Номенклатура ненасичених спиртів. Одноатомні спирти
Визначення та класифікація спиртів.
Спирти - це органічні кисневмісні сполуки, в молекулах яких є одна або кілька гідроксильних груп (-OH), пов'язаних з вуглеводневим радикалом.
R - OH CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - OH
бутан ол -1 (1-бутиловий спирт)
HO – R – OH HO – CH 2 – CH 2 – OH
етан діол -1,2
Спирти – це органічні сполуки, похідні вуглеводнів, у молекулах яких один або кілька атомів водню замінено на гідроксильну групу (–OH).
Класифікації спиртів (паралельні):
I. за вуглеводневим радикалом (R–):
· граничні (насичені) (CH 3 -CH 2 -)
· Ненасичені (ненасичені) (CH 2 = CH-, CH ≡C- і т.д.)
· Ароматичні (C 6 H 5 -CH 2 −).
ІІ. з атомності, тобто. за кількістю гідроксильних груп ( гідроксильні групи ніколи не виявляються приєднаними до одного і того ж атома вуглецю ):
· Одноатомні
· Багатоатомні:
Двохатомні (гліколі)
Трихатомні і т.д.
ІІІ. Бувають первинні, вторинні та третинні спирти:
· первинні спирти (гідроксильна група знаходиться у атома вуглецю, з'єднаним тільки з ще одним атомом вуглецю),
· Вторинні спирти (гідроксильна група знаходиться у атома вуглецю, з'єднаним тільки з двома сусідніми атомами вуглецю),
· третинні спирти (гідроксильна група знаходиться у атома вуглецю, з'єднаним тільки з трьома сусідніми атомами вуглецю).
З'єднання, в яких в одного атома вуглецю є дві гідроксильні групи, в більшості випадків нестабільні і легко перетворюються на альдегіди, відщеплюючи при цьому воду:
RCH → RC + H 2 O
Ненасичені спирти, у яких ОН-група «примикає» до подвійного зв'язку, тобто. пов'язана з атомом вуглецю, що беруть участь одночасно в утворенні подвійного зв'язку (наприклад, вініловий спирт СН 2 =СН–ОН), вкрай нестабільні і відразу ж ізомеризуються:
а) первинні – до альдегідів
CH 3 -CH=CH-OH → CH 3 -CH 2 -CH=O
б) вторинні – у кетони
CH 2 =C-OH → CH 3 -C=O
Номенклатура спиртів.
За міжнародною номенклатурою відповідно до номенклатури ІЮПАК назви спиртіввиробляють за назвою відповідного вуглеводню з додаванням суфіксу -олдо назви вуглеводню найдовшого вуглецевого ланцюга, що включає гідроксильну групу, від якої починають нумерацію ланцюга. Далі використовують цю нумерацію, щоб вказати положення різних заступників вздовж основного ланцюга, а після "ол" і цифру, що вказує положення ОН-групи. Кількість гідроксильних груп вказують числом ді-, три-і т.д. (кожну з них нумерують наприкінці). Або виробляють за назвою вуглеводневого радикалу з додаванням «-овий»та слова спирт(наприклад, етил овий спирт ). Якщо спирт ненасичений, то вказують після -єнабо -інцифру розташування кратного зв'язку (мінімальну цифру). Як і в інших гомологічних рядах, кожен член ряду спиртів відрізняється за складом від попереднього та наступного членів на гомологічну різницю (-СН 2 -).
