Кислородосодержащие органические соединения

                                 Содержание:

I. Общая характеристика:
    V спирты;
    V фенолы;
    V жиры – сложные эфиры;
    V альдегиды;
    V карбоновые кислоты.
II. Жиры:
    V структура молекул;
    V химические свойства;
    V распространение в природе;
    V применение.
III. Синтетические моющие свойства.
IV. Список литературы.

I.
      Спирты – гидроксильные производные углеводородов различных типов.
      Для гидроксильных производных бензола и его гомологов, содержащих  ОН-
группу непосредственно у бензольного  ядра, употребляют название фенолы.
      По химической природе жиры – это  сложные  эфиры  трехатомного  спирта
глицерина и высших одноосновных кислот.
      Для альдегидов характерно присутствие в молекуле кислорода, связанного
двойной связью с атомом углерода.
      Органические соединения, содержащие в качестве  функциональной  группы
карбоксил, носят название карбоновых  кислот.  В  зависимости  от  характера
радикала,  с  которым  связана  карбоксильная  группа,   различают   кислоты
предельные,  непредельные,  ароматические  и  т.д.  По  числу  имеющихся   в
молекуле карбоксильных групп их подразделяют на  одноосновные,  двухосновные
и т.д.
II.
      Жиры  –   вещества   главным   образом   животного   и   растительного
происхождения,  состоящие  в  основном  из  сложных   эфиров   глицерина   и
одноосновных высших карбоновых кислот (триглицеридов):
СН2 – ООС – R

CH – OOC – R

CH2 – OOC – R
      Чаще всего в состав жиров входят насыщенные кислоты  -   пальмитиновая
С15Н31СООН,  стеариновая  С17Н35СООН  и  ненасыщенная  кислота  –  олеиновая
С17Н33СООН. В небольших количествах в  природных  жирах  находятся  также  и
другие предельные одноосновные кислоты от С4 до С24 и  непредельные  кислоты
с  несколькими  двойными  связями.  При  этом  в  составе  природных   жиров
встречаются исключительно кислоты с четным  числом  углеродных  атомов.  Это
связано с характером обмена веществ в животных и растительных организмах.
      Исследуя жиры, французский химик М.Э.  Шеврель  установил,   что  жиры
состоят из глицерина и кислот, получивших название жирных. В дальнейшем  это
название было распространено вообще на соединения, содержащие  нециклический
углеводородный радикал. И сегодня еще  употребительно  для  этих  соединений
название соединения жирного ряда. Синтез жиров из глицерина и жирных  кислот
был впервые осуществлен в 1854г. М. Бертло.
      Вместе с  белками  и  углеводами  жиры  входят  в  число  важнейших  с
биохимической точки зрения веществ. Поступающие  с  пищей  жиры  в  процессе
пищеварения  расщепляются  на  глицерин  и  жирные  кислоты;  эти   вещества
всасываются в  кишечнике,  затем  из  них  вновь  синтезируются  жиры.  Жиры
источник энергии в  организме;  калорийность  чистого  жира  3770  кДж  (900
ккал)/100 г.
      Жиры разного происхождения внешне различаются прежде всего  по  своему
физическому  состоянию:  они  бывают  твердыми  (животные  жиры)  и  жидкими
(растительные масла:  жирные,  растительные  жиры,  получаемые  из  семян  и
плодов растений отжимом  или  экстрагированием.  Различают  р.м.  твердые  и
(чаще)   жидкие;   высыхающие   (льняное,    конопляное),     полувысыхающие
(подсолнечное,  хлопковое),  невысыхающие  (касторовое,  кокосовое).  Многие
р.м. –  важные  пищевые  продукты;  их  используют  также  для  производства
маргарина, мыла, олифы, лаков и  др.).  При  химическом  исследовании  жиров
было выяснено, что  в  твердых  жирах  преобладают  триглицериды  предельных
кислот (пальмитиновой, стеариновой),  в  жидких  –  содержится  значительный
процент триглицерида  непредельной  (олеиновой)  кислоты.  В  индивидуальном
виде эти триглицериды имеют следующие точки плавления:  трипальмитин  +65оС,
тристеарин +72оС, триолеин – 4оС.
      В коровьем масле в отличие от  других  жиров  содержится  в  некотором
количестве также эфир глицерина  с  низкомолекулярной  масляной  кислотой  –
трибутирин. Отсюда масляная кислота и получила  свое  название.  Осуществляя
гидрогенизацию жиров (присоединение к ним водорода в присутствии  никелевого
катализатора), в промышленном масштабе превращают  жидкие  жиры  в  твердые,
идущие на производство маргарина, а также для других целей.
      Старейшее техническое использование жиров – получение мыла.  Если  жир
нагреть со щелочью,  то  происходит  (как  у  всякого  сложного  эфира)  его
гидролиз  с  образованием  глицерина  и  солей  жирных  кислот,  которые   и
составляют мыло:

СН2 – ООС – С17Н35                СН2 – ОН
СН – ООС – С17Н35 + 3NаОН         СН – ОН +  3С17Н35СООNа
СН2 – ООС – С17Н35                СН2 – ОН

