Одноатомні спирти.

Спиртами називаються похідні вуглеводнів, що є продуктами заміщення атома (атомів) водню у вуглеводневій молекулі гідроксильною групою -ОН. Залежно від того, скільки атомів водню заміщено, спирти бувають одноатомними і багатоатомними. Тобто. число груп-ОН у молекулі спирту характеризує атомність останнього.

Найбільше значення мають граничні одноатомні спирти. Склад членів низки граничних одноатомних спиртів може бути виражений загальною формулою - СnH2n+1ОН або R-OH.

Декілька перших членів гомологічного ряду спиртів та їх назви за радикально-функціональною, замісною та раціональною номенклатурами відповідно наведені нижче:

За радикально-функціональною номенклатурою назва спиртів утворюється з назви радикалів та слова «спирт», що виражає функціональну назву класу.

Хімічні властивості

• 1. Спирти реагують із лужними металами (Na, K тощо) з утворенням алкоголятів:
• 2R - OH + 2Na ® 2R - ONa + H2
• 2. Заміщення гідроксильної групи спиртів на галоген

R - ВІН + Н - X « R - X + H2O

3. Взаємодія спиртів із кислотами називають реакцією етерифікації. В результаті її утворюються складні ефіри:

R-OH + HO-C-R1 «R--O-C-R1 + H2O

4. За високої температури кисень повітря окислює спирти з утворенням СО2 або Н2О (процес горіння). Метанол і етанол горять полум'ям, що майже не світиться, вищі - яскравішим коптячим. Це з збільшенням відносного збільшенням вуглецю в молекулі.

Розчини KMnO4 та K2Cr2O7 (кислі) окислюють спирти. Розчин KMnO4 знебарвлюється, розчин K2Cr2O7 стає зеленим.

Первинні спирти утворюють альдегіди, вторинні - кетони, подальше окислення альдегідів і кетонів призводить до отримання карбонових кислот.

5. При пропусканні парів первинних та вторинних спиртів над поверхнею наколених дрібнороздроблених металів (Cu, Fe) відбувається їх дегідрування:

СН3--СН--Н CH3--C--H

Багатоатомні спирти.

Двохатомні спирти називаються гліколями, триатомні – гліцеринами. За міжнародною замісною номенклатурою двоатомні спирти називаються алкандіолами, триатомні – алкантріолами. Спирти з двома гідроксилами при одному вуглецевому атомі зазвичай у вільному вигляді немає; при спробах отримати їх вони розкладаються, виділяючи воду і перетворюючись на з'єднання з карбонільною групою - альдегіди або кетони

Трихатомні спирти з трьома гідроксилами при одному вуглецевому атомі ще більш нестійкі, ніж аналогічні двоатомні, і у вільному вигляді невідомі:

Тому першим представником двоатомних спиртів є похідне етану складу С2Н4(ОН)2 з гідроксильними групами при різних вуглецевих атомах - 1,2-етандіол, або інакше - етиленгліколь (гліколь). Пропану відповідає вже два двоатомні спирти - 1,2-пропадіол, або пропіленгліколь, і 1,3-пропандіол, або триметиленгліколь:

Гліколі, в яких дві спиртові гідроксильні групи розташовані в ланцюзі поряд - при сусідніх атомах вуглецю, називаються a-гліколями (наприклад, етиленгліколь, пропіленгліколь). Гліколі зі спиртовими групами, розташованими через один вуглецевий атом, називаються b-гліколями (триметиленгліколь). І так далі.

Серед двоатомних спиртів етиленгліколь є найбільшим інтересом. Він використовується як антифриз для охолодження циліндрів автомобільних, тракторних та авіаційних двигунів; при отриманні лавсану (поліефір спирту з терефталевою кислотою).

Це безбарвна сиропоподібна рідина, яка не має запаху, солодка на смак, отруйна. Змішується з водою та спиртом. Ткіп. = 197 оС, Тпл. = -13 оС, d204 = 1,114 г/см3. Горюча рідина.