ормула | Назва | |
систематичне (відповідно до ІЮПАК) | за радикалами, з якими з'єднана гідроксильна група | |
CH 3 −OH | метанол | метиловий спирт |
CH 3 CH 2 −OH | етанол | етиловий спирт |
CH 3 CH 2 CH 2 -OH | пропанол-1 | пропил-1овий спирт |
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -OH | бутанол-1 (первинний бутанол) | бутіл-1овий спирт |
CH 3 -CH 2 -CH(OH)-CH 3 | бутанол-1 (вторинний бутанол) | бутіл-2овий спирт |
(CH 3) 2 CHCH 2 −OH | 2-метилпропанол-1 | 2-метил-пропіл-1овий спирт |
CH 3 −(CH 3)C(OH) –CH 3 | 2-метилпропанол-2 (третинний бутанол) | 2-метил-пропіл-2овий спирт |
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -OH | пентанол-1 | пентил-1овий спирт |
CH 2 =CH−OH | етенол | винний спирт |
C 6 H 5 -CH 2 -OH | фенілметанол | бензиловий спирт |
HO-CH 2 -CH 2 -OH | етандіол-1,2 | етиленгліколь |
HO-CH 2 -CH(OH)-CH 2 -OH | пропантріол-1,2,3 | гліцерин |
Ізомерія спиртів.
- Ізомерія вуглецевого скелета, починаючи з C 3
CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH CH 3 -CH-OH
пропанол 2-метилетанол
- Ізомерія положення
а. положення кратного зв'язку (для ненасичених спиртів)
CH 2 =CH-CH 2 -CH 2 -OH CH 3 -CH = CH-CH 2 -OH
бутен-3ол-1 бутен-2ол-1
б. положення заступників
CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH CH 3 -CH -CH 2 -OH
3-хлорпропанол-1 2-хлорпропанол-1
в. положення функціональної (гідроксильної) групи
CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH CH 3 -CH-CH 3
пропанол-1(первинний пропанол) пропанол-2 (вторинний пропанол)
Ізомерія двох-і триатомних спиртів визначається взаємним розташуванням гідроксильних груп.
- Просторова ізомерія (для ненасичених спиртів)
CH 3 -CH=CH-CH 2 -OH
H 3 C CH 2 −OH H CHO
цис-бутен-2ол-1 транс-бутен-2ол-1
- Міжкласова ізомерія:
а) з простими ефірами, починаючи з C 2
CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH CH 3 -O-CH 2 -CH 3
пропанол-1 метилетиловий ефір
4. Фізичні властивості спиртів.
Одноатомні граничні первинні спирти з коротким ланцюгом вуглецевих атомів – рідини, а вищі (починаючи з 12 Н 25 ОН) – тверді речовини. Спирти розчинні у більшості органічних розчинників. При збільшенні кількості атомів С в органічній групі вплив гідроксильної групи на властивості спиртів зменшується, починає позначатися гідрофобний (водовідштовхувальний) ефект, розчинність у воді стає обмеженою (а при R, що містить понад 9 атомів вуглецю, практично зникає), і збільшується їх розчинність у вуглеводнях . Фізичні властивості одноатомних спиртів з високою молекулярною масою виявляються вже дуже подібними до властивостей відповідних вуглеводнів.
Метанол, етанол, пропанол, а також третинний бутанол – безбарвні рідини, розчинні у воді у будь-яких співвідношеннях, мають спиртовий запах. Метанол – сильна отрута. Всі спирти отруйні, мають наркотичну дію.
Завдяки наявності ОН-груп між молекулами спиртів виникають водневі зв'язки.
H─O - - - H─O - - - H─O - - -
В результаті у всіх спиртів вища температура кипіння, ніж у відповідних вуглеводнів, наприклад, t кип. етанолу +78 ° С, а t кип. етану -88,63 ° С; t кіп. бутанолу і бутану відповідно +117,4 ° С і -0,5 ° С. І вони значно менш леткі, мають більш високі температури плавлення і краще розчиняються у воді, ніж відповідні вуглеводні; проте відмінність зменшується зі зростанням молекулярної маси.
Таким чином, вищі температури кипіння спиртів у порівнянні з температурами кипіння відповідних вуглеводнів обумовлені необхідністю розриву водневих зв'язків при переході молекул в газову фазу, для чого потрібна додаткова енергія. З іншого боку, такого типу асоціація призводить як до збільшення молекулярної маси, що природно, зумовлює зменшення летючості.
