridan biri,
kislotaliligidan tashqari aromatik xalqasini almashinishi reaksiyalaridagi Reaksion
qobiliyatining yuqoriligidir. Bunday reaksiyalarda ham fenollarning kislotaliligi
muhim axamiyatga ega; fenolning ionlanishi, to’liq manfiy zaryajdni o’zida
mujassam qilgani uchun OH-guruxiga nisbatan kuchli elektronlar donori bo’lgani
uchun –O- guruxining vujudga kelishiga sabab bo’ladi.
Fenollar nafaqat elektrofil almashinishi reaksiyasiga kirishadi, balki
xalqaning Reaksion qobiliyati yuqoriligi tufayli boshqa reaksiyalarga ham oson
kirisha oladi. Quyida bu reaksiyalarning ba’zilari berilgan.
REAKSIYALARI
1. Kislotaliligi. Tuz hosil qilishi
ArO– + H3O+
ArSO3Na + H2O
NAMUNA
OH + NaOH
ONa + H2O
2. Oddiy efirlar sintez qilish. Bilyamson sintezi
ArOR + X –
ArO – + RX
NAMUNALAR
OH + C2H5J
NaOH suvli eritmasi
qizdirish
OC2H5
etilfenil efiri (fenetol)
H3C
OH + BrCH2
p-krezol
NO2
NaOH suvli eritmasi
qizdirish
p-nitrobenzilbromid
NO2
OH
+ (CH3)2SO4
OCH2
H3C
NO2
p-tolil-p-nitrobenzil efiri
NaOH suvli eritmasi
NO2
OCH3
qizdirish
+ CH3SO4Na
dimetilsulfat
o-nitrofenol
OH + ClCH2COOH
o-nitroanizol
(metil-o-nitrofenil efiri)
NaOH suvli eritmasi
OCH2COONa
qizdirish
HCl
OCH2COOH
xlorsirka kislota
fenol
fenoksisirka kislota
431
3. Murakkab efirlar hosil qilish:
RCOCl
Ar – O – CO – R
ArOH
Ar′SO2Cl
Ar – O – SO2Ar′
NAMUNALAR
OH +
fenol
O2N
NaOH
COCl
– O – CO –
benzoilxlorid
fenilbenzoat
OH + (CH3CO)2O
CH3COONa
sirka angidrid
p-nitrofenol
O – CO – CH3
O2N
p-nitrofenilasetat
Br
Br
OH + H3C
o-bromfenol
SO2Cl
piridin
p-toluolsulfoxlorid
O – SO2 –
CH3
orto-bromfenil-para-toluolsulfonat
4. Xalqa bo’yich reaksiyalar:
–O–
Aromatik qatordagi elektrofil o’rin olish
reaksiyalarida xalqani faollashtiradi va
orto- hamda para-holatlarga yo’naltiradi
– OR
OH guruhiga nisbatan kuchsiz faollashtiruvch guruh
– OH
a) Nitrolash
OH
OH
OH
NO2
suyul. HNO3, 20oS
fenol
va
NO2
o-nitrofenol
p-nitrofenol
OH
b) Sulfolash
SO3H
10 – 20oS
OH
o-fenolsulfokislota
H2SO4
100 oS
H2SO4
OH
fenol
100 oS
p-fenolsulfokislota
SO3H
432
v) galagenlash
OH
OH
Br
Br
Br2, H2O
Br
fenol
2,4,6-tribromfenol
OH
OH
o
Br2, CS2, 0 S
Br
fenol
p-bromfenol
g) Fridel-Krafts usulida alkillash
OH
CH3
+ Cl – C – CH3
OH
HF
CH3
fenol
CH3 – C – CH3
CH3
p-uchlamchibutilfenol
g) Fridel-Krafts usulida atsillash. Fris qaytaguruhlanishi:
OH
OH
+ CH3(CH2)4COOH
OH
ZnCl2
OH
O = C(CH2)4CH3
kapron kislota
rezosin
n-pentil-2,4-dioksifenilketon
OH
o
25 S
OH
OCOCH3
CH3
m-krezol
2-metil-4-oksoasetofenon
AlCl3
(CH3CO)2O
REAKSIYANING
ASOSIY MAHSULOTI
CH3
O = C – CH3
CH3
OH
O
m-krezol
160oS
C
H3C
CH3
REAKSIYANING