Дає всі реакції, характерні для одноатомних спиртів, причому в них може брати участь одна або обидві спиртові групи. Внаслідок наявності двох ОН-груп гліколі мають дещо кисліші властивості, ніж одноатомні спирти, хоча і не дають кислої реакції на лакмус, не проводять електричного струму. Але, на відміну від одноатомних спиртів, вони розчиняють гідроксиди. важких металів. Наприклад, при приливанні етиленгліколю до блакитного драглистого осаду Cu(OH)2 утворюється синій розчин гліколяту міді:

При дії PCl5 хлором заміщаються обидві гідроксидні групи, при дії HCl - одна і утворюються так звані гліколі хлоргідрини:

При дегідратації з 2-х молекул етиленгліколю утворюється діетиленгліколь:

Останній, може, виділяючи внутрішньомолекулярно одну молекулу води, перетворюватися на циклічну сполуку з двома групами простого ефіру - діоксан:

З іншого боку, діетиленгліколь може реагувати з наступною молекулою етиленгліколю, утворюючи з'єднання також з двома групами простого ефіру, але з відкритим ланцюгом - триетиленгліколь. Послідовна взаємодія щодо такого роду реакції багатьох молекул гліколю призводить до утворення полігліколів - високомелекулярних сполук, що містять безліч угруповань простого ефіру. Реакції утворення полігліколів відносяться до реакцій поліконденсації.

Полігліколі використовуються у виробництві синтетичних миючих засобів, змочувачів, піноутворювачів.

Хімічні властивості

Головною особливістю простих ефірів є їхня хімічна інертність. На відміну від складних ефірів, вони не гідролізуються і не розкладаються водою на вихідні спирти. Безводні (абсолютні) ефіри на відміну спиртів за нормальних температур не реагують з металевим натрієм, т.к. у їх молекулах немає активного водню.

Розщеплення простих ефірів відбувається під впливом деяких кислот. Наприклад, концентрована (особливо димна) сірчана кислотапоглинає пари простих ефірів, і при цьому утворюється складний ефір сірчаної кислоти (етилсерна кислота) та спирт.

Йодистоводнева кислота також розкладає прості ефіри, в результаті виходять галогеналкіл та спирт.

При нагріванні металевий натрій розщеплює прості ефіри з утворенням алкоголю та натрійорганічної сполуки.

Які у своєму складі містять одну або кілька гідроксильних груп. Залежно кількості груп ВІН ці діляться на одноатомні спирти, триатомні тощо. Найчастіше ці складні речовинирозглядають як похідні вуглеводнів, молекули яких зазнали змін, т.к. один або кілька атомів водню зайнялися гідроксильною групою.

Найбільш простими представниками даного класу є одноатомні спирти, загальна формулаяких виглядає так: R-OH або

Cn+ H 2n+1OH.

1. Спирти, що містять до 15 атомів вуглецю - рідини, 15 і більше - тверді речовини.
2. Розчинність у воді залежить від молекулярної масичим вона вище, тим спирт гірше розчиняється у воді. Так, нижчі спирти (до пропанолу) поєднуються з водою в будь-яких пропорціях, а вищі практично не розчиняються в ній.
3. Температура кипіння також зростає із збільшенням атомної масинаприклад, t кип. СН3ОН = 65 ° С, а t кип. С2Н5ОН = 78 °С.
4. Що температура кипіння, тим нижче леткість, тобто. речовина погано випаровується.

Дані фізичні властивості насичених спиртів з однією гідроксильною групою можна пояснити виникненням міжмолекулярного водневого зв'язку між окремими молекулами самої сполуки або спирту та води.

Одноатомні спирти здатні вступати в такі хімічні реакції:

Розглянувши хімічні властивості алкоголів, можна дійти невтішного висновку, що одноатомні спирти - це амфотерні сполуки, т.к. вони можуть реагувати з лужними металами, виявляючи слабкі та з галогенводнями, виявляючи основні властивості. Усі хімічні реакції йдуть із розривом зв'язку О-Нчи С-О.

Таким чином, граничні одноатомні спирти - це складні сполуки з однією групою ВІН, які не мають вільних валентностей після утворення зв'язку С-Сі виявляють слабкі властивості і кислот, і основ. За рахунок своїх фізичних та хімічних властивостей вони знайшли широке застосування в органічному синтезі, у виробництві розчинників, добавок до палива, а також у харчовій промисловості, медицині, косметології (етанол).

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 властивості спиртів слід детально вивчити.

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 або аміди активних металів	Алкоголяти
Зв'язок С-О та О-Н, міжмолекулярна дегідратація	Спирт при нагріванні в 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 вступає 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 виявляються лише в 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 основами, тому вступають у реакції з кислотами, утворюючи при цьому галогенводні та 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 із кислотами Льюїса.

