Багатоатомні спирти – це органічні сполуки, В одній молекулі яких є кілька гідроксильних груп. Найпростішим представником цієї групи хімічних сполук є двоатомний , або -1,2.

Фізичні властивості

Ці властивості багато в чому залежать від будови вуглеводневого радикалу спирту, кількості гідроксильних груп, а також їх положення. Таким чином, перші представники гомологічного ряду – це рідини, а найвищі – це тверді речовини.

Якщо одноатомні спирти легко змішуються з водою, то у багатоатомних процес відбувається повільніше і при збільшенні молекулярної масиречовини поступово сходить нанівець. За рахунок сильнішої асоціації молекул у подібних речовинах, а значить і виникнення досить міцних водневих зв'язків, температура кипіння спиртів висока. Дисоціація на іони протікає настільки мало, що спирти дають нейтральну реакцію – забарвлення чи фенолфталеїну не змінюється.

Хімічні властивості

Хімічні характеристики цих спиртів аналогічні таким одноатомних, тобто вступають у реакції нуклеофільного заміщення, дегідратації і окислення до альдегідів чи кетонів. Останнє виключено у триатомних спиртів, окиснення яких супроводжується руйнуванням вуглеводневого скелета.

Якісна реакція на багатоатомні спирти проводиться із гідроксидом міді (II). При додаванні індикатора до спирту випадає хелатний комплекс яскраво-синього кольору.

Способи одержання багатоатомних спиртів

Синтез даних речовин можливий шляхом відновлення моносахаридів, а також конденсації альдегідів з лужним середовищем. Нерідко багатоатомні спирти одержую і з природної сировини – плодів горобини.

Найбільш уживаний багатоатомний спирт – гліцерин – одержують шляхом, а з впровадженням нових технологій у хімічну промисловість – синтетичним способом з пропілену, що утворюється в процесі крекінгу нафтопродуктів.

Застосування багатоатомних спиртів

Області застосування багатоатомних спиртів є різними. Еритрит використовують для приготування вибухових речовин, швидковисихаючих фарб. Ксиліт широко використовується в харчовій промисловості при приготуванні діабетичних продуктів, а також у виробництві смол, оліф та ПАР. З пентаеритриту одержують пластифікатори для ПВХ, синтетичних масел. Маніт входить до складу деяких косметичних виробів. А сорбіт знайшов застосування в медицині як замінник сахарози.

Багатоатомні спирти можна як похідні вуглеводнів, у яких кілька атомів водню заміщені на групи ОН.

Двохатомні спирти називаються діолами або гліколями, триатомні - тріоли або гліцерини.

Назви багатоатомних спиртів утворюються за загальними правилами номенклатури ІЮПАК. Представниками багатоатомних спиртів є:

етандіол-1,2 пропантріол-1,2,3

Етиленгліколь гліцерин

Фізичні властивості спиртів.

Багатоатомні спирти – це в'язкі рідини, солодкого смаку, добре розчинні у воді та етанолі, погано – в інших органічних розчинниках. Етиленгліколь сильна отрута.

Хімічні властивості спиртів.

Для багатоатомних спиртів характерні реакції одноатомних спиртів і можуть протікати з участю однієї чи кількох груп –ОН.

Взаємодія з активними металами:

Взаємодія із лугами.Введення в молекулу додаткових груп ВІН, які є електроноакцепторами, посилює кислотні властивостіспиртів, тому що відбувається делокалізація електронної густини.

Взаємодія з гідроксидами важких металів(гідроксидом міді) –якісна реакція на багатоатомні спирти

Взаємодія з галогеноводородами:

Взаємодія з кислотами з утворенням складних ефірів:

а) з мінеральними кислотами

нітрогліцерин

Нітрогліцерин – безбарвна масляниста рідина. Як розбавлених спиртових розчинів (1%) застосовується при стенокардії, т.к. має судинорозширювальну дію.

При взаємодії гліцерину з фосфорною кислотою утворюється суміш α- та β-гліцерофосфатів:

Гліцерофосфати – структурні елементи фосфоліпідів, що застосовуються як загальнозміцнюючий засіб

б) із органічними кислотами. При взаємодії гліцерину з вищими карбоновими кислотамиутворюються жири:

Реакції дегідратації

діоксан (циклічний діефір)

При нагріванні гліцерин розкладається з утворенням сльозогінної речовини – акролеїну:

Акролеїн

Окислення:

При окисленні гліцерину утворюється низка продуктів. При м'якому окисленні – гліцериновий альдегід (1) та дигідроксиацетон (2):

При окисленні в жорстких умовах утворюється 1,3-діоксоацетон (3):

Біологічно значущими є п'яти- та шестиатомні спирти.

Нагромадження -ОН груп веде до появи солодкого смаку. Ксиліт та сорбіт – замінники цукру для хворих на діабет

Інозити –шестиатомні спирти циклогексанового ряду У зв'язку з наявністю асиметричних атомів вуглецю в інозит існує кілька стереоізомерів; найбільш важливий мезоінозит (міоінозит)

інозит мезоїнозіт

Мезоїнозит відноситься до вітаміноподібних сполук (вітаміни групи В) і є структурним компонентом складних ліпідів. У рослинах поширена фітинова кислота, що є гексафосфат мезоинозита. Її кальцієва сіль, звана фітіном, стимулює кровотворення, покращує нервову діяльність при захворюваннях, пов'язаних із нестачею фосфору в організмі.

