едновалентни алкохоли.

Алкохолите са производни на въглеводороди, които са продукти на заместване на водороден атом (атоми) във въглеводородна молекула с хидроксилна група -OH. В зависимост от това колко водородни атома са заменени, алкохолите са едновалентни и многовалентни. Тези. броят на -OH групите в една алкохолна молекула характеризира атомността на последната.

Ограничаването на едновалентните алкохоли е от най-голямо значение. Съставът на членовете на редица наситени едновалентни алкохоли може да бъде изразен с общата формула - СnH2n + 1OH или R-OH.

Първите няколко членове на хомоложната серия от алкохоли и техните наименования съответно според радикално-функционалната, заместващата и рационалната номенклатура са дадени по-долу:

Според радикално-функционалната номенклатура наименованието на алкохолите се образува от името на радикалите и думата "алкохол", изразяваща функционалното наименование на класа.

Химични свойства

• 1. Алкохолите реагират с алкални метали (Na, K и др.), за да образуват алкохолати:
• 2R--OH + 2Na® 2R--ONa + H2
• 2. Заместване на хидроксилната група на алкохолите с халоген

R--OH + H--X « R--X + H2O

3. Взаимодействието на алкохоли с киселини се нарича реакция на естерификация. В резултат на това се образуват естери:

R--OH + HO--C--R1 « R--O--C--R1 + H2O

4. При високи температури кислородът на въздуха окислява алкохолите до образуване на CO2 или H2O (процес на горене). Метанолът и етанолът горят с почти несветещ пламък, по-високите с по-ярък димящ пламък. Това се дължи на увеличаването на относителното увеличение на въглерода в молекулата.

Разтвори на KMnO4 и K2Cr2O7 (киселина) окисляват алкохолите. Разтворът на KMnO4 става безцветен, разтворът на K2Cr2O7 става зелен.

В този случай първичните алкохоли образуват алдехиди, вторичните алкохоли образуват кетони, по-нататъшното окисление на алдехиди и кетони води до образуването карбоксилни киселини.

5. При преминаване на пари от първични и вторични алкохоли върху повърхността на нагрятите фино раздробени метали (Cu, Fe) настъпва тяхното дехидрогениране:

CH3--CH-H CH3--C-H

многовалентни алкохоли.

Двувалентните алкохоли се наричат ​​гликоли, тривалентните алкохоли се наричат ​​глицероли. Според международната номенклатура на заместване двувалентните алкохоли се наричат ​​алкандиоли, триатомните алкохоли се наричат ​​алкатриоли. Алкохолите с два хидроксила при един въглероден атом обикновено не съществуват в свободна форма; когато се опитват да ги получат, те се разлагат, отделят вода и се превръщат в съединение с карбонилна група - алдехиди или кетони

Тривалентните алкохоли с три хидроксила при един въглероден атом са още по-нестабилни от подобни двувалентни и не са известни в свободна форма:

Следователно първият представител на двуатомните алкохоли е етаново производно от състава C2H4 (OH) 2 с хидроксилни групи при различни въглеродни атоми - 1,2-етандиол, или по друг начин - етиленгликол (гликол). Пропанът вече съответства на два двувалентни алкохола - 1,2-пропадиол или пропилей гликол и 1,3-пропандиол или триметилен гликол:

Гликолите, в които две алкохолни хидроксилни групи са разположени една до друга във верига - при съседни въглеродни атоми, се наричат ​​a-гликоли (например етилен гликол, пропилен гликол). Гликолите с алкохолни групи, разположени през един въглероден атом, се наричат ​​b-гликоли (триметилен гликол). И така нататък.

Сред двувалентните алкохоли най-голям интерес представлява етиленгликолът. Използва се като антифриз за охлаждане на цилиндрите на автомобилни, тракторни и авиационни двигатели; при получаване на лавсан (полиестер на алкохол с терефталова киселина).

Представлява безцветна сиропообразна течност, без мирис, сладка на вкус, отровна. Смесва се с вода и алкохол. Tbp.=197 °C, Tm.= -13 °C, d2O4=1.114 g/cm3. горима течност.