Також спирти активно вступають у реакції зі стандартними органічними та не органічними кислотами. У даному випадкуПродуктом реакції є складний ефір або галогенвуглеводень.

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

Галогеналкани - це типові сполуки, які можна одержати зі спиртів під час протікання 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, 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.

При внутрішньомолекулярній дегідратації препаратом є алкен.

Спирти– це похідні вуглеводнів, у молекулах яких міститься одна або кілька гідроксильних ВІН – груп, пов'язаних із насиченим атомом вуглецю.

Номенклатура: систематична – до назви відповідного вуглеводню додають закінчення – ол, цифрою вказують положення ОН-групи; застосовують тривіальні назви.

КЛАСИФІКАЦІЯ

За кількістю ВІН – групспирти поділяються на

● одноатомні

● двоатомні (діоли)

● триатомні (тріоли)

● багатоатомні (поліоли)

Залежно від положення ОН-групрозрізняють

● первинні

● вторинні

● третинні

Залежно від природи радикалу Rрозрізняють

● насичені

● ненасичені

● ароматичні

● аліциклічні

Ізомерія

1. Вуглецевого скелета

2. Положення функціональної групи:

3. Міжкласова ізомерія (спирти ізомерні класу простих ефірів)

§3. Способи одержання одноатомних спиртів.

1. Гідратація алкенів

Залежно від будови ненасиченого вуглеводнюможуть утворюватися первинні, вторинні та третинні спирти:

етилен етанол

пропілен 2-пропанол

метилпропен 2-метил-2-пропанол

2. Гідроліз галогенпохідних; здійснюється під дією водного розчинулуги:

3. Гідроліз складних ефірів:

4. Відновлення карбонільних сполук:

5. Деякі специфічні методи одержання:

а) одержання метанолу із синтез-газу (тиск – 50 – 150атм, температура – ​​200 – 300°С, каталізатори – оксиди цинку, хрому, алюмінію):

б) отримання етанолу бродінням цукрів:

Фізичні властивості

Метиловий спирт – безбарвна рідина з характерним спиртовим запахом,

Т кіп. = 64,7 про З, горить блідим полум'ям. Сильно отруйний.

Етиловий спирт – безбарвна рідина з характерним спиртовим запахом,

Т кіп. =78,3 про

Спирти З 1 - З 11 - рідини, З 12 і вище - тверді речовини.

спирти З 4 - З 5 мають задушливий солодкуватий запах;

вищі спирти запаху немає.

Відносна густина менше 1, тобто. легше за воду.

Нижчі спирти (до 3) з водою змішуються в будь-яких співвідношеннях.

Зі збільшенням вуглеводневого радикалу розчинність у воді зменшується, зростає гідрофобність молекули.

Спирти здатні до міжмолекулярної асоціації:

У зв'язку з цим температури кипіння та плавлення у спиртів вищі, ніж у відповідних вуглеводнів та галогенпохідних.

Здатність етилового спиртудо утворення водневих зв'язків є основою його антисептичних властивостей.

§5. Хімічні властивості одноатомних спиртів.

Характерні реакції спиртів визначаються наявністю в їхній молекулі гідроксильної групи, яка зумовлює їх значну реакційну здатність.

1. Взаємодія із лужними металами:

Алкоголяти металів R-ОМе – безбарвні тверді речовини, що легко гідролізуються водою. Є сильними підставами.

2.Основні властивості

3.Освіта простих ефірів:

4. Освіта складних ефірів

з неорганічними кислотами:

з органічними кислотами:

5.Реакція спиртів з галогенводнями:

Використання галогенідів фосфору:

6. Реакції дегідратації спиртів.

Відщеплення води від спиртів відбувається у присутності кислот або над каталізаторами за підвищеної температури.

Дегідратація спиртів протікає згідно з емпіричним правилом Зайцева: переважно водень відщеплюється від найменш гідрогенізованого β-вуглецевого атома.

1) Дегідратація первинних спиртів протікає у жорстких умовах:

2) Дегідратація вторинних спиртів:

3) Дегідратація третинних спиртів:

7. Окислення (окислювачі – КМnО 4 , До 2 Сr 2 Про 7 у кислому середовищі)

8.Дегідрування спиртів:

Двохатомні спирти (діоли)

Способи одержання.