      Часто употребляемое для процессов гидролиза второе название – омыление
обязано своим происхождением этому старинному процессу.
      Технически  более  удобный  способ  расщепления   жиров   основан   на
использовании кислых катализаторов: серной кислоты, сульфокислот  нафтеновых
углеводородов (так  называемый  контакт  Петрова),  продуктов  сульфирования
касторового масла (реактив Твитчеля).  В  последнем  случае  жирные  кислоты
выделяются в свободном виде, легко  отделяются  от  глицерина  и  уже  потом
перерабатываются  действием  щелочей  (едкий  натр,  сода)   на   мыло   или
используются для других целей.
      Моющее действие мыла основано на сложных физико-химических  процессах.
Являясь солью слабой кислоты и сильного основания, мыло в воде  подвергается
гидролизу:
      С17Н35СООNа + Н2О          С17Н35СООН + NаОН
      Выделяющаяся при гидролизе щелочь в  некоторой  степени  обусловливает
моющее действие мыла, однако главную роль  играют  процессы  эмульгирования,
связанные с изменением поверхностного натяжения воды под действием мыла.
      Для  получения  мыла  расходуются   значительные   количества   жиров.
Сокращение расходов пищевого сырья для технических целей  достигается  двумя
путями.  Во-первых,  высокомолекулярные  жирные  кислоты,  необходимые   для
производства мыла, получают не только из жиров, но и окислением  парафина  –
смеси  высокомолекулярных  углеводородов,  выделяемых  из  нефти.  Окисление
проводят, продувая воздух через расплавленный парафин при температуре  около
100оС. катализаторами служат окислы марганца.
      Второй путь уменьшения расхода жиров на  технические  нужды  –  замена
мыла другими моющими средствами.
III.
      Синтетические моющие средства.
      Основу синтетических моющих средств  составляют  поверхностно-активные
(обладающие  способностью  понижать  поверхностное  натяжение)  органические
вещества, характерной  структурной  особенностью  которых  является  наличие
длинной  углеродной  цепи  и  ионогенной  группы.   Последняя   чаще   всего
представляет  собой  соль  сульфокислоты.  Такие  вещества  можно  получить,
например,    одновременным    действием    хлора    и    сернистого     газа
(сульфохлорирование)  на  парафиновые  углеводороды  с   10-14   углеродными
атомами и последующей обработкой полученных сульфохлоридов щелочами:
С10Н22+SО2+Сl2      С10Н21SО2Cl+HCl
C10H21SO2Cl+2NaOH        C10H21SO2ONa+NaCl+H2O
       В  качестве  сырья  используют  также  ароматические  углеводороды  с
длинной боковой цепью, подвергая их действию хлорсульфоновой кислоты:
              HSO3Cl                    NaOH
C8H17 – C6H5          C8H17 – C6H4 – SO3H            C8H17 – C6H4 – SO3Na

       Соли  кислых  сульфатов  высокомолекулярных  спиртов  также  являются
поверхностно-активными веществами:
            SO3                   NaOH
C12H25OH          C12H25OSO3H              C12H25OSO3Na

       Перечисленные   типы   соединений   образуют   класс   анионоактивных
поверхностно-активных  веществ,  поскольку  главную  роль   в   них   играет
органический анион. В качестве катиона в состав таких  поверхностно-активных
веществ может входить не только натрий, но и  калий,  аммоний,  органические
основания – амины. Анионоактивные соединения –  самый  распространенный  тип
поверхностно-активных веществ.
      Органический остаток может существовать также и в виде  катиона,  чаще
всего в форме  четвертичной  аммониевой  соли  [R4N]+X-.  Подобные  вещества
называют  катионоактивными.   Третий   тип   поверхностно-активных   веществ
содержит в органическом остатке как катионную, так и анионную группу.  Такие
вещества относятся к числу  амфотерных.  Наконец,  известны  и  неионогенные
поверхностно-активные вещества.
      Моющие средства, используемые на практике, помимо того или иного  вида
поверхностно-активных веществ, содержат  различные  добавки,  способствующие
усилению моющего действия, это некоторые неорганические  вещества  щелочного
характера (сода, различные фосфаты и др.). Кроме того,  добавляют  вещества,
способствующие  стабилизации  пены,  оптические  отбеливатели  (органические
соединения, преобразующие поглощенный ими ультрафиолетовый  свет  в  видимый
голубой, повышая тем самым белизну ткани).
       Современные  синтетические  моющие  вещества   не   только   являются
полноценными  заменителями  мыла,  но  и  превосходят   его   по   некоторым
свойствам. Так, обычное мыло теряет  свое  моющее  действие  в  жесткой  или
морской воде. Происходит  это  из-за  образования  нерастворимых  кальциевых
солей жирных кислот:
2С17H35COONa+Ca(HCO3)2      (C17H35COO)2Ca+2NaHCO3
      Синтетические моющие средства  не  обладают  этим  недостатком.  Кроме
того, из-за своей меньшей щелочности они меньше  разрушают  ткань.  Все  это
привело к тому, что ныне производство синтетических моющих средств  достигло
больших размеров.
      Отмечено вместе с тем и нежелательное побочное действие  синтетических
моющих средств: когда вода, содержащая их, в больших количествах попадает  в
реки,  это  вызывает   сильное   образование   пены   и   ухудшает   условия
существования  рыб  и  других  обитателей  рек.  Поэтому  сейчас   стремятся
выпускать  моющие  средства  сравнительно  нестойкие,  легко  подвергающиеся
деструкции  в  природных   условиях,   биологическому   разрушению.   Такими
свойствами прежде  всего  обладают  алкилсульфонаты,  в  меньшей  степени  –
алкилсульфаты.  Хуже  всего  в  этом   отношении   алкилбензолсульфонаты   с
разветвленной углеводородной цепью.
                             Список литературы:
    V В.М. Потапов «Органическая химия», М., «Просвещение»,1983г.
    V «Большая Российская энциклопедия», Научное издательство, М., 1998г.
1 2