Дава всички реакции, характерни за едновалентните алкохоли, като в тях могат да участват една или и двете алкохолни групи. Поради наличието на две ОН групи, гликолите имат малко по-киселинни свойства от едновалентните алкохоли, въпреки че не дават кисела реакция на лакмус, не провеждат електрически ток. Но за разлика от едновалентните алкохоли, те разтварят хидроксиди тежки метали. Например, когато етилен гликол се добави към синя желатинова утайка от Cu (OH) 2, се образува син разтвор на меден гликолат:

Под действието на PCl5 двете хидроксидни групи се заместват с хлор, а под действието на HCl се замества едната и се образуват така наречените гликолови хлорхидрини:

По време на дехидратация диетиленгликолът се образува от 2 молекули етиленгликол:

Последният, освобождавайки вътремолекулно една молекула вода, може да се превърне в циклично съединение с две етерни групи - диоксан:

От друга страна, диетиленгликолът може да реагира със следващата молекула етиленгликол, образувайки съединение също с две етерни групи, но с отворена верига - триетиленгликол. Последователното взаимодействие на този вид реакция на много молекули гликол води до образуването на полигликоли - съединения с високо молекулно тегло, съдържащи много етерни групи. Реакциите на образуване на полигликол се наричат ​​реакции на поликондензация.

Полигликолите се използват в производството на синтетични детергенти, омокрящи агенти, пенители.

Химични свойства

Основната характеристика на етерите е тяхната химическа инертност. За разлика от естерите, те не се хидролизират и не се разлагат от вода до изходни алкохоли. Безводните (абсолютни) етери, за разлика от алкохолите, не реагират с металния натрий при обикновени температури, т.к. в техните молекули няма активен водород.

Разцепването на етери става под действието на определени киселини. Например, концентриран (особено димящ) сярна киселинаабсорбира етерни пари и в този случай се образува естер на сярна киселина (етилсерна киселина) и алкохол.

Йодоводородната киселина също разлага етери, което води до халоалкил и алкохол.

При нагряване металният натрий разцепва етери, за да образува алкохолат и натриево органично съединение.

Които в състава си съдържат една или повече хидроксилни групи. В зависимост от броя на ОН групите те се делят на едновалентни алкохоли, тривалентни и др. Най-често тези сложни веществасе разглеждат като производни на въглеводороди, чиито молекули са претърпели промени, т.к. един или повече водородни атоми са заменени с хидроксилна група.

Най-простите представители на този клас са едновалентни алкохоли, обща формулакойто изглежда така: R-OH или

Cn + H 2n + 1OH.

1. Алкохоли, съдържащи до 15 въглеродни атома - течности, 15 или повече - твърди вещества.
2. Разтворимостта във вода зависи от молекулно теглоколкото по-високо е, толкова по-лошо се разтваря алкохолът във вода. По този начин нисшите алкохоли (до пропанол) се смесват с вода във всякакви пропорции, докато по-високите са практически неразтворими в нея.
3. Точката на кипене също се повишава с увеличаване атомна маса, например t кип. CH3OH \u003d 65 ° С и t bp. С2Н5ОН = 78 ° С.
4. Колкото по-висока е точката на кипене, толкова по-ниска е летливостта, т.е. веществото не се изпарява добре.

Тези физични свойства на наситените алкохоли с една хидроксилна група могат да се обяснят с появата на междумолекулна водородна връзка между отделните молекули на самото съединение или алкохола и водата.

Едновалентните алкохоли могат да влизат в такива химични реакции:

След като разгледахме химичните свойства на алкохолите, можем да заключим, че едновалентните алкохоли са амфотерни съединения, т.к. те могат да реагират с алкални метали, показващи слаби свойства, и с водородни халиди, показващи основни свойства. Всички химични реакции протичат с празнина O-N връзкиили така.

По този начин наситените едновалентни алкохоли са сложни съединения с една ОН група, които нямат свободни валенции след образуването C-C връзкии проявяващи слаби свойства както на киселини, така и на основи. Поради своите физични и химични свойства те намират широко приложение в органичния синтез, в производството на разтворители, горивни добавки, както и в хранително-вкусовата промишленост, медицината и козметологията (етанол).

Алкохолите са голяма група органични химикали. Той включва подкласове моновалентни и многовалентни алкохоли, както и всички вещества с комбинирана структура: алдехидни алкохоли, фенолни производни, биологични молекули. Тези вещества влизат в много видове реакции както при хидроксилната група, така и при въглеродния атом, който я носи. Тези химични свойства на алкохолите трябва да се проучат подробно.

Видове алкохоли

Алкохолите съдържат хидроксилна група, свързана с носещ въглероден атом. В зависимост от броя на въглеродните атоми, към които е свързан носителят С, алкохолите се разделят на:

• първичен (свързан с крайния въглерод);
• вторичен (свързан с една хидроксилна група, един водород и два въглеродни атома);
• третичен (свързан с три въглеродни атома и една хидроксилна група);
• смесени (многовалентни алкохоли, в които има хидроксилни групи при вторични, първични или третични въглеродни атоми).