1. Окислення етилену

2. Гідроліз дигалогенпохідного

Фізичні властивості:

Етиленгліколь - в'язка безбарвна рідина солодка на смак, розчиняється у воді; безводний етиленгліколь гігроскопічний.

Хімічні властивості

Реакції в основному аналогічні реакцій одноатомних спиртів, причому реакції можуть протікати по одній або двох гідроксильних груп.

1. Кислотні властивості; етиленгліколь більше сильна кислота, ніж етанол

(РК а = 14,8). Освіта гліколятів

2. Реакції заміщення на галогени

3. Освіта простих ефірів

4. Дегідратація

5. Окислення

Трихатомні спирти (тріоли)

Способи одержання.

1. Гідроліз жирів

2. З аллілхлориду

Фізичні властивості:

Гліцерин – в'язка рідина із солодким смаком. Не обмежено розчинний у воді, етанолі; не розчиняється в ефірі, безводний гліцерин гігроскопічний (поглинає до 40% вологи з повітря).

Хімічні властивості

Реакції в основному аналогічні реакцій одноатомних спиртів, причому реакції можуть протікати по одній, по двох або відразу по трьох гідроксильних груп.

1. Кислотні властивості; гліцерин більш сильна кислота, ніж етанол та етиленгліколь. рК а = 13, 5.

З гідроксидом міді утворює хелатний комплекс:

2. Реакції заміщення

3. Дегідратація

Застосування спиртів

Метанол і етанол використовуються як розчинники, а так само як вихідні речовини в синтезі органічних речовин. Етанол застосовують у фармації для приготування настоянок, екстрактів; у медицині – як антисептик.

Етиленгліколь застосовують для отримання синтетичних поліефірних волокон (наприклад, лавсан), а також як антифриз (50%-ний р-р) – незамерзаюча рідина для охолодження двигунів внутрішнього згоряння.

Гліцерин використовується як компонент косметичних препаратів та мазей. Тринітрат гліцерину – лікарський препарат при лікуванні стенокардії.

Тринітрат гліцерину застосовують у виробництві вибухових речовин (динаміт).

Використання гліцерину в харчовій та текстильній промисловості.

(алкоголі) – клас органічних сполук, що містять одну або кілька угруповань С-ОН, при цьому гідроксильна група ВІН пов'язана з аліфатичним атомом вуглецю (з'єднання, у яких атом вуглецю в угрупованні С-ОН входить до складу ароматичного ядра, називаються фенолами)

Класифікація спиртів різноманітна і залежить від того, яку ознаку будови взято за основу.

1. Залежно кількості гідроксильних груп у молекулі спирти ділять на:

а) одноатомні (містять одну гідроксильну ОН-групу), наприклад, метанол СН 3 ОН, етанол С 2 Н 5 ОН, пропанол С 3 Н 7 ОН

б) багатоатомні (дві та більше гідроксильних груп), наприклад, етиленгліколь

HO -З H 2 - CH 2 - OH , гліцерин HO–СH 2 –СН(ОН)–CH 2 –OH, пентаеритрит С(СН 2 ОН) 4 .

З'єднання, в яких один атом вуглецю

є дві гідроксильні групи, в більшості випадків нестабільні і легко перетворюються на альдегіди, відщеплюючи при цьому воду: RCH (OH ) 2 ® RCH = O + H 2 O , не існують.

2. За типом атома вуглецю, з яким пов'язана група ВІН, спирти поділяють на:

а) первинні, у яких ОН-група пов'язані з первинним атомом вуглецю. Первинним називають атом вуглецю (виділений червоним кольором), пов'язаний лише з одним вуглецевим атомом. Приклади первинних спиртів – етанол С

H 3 - CH 2 - OH, пропанол С H 3 - CH 2 - CH 2 - OH. б) вторинні, у яких ОН-група пов'язана з вторинним атомом вуглецю. Вторинний атом вуглецю (виділений синім кольором) пов'язаний одночасно з двома атомами вуглецю, наприклад, вторинний пропанол, вторинний бутанол (рис. 1).

Рис. 1. БУДОВА ВТОРИННИХ СПИРТІВ

в) третинні, у яких ОН-група пов'язана з третинним атомом вуглецю. Третичний вуглецевий атом (виділено зеленим кольором) пов'язаний одночасно з трьома сусідніми атомами вуглецю, наприклад, третинний бутанол та пентанол (рис. 2).