Двохтомні спиртище називають гліколями, оскільки вони мають солодкий смак, - це характерно для всіх багатоатомних спиртів. Багатоатомні спиртиз невеликим числом атомів вуглецю - це в'язкі рідини, вищі спирти− тверді речовини. Деякі з багатоатомних спиртів отруйні.
Спирти - досить велика група хімічних речовин, але в просторіччі цим поняттям часто позначають етанол (він же етиловий спирт), що є безбарвною рідиною з дезінфікуючими і бактерицидними властивостями. Етанол широко застосовують для приготування алкогольних напоїв (переважно горілки), у медицині, парфумерії, електроніці та інших галузях промисловості.
Якість спирту залежить від вихідної сировини та ступеня очищення. Для виготовлення харчового етанолу використовується багата на вуглеводи сировину: пшениця, жито, овес, кукурудза, картопля, цукрові буряки, різні фрукти, меляса (чорна патока). Елітні марки спирту повинні виготовлятися з пшениці та жита, а додавання картоплі, буряків чи меляси знижує якість.
Марки етилового спирту для горілки
Згідно з ГОСТ Р 51652-2000 «Спирт етиловий ректифікований з харчової сировини. Технічні умови» залежно від ступеня очищення етанол поділяють на:
- спирт першого гатунку- Для виробництва алкогольної продукції не використовується;
- спирт вищого очищення– виготовляється із суміші зерна, картоплі, цукрових буряків, чорної патоки (у будь-яких пропорціях). Піддається мінімальній фільтрації від сивушних олій та домішок. З нього роблять настоянки, лікери та горілку економ-сегменту;
- «Базис»- Виробляється з зерна і картоплі в будь-яких пропорціях, але вміст картопляного крохмалю у вихідній сировині не може бути більше 60%. З цього спирту виготовляють горілку середнього цінового сегмента;
- «Екстра»- Виготовляється з тієї ж сировини що і «Базис». За рахунок кращого очищення відрізняється меншим вмістом метанолу та складних ефірів. Цей спирт також використовується виготовлення горілки середньоцінового сегмента;
- «Люкс»- Виробляється з зерна і картоплі в будь-яких пропорціях, але вміст картопляного крохмалю не може бути більше 35%. Спирт проходить кілька ступенів фільтрації. З нього виготовляють горілку преміум-сегменту;
- "Альфа"– виготовляється виключно із зернової сировини (пшениці чи жита). Цей спирт містить найменше домішок, його використовують для виробництва горілки супер-преміум-класу.
Незважаючи на те, що згідно з ГОСТ спирт не повинен мати яскраво вираженого смаку, кожен сорт горілки відрізняється власними, тільки йому притаманними смаком і запахом. Майже будь-яка горілка є розведеним водою купаж (суміш) з кількох спиртів різного класу. На жаль, виробники зазвичай не надають інформації про відсотковий вміст у горілці того чи іншого сорту спирту.
Покупець, якому відомі відмінності між марками харчового етанолу, зрозуміє, що якщо на етикетці вказано «спирт вищого очищення», то йдеться про найгіршу горілку, навіть якщо її ціна не найнижча.
Види спирту
Залежно від стадії виробництва розрізняють такі види спирту:
- спирт-сирець;
- спирт-ректифікат;
- питний етиловий спирт.
Спирт-сирець міцністю близько 88% одержують методом дистиляції (перегонки) збродженої сировини. По суті, це звичайний самогон. У ньому міститься велика кількість сивушних олій та інших домішок.
Для очищення спирт-сирець піддають ректифікації. Температури кипіння домішок, що містяться в дистиляті, відрізняються від температури кипіння чистого етанолу. Домішки, які закипають за низьких температур, називають головними, за високих – хвостовими. Для їхнього відділення використовують високі (до кількох метрів) ректифікаційні колони. У результаті процесу концентрацію шкідливих речовин вдається звести до мінімуму, а міцність спирту – підвищити до 96 градусів.