ASOSIY MAHSULOTI
4-metil-2-oksoasetofenon
433
g) Nitrozirlash
OH
OH
CH3
CH3
+ NaNO2 + H2SO4
N=O
o-krezol
4-nitrozo-2-metilfenol
d) Azoqo’shish reaksiyalari
N2Cl
OH
–N=N–
+
fenol
OH
4-oksiazobenzol
fenildiazoniy xlorid
e) Karboksillash. Kolbe reaksiyasi
ONa
OH
COONa
o
+
CO2
125 S, 4 – 7 atm
salisil kislota
natriy fenolyat
j) Aldegidlar hosil bo’lishi. Reymer - Timan reaksiyasi
OH
OH
+ CHCl3
CHO
NaOH [H2O]
salisil aldegid
fenol
k) formaldegid bilan reaksiyasi
OH
OH
+ HCHO
CH2OH
H2SO4 yoki
NaOH
qizdirish
polimer
(bakelit)
o-oksibenzil spirti
fenol
Kislotaliligi. Fenollarning ishqorning suvli eritmasida tuzlar hosil qilishi,
biokarbonatlarning suvli eritmalarida esa tuz hosil qilmasligi bizga ma’lum.
Mineral kislotalarning suvli eritmalarida, karbon kislotalar yoki chumoli kislota
ta’sirida erkin fenolar olinadi.
ArOH + OH –
ArO – + OH2
nisbatan
kuchsizroq
kislota
nisbatan
kuchliroq
kislota
ArOH + HCO3 –
ArO – + H2CO3
nisbatan
kuchliroq
kislota
nisbatan
kuchsizroq
kislota
434
Bundan fenollar – suvga nisbatan kuchli kislota ekanligini, karbon
kislotalarga nisbatan kuchsiz kislotalar ekanini bildiradi.
Fenollar karbon kislotalardan kuchsiz kislotalar bo’lsada, spirtlardan kuchli
kislotalardir. Nima uchun aromatik xalqa bilan bog’langan OH-guruxi, alkil guruxi
bilan bog’langan OH-guruxidan kuchli kislota? Bu savolga javobni uning
tuzilishidan qidirish kerak.
Spirt va fenollarning ionlashuvidan hosil bo’luvchi reagentning tuzilishini
ko’rib chiqsak, spirt kabi alkogolyat-ioni ham birgina tuzilish orqali ifodalanishi
mumkin. Fenol va fenolyat-ion benzol xalqasi saqlaydi va shuning Kekule taklifi
bo’yicha I va II tuzilishlarning gibridi bo’lishi kerak. Bu rezonans tuzilishlar
morleklani ham; ionni ham bir xil darajada barqarorlashtiradi. Uning ta’sirida
molekulaning ham ionning ham hosil bo’lish energiyasini kamaytiradi va bu bilan
hosil bo’lish energiyasidagi farqlarga ta’sir etmaydi (∆H ionlanishga ta’sir
ko’rsatmaydi).
..
R – O:H
..
spirt
..
:O:H
.. –
R – O:
+ H+
..
alkogolyat-ion
..
:O:H
..
:O: –
..
:O: –
III
IV
H+ +
II
I
fenol
fenolyat-ion
Shuning uchun boshqa omillar e’tiborga olinmasa, fenol aynan spirt kabi
kislotalik xususiyatini namoyon etishini kuzatish mumkin bo’lar edi.
Lekin qo’shimcha tuzilishlarni ham kuzatish talab etiladi. Kislorod asosiy
atom bo’lgani uchun u xalqa bilan bir juftdan ortiq elektronlarni umumlashtirishi
mumkin; bu esa V-VII tuzilishlar orqali fenol uchun va VIII-X tuzilishlar orqali
fenoyat-ion uchun ifodalanadi.
..
:O:H
+
V
+
H
H
:–
–
H
..
:O:
..
:O:H
..
:O:H
+
H
H
:–
:
:–
VIII
VII
..