Рис. 2. БУДОВА ТРЕТИЧНИХ СПИРТІВ

Відповідно до типу вуглецевого атома приєднану до нього спиртову групу також називають первинною, вторинною або третинною.

У багатоатомних спиртів, що містять дві або більше ОН-груп, можуть бути одночасно як первинні, так і вторинні НО-групи, наприклад, в гліцерині або ксиліті (рис. 3).

Рис. 3. ПОЄДНАННЯ У СТРУКТУРІ БАГАТОАТОМНИХ СПИРТІВ ПЕРВИННИХ І ВТОРИННИХ ВІН-ГРУП.

3. За будовою органічних груп, пов'язаних ОН-групою, спирти поділяють на граничні (метанол, етанол, пропанол), ненасичені, наприклад, аліловий спирт СН 2 =СН–СН 2 –ОН, ароматичні (наприклад, бензиловий спирт С 6 Н 5 СН 2 ОН), що містять у складі групи

R ароматичну групу.

Ненасичені спирти, у яких ОН-група «примикає» до подвійного зв'язку, тобто. пов'язана з атомом вуглецю, що бере участь одночасно в утворенні подвійного зв'язку (наприклад, вініловий спирт СН 2 =СН–ОН), вкрай нестабільні і відразу ж ізомеризуються ( см.ІЗОМЕРІЗАЦІЯ) в альдегіди або кетони:

CH 2 =CH-OH ® CH 3 -CH=O Номенклатура спиртів. Для поширених спиртів, що мають просту будову, використовують спрощену номенклатуру: назву органічної групи перетворюють на прикметник (за допомогою суфікса та закінчення овий») і додають слово «спирт»:У тому випадку, коли будова органічної групи складніша, використовують загальні для всієї органічної хімії правила. Назви, складені за такими правилами, називають систематичними. Відповідно до цих правил, вуглеводневий ланцюг нумерують з того кінця, до якого ближче розташована ОН-група. Далі використовують цю нумерацію, щоб вказати положення різних заступників уздовж основного ланцюга, наприкінці назви додають суфікс «ол» і цифру, що вказує положення ОН-групи (рис. 4):4. СИСТЕМАТИЧНІ НАЗВИ СПИРТІВ. Функціональні (ОН) і заміщаючі (СН 3) групи, а також відповідні їм цифрові індекси виділені кольорами, що розрізняються.Систематичні назви найпростіших спиртів становлять за тими самими правилами: метанол, етанол, бутанол. Для деяких спиртів збереглися тривіальні (спрощені) назви, що склалися історично: пропаргіловий спирт НСє С–СН 2 –ОН, гліцерин HO–СH 2 –СН(ОН)–CH 2 –OH, пентаеритрит С(СН 2 ОН) 4 , фенетиловий спирт З 6 Н 5 –CH 2 –CH 2 –OH.Фізичні властивості спиртів. Спирти розчиняються в більшості органічних розчинників, перші три найпростіші представники - метанол, етанол і пропанол, а також третинний бутанол (Н 3 С) 3 СОН - змішуються з водою в будь-яких співвідношеннях. При збільшенні кількості атомів С в органічній групі починає позначатися гідрофобний (водовідштовхувальний) ефект, розчинність у воді стає обмеженою, а при R , Що містить понад 9 атомів вуглецю, практично зникає.

Завдяки наявності ОН-груп між молекулами спиртів виникають водневі зв'язки.

Рис. 5. Водневі зв'язки в спіртах(показані пунктиром)

В результаті у всіх спиртів вища температура кипіння, ніж у відповідних вуглеводнів, наприклад, Т. кип. етанолу +78 ° С, а Т. кіп. етану -88,63 ° С; Т. кіп. бутанолу та бутану відповідно +117,4°С та –0,5°С.

Хімічні характеристики спиртів. Спирти відрізняються різноманітними перетвореннями. Реакції спиртів мають деякі загальні закономірності: реакційна здатністьпервинних одноатомних спиртів вище, ніж вторинних, своєю чергою, вторинні спирти хімічно активніші, ніж третинні. Для двоатомних спиртів, у тому випадку, коли ОН-групи знаходяться у сусідніх атомів вуглецю, спостерігається підвищена (порівняно з одноатомними спиртами) реакційна здатність через взаємного впливуцих груп. Для спиртів можливі реакції, що проходять із розривом як С–О, так і О–Н – зв'язків.