Для виробництва питного етилового спирту розводять ректифікат дистильованою водою таким чином, щоб міцність отриманої рідини становила 95%.
Вийшов у результаті ректифікації спирт називається питним тільки тому, що він використовується для виробництва алкогольної продукції та медичних препаратів. Пити чистий спирт не рекомендується, оскільки він обпалює слизові оболонки.
Медичний спирт, чистоту якого багато хто вважає еталоном - це і є відповідним чином розведений ректифікований етанол.
Сорти спирту
Зарубіжна класифікація. Залежно від сировини виділяють основні сорти харчового спирту:
- винний (фруктовий);
- зерновий;
- картопляний.
Винний спирт є основою виготовлення різних видів бренді, зокрема, коньяку. Крім винограду, спирт можна виробляти з інших фруктів. Так, кальвадос – це дистилят із зброджених яблук, сливовиця – зі слив, текіла – з агави.
Зернові дистиляти: пшеничний, житній, ячмінний, кукурудзяний – використовують для виготовлення віскі.
Через синильну кислоту та високу концентрацію шкідливих домішок картопляний спирт у чистому вигляді заборонено для виробництва алкогольних напоїв на території Росії та більшості країн ЄС.
Зазначені сорти можна назвати спиртом лише з натяжкою, оскільки їх отримання не використовується ректифікація. Якість покращують шляхом багатоступінчастої дистиляції (найчастіше подвійний або потрійний) з поділом на фракції.
Спирти- органічні сполуки, до складу яких входить одна або кілька гідроксильних груп, з'єднаних з вуглеводневим радикалом.
За кількістю гідроксильних груп у молекулі спирти поділяються на одноатомні, двоатомні триатомні і т.д.
Одноатомні спирти
Загальна формула одноатомних спиртів - R-OH.
За типом вуглеводневого радикалу спирти поділяються на граничні, ненасичені та ароматичні.
Загальна формула граничних одноатомних спиртів - C n N 2 n+1-OH.
Органічні речовини, що містять у молекулі гідроксильні групи, безпосередньо пов'язані з атомами вуглецю бензольного кільця називаються фенолами. Наприклад, C6H5-OH - гідроксобензол (фенол).
За типом атома вуглецю, з яким пов'язана гідроксильна група, розрізняють первинні (R-CH 2 -OH), вторинні (R-CHOH-R") і третинні (RR"R""C-OH) спирти.
C n N 2n+2 O - загальна формула і граничних одноатомних спиртів і простих ефірів.
Граничні одноатомні спирти ізомерні простим ефірам - сполукам із загальною формулою R-O-R".
Ізоміри та гомологи
г | CH 3 OH метанол |
|||||
CH 3 CH 2 OH етанол |
CH 3 OCH 3 диметиловий ефір |
|||||
CH 3 CH 2 CH 2 OH пропанол-1 |
пропанол-2 |
CH 3 OCH 2 CH 3 метилетиловий ефір |
||||
CH 3 (CH 2) 3 OH бутанол-1 |
бутанол-2 |
2-метил-пропанол-2 |
2-метил-пропанол-1 |
CH 3 OCH 2 CH 2 CH 3 метилпропіловий ефір |
CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 діетиловий ефір |
|
і з о м е ри |
Для спиртів характерна структурна ізомерія (ізомерія вуглецевого скелета, ізомерія положення заступника або гідроксильної групи), а також міжкласова ізомерія.
Алгоритм складання назв одноатомних спиртів
- Знайдіть головний вуглецевий ланцюг - це найдовший ланцюг атомів вуглецю, з одним із яких пов'язана функціональна група.