Алкохолите също се разделят в зависимост от броя на хидроксилните радикали на едновалентни и многовалентни. Първите съдържат само една хидроксилна група при носещия въглероден атом, например етанол. Многовалентните алкохоли съдържат две или повече хидроксилни групи върху различни носещи въглеродни атоми.

Химични свойства на алкохолите: таблица

Най-удобно е да представим интересуващия ни материал чрез таблица, която отразява общите принципи на реактивността на алкохолите.

Реактивна връзка, тип реакция	реагент	Продукт
O-H връзка, заместване	Активен метал, активен метален хидрид, алкални или активни метални амиди	алкохолати
С-О и О-Н връзка, междумолекулна дехидратация	Алкохол при нагряване кисела среда	Етер
С-О и О-Н връзка, вътрешномолекулна дехидратация	Алкохол при нагряване над концентрирана сярна киселина	Ненаситен въглеводород
C-O връзка, заместване	Халогеноводород, тионил хлорид, квазифосфониева сол, фосфорни халиди	халоалкани
С-О връзка - окисление	Донори на кислород (калиев перманганат) с първичен алкохол	Алдехид
С-О връзка - окисление	Донори на кислород (калиев перманганат) с вторичен алкохол
алкохолна молекула	Кислород (изгаряне)	въглероден диоксид и вода.

Реактивност на алкохолите

Поради наличието на въглеводороден радикал в молекулата на моновалентен алкохол - С-О връзката и О-Н връзката - този клас съединения влиза в множество химични реакции. Те определят химичните свойства на алкохолите и зависят от реактивоспособността на веществото. Последният, от своя страна, зависи от дължината на въглеводородния радикал, свързан към носещия въглероден атом. Колкото по-голямо е, толкова по-ниска е полярността на O-H връзката, поради което реакциите, протичащи с елиминирането на водород от алкохола, ще протичат по-бавно. Това също намалява константата на дисоциация на споменатото вещество.

Химичните свойства на алкохолите също зависят от броя на хидроксилните групи. Човек измества електронната плътност към себе си по сигма връзките, което увеличава реактивността по O-N групид. Защото поляризира C-O връзка, тогава реакциите с неговото разкъсване са по-активни в алкохоли, които имат две или повече O-H групи. Следователно поливалентните алкохоли, чиито химични свойства са по-многобройни, са по-склонни да реагират. Те също така съдържат няколко алкохолни групи, поради което могат свободно да реагират с всяка от тях.

Типични реакции на едновалентни и многовалентни алкохоли

Типичните химични свойства на алкохолите се проявяват само при реакция с активни метали, техните основи и хидриди, киселини на Луис. Също така типични са взаимодействията с халогениди на водорода, халогениди на фосфора и други компоненти за получаване на халоалкани. Освен това алкохолите също са слаби основи, поради което реагират с киселини, образувайки халогеноводороди и естери на неорганични киселини.

Етерите се образуват от алкохоли чрез междумолекулна дехидратация. Същите вещества влизат в реакции на дехидрогениране с образуване на алдехиди от първичния алкохол и кетони от вторичния. Третичните алкохоли не влизат в такива реакции. Освен това химичните свойства на етиловия алкохол (и други алкохоли) оставят възможност за пълното им окисление с кислород. то проста реакцияизгаряне, придружено от отделяне на вода с въглероден диоксид и малко топлина.

Реакции на водородния атом на О-Н връзката

Химичните свойства на едновалентните алкохоли позволяват разкъсването на връзката О-Н и елиминирането на водорода. Тези реакции протичат при взаимодействие с активни метали и техните основи (алкали), с активни метални хидриди, както и с киселини на Люис.

Алкохолите също реагират активно със стандартните органични и не органични киселини. AT този случайреакционните продукти са естер или халокарбон.

Реакции за синтез на халоалкани (чрез С-О връзката)

Халогеналканите са типични съединения, които могат да бъдат получени от алкохоли чрез няколко типа химични реакции. По-специално, химичните свойства на едновалентните алкохоли правят възможно взаимодействието с водородни халиди, три- и петвалентни фосфорни халиди, квазифосфониеви соли и тионилхлорид. Също така, халоалкани от алкохоли могат да бъдат получени по междинен начин, тоест чрез синтеза на алкилсулфонат, който по-късно ще влезе в реакция на заместване.