1. Реакції, що протікають по зв'язку О-Н.

При взаємодії з активними металами (Na, K, Mg, Al) спирти виявляють властивості слабких кислот і утворюють солі, які називаються алкоголятами або алкоксидами:

CH 3 OH + 2 Na ® 2 CH 3 OK + H 2

Алкоголяти хімічно не стабільні і при дії води гідролізуються з утворенням спирту та гідроксиду металу:

C 2 H 5 ОК + H 2 O

® C 2 H 5 OH + КOH

Ця реакція показує, що спирти в порівнянні з водою є більш слабкі кислоти(сильна кислота витісняє слабку), крім того, при взаємодії із розчинами лугів спирти не утворюють алкоголяти. Тим не менш, у багатоатомних спиртах(у тому випадку, коли ОН-групи приєднані до сусідніх атомів С) кислотність спиртових груп набагато вища, і вони можуть утворювати алкоголяти не тільки при взаємодії з металами, але й з лугами:

HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2NaOH ® NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2H 2 OКоли в багатоатомних спиртах АЛЕ-групи приєднані до несумісних атомів С, властивості спиртів близькі до одноатомних, оскільки взаємовплив АЛЕ-груп не виявляється.

При взаємодії з мінеральними чи органічними кислотами спирти утворюють складні ефіри – сполуки, що містять фрагмент

R – O – A (А – залишок кислоти). Утворення складних ефірів відбувається і при взаємодії спиртів з ангідридами та хлорангідридами карбонових кислот(Рис. 6).

При дії окислювачів (К 2 Cr 2 O 7 KMnO 4) первинні спиртиутворюють альдегіди, а вторинні – кетони (рис.7)

Рис. 7. ОСВІТА АЛЬДЕГІДІВ І КЕТОНІВ ПРИ ОКИСЛЕННІ СПИРТІВ

Відновлення спиртів призводить до утворення вуглеводнів, що містять ту саму кількість атомів, що молекула вихідного спирту (рис.8).

8. ВІДНОВЛЕННЯ БУТАНОЛУ

2. Реакції, які відбуваються у зв'язку С–О.

У присутності каталізаторів або сильних мінеральних кислот відбувається дегідратація спиртів (відщеплення води), при цьому реакція може йти у двох напрямках:

а) міжмолекулярна дегідратація за участю двох молекул спирту, при цьому зв'язки С–О у однієї з молекул розриваються, у результаті утворюються прості ефіри – сполуки, що містять фрагмент

R-Про-R (Мал. 9А).

б) при внутрішньомолекулярній дегідратації утворюються алкени – вуглеводні з подвійним зв'язком. Часто обидва процеси – утворення простого ефіру та алкену – протікають паралельно (рис. 9Б).

У разі вторинних спиртів при утворенні алкену можливі два напрями реакції (рис. 9В), переважний напрямок те, при якому в процесі конденсації відщеплюється водень від найменш гідрогенізованого атома вуглецю (відзначений цифрою 3), тобто. оточеного меншою кількістю атомів водню (порівняно з атомом 1). Показані на рис. 10 реакції використовують для отримання алкенів та простих ефірів.

Розрив зв'язку С–О у спиртах відбувається також при заміщенні ОН-групи галогеном, або аміногрупою (рис. 10).

Рис. 10. ЗАМІНА ВІН-ГРУПИ У СПИРТАХ ГАЛОГЕНОМ ЧИ АМІНОГРУПОЮ

Реакції, показані на рис. 10 використовують для отримання галогенвуглеводнів і амінів.

Одержання спиртів. Деякі з наведених вище реакцій (рис. 6,9,10) оборотні і при зміні умов можуть протікати в протилежному напрямку, приводячи до отримання спиртів, наприклад, при гідролізі складних ефірів і галогенвуглеводнів (рис.11А і Б, відповідно), а також гідратацією Алкенів – приєднанням води (рис.11В).

Рис. 11. ОТРИМАННЯ СПИРТІВ ГІДРОЛІЗОМ І ГІДРАТАЦІЄЮ ОРГАНІЧНИХ СПОЛУК

Реакція гідролізу алкенів (рис. 11, схема) лежить в основі промислового виробництванижчих спиртів, що містять до 4 атомів.

