Предельные одноатомные спирты

Спирты (алкоголи)

Определение

Спирты (алкоголи) – это производные углеводородов, содержащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп – OH у насыщенных атомов углерода.

Классификация спиртов по строению УВ радикала:

Спирты

Ароматические

Предельные (Алканолы)

CH3OH

метанол

C6H5CH2OH

фенилметанол

Непредельные

Алкенолы

Алкинолы

CH2=CH-CH2OH

Пропен-2-ол-1

HC≡C-CH2OH

Прорин-2-ол-1

Классификация спиртов по атомности :

Спирты

Многоатомные

Одноатомные

C2H5OH Этанол

Двухатомные

Трехатомные

CH2(OH)-CH2(OH)

CH2(OH)-CH2(OH)-CH2(OH)

Этандиол-1,2

Пропандиол-1,2,3

Предельные одноатомные спирты

H

CnH2n+1OH

Формула Спирта

Заместительная номенклатура

CH3OH

функциональная номенклатура

Метанол

C2H5OH

Этанол

Метиловый спирт

C3H7OH

Этиловый спирт

Пропанол

C4H9OH

Бутанол

C5H11OH

Пропиловый спирт

Бутиловый спирт

Пентанол

C6H13OH

Гексанол

Амиловый спирт

C7H15OH

Гексиловый спирт

Гептанол

C8H17OH

Октанол

C9H19OH

Гептиловый спирт

Октиловый спирт

Нонанол

C10H21OH

Деканол

Нониловый спирт

Дециловый спирт

Изомерия и номенклатура:

Название спиртов включает в себя наименование соответствующего углеводорода с добавлением суффикса -ол (положение гидроксильной группы указывают цифрой) или к названию углеводородного радикала добавляется слово "спирт"; также часто встречаются тривиальные (бытовые) названия:

СН 3 –ОН – метанол, метиловый спирт; СН 3 –СН 2 –ОН – этанол, этиловый спирт; СН 3 –СН–СН 3 – пропанол-2, изопропиловый спирт.            I

OH

Изомерия

Для спиртов характерна структурная изомерия:

1) изомерия положения ОН-группы (начиная с С3);

2) углеродного скелета (начиная с С4);

Например, формуле C4H9OH соответствует изомеры:

3) межклассовая изомерия с простыми эфирами

Например:

этиловый спирт СН3CH2–OH и диметиловый эфир CH3–O–CH3

Электронное строение

Строение самого простого спирта — метилового (метанола)

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

Свойства спиртов и фенолов определяются строением гидроксильной группы, характером ее химических связей, строением углеводородных радикалов и их взаимным влиянием.

Физические свойства спиртов

Предельные одноатомные спирты от C1 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. Это объясняется тем, что молекулы спирта, как и воды, являются ассоциированными жидкостями за счет водородных связей, возникающих между молекулами:

. . . : H—O : . . . H—O : . . . H—O : . . .

| | |

R R R

Водородная связь - это особый вид связи, который возникает между достаточно высоким положительным зарядом атомом водорода и электро-отрицательным атомом др. молекулы

Химические свойства

• Свойства спиртов ROH определяются наличием полярных связей O  - –H  + и C  + –O  - , и неподеленных электронных пар на атоме кислорода.
• При реакции спиртов возможно разрушение одной из двух связей: C–OH (с отщеплением гидроксильной группы) или O–H (с отщеплением водорода). Это могут быть реакции замещения, в которых происходит замена OH или H, или элиминирование (отщепление), когда образуется двойная связь. На реакционную способность спиртов большое влияние оказывает строение радикалов, связанных с гидроксильной группой.

Реакции с разрывом связи RO–H

1) - Спирты реагируют с щелочными и щелочноземельными металлами, образуя солеобразные соединения – алкоголяты. Со щелочами спирты не взаимодействуют.

2СH 3 CH 2 CH 2 OH + 2Na  2СH 3 CH 2 CH 2 ONa + H 2 

2СH 3 CH 2 OH + Сa  (СH 3 CH 2 O) 2 Ca + H 2 

2) - В присутствии воды алкоголяты гидролизуются:

(СH 3 ) 3 С–OK + H 2 O  (СH 3 ) 3 C–OH + KOH

Это означает, что спирты – более слабые кислоты, чем вода.