:O:
..
:O:
–
H
:
:–
X
IX
VI
Bu ikki qator tuzilishlarning ta’siri bir xilda – teng qiymatli-mi? Fenol uchun
keltirilgan V-VII tuzilishlar bir xilda ham musbat ham manfiy zaryadlar saqlaydi;
fenolyat-ion uchun tasvirlangan VIII-X tuzilishlar esa faqatgina manfiy zaryadlar
tashiydi. Qarama-qarshi zaryadlarni taqsimlash uchun qo’shimcha energiya
sarflanishi etiborga olinsa, fenol uchun berilgan tuzilish energiyaga boyroq bo’ladi,
mos ravishda fenolyat-ionga nisbatan beqaror hisoblanadi. Shuning uchun
435
rezonans effekti fenolyat-ionning fenolga nisbatan ko’proq barqarorligini va
fenolning ionlanishini spirtga nisbatan kamaytirishini ta’minlaydi.
Fenollar alifatik spirtlarga nisbatan kuchliroq kislota, chunki rezonans erkin
fenolga nisbatan fenolyat ionni ko’proq barqarorlashtiradi.
O’rinbosarlarning kislota xususiyatiga ta’siri. Fenollarning fizik
xususiyatlaridan ma’lumki galogen X yoki NO 2 tipidagi o’rinbosarlar fenollarning
kislotaliligini kuchaytiradi, elektroldonor o’rinbosarlar, mos CH 3 uni kamaytiradi.
Mos ravishda o’rinbosarlar fenollarning kislotaliliga ta’sir ko’rsatadi.
Elektroaktseptor guruxlar fenolyat-ionda manfiy zaryadning mujassamlashganini
ta’minlaydi, elektrodonor o’rinbosarlar esa – zaryad darajasini ortishiga sabab
bo’ladi.
Oδ–
OH
H+ +
G – elektronlarni tortadi:
ionni barqarorlashtiradi,
kislota hususiyatini kuchaytiradi
δ–
G
G
fenol
Oδ–
OH
H+ +
G – elektronlarni uzatadi:
ionni beqarorlashtiradi,
kislota hususiyatini susaytiradi
δ–
G = – NO2
–X
+
– NR3
– CHO
– COR
– COOR
– CN
G = – CH3
– C2H5
G
G
fenol
Shunday qilib aromatik xalqa bilan bog’langan guruxlarning mavjudligi
qaytar reaksiyalarning muvozanat holatiga va qaytmas reaksiyalarning tezligiga
ta’sir ko’rsatadi. Elektrodonor gurux xalqa musbat zaryadga ega bo’lib boradigan
reaksiyalarni, mos elektrofil o’rin olish reaksiyalarini tezlashtiradi.
Elektroaktseptor guruxlar xalqa manfiy zaryadga ega bo’lib boradigan
reaksiyalarni, mos nukleofil almashinishi yoki fenolni mos tuzlarga o’tishi
reaksiyalarini tezlashtiradi.
Oddiy efirlar hosil qilish. Vilyamson sintezi. Avval muxokama
qilinganidek, fenollar alkil galogenidlar bilan ishqoriy eritmalarda reaksiyaga
kirishib oddiy efirlarni hosil qiladi; metilefirlari dimetilsulfat bilan ta’siridan hosil
bo’ladi. Fenol ishqoriy eritmada fenolyat-ion holatida bo’lib, nukleofil reagent kabi
ta’sir ko’rsatadi va galogenidga xujum (yoki sulfatga) qilib, galogen – ionini (yoki
sulfat – ionni) siqib chiqaradi.
RX
ArOH
OH
–
ArO – R + X–
ArO –
(CH3)2SO4
ArO – CH3 + CH3OSO3–
Ba’zi oddiy efirlarni natriy alkogolyatlarni arilgalogenidlar bilan reaksiyasi
orqali sintez qilinishi mumkin masalan:
436
Cl
NO2
OCH3
NO2
+ Na+O –CH3
NO2
NO2
2,4-dinitroanizol
2,4-dinitroxlorbenzol
Alkoksi guruxlar fenollashtiruvchi guruxlar bo’lsada va orta-, parayo’naltiruvchisi hisoblansada, OH-guruxiga nisbatan sust. Buning natijasida oddiy
efirlar, chiquvchi guruxning faolligini talab etuvchi reaksiyalarga kirishmaydi:
masalan azoqo’shish, Kolbe reaksiyasi, Reymer-Timon reaksiyasi va x.k. Reaksion
qobiliyatdagi bunday farq, fenolga nisbatan oddiy efirning ionlasha olmasligi
fenolyat-ionning hosil bo’lmasligi bilan izohlanadi.
