Одноатомные предельные спирты (алканолы)

метки: Спирт, Одноатомный, Предельный, Получение, Кислота, Химический, Жидкость, Альдегид

ОДНОАТОМНЫЕ ПРЕДЕЛЬНЫЕ СПИРТЫ (АЛКАНОЛЫ)

1. СТРОЕНИЕ

Изучение спиртов лучше начать с рассмотрения предельных одноатомных, имеющих общую формулу C _n H_{2 n +1} OH, или в общем виде R—OH.

первичные, вторичные

первичной,

Строение самого простого спирта — метилового (метанола) — можно представить формулами:

Из электронной формулы видно, что кислород в молекуле спирта имеет две неподеленные электронные пары.

Кислород в гидроксильной группе, обладая значительной электроотрицательностью, оттягивает электронную плотность связи O—Н в свою сторону. Поэтому такая связь частично поляризована: на атоме кислорода появляется частичный отрицательный, а на водороде — частичный положительный заряды:

Однако эта поляризация снижается за счет донорных свойств алкильных радикалов:

Таким образом, подвижность атома водорода в гидроксильной группе спирта несколько меньше, чем в воде. Более «кислым» в ряду одноатомных предельных спиртов будет метиловый (метанол).

Он немного «кислее», чем вода.

Радикалы в молекуле спирта также играют определенную роль в проявлении кислотных свойств. Обычно углеводородные радикалы понижают кислотное свойства. Но если в них содержатся, электроноакцепторные группы, то кислотность спиртов заметно увеличивается. Например, спирт (СF ₃ )₃ С—ОН за счет атомов фтора становится настолько кислым, что способен вытеснять угольную кислоту из ее солей.

2. НОМЕНКЛАТУРА И ИЗОМЕРИЯ, Номенклатура.

По систематической номенклатуре спирты называют по названию соответствующего алкана с добавлением суффикса -ол (СН₃ ОН — метанол, C₂ H₅ —ОН — этанол и т.д.).

Главную цепь нумеруют с того конца, к которому ближе расположена гидроксильная группа. Например:

карбинолом:

Изомерия.

3. ПОЛУЧЕНИЕ

В природе спирты встречаются редко, чаще — в виде производных, из которых они могут быть получены. Для получения спиртов важную роль играет органический синтез. Приведем некоторые способы синтеза спиртов.

1. Гидратация (присоединение воды к алкенам).

Реакция проводится в присутствии катализаторов. При использовании в качестве катализатора серной кислоты (сернокислотная гидратация) реакция идет в две стадии:

Спирты химические и физические состав. Применение спиртов

... алифатические, алициклические и ароматические. В отличие от галогенпроизводных, у ароматических спиртов гидроксильная группа не связана непосредственно с атомом углерода ароматического кольца . По заместительной номенклатуре названия спиртов составляют из названия ...

прямой гидратации.

2. Гидролиз моногалогенопроизводных. Реакцию проводят, нагревая галогеналкилы с водой или водным раствором щелочей:

3. Получение метанола из синтез-газа. Процесс идет при 220—300 °С и сравнительно невысоком давлении с использованием катализатора из оксидов меди и цинка:

Из синтез-газа можно получать и другие спирты.

4. Восстановление альдегидов и кетонов. При восстановлении альдегидов образуются первичные, а при восстановлении кетонов — вторичные:

5. Спиртовое брожение (расщепление) моносахаридов C ₆ H₁₂ O₆ под влиянием ферментов:

4. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Физические свойства. Физические свойства некоторых одноатомных спиртов приведены в таблице.

Таблица 1. Физические свойства некоторых одноатомиых спиртов

Название спиртов	Формула	t кип ,°C	t пл ,°C	d 20 4
Метиловый (метанол)	СН 3 ОН	64,7	-97,8	0,7930
Этиловый (этанол)	C 2 H5 OH	78,3	-117,3	0,7900
Пропиловый (пропанол-1)	н -С3 Н7 ОН	97,2	-127	0,8040
Изопропиловый (пропанол-2)	СH 3 СН(ОН)СН3	82,2	-88	0,7850
Бутиловый (бутанол-1)	н -C4 H9 OH	117,7	-79,9	0,8090
втop -Бутиловый (бутанол-2)	СH 3 СН2 СН(ОН)СН3	100	-89	0,8080
Изобутиловый (2-метилпропанол-1)	СН 3 СН(СН3 )СН2 OН	108,4	-108	0,8010
трет -Бутиловый (2-метилпропанол-2)	(СН 3 )3 СОН	83	+25	0,7880
Амиловый (пентанол-1)	C 5 H11 OH	138	-78,2	0,8140
Гексиловый (гексанол-1)	C 6 H13 OH	157,2	-51,6	0,8190
Гептиловый (гептанол-1)	C 7 H15 OH	176,3	-34,1	0,8220
Октиловый (октанол-1)	C 8 H17 OH	195,0	-16,3	0,8240
Нониловый (нонанол-1)	C 9 H19 OH	213,5	-5,0	0,8270
Дециловый (деканол-1)	C 10 H21 OH	231,0	+6,0	0,8290

Предельные одноатомные спирты от C ₁ до C₁₂ — жидкости. Высшие спирты — мазеобразные вещества, от C₂₁ и выше — твердые вещества.