Пример за първата реакция с халогеноводород е показан в графичното приложение по-горе. Тук бутилов алкохол реагира с хлороводород, за да образува хлорбутан. Като цяло, класът от съединения, съдържащи хлор и въглеводороден наситен радикал, се нарича алкил хлорид. страничен продукт химично взаимодействиее вода.

Реакциите с производството на алкилхлорид (йодид, бромид или флуорид) са многобройни. Типичен пример е взаимодействието с фосфорен трибромид, фосфорен пентахлорид и други съединения на този елемент и неговите халогениди, перхлориди и перфлуориди. Те протичат по механизма на нуклеофилно заместване. Алкохолите също реагират с тионил хлорид, за да образуват хлороалкан и отделят SO 2 .

Визуално химичните свойства на едновалентните наситени алкохоли, съдържащи наситен въглеводороден радикал, са представени под формата на реакции на илюстрацията по-долу.

Алкохолите лесно реагират с квазифосфониевата сол. Тази реакция обаче е най-благоприятна, когато протича с едновалентни вторични и третични алкохоли. Те са региоселективни и позволяват "имплантиране" на халогенна група на строго определено място. Продуктите от такива реакции се получават с висока масова част от добива. И поливалентните алкохоли, чиито химични свойства са малко по-различни от тези на едновалентните, могат да се изомеризират по време на реакцията. Следователно получаването на целевия продукт е трудно. Пример за реакция в изображението.

Вътремолекулна и междумолекулна дехидратация на алкохоли

Хидроксилната група, разположена при поддържащия въглероден атом, може да бъде отцепена с помощта на силни акцептори. Така протичат реакциите на междумолекулна дехидратация. Когато една алкохолна молекула взаимодейства с друга в разтвор на концентрирана сярна киселина, водната молекула се отделя от двете хидроксилни групи, чиито радикали се комбинират, за да образуват етерна молекула. При междумолекулна дехидратация на етанол може да се получи диоксан - продукт на дехидратация на четири хидроксилни групи.

При вътрешномолекулна дехидратация продуктът е алкен.

алкохоли- това са производни на въглеводороди, чиито молекули съдържат една или повече хидроксилни ОН - групи, свързани с наситен въглероден атом.

Номенклатура: систематична - към името на съответния въглеводород се добавя окончание - ол, позицията на ОН групата се обозначава с цифра; използвайте тривиални имена.

КЛАСИФИКАЦИЯ

По броя на ОН - групитеалкохолите се делят на

● едноатомен

● двуатомни (диоли)

● триатомни (триоли)

● многовалентни (полиоли)

В зависимост от позицията на ОН групитеразличавам

● първичен

● вторичен

● висше образование

В зависимост от природата на радикала Rразличавам

● богат

● ненаситени

● ароматни

● алициклични

изомерия

1. Въглероден скелет

2. Позиция функционална група:

3. Междукласова изомерия (алкохолите са изомерни на класа на етерите)

§3. Методи за получаване на едновалентни алкохоли.

1. Хидратация на алкени

В зависимост от сградата ненаситен въглеводородмогат да се образуват първични, вторични и третични алкохоли:

етилен етанол

пропилен 2-пропанол

метилпропен 2-метил-2-пропанол

2. Хидролиза на халогенни производни; извършено под влияние воден разтворалкали:

3. Хидролиза на естери:

4. Възстановяване на карбонилни съединения:

5. Някои специфични методи за получаване:

а) получаване на метанол от синтезен газ (налягане - 50 - 150 atm, температура - 200 - 300 ° C, катализатори - оксиди на цинк, хром, алуминий):

б) получаване на етанол чрез ферментация на захари:

Физични свойства

Метиловият алкохол е безцветна течност с характерен алкохолен мирис.

Т бала \u003d 64,7 ° C, гори с блед пламък. Силно отровен.

Етиловият алкохол е безцветна течност с характерен алкохолен мирис.

Т бала \u003d 78,3 o C

Алкохоли C 1 - C 11 - течности, C 12 и по-високи - твърди вещества.

алкохолите C 4 - C 5 имат задушлива сладка миризма;

висшите алкохоли са без мирис.

Относителната плътност е по-малка от 1, т.е. по-лек от вода.

Нисшите алкохоли (до С 3) се смесват с вода във всяко съотношение.

С увеличаване на въглеводородния радикал, разтворимостта във вода намалява и хидрофобността на молекулата се увеличава.

Алкохолите са способни на междумолекулно свързване:

В тази връзка точките на кипене и топене на алкохолите са по-високи от тези на съответните въглеводороди и халогенни производни.