Reaksion qobiliyatining susligi bilan aromatik efir xalqasi, oksidlanish
reaksiyasida fenolga nisbatan sust:
CH3O
CH3
KMnO4, OH –
qizdirish
H+
CH3O
p-metilanizol
COOH
anis kislota
Murakkab efirlar hosil bo’lishi. Fris qayta guruxlanishi. Kislotalar,
kislotaxlorangidridlari yoki angidridlar ta’sirida fenollar murakkab efirlar hosil
qiladi. Bu jarayonga ko’plab misollar ko’rib o’tilgan.
Fenollarning murakkab efirlar alyuminiy xlorid ishtirokida qizdirildganda,
atsil-guruxining OH-guruxi kislorodidan halqaning oroto- yoki para- holatiga
migratsiyasi kuzatiladi va mos ketonlar hosil bo’ladi. Bu reaksiyadan ko’pincha
aromatik ketolnlar sintezida foydalaniladi va Fris qaytaguruxlanishi deyiladi.
OH
O – CO – C2H5
C2H5COCl
fenol
OH
AlCl3
CS2
fenilpropionat
OH
CO – C2H5
etil-o-oksifenilketon
(suv bug’i bilan haydaladi)
va
CO – C2H5
etil-p-oksifenilketon
(suv bug’i bilan haydalmaydi)
Qaytaguruxlanish atsiliy-ionining RCO+ generatsiyasi bosqichi bilan bog’liq
bo’lib, u o’z navbatida xalqaga Fridel-Krafts usulida atsillash sxemasi bo’yicha
xujum qiladi.
Xalqa bo’yicha reaksiyalar. Fenoldagi oksigurux aromatik xalqani
elektrofil almashinish reaksiyalarida faollashtiradi. Oraliq maxsulot sifatida
oksoniy ioni (I va II) hosil bo’lishi taxmin qilinib, xar bir atom (vodorod atomidan
tashqari) elektronlar to’liq oktetiga ega bo’ladi, ular benzoldan karboniy ioni hosil
bo’lishiga nisbatan tezroq hosil bo’ladi.
437
..
:O:H
..
:O:H
..
:O:
..
:O:
+
+
H
H
Y
Y
H Y
I
H Y
III
IV
II
Fenolyat-ion bo’yicha xujum yanada barqaror va yanada tezroq xosil
bo’luvchi intermediat-to’yinmagan keton (III va IV) hosil bo’lishiga olib keladi.
Nitrolash. Fenol kontsentrlangan HNO 3 ta’sirida 2,4,6-trinitrofenol (pikrin
kislota) hosil qildai. Nitrolash oksidlanish bilan amalga oshadi.
OH
OH
NO2
O2 N
HNO3
NO2
fenol
2,4,6-trinitrofenol
Mononitrofenollar olish uchun suyultirilgan nitrat kislotadan foydalanish
kerak va reaksiyani past xaroratlarda olib boriladi; bunday sharoitlarda ham
mahsulot chiqishi yuqori emas. Hosil bo’luvchi izomerlar suv bug’i yordamida
xaydash orqali oson ajratiladi:
OH
OH
OH
NO2
o
suyul. HNO3, 20 S
fenol
o-nitrofenol
va
NO2
p-nitrofenol
Sulfolash. Fenolni sulfolash oson boradi va asosan orto-va para- izomerlarni
hosil bo’lishi bilan amalga oshadi va bu xaroratga bog’liq.
