12. Характерные химические свойства: кислородосодержащие соединения

Бромоводород реагирует с алкенами (по двойной связи — реакция присоединения) и со спиртами (замещение $OH$ на $Br$). Винилбензол содержит двойную связь → реагирует. Этанол, этиленгликоль и глицерин — спирты → также реагируют. Кумол (арен) в обычных условиях с $HBr$ не реагирует.

Водород присоединяется по кратным связям (гидрирование) и может восстанавливать карбонильную группу. Ацетон (кетон) восстанавливается до спирта → реагирует. Изопрен содержит двойные связи → реагирует. Олеиновая кислота содержит двойную связь → реагирует. Изопропиловый спирт и стеариновая кислота не содержат кратных связей, поэтому не реагируют.

Аммиачный раствор оксида серебра (реактив Толленса) реагирует с альдегидами (даёт «серебряное зеркало») и с терминальными алкинами (образование ацетилидов серебра). Ацетилен — терминальный алкин → реагирует. Бензальдегид — альдегид → реагирует. Бутин-2 — внутренний алкин (не реагирует), ацетон — кетон (не реагирует), бензиловый спирт — не альдегид.

Гидроксид меди (II) реагирует с кислотами (образование соли), с многоатомными спиртами (ярко-синий комплекс) и с альдегидами при нагревании (восстановление до $Cu_2O$). Уксусная кислота реагирует как кислота, этиленгликоль — как многоатомный спирт, ацетальдегид — как альдегид. Остальные вещества не реагируют.

И фенол, и стеариновая кислота реагируют с натрием (выделяется $H_2$). Оба вещества — кислоты (фенол слабая, карбоновая кислота сильнее), поэтому реагируют с $NaOH$ с образованием солей. Также оба вещества сгорают в кислороде. С $KMnO_4$ стеариновая кислота (предельная) не реагирует, с $HCl$ реакции нет.

Бутин-1 (терминальный алкин) и бутаналь (альдегид) оба восстанавливаются водородом → реагируют с $H_2$. Оба окисляются перманганатом калия → реагируют с $KMnO_4$. С аммиачным раствором оксида серебра реагируют оба: бутин-1 (образует ацетилид), бутаналь (реакция «серебряного зеркала»). С натрием бутаналь не реагирует, с $Cu(OH)_2$ бутин-1 не реагирует.

Гидрирование — это присоединение $H_2$ по кратным связям или восстановление карбонильной группы. Ацетон (кетон) восстанавливается до спирта → реагирует. Бутин-2 содержит тройную связь → реагирует. Стирол содержит двойную связь в боковой цепи → также гидрируется. Гексан и этанол не содержат кратных связей и не подвергаются гидрированию.

С бромной водой реагируют алкены и фенолы. С $NaOH$ реагируют кислоты и фенолы. Пропен реагирует с бромной водой, но не реагирует с $NaOH$. Уксусная кислота реагирует с $NaOH$, но не с бромной водой. Пропанол-1 не реагирует ни с бромной водой, ни с $NaOH$. Фенол реагирует и с бромной водой, и с $NaOH$. Пропеновая кислота содержит двойную связь (реакция с бромной водой) и карбоксильную группу (реакция с $NaOH$).

Сложные эфиры образуются при взаимодействии карбоновых кислот со спиртами. Глицерин и этиленгликоль — многоатомные спирты, пропанол-2 — одноатомный спирт → все они образуют сложные эфиры. Толуол не содержит $OH$-группы, пропиламин образует амиды, а не эфиры.

Толуол гидрируется по ароматическому кольцу в присутствии катализатора, а подкисленным раствором $KMnO_4$ окисляется по боковой цепи. Этаналь восстанавливается водородом до спирта и легко окисляется перманганатом. Ацетилен гидрируется по тройной связи и также окисляется подкисленным $KMnO_4$. Бензол с перманганатом обычно не реагирует, этанол не вступает в реакцию гидрирования.

С натрием реагируют спирты и многоатомные спирты (по связи $O–H$), терминальные алкины (за счёт подвижного атома водорода при тройной связи), а также галогеналканы в реакции Вюрца. Поэтому бутанол-1, 1-бромпентан, бутин-1 и этиленгликоль реагируют с натрием. Толуол в школьном курсе с натрием не реагирует.

Ионный механизм характерен для реакций присоединения по кратной связи в присутствии кислот. Гидратация пропина протекает по ионному механизму (через образование карбкатиона). Гидробромирование бутена-2 также идёт по ионному механизму (электрофильное присоединение). Остальные реакции — радикальные (на свету или для алканов).

Бромную воду обесцвечивают вещества с кратными связями и фенолы. Фенол ($C_6H_5OH$) реагирует с бромной водой (замещение в кольце). $C_3H_4$ — непредельный углеводород (алкин или диен) → реагирует. $C_{17}H_{33}COOH$ (ненасыщенная кислота) содержит двойную связь → реагирует. Этанол и пропан не реагируют.

Пропан — алкан, реагирует с кислородом (горение) и с азотной кислотой (нитрование при нагревании). Глицерин также реагирует с кислородом (окисление/горение) и с азотной кислотой (образование нитроэфиров). С бромной водой и перманганатом калия пропан не реагирует, с $HCl$ пропан не реагирует.

Метанол образуется:

• при синтезе из $CO$ и $H_2$ → получается $CH_3OH$;
• при кислотном гидролизе метилацетата → образуется метанол;
• при щелочном гидролизе бромметана → замещение $Br$ на $OH$ даёт метанол;
• при восстановлении формальдегида → образуется метанол.

При гидролизе этилформиата образуется этанол, а не метанол.

Фенол проявляет слабокислотные свойства и реагирует с натрием (выделяется $H_2$) и с $NaOH$ (образуется фенолят). Также фенол активно вступает в реакцию с бромной водой (электрофильное замещение). С соляной кислотой не реагирует, с водородом — нет.

Этанол реагирует с натрием (образуется этилат и выделяется $H_2$), с бромоводородом (замещение $OH$ на $Br$), с кислородом (горение) и окисляется перманганатом калия. С гидроксидом натрия не реагирует, так как не проявляет достаточных кислотных свойств.

Ацетилен активно вступает в реакции присоединения и окисления: реагирует с $HCl$, $Br_2$ и $KMnO_4$. Толуол с $HCl$ не реагирует, с бромом без условий не реагирует (нужен катализатор или свет), с перманганатом реагирует только при жёстких условиях. $CH_3Cl$ и $HNO_3$ характерны для ароматического замещения у толуола, а не для ацетилена.