C(+2) /20 /5/ Mn(+7) +5e -- Mn(+2) /20/ 4/ " width="640"

Окисление спиртов:

1) Под действием мягкого окислителя (CuO)первичные спирты окисл. в альдегиды, вторичные в кислоты, третичные не окисл.

Первичныый спирт:

H3C-CH2-CH2OH + CuO t H3C-CH2-CH=O + Cu +H2O Вторичный спирт: CH3-CH(OH)-CH3 +CuO t CH3-C-CH3 + Cu +H2O

O

2) Окисление первичных адноатомных спиртов более сильным окислителем приводит к образованию карбоновых кислот

5CH3OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 = 5HCOOH + MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O.

С(-2) -4e -- C(+2) /20 /5/

Mn(+7) +5e -- Mn(+2) /20/ 4/

При полном окислении спиртов

1) Взаимодействие с кислотой с образованием сложного эфира ( Реакция Этерефикации )

Взаимодействие с органическими кислотами приводит к образованию сложных эфиров.

  O O

  II II

CH 3 –C--OH + H --OC 2 H 5  H2SO4  CH 3 –C–O–C 2 H 5 + H 2 O (уксусноэтиловый эфир (этилацетат))

В общем виде:

O O  II H + II

R–C--OH + H--OR’  R–C–O–R’ + H 2 O

2 . Гидратация алкенов (согласно правилу В.В. Марковникова):

СH 3 –СH=CH 2 + H 2 O –– H+  СH 3 –CH– СH 3

I OH

3 . Спирты горят:

2С 3 H 7 ОH + 9O 2  6СO 2 + 8H 2 O 

4 . Взаимодействие с амиаком

C2H5OH+HNH2 (Al2O3) C2H5NH2 + H2O

5 . Спирты взаимодействуют с хлорводородом:

C2H5OH + HCl C2H5Cl + H2O

6. Межмолекулярная дегидратация:

R--OH + H--O–R  –– t  ,H2SO4    R–O–R(простой эфир) + H 2 O

Получение

• В промышленности.
• Метанол синтезируют из синтез-газа на катализаторе (ZnO, Сu) при 250  C и давлении 5-10 МПа:
• СО + 2Н 2  СН 3 ОН 
• Ранее метанол получали сухой перегонкой древесины без доступа воздуха.

  Этанол получают:

гидратацией этилена (Н 3 РО 4 ; 280  C; 8 МПа)

• СН 2 =СН 2 + Н 2 О  СН 3 –СН 2 –ОН

брожением крахмала (или целлюлозы):

• крахмал  С 6 Н 12 О 6 (глюкоза) –– ферменты  2С 2 Н 5 ОН + 2СО 2  (источник крахмала – зерно, картофель)

В лаборатории.

• Гидратация алкенов (согласно правилу В.В. Марковникова):

• СH 3 –СH=CH 2 + H 2 O –– H+  СH 3 –CH– СH 3   I OH

• Гидролиз галогенопроизводных углеводородов:

• СH 3 –СH 2 –Br + H 2 O  СH 3 –CH 2 –OH + HBr

• Чтобы сдвинуть равновесие вправо, добавляют щёлочь, которая связывает образующийся HBr.

Восстановление карбонильных соединений:

• Альдегиды образуют первичные спирты, а кетоны – вторичные.
• O    II   
•   СH 3 –СH 2 – C  –– 2[H]  СH 3 –CH 2 CH 2 –OH
•   I   H   
• СH 3 -- C --CH 3 –– 2[H]  CH 3 --CH--СH 3

II I O OH

Межмолекулярная дегидратация даёт простые эфиры

R--OH + H--O–R  –– t  ,H2SO4    R–O–R(простой эфир) + H 2 O

• CH 3 –CH 2 --OH + H--O–CH 2 –CH 3   –– t 
• Обе реакции конкурируют между собой. Увеличение температуры и разбавление инертным растворителем благоприятствуют внутримолекулярному процессу. 

Вопросы к теме

• Что такое спирты?
• Как классифицируются спирты по строению УВ радикала?
• Какую общую формулу имеют одноатомные спирты?
• Что такое водородная связь?
• Что такое реакция этерификации?
• Каковы общие способы получения спиртов?