OH
SO3H
10 – 20oS
OH
o-fenolsulfokislota
REAKSIYANING
ASOSIY MAHSULOTI
H2SO4
100 oS
H2SO4
OH
fenol
100 oS
p-fenolsulfokislota
REAKSIYANING
ASOSIY MAHSULOTI
SO3H
Galogenlash. Fenollarning yuqori Reaksion qobiliyat namoyon etishi, ularni
bromli suv bilan qayta ishlanishidan, orto- va para- holatlardagi barcha
vodorodlarni galogen bilan almashinishi kuzatiladi (boshqa vodorodlar ham
almashini mumkin) masalan:
438
OH
OH
Br2, H2O
Br
Br
+ 3HBr
Br
fenol
2,4,6-tribromfenol
OH
OH
CH3
2Br2, H2O
CH3
Br
+ 2HBr
Br
o-krezol
4,6-dibrom-2-metilfenol
OH
OH
3Br2, H2O
Br
Br
+ 3HBr + H2SO4
Br
SO3H
2,4,6-tribromfenol
p-fenilsulfokislota
Agar galogenlash ham qutblangan erituvchilarda olib borilsa (xloroform,
to’rtxlorli uglerod) reaksiyani monogalogenlash tomonga yo’naltirish mumkin,
masalan:
OH
OH
OH
Br2, CS2, 0oS
Br
fenol
Br
va
o-bromfenol
p-bromfenol
Qutblangan erituvchi, suv, galogenlashni tezlashtirishi mumkin va bunga
sabab: a) fenolni ionlanishiga xamoxanglik qiladi va Reaksion qobiliyati yuqori
bo’lgan fenolyat-ion hosil bo’ladi yoki b) qutblangan o’tish holatini
barqarorlashtiradi (oraliq karboniy ioni hosil bo’lish bosqichida).
Fridel-Krafts bo’yicha alkillash va atsillash. Alkilfenollarnit Fridel-Krafts
usulida fenolni oksidlash orqali hosil qilish mumkin, bu reaksiyaning unumdorligi
past.
ON-guruxi saqlovchi aromatik ketonlar fenollarni to’g’ridan-to’g’ri atsillash
orqali hosil qilinsada, ularni ko’pincha ikki bosqichli Fris qayta gurxlanishi orqali
sintez qilinadi.
Nitrozirlash. Azot kislotasi fenollarni nitrozofenollarga o’tishini
ta’minlaydi.
OH
OH
NaNO2 + H2SO4
7 – 8oC
N=O
fenol
p-nitrozofenol
(mahsulot chiqimi 80 %)
439
Fenollar-kuchsiz elektrofil nitrozoniy-ioni NO+ bilan reaksiyaga kirishuvchi
kam sonli reakgenlar qatoriga kiradi.
Diazoniy tuzlari bilan azo qo’shish reaksiyalari. Fenoldagi aromatik xalqa
faol bo’lib, diazoniy tuzlari bilan azobirikmalar hosil qiladi. Bu reaksiya bilan
keyingi mavzularda batafsil tanishib o’tamiz, ayni mavzuda esa faqatgina reaksiya
sxemasini keltirib o’tumiz.
Kolbe reaksiyasi. Fenol karbon kislotalar sintezi. Fenol tuzlarini uglerod
dioksid bilan qayta ishlash xalqadagi vodorod atomini karboksil guruxiga
(–COOH) almashinishga olib keladi. Bu reaksiya Kolbe reaksiyasi nomi bilan
yuritiladi; buning natijasida O-oksibenzoy kislota salitsil kislota hosil bo’ladi.
bunda n-oksibenzoy kislota qo’shimcha maxsulot sifatida hosil bo’lsada, bu ikki
izomerni suv bug’i yordamida haydash bilan oson ajratish mumkin; bunda ortoizomer avval haydaladi.
ONa
OH
Oδ–
+ Cδ+
OH
COONa
o
120 S, 4 – 7 atm
Oδ–
COOH
+
H
natriy salisilat
salisil kislota
Dastlab CO 2 ning xujumi fenoldagi –ONa guruxi bo’yicha kuzatiladi (xalqa
bo’ylab emas). Har holda oxirgi maxsulot Reaksion qobiliyati yuqori xalqadagi
elektrontaqchil uglerod atomi bo’yicha elektrofil xujumi natijasida hosil bo’ladi.