- Пронумеруйте атоми вуглецю в головному ланцюзі, починаючи з того кінця, до якого ближче функціональна група.
- Назвіть з'єднання за алгоритмом для вуглеводнів.
- Наприкінці назви допишіть суфікс -ол і вкажіть номер атома вуглецю, з яким пов'язана функціональна група.
Фізичні властивості спиртів багато в чому визначаються наявністю між молекулами цих речовин водневих зв'язків:
З цим пов'язана і хороша розчинність у воді нижчих спиртів.
Найпростіші спирти – рідини з характерними запахами. Зі збільшенням числа атомів вуглецю температура кипіння зростає, а розчинність у питній воді падає. Температура кипіння у первинних спиртів більша, ніж у вторинних спиртів, а у вторинних - більше, ніж у третинних. Метанол украй отруйний.
Хімічні властивості спиртів
Одержання спиртів
Багатоатомні спирти
Прикладами багатоатомних спиртів є двоатомний спирт етандіол (етиленгліколь) HO-CH 2 -CH 2 -OH і триатомний спирт пропантріол-1,2,3 (гліцерин) HO-CH 2 -CH(OH)-CH 2 -OH.
Це безбарвні сиропоподібні рідини, солодкі на смак, добре розчиняються у воді. Етиленгліколь отруйний.
Хімічні властивості багатоатомних спиртів здебільшого подібні до хімічних властивостей одноатомних спиртів, але кислотні властивості через вплив гідроксильних груп один на одного виражені сильніше.
Якісною реакцією на багатоатомні спирти є їхня реакція з гідроксидом міді(II) у лужному середовищі, при цьому утворюється яскраво-сині розчини складних за будовою речовин. Наприклад, для гліцерину склад цієї сполуки виражається формулою Na 2 .
Феноли
Найважливішим представником фенолів є фенол (гідроксобензол, старі назви - гідроксибензол, оксибензол) C6H5-OH.
Фізичні властивості фенолу: тверда безбарвна речовина з різким запахом; отруйний; при кімнатній температурі помітно розчинний у воді, водний розчин фенолу називають карболовою кислотою.
Хімічні властивості
Завдання та тести на тему "Тема 4. "Спирти. Феноли"."
- Спирти - Органічні речовини 8-9 клас
Уроків: 3 Задань: 9 Тестів: 1
- Класифікація речовин - Класи неорганічних речовин 8-9 клас
Уроків: 2 Задань: 9 Тестів: 1
- Кристалічні грати - Будова речовини 8-9 клас
Перевірте, чи вмієте Ви робити розрахунки за рівняннями реакцій з урахуванням виходу товару.приклад.Визначте об'єм етилену, який можна отримати при дегідратації 92 г спирту етилу, якщо вихід продукту становить 50 %.
Відповідь: 22,4 л
Переконавшись, що все необхідне засвоєно, переходьте до виконання завдань. Бажаємо успіхів.
Рекомендована література:- О. С. Габрієлян та ін. Хімія 10 кл. М., Дрофа, 2002;
- Р. Е. Рудзітіс, Ф. Г. Фельдман. Хімія 10 кл. М., Просвітництво, 2001.
- Г. Г. Лисова. Опорні конспекти та тести з органічної хімії. М., ТОВ "Глік плюс", 1999.
Зміст статті
СПИРТИ(алкоголі) – клас органічних сполук, що містять одну або декілька угруповань С–ОН, при цьому гідроксильна група ВІН пов'язана з аліфатичним атомом вуглецю (сполуки, 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–СH 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 має дві гідроксильні групи, в більшості випадків нестабільні і легко перетворюються на альдегіди, відщеплюючи при цьому воду: RCH(OH) 2 ® RCH=O + H 2 O
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 СH 3 – C H 2 -OH, пропанол СH 3 -CH 2 - C H 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).
