Получение одноатомных спиртов

СПИРТЫ

Спирты – органические соединения, содержащие одну или несколько гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом. Функциональная группа – ОН. Число гидроксильных групп определяет атомность спирта.

Одноатомные предельные спирты

Одноатомные предельные спирты содержат одну гидроксильную группу, соединенную с предельным углеводородным радикалом. Общая формула: R–OH, C_nH_2n+1OH, C_nH_2n+2O. Для спиртов характерны изомерия положения функциональной группы и изомерия углеродного скелета.

Спирты, в которых гидроксильная группа находится в положении 1 (присоединена к первичному атому углерода), называются первичными. Если гидроксильная группа расположена в середина цепи (присоединена к вторичному атому углерода), то спирт называется вторичным. Присоединение гидроксильной группы к третичному атому углерода приводит к образованию третичных спиртов.

метанол (метиловый спирт)	этанол (этиловый спирт)	пропанол-1 (н -пропиловый спирт)
(п е р в и ч н ы е)
пропанол-2 (изопропиловый спирт)	бутанол-1 (н -бутиловый спирт)	метилпропанол-1 изобутиловый спирт)
(вторичный)	(п е р в и ч н ы е)
бутанол-2 (втор -бутиловый спирт)	метилпропанол-2 (трет -бутиловый спирт)
(вторичный)	(третичный)

Физические свойства. Низшие спирты, содержащие менее 12 атомов углерода, – жидкости, температуры кипения которых значительно выше температур кипения соответствующих алканов. Причиной этого является образование водородных связей за счет полярности связи О–Н и наличия собственных (неподеленных) пар электронов атомов кислорода. За счет образования водородных связей спирты с небольшим числом атомов углерода в цепи хорошо растворимы в воде.

Химические свойства. Особенности химических свойств спиртов определяются наличием функциональной группы ОН. Электроотрицательный атом кислорода оттягивает на себя общие электронные пары, приобретая при этом отрицательный заряд, а соседние атомы углерода и водорода получают положительные заряды. Смещение электронных пар приводит к образованию полярных связей, менее прочных и более реакционноспособных.

Основные химические реакции предельных одноатомных спиртов:

Реакции, протекающие с разрывом связи RО–Н

а). Кислотные свойства спиртов:

2С₂H₅OH + 2Na ® H₂­+ 2C₂H₅ONa

этилат натрия (алкоголят);

С₂H₅ONa + Н₂O ® С₂H₅OH + NaOH

(гидролиз алкоголятов);

С₂H₅OH + NaОН ¹ (одноатомные спирты не реагируют со щелочами).

б). Образование сложных эфиров с органическими и неорганическими кислотами:

С₂H₅OH + СН₃СООН Н₂О + СН₃СООС₂Н₅

(этилацетат);

С₂H₅OH + HNO₃ (HO–NO₂) Н₂О + С₂Н₅ОNO₂.

Реакции, протекающие с разрывом связи R–ОН

а). Замещение гидроксильной группы на галоген (проявление слабых основных свойств): С₂H₅OH + HCl ® C₂H₅Cl + H₂O ;

б). Внутримолекулярная дегидратация:

СH₃–СН₂–OH H₂O + СН₂=СН₂

(получение алкенов);

СH₃–СН₂–СН(OH)–СН₃ СH₃–СН=СН–СH₃ + H₂O

(реакция протекает по правилу Зайцева – водород уходит от наименее гидрированного атома углерода).

в). Межмолекулярная дегидратация (получение простых эфиров):

^{(диметиловый эфир).}

Простые эфиры образуют самостоятельный класс органических соединений общей формулы C_nH_2n+2O, который изомерен классу предельных одноатомных спиртов (межклассовая изомерия).

Реакции окисления одноатомных спиртов

а). Горение: С_nH_2n+2O + (1,5n +0,5)O₂ ® nCO₂ + (n +1)H₂O.

б). Окисление кислородом воздуха в присутствии катализаторов:

^{(первичный спирт) (альдегид)}

^{(вторичный спирт) (кетон)}

в). Окисление оксидом меди (II):

^{(первичный спирт) (альдегид)}

г). Окисление перманганатом калия или дихроматом калия при комнатной температуре (первичные спирты окисляются до карбоновых кислот; вторичные спирты – до кетонов; третичные спирты в указанных условиях не окисляются):

5СH₃OH+6KMnO₄+9H₂SO₄ ® 5CO₂+6MnSO₄+3K₂SO₄+19H₂O;

5СH₃–СН(OH)–СН₃+2KMnO₄+3H₂SO₄®

5СH₃–СO–СН₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O.

Одноатомные непредельные спирты

Непредельные спирты (алкенолы и алкинолы) — производные непредельных углеводородов, в молекулах которых водородный атом замещен на гидроксильную группу.

Например,

пропенол-1 (аллиловый спирт)	пропинол-1 (пропаргиловый спирт)	3-фенилпропенол-1 (коричный спирт)

Структурная изомерия непредельных спиртов связана со строением углеродной цепи и положением в ней кратной связи и гидроксильной группы.

Непредельные спирты, в которых гидроксильная группа находится непосредственно при углеродном атоме с двойной связью (этиленовые спирты или енолы), неустойчивы и в свободном состоянии не встречаются. В растворах они могут существовать непродолжительное время, изомеризуясь затем в более стабильную форму — альдегиды или кетоны:

виниловый спирт этаналь

Непредельные спирты, имея в молекуле кратную связь и гидроксильную группу, проявляют свойства спиртов и непредельных соединений.

1. Гидратация алкенов:

СH₃–CH=CH₂+H₂ОCH₃–CH(ОН)–CH₃.

2. Гидролиз галогеноалканов:

CH₃–CH₂–Br + KOHCH₃–CH₂–ОН + KBr.

3. Восстановление альдегидов и кетонов:

альдегид ®	первичный спирт	кетон ®	вторичный спирт

4. Получение этанола спиртовым брожением сахаристых веществ:

С₆Н₁₂О₆2CH₃–CH₂–ОН + 2СО₂.

(глюкоза)

5. Получение метанола из синтез-газа (смеси СО и Н₂):

СО + 2Н₂CH₃–ОН.

Многоатомные предельные спирты

Многоатомные спирты содержат несколько гидроксильных групп, присоединенных к разным атомам углерода. Присоединение нескольких гидроксильных групп к одному атому углерода невозможно, так как при этом происходит процесс дегидратации и образуется соответствующий альдегид или карбоновая кислота:

Примеры многоатомных спиртов:

этандиол (этиленгликоль) двухатомный	пропантриол (глицерин) трехатомный
ксилит	сорбит
заменители сахара

Многоатомные спирты содержат асимметрические атомы углерода и обладают оптической изомерией.

В качестве примера циклических спиртов можно привести шестиатомные циклические спирты С₆Н₆(ОН)₆ – инозиты, один из изомеров которых (мезоинозит) входит в состав фосфолипидов:

Дата добавления: 2014-01-04