Reymer-Timan reaksiyasi. OC-guruxi saqlovchi aromatik aldegid
sintezi. Dixlormetilen. Fenolni xloroform bilan ishqorning suvli eritmasida
reaksiyasi natijasida aromatik xalqaning orto-holati bo’yicha –CHO aldegid
guruxining kiritilishi kuzatiladi. Bu reaksiya Reymer-Timon reaksiyasi deb ataladi.
O–
OH
CHCl3, NaOH [H2O]
O–
CHCl2
OH
CHO
CHO
HCl
salisil aldegid
Dastlab
almashingan
benzolxlorid
hosil
bo’ladi,
benzolxlorid
gidrolizlanishidan aldegid guruxi hosil bo’ladi.
Reymer-Timon reaksiyasi juda faol fenolyat-ioni xalqasidagi elektrofil
almashinish bosqichini o’z ichiga oladi. Elektrofil reagent bo’lib, dixlormetilen
:CCl2 xizmat qiladi va o’z navbatida xloroformga ta’siridan hosil bo’ladi.
Dixlormetilen elektrik nuqtai nazaridan neytral bo’lsada, u elektronlar seksteti
tashuvchi uglerod atomi saqlaydi va shuning uchun kuchli elektrofil hisoblanadi.
OH– + CHCl3
H2O + –:CCl3
dixlormetilen
(dixlorkarben)
..
:O:
O–
H
+ :CCl2
CCl2
–
elektrofil reagent
440
Cl– + :CCl2
O–
CHCl2
Dixlormetilen quyidagi reaksiyalar ketma-ketligi orqali hosil bo’lishi Xayn
Dj (Jorjiya shtati texnologik instituti) izlanishlaridan ma’lum.
1-bosqich
CHCl3 + OH–
2-bosqich
CCl3– + H2O
CCl3– + H2O
tez
Cl– + :CCl2
reaksiya mahsuloti
(alkenlarga birikish,
Gidroliz, Reymer-Timan
Reaksiyasi)
Formaldegid bilan reaksiyalari. Dastlabki suniy polimerlardan biri fenol
va formaldegiddan hosil bo’luvchi – fenol formaldegid smolalari (balelit va unga
yondosh bo’lgan polimerlar) hisoblanadi. Fenol formaldegid bilan ishqor yoki
kislota ishtirokida reaksiyaga kiritilib, yuqori molekulali birikma hosil qilinadi,
unda fenol xalqalari –CH 2 - guruxi orqali bog’lanadi.
OH
OH
+ HCHO
o-oksibenzil spirti
fenol
OH
OH
OH
CH2OH
CH2OH
H2SO4 yoki
NaOH
CH2
OH
+
o-oksibenzil spirti
HCHO
C6H5OH
CH2
OH
H2C
CH2
OH
CH2
CH2
CH2
HO
CH2
Polimer hosil bo’lishi quyidagi bosqichlarni o’zigacha oladi. Fenol formaldegid bilan o- yoki n-oksimetilfenol boshqa molekula fenol bilan ta’sirlashib, suvni
chsiqib chiqaradi va ikki fenol xalqasi bir –CH 2 -metilen guruxi bilan bog’lanuvchi
birikma hosil bo’ladi. bu jarayon yana davom etadi va yuqori molekulyar massali
birikma hosil bo’lishiga olib keladi. Fenolning har bir molekulasida xujum uchun
uchtadan markazlar bo’lgani uchun reaksiya natijasida hosil bo’luvchi mahsulot
ko’plab ko’ndalang bog’lar saqlaydi va qattiq tuzilishga ega bo’ladi.
Reaksiyaning birinchi bosqichi formaldegiddagi elektrontaqchil uglerod
atomi ta’sirida xalqa bo’ylab elektrofil almashinish reaksiyasi deb qaralishi
mumkin. Shu bilan birga aromatik xalqaning karbonil guruxi bo’yicha nukleofil
birikish reaksiyasidir.
Asos fenolni yanada Reaksion qobiliyati yuqoribo’lgan fenolyat-ionga
o’tishini ta’minlovchi katalizator hisoblanadi. Kislota esa formaldegidni
441
protonlanishiga olib keladi va bu bilan karbonil uglerodida elektronlar zichligi
ortadi.