Способност етилов алкохолза образуването на водородни връзки е в основата на неговите антисептични свойства.

§5. Химични свойства на едновалентните алкохоли.

Характерните реакции на алкохолите се определят от наличието на хидроксилна група в тяхната молекула, което определя тяхната значителна реактивност.

1. Взаимодействие с алкални метали:

R-OMe металните алкохолати са безцветни твърди вещества, лесно хидролизирани от вода. Те са силни основи.

2.Основни свойства

3. Образуване на етери:

4. Образуване на естери

с неорганични киселини:

с органични киселини

5. Реакция на алкохоли с халогеноводороди:

Използването на фосфорни халиди:

6. Реакции на дехидратация на алкохоли.

Разделянето на водата от алкохолите става в присъствието на киселини или над катализатори при повишени температури.

Дехидратацията на алкохолите протича съгласно основното правило на Зайцев: за предпочитане е водородът да се отдели от най-малко хидрогенирания β-въглероден атом.

1) Дехидратацията на първичните алкохоли протича при тежки условия:

2) Дехидратация на вторични алкохоли:

3) Дехидратация на третични алкохоли:

7. Окисляване (окислители - KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 в кисела среда)

8. Дехидрогениране на алкохоли:

Двувалентни алкохоли (диоли)

Начини за получаване.

1. Окисление на етилен

2. Хидролиза на дихалогенопроизводното

Физични свойства:

Етиленгликолът е вискозна безцветна течност, сладка на вкус, разтворима във вода; безводният етиленгликол е хигроскопичен.

Химични свойства

Реакциите са основно подобни на реакциите на едновалентни алкохоли и реакциите могат да протичат при една или две хидроксилни групи.

1. Киселинни свойства; етилен гликол силна киселинаотколкото етанол

(рКа = 14,8). Образуване на гликолати

2. Реакции на заместване на халогени

3. Образуване на етери

4. Дехидратация

5. Окисляване

Тривалентни алкохоли (триоли)

Начини за получаване.

1. Хидролиза на мазнини

2. От алилхлорид

Физични свойства:

Глицеринът е вискозна течност със сладък вкус. Нека не се разтваряме само във вода, етанол; не се разтваря в етер, безводният глицерин е хигроскопичен (абсорбира до 40% влага от въздуха).

Химични свойства

Реакциите са основно подобни на реакциите на едновалентни алкохоли и реакциите могат да протичат с една, две или три хидроксилни групи наведнъж.

1. Киселинни свойства; Глицеринът е по-силна киселина от етанола и етиленгликола. рКа = 13,5.

Образува хелатен комплекс с меден хидроксид:

2. Реакции на заместване

3. Дехидратация

Употребата на алкохоли

Метанолът и етанолът се използват като разтворители, както и като изходни материали в синтеза органична материя. Етанолът се използва във фармацията за приготвяне на тинктури, екстракти; в медицината - като антисептик.

Етиленгликолът се използва за производството на синтетични полиестерни влакна (например лавсан), както и антифриз (50% разтвор) - антифризна течност за охлаждане на двигатели с вътрешно горене.

Глицеринът се използва като компонент на козметични препарати и мехлеми. Глицерол тринитрат е лекарство, използвано за лечение на ангина пекторис.

Глицерол тринитрат се използва при производството на експлозиви (динамит).

Използването на глицерин в хранително-вкусовата и текстилната промишленост.

(алкохоли) – клас органични съединениясъдържащи една или повече С-ОН групи, докато ОН хидроксилната група е свързана с алифатен въглероден атом (съединения, в които въглеродният атом в С-ОН групата е част от ароматното ядро, се наричат ​​феноли)

Класификацията на алкохолите е разнообразна и зависи от това коя особеност на структурата се взема за основа.

1. В зависимост от броя на хидроксилните групи в молекулата, алкохолите се разделят на:

а) моноатомни (съдържат една хидроксилна ОН група), например метанол CH 3 OH, етанол C 2 H 5 OH, пропанол C 3 H 7 OH

б) многоатомни (две или повече хидроксилни групи), например етилен гликол

HO -С H 2 - CH 2 - OH , глицерол HO-CH 2 -CH (OH) -CH 2 -OH, пентаеритритол C (CH 2 OH) 4.

Съединения, в които един въглероден атом

има две хидроксилни групи, в повечето случаи те са нестабилни и лесно се превръщат в алдехиди, докато разделят водата: RCH (OH) 2 ® RCH \u003d O + H 2 O , не съществува.