Феноли

Феноли – це похідні ароматичних вуглеводнів, у яких один або кілька атомів водню заміщені на гідроксильні групи.

Багатоатомні спирти (поліспірти, поліоли) – органічні сполуки класу спиртів, що містять у своєму складі більше однієї гідроксильної групи –OH.

Глюкоза С 6 Н 12 Про 6 - моносахарид (моноза) - поліфункціональна сполука, що містить альдегідну або кетогрупу і кілька гідроксильних груп, тобто полігідроксіальдегіди та полігідроксикетони.

Взаємодія багатоатомних спиртів із гідроксидом міді (II)

Якісні реакції з гідроксидом міді (II) на багатоатомні спирти спрямовані визначення їх слабких кислотних властивостей.

При додаванні свіжоосадженого гідроксиду міді (II) в сильно лужному середовищі водного розчинугліцерину (HOCH 2- CH(OH)-CH 2 OH), і потім до розчину етиленгліколю (етандіолу) (HO CH 2- CH 2 OH), осад гідроксиду міді розчиняється в обох випадках і з'являється яскраво-синє фарбування розчинника (насиченого кольору індиго). Це свідчить про кислотні властивості гліцерину та етиленгліколю.

СуSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

Реакція з Cu(OH) 2 - це якісна реакція на багатоатомні спирти з сусідніми групами ВІН - що зумовлює їх слабкі кислотні властивості. Таку ж якісну реакцію дає формалін та гідроксид міді – альдегідна група реагує за кислотним типом.

Якісна реакція глюкози з гідроксидом міді (ІІ)

Реакція глюкози з гідроксидом міді (II) під час нагрівання демонструє відновлювальні властивостіглюкози. При нагріванні реакція глюкози з гідроксидом міді(II) відбувається з відновленням двовалентної міді Cu(II) до одновалентної міді Cu(I). На початку випадає осад оксиду міді CuO жовтого кольору. У процесі подальшого нагрівання CuO відновлюється до оксиду міді (I) – Cu 2 O, який випадає як червоного осаду. У процесі цієї реакції глюкоза окислюється до глюконової кислоти.

2 HOСН 2 - (СНOH) 4) - СН=O + Cu(OH) 2 = 2HOСН 2 - (СНOH) 4) - СOOH + Cu 2 O↓ + 2 H 2 O

Це якісна реакція глюкози із гідроксидом міді на альдегідну групу.

Спирти - велика група органічних хімічних речовин. Вона включає підкласи одноатомних та багатоатомних спиртів, а також усі речовини комбінованої будови: альдегідоспирти, похідні фенолу, біологічні молекули. Ці речовини вступають у безліч типів реакцій як по гідроксильній групі, так і по атому вуглецю, що її несе. Ці Хімічні властивостіспиртів слід вивчити детально.

Види спиртів

У речовинах спиртів міститься гідроксильна група, приєднана до несучого вуглецевого атома. Залежно кількості атомів вуглецю, з якими з'єднаний несучий З, спирти діляться на:

первинні (з'єднані з кінцевим вуглецем);
вторинні (з'єднані з однією гідроксильною групою, одним воднем та двома вуглецевими атомами);
третинні (з'єднані з трьома вуглецевими атомами та однією гідроксильною групою);
змішані (багатоатомні спирти, в яких є гідроксильні групи у вторинних, первинних або третинних вуглецевих атомів).

Також спирти поділяються залежно від кількості гідроксильних радикалів на одноатомні та багатоатомні. Перші містять лише одну гідроксильну групу у несучого вуглецевого атома, наприклад, етанол. Багатоатомні спирти містять дві та більше гідроксильні групи у різних несучих вуглецевих атомів.

Хімічні властивості спиртів: таблиця

Найбільш зручно подати матеріал, що нас цікавить, за допомогою таблиці, яка відображає загальні принципи реакційної здатності спиртів.

Реакційний зв'язок, тип реакції	Реагент	Продукт
Зв'язок О-Н, заміщення	Активний метал, гідрид активного металу, луг чи аміди активних металів	Алкоголяти
Зв'язок С-О та О-Н, міжмолекулярна дегідратація	Спирт при нагріванні у кислому середовищі	Простий ефір
Зв'язок С-О та О-Н, внутрішньомолекулярна дегідратація	Спирт при нагріванні над концентрованою сірчаною кислотою	Ненасичений вуглеводень
Зв'язок С-О, заміщення	Галогеноводород, тіонілхлорид, квазіфосфонієва сіль, галогеніди фосфору	Галогеналкани
Зв'язок С-О - окиснення	Донори кисню (перманганат калію) з первинним спиртом	Альдегід
Зв'язок С-О - окиснення	Донори кисню (перманганат калію) із вторинним спиртом
Молекула спирту	Кисень (горіння)	Вуглекислий газ та вода.