O
..
:O:
–
C=O
+
nukleofil reagent
O–
H
H
–
CH2OH
H2O
CH2O
H
ISHQORIY
GIDROLIZ
elektrofil reagent
..
:O:H
+
OH
H
C = OH
+
nukleofil reagent
OH
H
+
CH2OH
H
H2O
CH2OH
KISLOTALI
GIDROLIZ
elektrofil reagent
Fenollarning taxlil qilish usullari. Fenollar uchun xos bo’lgan xususiyatlar
ularning kislotaliligidir. Fenollarning ko’pchiligi – suvga nisbatan kuchli kislota,
lekin karbon kislotalarga nisbatan kuchsiz. Shuning uchun suvda erimaydigan,
ishqorning suvli eritmasida eriydigan, natriy bikarbonatning suvli eritmasida
erimaydigan modda fenol bo’ladi.
Ko’pchilik fenollar (xammasi emas) temir (III) xlorit bilan rangli
komplekslar (ularning rangi yashildan ko’kkacha yoki binafshadan qizilgacha
o’zgaradi) hosil qiladi.
Fenollar ko’pincha bromlash, oddiy va murakkab efirlar hosil qilishi orqali
taxlil qilinadi.
Spektral taxlil. Infraqizil spektrlar. Fenollar uchun kuchli keng valent
tebranishlar xarakterli bo’lib, bu chiziqlar O – H xos va spirtlarda ham kuzatiladi.
O – N valent tebranish; keng, kuchli chiziqlar.
Fenollar va spirtlar 3200 – 3600 sm-1.
Fenollar spirtlardan C – O uchun valent tebranishlari mavjudligi bilan
farqlanadi.
C – O valent tebranish, keng, kuchli chiziqlar.
Fenollar ~1230 sm-1.
Spirtlar 1050 – 1200 sm-1.
Fenollarning oddiy efirlari uchun O – H chiziqlar kuzatilmaydi, lekin ular
uchun C – O valent tebranishlari xarakterili.
C – O valent tebranishlari, keng, kuchli chiziqlar. Aril va vinil oddiy efirlari
1200 – 1275 sm – 1 va kuchsiz 1020 – 1075 sm–1. Alkil efirlari 1060 – 1150 sm-1.
Takrorlash uchun savol va topshiriqlar
1-topshiriq. Quyidagi birikmalarinng tuzilish formulalarini yozing
a) 2,4-dinitrofenol
v) gidroxinon
d) 4-n-geksilrezotsin
j) pikrin kislota
i) anizol
l) etilsalitsilat
b) m-krezol
g) rezotsin
e) pirokatexin
z) fenilatsetat
k) salitsil kislota
442
2-topshiriq. Fenoloni quyidagi birikmalardan olish uchun zarur bo’ladigan
reagentlarni va mos sharoitlarni ko’rsating.
a) anilin
b) benzolsulfokislota
v) xlorbenzol
g) kumol (izopropilbenzol)
d) benzoldan a – g birikmalarni olish va fenolga o’tish bosqichlar ketma-ketligini yozing
ye) bu usullarining qaysilari sanoat miqyosida fenol olish uchun xizmat qiladi?
3-topshiriq. Quyidagi moddalarni sanoat miqyosida olish usullarining barcha
bosqichlarini yozing:
a) gvyakoldan (o-CH 3 OC 6 H 4 OH) pirokatexin
b) fenoldan pirokatexin
v) benzoldan rezotsin
g) xlorbenzoldan pikrin kislota
d) pirokatexindan veratol (o-C 6 H 4 (OCH 3 ) 2 )
4-topshiriq. Quyidagi birikmalarni benzol va (yoki) toluolidan foydalanib
laboratoriya sharoitida sintez qilish usullari reaksiyalarini yozing.