2. Според вида на въглеродния атом, към който е свързана ОН групата, алкохолите се разделят на:

а) първичен, при който ОН групата е свързана с първичния въглероден атом. Първичният въглероден атом се нарича (маркиран в червено), свързан само с един въглероден атом. Примери за първични алкохоли - етанол С

H 3 - CH 2 - OH, пропанол CH 3 - CH 2 - CH 2 - OH. б) вторичен, при който ОН групата е свързана с вторичен въглероден атом. Вторичният въглероден атом (маркиран в синьо) е свързан едновременно с два въглеродни атома, например вторичен пропанол, вторичен бутанол (фиг. 1).

Ориз. един. СТРУКТУРА НА ВТОРИЧНИТЕ АЛКОХОЛИ

в) третичен, при който ОН групата е свързана с третичния въглероден атом. Третичен въглероден атом (изолиран в зелено) е свързан едновременно с три съседни въглеродни атома, например третичен бутанол и пентанол (фиг. 2).

Ориз. 2. СТРУКТУРА НА ТРЕТИЧНИ АЛКОХОЛИ

Алкохолната група, свързана с него, се нарича още първична, вторична или третична, според вида на въглеродния атом.

В поливалентните алкохоли, съдържащи две или повече ОН групи, първичните и вторичните НО групи могат да присъстват едновременно, например в глицерол или ксилитол (фиг. 3).

Ориз. 3. КОМБИНАЦИЯ ОТ ПЪРВИЧНИ И ВТОРИЧНИ ОН-ГРУПИ В СТРУКТУРАТА НА МНОГОАТОМНИТЕ АЛКОХОЛИ.

3. Според структурата на органичните групи, свързани с ОН група, алкохолите се разделят на наситени (метанол, етанол, пропанол), ненаситени, например алилов алкохол CH 2 \u003d CH - CH 2 -OH, ароматни (например , бензилов алкохол C 6 H 5 CH 2 OH), съдържащи се в групата

Р ароматна група.

Ненаситени алкохоли, в които ОН групата "приляга" към двойната връзка, т.е. свързани с въглероден атом, който едновременно участва в образуването на двойна връзка (например винилов алкохол CH 2 \u003d CH–OH), са изключително нестабилни и незабавно изомеризират ( смИЗОМЕРИЗАЦИЯ) до алдехиди или кетони:

CH 2 \u003d CH–OH ® CH 3 -CH \u003d O Номенклатура на алкохолите. За обикновени алкохоли с проста структура се използва опростена номенклатура: името на органичната група се преобразува в прилагателно (с помощта на наставката и окончанието " нов“) и добавете думата „алкохол“:В случай, че структурата на органичната група е по-сложна, се използват правилата, общи за цялата органична химия. Имената, съставени по такива правила, се наричат ​​систематични. В съответствие с тези правила въглеводородната верига се номерира от края, до който е най-близо ОН групата. Освен това, това номериране се използва за обозначаване на позицията на различни заместители по протежение на главната верига, в края на името се добавя наставката "ol" и номер, показващ позицията на OH групата (фиг. 4):4. СИСТЕМАТИЧНИ НАИМЕНОВАНИЯ НА АЛКОХОЛИТЕ. Функционалните (OH) и заместителните (CH 3) групи, както и съответните им цифрови индекси, са подчертани в различни цветове.Систематичните имена на най-простите алкохоли се правят по същите правила: метанол, етанол, бутанол. За някои алкохоли са запазени тривиални (опростени) имена, които са се развили исторически: пропаргилов алкохол NSє C-CH 2 -OH, глицерол HO-CH 2 -CH (OH) -CH 2 -OH, пентаеритритол C (CH 2 OH) 4, фенетилов алкохол C 6 H 5 -CH 2 -CH 2 -OH.Физични свойства на алкохолите. Алкохолите са разтворими в повечето органични разтворители, първите три най-прости представители - метанол, етанол и пропанол, както и третичен бутанол (H 3 C) 3 COH - се смесват с вода във всяко съотношение. С увеличаване на броя на С атомите в органичната група, хидрофобният (водоотблъскващ) ефект започва да се отразява, разтворимостта във вода става ограничена и когатоР съдържащ повече от 9 въглеродни атома, практически изчезва.

Поради наличието на ОН групи се образуват водородни връзки между молекулите на алкохола.

Ориз. 5. ВОДОРОДНИ ВРЪЗКИ В АЛКОХОЛИТЕ(показано с пунктирана линия)

В резултат на това всички алкохоли имат по-висока точка на кипене от съответните въглеводороди, например T. kip. етанол + 78 ° C и Т. кип. етан –88,63°C; Т. кип. бутанол и бутан съответно +117,4°C и –0,5°C.