Реакційна здатність спиртів

Завдяки наявності в молекулі одноатомного спирту вуглеводневого радикалу - зв'язку С-О та зв'язку О-Н- даний клас сполук входить у численні хімічні реакції. Вони визначають хімічні властивості спиртів і залежить від реакційної здатності речовини. Остання, своєю чергою, залежить від довжини вуглеводневого радикала, приєднаного у несучому вуглецевому атому. Чим він більший, тим нижча полярність зв'язку О-Н, через що реакції, що йдуть з відщепленням водню від спирту, протікатиме повільніше. Це знижує константу дисоціації згаданої речовини.

Хімічні властивості спиртів також залежить від кількості гидроксильных груп. Одна зміщує електронну щільність на себе вздовж сигма-зв'язків, що збільшує реакційну здатність по О-Н групе. Оскільки це поляризує зв'язок С-О, то реакції з її розривом йдуть активніше у спиртів, які мають дві і більше О-Н груп. Тому багатоатомні спирти, хімічні властивості яких більш численні, охоче вступають у реакції. Також вони містять кілька спиртових груп, через що вільно можуть вступати в реакції з кожної з них.

Типові реакції одноатомних та багатоатомних спиртів

Типові хімічні властивості спиртів проявляються лише у реакції з активними металами, їх основами та гідридами, кислотами Льюїса. Також типовими є взаємодії з галогенводнями, галогенідами фосфору та іншими компонентами з одержанням галогеналканів. Також спирти є і слабкими підставамитому вступають у реакції з кислотами, утворюючи при цьому галогенводні і складні ефіри неорганічних кислот.

Прості ефіри утворюються із спиртів при міжмолекулярній дегідратації. Ці ж речовини вступають у реакції дегідрування з утворенням альдегідів із первинного спирту та кетонів із вторинного. Третичні спирти у подібні реакції не вступають. Також хімічні властивості етилового спирту (та інших спиртів) залишають можливість їх повного окислення киснем. Це проста реакціягоріння, що супроводжується виділенням води з вуглекислим газом та деякою кількістю тепла.

Реакції з атому водню зв'язку О-Н

Хімічні властивості одноатомних спиртів допускають розрив зв'язку О-Н та відщеплення водню. Ці реакції протікають при взаємодії з активними металами та їх основами (лугами), з гідридами активних металів, а також кислотами Льюїса.

Також спирти активно вступають у реакції зі стандартними органічними та неорганічними кислотами. У разі продуктів реакції є складний ефір чи галогенуглеводород.

Реакції синтезу галогеналканів (за зв'язком С-О)

Галогеналкани - це типові сполуки, які можуть бути отримані зі спиртів при перебігу кількох типів хімічних реакцій. Зокрема, хімічні властивості одноатомних спиртів дозволяють вступати у взаємодію з галогенводнями, з галогенідами трьох-і пятивалентного фосфору, квазіфосфонієвими солями, тіонілхлоридом. Також галогеналкани із спиртів можуть бути отримані проміжним шляхом, тобто синтезом алкілсульфонату, який пізніше вступить у реакцію заміщення.

Приклад першої реакції з галогенводнем вказаний на графічному додатку вище. Тут бутиловий спирт реагує із хлоридом водню з утворенням хлорбутану. Загалом клас сполук, що містять хлор і вуглеводневий насичений радикал, називається алкілхлоридом. Побічним продуктом хімічної взаємодіїє вода.

Реакції з одержанням алкілхлориду (йодиду, броміду чи фториду) досить численні. Типовий приклад - взаємодія з трибромідом фосфору, пентахлоридом фосфору та іншими сполуками даного елемента та його галогенідів, перхлоридів та перфторидів. Вони протікають механізмом нуклеофільного заміщення. З тіонілхлоридом спирти реагують також з утворенням хлоралкану та виділенням SO 2 .

Наочно хімічні властивості одноатомних граничних спиртів, що містять насичений вуглеводневий радикал, представлені у вигляді реакцій на ілюстрації нижче.

Спирти легко взаємодіють із квазіфосфонієвою сіллю. Однак дана реакція найбільш вигідна при протіканні одноатомних вторинних і третинних спиртів. Вони регіоселективні, дозволяють "імплантувати" галогенову групу в певне місце. Продукти таких реакцій виходять із високою масовою часткою виходу. А багатоатомні спирти, хімічні властивості яких дещо відрізняються від таких у одноатомних, можуть ізомеризуватися в ході реакції. Тому отримання цільового продукту не може. Приклад реакцію зображенні.

Внутрішньомолекулярна та міжмолекулярна дегідратація спиртів

Гідроксильна група, розташована у вуглецевого атома, що несе, може відщеплюватися за допомогою сильних акцепторів. Так протікають реакції міжмолекулярної дегідратації. При взаємодії однієї молекули спирту з іншого розчині концентрованої сірчаної кислоти молекула води відщеплюється від обох гідроксильних груп, радикали яких з'єднуються в молекулу простого ефіру. При міжмолекулярній дегідратації етаналю можна отримати діоксан - продукт дегідратації за чотирма гідроксильними групами.