a) – v) uchta izomer krezollarni
d) m-ftorfenol
j) 3-brom-4-metilfenol
i) 2-brom-5-metilfenol
l) 2-oksi-5-metilbanzaldegid
n) 2,6-dibrom-4-izopropilfenol
p) o-metoksibenzil spirti
g) n-yodfenol
e) o-bromfenol
z) 2-brom-4-metilfenol
k) 5-brom-2-metilfenol
m) n-izopropilfenol
o) 2,4-dinitrofenol
5-topshiriq. o-Krezolni quyidagi reagentlar bilan reaksiyasi natijasida hosil
bo’luvchi asosiy maxsulotlarni nomlang:
a) NaOH [H 2 O]
v) issiq konts. HBr
d) benzilbromid, NaOH [H 2 O]
j) 2,4-dinitroxlorbenzol, NaOH [H 2 O]
i) sirka angidrid
l) n-nitrobenzilxlorid, piridin ishtirokida
m) benzilsulfoxlorid, NaOH [H 2 O]
o) tionilxlorid
r) H 2 , Ni, 200 °S, 20 atm
t) H 2 SO 4 , 15°S
f) bromli suv
s) NaNO 2 , suyul. H 2 SO 4
sh) n-nitrofenildiazoniy xlorid
e) CHCl 3 , NaOH [H 2 O], 70°S
b) NaHCO 3 [H 2 O]
g) dimetilsulfat, NaOH [H 2 O]
e) brombenzol, NaOH [H 2 O]
z) sirka kislota, H 2 SO 4
k) ftal angidirid
n) (i) mahsulot + AlCl 3
p) temir-(III)-xlorid eritmasi
s) sovuq, suyuq HNO 3
u) H 2 SO 4 , 100 °S
x) Br 2 , CS 2
ch) (s) modda + HNO 3
yu) CO 2 , NaOH, 125 °S, 5 atm
6-topshiriq. 5-topshiriqdagi reagentlarni anizol bilan reaksiyasini yozing.
7-topshiriq. 5-topshiriqdagi (a – p) reagentlarni benzil spirti bilan reaksiyalarini
yozing.
8-topshiriq. Quyidagi birikmalarning kislotalik xususiyati ortib borish tartibida
joylashtiring:
a) benzolsulfokislota, benzoy kislota, benzil spirti, fenol;
b) chumoli kislota, fenol, sulfat kislota, suv;
v) m-bromfenol, m-krezol, m-nitrofenol, 2,4,6-trixlorfenol;
g) n-xlorfenol, 2,4-dixlorfenol, 2,4,6-trixlorfenol
9-topshiriq. Quyidagi moddalarni qanday reaksiyalar yordamida farqlash mumkin.
a) fenol va o-ksilol;
b) n-etilfenol, n-metilanizol, n-metilbenzil spirti;
443
v) 2,5-dimetilfenol, fenilbenzoat, m-toluil kislota;
g) anizol va o-toluidin
d) atsetilsalitsil kislota, atsetilsalitsil kislota etil efiri, etilsalitsilat, salitsil kislota;
ye) m-dinitrobenzol, m-nitroanilin, m-nitrobenzoy kislota, m-nitrofenol.
Nima qilish kerak ekanligini va nima kuzatilishini aniq tasvirlang.
10-topshiriq. Yuqoridagi topshiriqdagi a, v, g, e qator aralashmalarni ajratish
usullarini taklif qiling. Nima qilish kerak ekanligini va nima kuzatilishini aniq
tasvirlang.
11-topshiriq. Quyidagi aromatik uglevodorodlardan va zarur reagentlardan
foydalanib o’tish yo’llar ketma-ketligini yozing.
a) xlorbenzoldan 2,4-diaminofenol (amidol, fotografiyada ishlatiladi)
b) pirokatexindan 4-amino-1,2-dimetoksibenzol
v) rezotsindan 2-nitro-1,3-dioksibenzol
g) fenoldan n-uchlamchi-butilfenol
j) mezitilendan 2,4,6-trimetilfenol
ye) fenoldan 4-(n-oksifenil)-2,2,4-trimetilpentan
z) fenoldan 2-fenoksi-1-brometan
i) fenoldan vinilfenilefiri
k) m-krezoldan 2,6-dinitro-4-uchlamchi-butil-3-metilanizol
l) toluoldan 5-metil-1,3-dioksibenzol
444
Download