Етанол утворюється і при так званому спиртовому бродінні цукрів, наприклад, глюкози С6Н12О6. Процес протікає в присутності дріжджових грибків і призводить до утворення етанолу та СО 2:

® 2С 2 Н 5 ВІН + 2СО 2

Бродінням можна отримати не більше ніж 15% водний розчин спирту, оскільки при вищій концентрації спирту дріжджові грибки гинуть. Розчини спирту вищої концентрації одержують перегонкою.

Метанол отримують у промисловості відновленням монооксиду вуглецю при 400

° Під тиском 20-30 МПа в присутності каталізатора, що складається з оксидів міді, хрому, і алюмінію:® Н 3 СОН Якщо замість гідролізу алкенів (рис. 11) проводити окислення, то утворюються двоатомні спирти (рис. 12) 12. ОТРИМАННЯ ДВОХАТОМНИХ СПИРТІВЗастосування спиртів. Здатність спиртів брати участь у різноманітних хімічних реакціяхдозволяє їх використовувати для отримання всіляких органічних сполук: альдегідів, кетонів, карбонових кислот простих і складних ефірів, які застосовують як органічні розчинники, при виробництві полімерів, барвників і лікарських препаратів.

Метанол СН 3 ВІН використовують як розчинник, а також у виробництві формальдегіду, що застосовується для отримання фенолформальдегідних смол, Останнім часомметанол розглядають як перспективне паливо моторне. Великі обсяги метанолу використовують при видобутку та транспорті природного газу. Метанол – найбільш токсична сполука серед усіх спиртів, смертельна доза прийому внутрішньо – 100 мл.

Етанол З 2 Н 5 ВІН – вихідна сполука для отримання ацетальдегіду, оцтової кислоти, а також для виробництва складних ефірів карбонових кислот, що використовуються як розчинники. Крім того, етанол – основний компонент усіх спиртних напоїв, його широко застосовують і в медицині як дезінфікуючий засіб.

Бутанол використовують як розчинник жирів і смол, крім того, він служить сировиною для отримання запашних речовин (бутилацетату, бутилсаліцилат та ін). У шампунях він використовується як компонент, що підвищує прозорість розчинів.

Бензиловий спирт З 6 Н 5 -CH 2 -OH у вільному стані (і у вигляді складних ефірів) міститься в ефірних оліях жасмину та гіацинту. Він має антисептичні (знезаражуючі) властивості, в косметиці він використовується як консервант кремів, лосьйонів, зубних еліксирів, а в парфумерії - як запашна речовина.

Фенетиловий спирт З 6 Н 5 -CH 2 -CH 2 -OH має запах троянди, міститься в рожевому маслі, його використовують у парфумерії.

Етиленгліколь HOCH 2 -CH 2 OH використовують у виробництві пластмас і як антифриз (добавка, що знижує температуру замерзання водних розчинів), крім того, при виготовленні текстильних та друкарських фарб.

Діетиленгліколь HOCH 2 -CH 2 OCH 2 -CH 2 OH використовують для заповнення гальмівних гідравлічних пристроїв, а також у текстильній промисловості при обробці та фарбуванні тканин.

Гліцерин

HOCH 2 – CH (OH) – CH 2 OH застосовують для отримання поліефірних смол гліфталевих, крім того, він є компонентом багатьох косметичних препаратів. Нітрогліцерин (рис. 6) – основний компонент динаміту, що застосовується в гірській справі та залізничному будівництві як вибухова речовина.

Пентаеритрит (

HOCH 2) 4 З застосовують для отримання поліефірів (пентафталеві смоли), як затверджувача синтетичних смол, як пластифікатор полівінілхлориду, а також у виробництві вибухової речовини тетранітропентаеритриту.

Багатоатомні спирти ксиліт НОСН 2 –(СНОH) 3 –CН 2 ВІН та сорбіт neНОСН 2 – (СНОН) 4 –СН 2 OН мають солодкий смак, їх використовують замість цукру у виробництві кондитерських виробів для хворих на діабет та людей, які страждають від ожиріння. Сорбіт міститься в ягодах горобини та вишні.

Михайло Левицький

ЛІТЕРАТУРА Шабаров Ю.С. Органічна хімія . Москва, "Хімія", 1994