Мал. 1. БУДОВА ВТОРИННИХ СПИРТІВ
в) третинні, у яких ОН-група пов'язана з третинним атомом вуглецю. Третичний вуглецевий атом (виділений зеленим кольором) пов'язаний одночасно з трьома сусідніми атомами вуглецю, наприклад, третинний бутанол і пентанол (рис. 2).
Мал. 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 присутніми як первинні, так і вторинні НО-групи, наприклад, у гліцерині або ксиліті (рис. 3).
Мал. 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):
Мал. 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 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.
Мал. 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 здатність первинних одноатомних спиртів вища, 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 взаємний вплив цих 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:
2CH 3 OH + 2Na ® 2CH 3 OK + H 2
Алкоголяти хімічно не стабільні і при дії води гідролізуються з утворенням спирту та гідроксиду металу:
C 2 H 5 OК + H 2 O ® C 2 H 5 OH + КOH
Ця реакція показує, що спирти в порівнянні з водою є більш слабкими кислотами (сильна кислота витісняє слабку), крім того, при взаємодії з 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 O
Коли 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 спирти утворюють альдегіди, а вторинні - кетони (рис.7)
Мал. 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).
Мал. 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 в одній із молекул розриваються, у результаті утворюються прості ефіри – сполуки, що містять фрагмент R–О–R (рис. 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).
Мал. 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).
Мал. 11. ОТРИМАННЯ СПИРТІВ ГІДРОЛІЗОМ І ГІДРАТАЦІЄЮ ОРГАНІЧНИХ СПОЛУК
Реакція гідролізу алкенів (рис. 11, схема) лежить в основі промислового виробництва нижчих спиртів, що містять до 4 атомів С.
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:
З 6 Н 12 Про 6 ® 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° З під тиском 20–30 МПа у присутності каталізатора, що складається з оксидів міді, хрому та алюмінію:
СО + 2 Н 2 ® Н 3 СОН
Якщо замість гідролізу алкенів (рис. 11) проводити окислення, то утворюються двоатомні спирти (рис. 12)
Мал. 12. ОТРИМАННЯ ДВОХАТОМНИХ СПИРТІВ
Застосування спиртів.
Здатність спиртів брати участь у різноманітних хімічних реакціях дозволяє 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 часом метанол розглядають як перспективне моторне паливо. Великі обсяги метанолу використовують при видобутку та транспорті природного газу. Метанол – найбільш токсична сполука серед усіх спиртів, смертельна доза прийому внутрішньо – 100 мл.
Етанол С 2 Н 5 ОН – вихідна сполука для одержання 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 гліфталевих смол, 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 С застосовують для отримання поліефірів (пентафталеві смоли), як затверджувача синтетичних смол, як пластифікатор полівінілхлориду, а також у виробництві вибухової речовини тетранітропентаеритриту.
Багатоатомні спирти ксиліт НОСН2–(СНОH)3–CН2ОН та сорбіт НОСН2– (СНОН)4–СН2OН 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
Які у своєму складі містять одну або кілька гідроксильних груп. Залежно кількості груп ВІН ці діляться на одноатомні спирти, триатомні тощо. Найчастіше ці складні речовини розглядають як похідні вуглеводнів, молекули яких зазнали змін, т.к. один або кілька атомів водню зайнялися гідроксильною групою.
Найбільш простими представниками цього класу є одноатомні спирти, загальна формула яких виглядає так: R-OH або
Cn+ H 2n+1OH.
- Спирти, що містять до 15 атомів вуглецю – рідини, 15 і більше – тверді речовини.
- Розчинність у воді залежить від молекулярної маси, що 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.
- Температура кипіння також зростає із збільшенням атомної маси, наприклад, t кіп. СН3ОН = 65 ° С, а t кип. С2Н5ОН = 78 °С.
- 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-Н чи С-О.
Таким чином, граничні одноатомні спирти - це складні сполуки з однією групою ВІН, які не мають вільних валентностей після утворення зв'язку С-С і 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).