Химични свойства на алкохолите. Алкохолите се отличават с различни трансформации. Реакциите на алкохолите имат някои общи модели: реактивностпървичните едновалентни алкохоли е по-висока от вторичните, от своя страна вторичните алкохоли са химически по-активни от третичните. За двувалентните алкохоли, в случай че ОН групите са разположени при съседни въглеродни атоми, се наблюдава повишена (в сравнение с моновалентните алкохоли) реактивност поради взаимно влияниетези групи. За алкохолите са възможни реакции, протичащи с разцепването както на C–O, така и на O–H връзките.

1. Реакции, протичащи по връзката О–Н.

При взаимодействие с активни метали (Na, K, Mg, Al) алкохолите проявяват свойствата на слаби киселини и образуват соли, наречени алкохолати или алкоксиди:

CH 3 OH + 2 Na ® 2 CH 3 OK + H 2

Алкохолатите са химически нестабилни и се хидролизират под действието на вода, за да образуват алкохол и метален хидроксид:

C2H5OK + H2O

® C2H5OH + KOH

Тази реакция показва, че алкохолите в сравнение с водата са повече слаби киселини(силната киселина измества слабата), освен това, когато взаимодействат с алкални разтвори, алкохолите не образуват алкохолати. Въпреки това, в многовалентни алкохоли(в случай, когато ОН групите са прикрепени към съседни С атоми), киселинността на алкохолните групи е много по-висока и те могат да образуват алкохолати не само при взаимодействие с метали, но и с алкали:

HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2NaOH ® NaO–CH 2 –CH 2 –ONa + 2H 2 OКогато HO групите в поливалентните алкохоли са прикрепени към несъседни С атоми, свойствата на алкохолите са близки до едновалентните, тъй като взаимното влияние на HO групите не се проявява.

При взаимодействие с минерални или органични киселини алкохолите образуват естери - съединения, съдържащи фрагмент

Р-О-А (А е останалата част от киселината). Образуването на естери възниква и при взаимодействието на алкохоли с анхидриди и киселинни хлориди. карбоксилни киселини(фиг. 6).

Под действието на окислители (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4) първични алкохолиобразуват алдехиди и вторични - кетони (фиг. 7)

Ориз. 7. ОБРАЗУВАНЕ НА АЛДЕХИДИ И КЕТОНИ ПО ВРЕМЕ НА ОКИСЛЯВАНЕТО НА АЛКОХОЛИ

Редукцията на алкохолите води до образуването на въглеводороди, съдържащи същия брой С атоми като първоначалната алкохолна молекула (фиг. 8).

8. ВЪЗСТАНОВЯВАНЕ НА БУТАНОЛ

2. Реакции, протичащи при C–O връзката.

В присъствието на катализатори или силни минерални киселини алкохолите се дехидратират (водата се отделя), докато реакцията може да протече в две посоки:

а) междумолекулна дехидратация с участието на две молекули алкохол, докато С–О връзките в една от молекулите се разрушават, което води до образуването на етери - съединения, съдържащи фрагмент

Р-О-Р (Фиг. 9А).

б) при вътрешномолекулна дехидратация се образуват алкени - въглеводороди с двойна връзка. Често и двата процеса - образуването на етер и алкен - протичат паралелно (фиг. 9B).

В случай на вторични алкохоли, по време на образуването на алкен, са възможни две посоки на реакцията (фиг. 9C), преобладаващата посока е тази, в която водородът се отделя от най-слабо хидрогенирания въглероден атом по време на кондензация (маркирана с номер 3), т.е. заобиколен от по-малко водородни атоми (в сравнение с атом 1). Показано на фиг. 10 реакции се използват за получаване на алкени и етери.

Разкъсването на С–О връзката в алкохолите също се случва, когато ОН групата се замени с халоген или амино група (фиг. 10).

Ориз. десет. ЗАМЯНА НА OH-ГРУПАТА В АЛКОХОЛИТЕ С ХАЛогенНА ИЛИ АМИНОВА ГРУПА

Реакциите, показани на фиг. 10 се използват за производство на халокарбони и амини.

Получаване на алкохоли. Някои от реакциите, показани по-горе (фиг. 6,9,10), са обратими и при променящи се условия могат да протичат в обратна посока, което води до производството на алкохоли, например по време на хидролизата на естери и халогенокарбони (фиг. 11A и B, съответно), както и хидратиращи алкени - чрез добавяне на вода (фиг. 11B).