Все спирты легче воды (плотность ниже единицы).

Температура кипения спиртов нормального строения повышается с увеличением молекулярной массы. Спирты нормального строения кипят при более высокой температуре, чем спирты с изостроением. В воде хорошо растворяются метиловый, этиловый и пропиловый спирты. С увеличением молекулярной массы растворимость спиртов снижается. Низшие спирты легче воспламеняются и горят бесцветным пламенем. Спирты с большой молекулярной массой коптят при горении.

Температура кипения спиртов выше, чем галогеналкилов и углеводородов с тем же числом углеродных атомов. Это объясняется тем, что молекулы спирта, как и воды, являются ассоциированными жидкостями за счет водородных связей, возникающих между молекулами:

Водородная связь оказывает большое влияние на физические свойства спиртов.

Химические свойства., Реакции гидроксильного водорода., Взаимодействие спиртов со щелочными металлами (образование алкоголятов).

алкоголятами

Алкоголяты щелочных металлов обладают более сильными основными свойствами, чем гидроксиды щелочных металлов.

2. Образование простых эфиров.

Взаимодействием алкоголятов с галогеналкилами можно получить простые эфиры:

3. Образование сложных эфиров (реакция этерификации).

сложными эфирами.

Если во взаимодействие со спиртом вводят органические (карбоновые) кислоты, то в качестве катализатора используют сильные минеральные кислоты:

Реакции гидроксила., Замещение гидроксильной группы на галоген (образование галогенопроизводного):

Такая реакция обратима, но можно равновесие сдвинуть вправо, если ее проводить в присутствии водоотнимающих средств (например, H ₂ SO₄ (конц.), ZnCl₂ и др.).

Замещение гидроксильной группы на галоген происходит также при взаимодействии спирта с PCl ₅ .

Дегидратация спиртов

Реакция дегидратации может быть внутримолекулярной и межмолекулярной.

дегидратации

Легче дегидратируются третичные, затем вторичные и, наконец, первичные спирты.

Межмолекулярная дегидратация

В этих реакциях в качестве водоотнимающих средств используют Н ₂ SO₄ (конц.).

Окисление спиртов.

альдегиды,

В качестве окислителей используют К ₂ Сr₂ О₇ + H₂ SO₄ или KMnO₄ + H₂ SO₄ .

Третичные спирты более устойчивы к действию окислителей. Реакции окисления спиртов являются обратными реакциями восстановления альдегидов и кетонов.

5. ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ

древесный спирт).

Из метилового спирта получают различные органические продукты, в том числе — высокооктановое топливо. Спирт используют в органическом синтезе как метилирующий агент (средство для введения в органические соединения группы СН ₃ ).

Метиловый спирт — сильный яд. Несколько его граммов, попав в организм, приводят к слепоте, а большие количества (30-50 грамм) — к верной смерти. Поэтому метиловый спирт для технических нужд идет под обязательным названием «Метанол — яд» и хранится в специальных опечатанных хранилищах (сейфах).

Этиловый спирт (этанол) С₂ Н₅ ОН — бесцветней жидкость, легко испаряющаяся. Спирт, содержащий 4—5 % воды, называют ректификатом, а содержащий только доли процента воды — абсолютным спиртом. Такой спирт получают химической обработкой в присутствии водоотнимающих средств (например, свежепрокаленного СаО).

Этиловый спирт — многотоннажный продукт химической промышленности. Получают его различными способами. Один из них — спиртовое брожение веществ, содержащих сахаристые вещества, в присутствии ферментов (например, зимазы — фермента дрожжей): зимаза

Такой спирт называют пищевым или винным спиртом.

гидролизным.

Как известно, для получения этилового спирта существуют и синтетические способы, такие, как сернокислотная или прямая гидратация этилена:

Себестоимость спирта, полученного таким способом, намного дешевле, чем приготовленного из пищевых продуктов.

Этиловый спирт широко используют в различных областях промышленности и прежде всего в химической. Из него получают синтетический каучук, уксусную кислоту, красители, эссенции, фотопленку, порох, пластмассы. Спирт является хорошим растворителем и антисептиком. Поэтому он находит применение в медицине, парфюмерии. В больших количествах этиловый спирт идет для получения спиртоводочных изделий.

Этиловый спирт — сильный наркотик. Попадая в организм, он быстро всасывается в кровь и приводит организм в возбужденное состояние, при котором человеку трудно контролировать свое поведение. Употребление спирта часто является основной причиной тяжелых дорожно-транспортных аварий, несчастных случаев на производстве и бытовых преступлений. Спирт вызывает тяжелые заболевания нервной и сердечно-сосудистой систем, а также желудочно-кишечного тракта. Спирт опасен в любой концентрации (водка, настойки, вино, пиво и т.д.).

денатуратом

н -Пропиловый спирт (проданол-1) Н₃ С—СН₄ —СН₄ ОН — бесцветная жидкость. Используют для получения некоторых органических веществ.

Изопропиловый

Н ₃ С—СНОН—СН₃ — жидкость со специфическим запахом. Получается гидратацией пропилена. Применяют для производства ацетона, в качестве растворителя, в парфюмерии.