Ориз. единадесет. ПРОИЗВОДСТВО НА АЛКОХОЛИ ЧРЕЗ ХИДРОЛИЗА И ХИДРАТАЦИЯ НА ОРГАНИЧНИ СЪЕДИНЕНИЯ

В основата стои реакцията на хидролиза на алкени (фиг. 11, схема Б). промишлено производствонисши алкохоли, съдържащи до 4 въглеродни атома.

Етанолът се образува и по време на така наречената алкохолна ферментация на захари, например глюкоза C 6 H 12 O 6. Процесът протича в присъствието на дрождени гъбички и води до образуването на етанол и CO 2:

® 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

Чрез ферментация не може да се получи повече от 15% воден алкохолен разтвор, тъй като дрождите умират при по-висока концентрация на алкохол. Чрез дестилация се получават алкохолни разтвори с по-висока концентрация.

Метанолът се получава в промишлеността чрез редукция на въглероден окис при 400

° С под налягане 20–30 MPa в присъствието на катализатор, състоящ се от оксиди на мед, хром и алуминий:® H 3 СИН Ако вместо хидролиза на алкени (фиг. 11) се извърши окисление, тогава се образуват двувалентни алкохоли (фиг. 12) 12. ПОЛУЧАВАНЕ НА ДВУАТОМНИ АЛКОХОЛИУпотребата на алкохоли. Способността на алкохолите да участват в различни химична реакцияпозволява да се използват за получаване на всички видове органични съединения: алдехиди, кетони, карбоксилни киселини, етери и естери, използвани като органични разтворители в производството на полимери, багрила и лекарства.

Метанолът CH 3 OH се използва като разтворител, както и при производството на формалдехид, използван за получаване на фенолформалдехидни смоли, в последно времеметанолът се счита за обещаващо моторно гориво. Големи количества метанол се използват при производството и транспортирането на природен газ. Метанолът е най-токсичното съединение сред всички алкохоли, смъртоносната доза при орален прием е 100 ml.

Етанол C 2 H 5 OH е изходното съединение за производството на ацеталдехид, оцетна киселина, както и за производството на естери на карбоксилни киселини, използвани като разтворители. В допълнение, етанолът е основният компонент на всички алкохолни напитки, той също се използва широко в медицината като дезинфектант.

Бутанолът се използва като разтворител за мазнини и смоли, освен това служи като суровина за производството на ароматни вещества (бутилацетат, бутилсалицилат и др.). В шампоаните се използва като компонент, който повишава прозрачността на разтворите.

Бензиловият алкохол C 6 H 5 -CH 2 -OH в свободно състояние (и под формата на естери) се намира в етеричните масла от жасмин и зюмбюл. Има антисептични (дезинфекционни) свойства, в козметиката се използва като консервант за кремове, лосиони, зъбни еликсири, а в парфюмерията като ароматизиращо вещество.

Фенетиловият алкохол C 6 H 5 -CH 2 -CH 2 -OH има мирис на роза, намира се в розовото масло и се използва в парфюмерията.

Етиленгликолът HOCH 2 -CH 2 OH се използва в производството на пластмаси и като антифриз (добавка, която намалява точката на замръзване на водни разтвори), освен това в производството на текстилни и печатарски мастила.

Диетиленгликолът HOCH 2 -CH 2 OCH 2 -CH 2 OH се използва за пълнене на хидравлични спирачни устройства, както и в текстилната промишленост при довършителни работи и боядисване на тъкани.

Глицерол

НОСН 2 - СН (ОН) - СН 2 ОН използва се за получаване на полиестерни глиптални смоли, освен това е компонент на много козметични препарати. Нитроглицеринът (фиг. 6) е основният компонент на динамита, използван в минното дело и железопътното строителство като експлозив.

Пентаеритритол (

ХОЧ 2) 4 C се използва за производството на полиестери (пентафталови смоли), като втвърдител за синтетични смоли, като пластификатор за поливинилхлорид, а също и при производството на експлозив тетранитропентаеритритол.

Многовалентните алкохоли ксилитол HOCH 2 - (CHOH) 3 -CH 2 OH и сорбитол neHOCH 2 - (CHOH) 4 -CH 2 OH имат сладък вкус, те се използват вместо захар в производството на сладкарски изделия за диабетици и хора със затлъстяване. Сорбитолът се намира в плодовете на офика и череши.

Михаил Левицки

ЛИТЕРАТУРА Шабаров Ю.С. Органична химия . Москва, "Химия", 1994 г