Спирты, подготовка к ЕГЭ по химии

Щелочной гидролиз галогеналканов

При взаимодействии галогеналканов с водным раствором щелочей образуются спирты. Атом галогена в галогеналкане замещается на гидроксогруппу.

1. Взаимодействие с раствором щелочей

При взаимодействии спиртов с  растворами щелочей реакция практически не идет, т. к. образующиеся алкоголяты почти полностью гидролизуются водой.

Равновесие в этой реакции так сильно сдвинуто влево, что прямая реакция не идет. Поэтому спирты не взаимодействуют с растворами щелочей.

Многоатомные спирты также не реагируют с растворами щелочей.

2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)

Спирты взаимодействуют с активными металлами (щелочными и щелочноземельными). При этом образуются алкоголяты. При взаимодействии с металлами спирты ведут себя, как кислоты.

Видеоопыт взаимодействия спиртов (метанола, этанола и бутанола) с натрием можно посмотретьздесь.

Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла.

3. Взаимодействие с гидроксидом меди (II)

Многоатомные спирты взаимодействуют с раствором гидроксида меди (II) в присутствии щелочи, образуя комплексные соли (качественная реакция на многоатомные спирты).

Гидратация алкенов

Гидратация (присоединение воды) алкенов протекает в присутствии минеральных кислот. При присоединении воды к алкенам образуются спирты.

Гидратация алкенов также протекает по ионному (электрофильному) механизму.

Для несимметричных алкенов реакция идёт преимущественно по правилу Марковникова.

1. Взаимодействие с галогеноводородами

При взаимодействии спиртов с галогеноводородами группа ОН замещается на галоген и образуется галогеналкан.

Видеоопыт взаимодействия этилового спирта с бромоводородом можно посмотреть здесь.

Многоатомные спирты также, как и одноатомные спирты, реагируют с галогеноводородами.

2. Взаимодействие с аммиаком

Гидроксогруппу спиртов можно заместить на аминогруппу при нагревании спирта с аммиаком на катализаторе.

3. Этерификация (образование сложных эфиров)

Одноатомные и многоатомные спирты вступают в реакции с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры.

Многоатомные спирты вступают в реакции этерификации с органическими и неорганическими кислотами.

4. Взаимодействие с кислотами-гидроксидами

Спирты взаимодействуют и с неорганическими кислотами, например, азотной или серной.

Гидрирование карбонильных соединений

Присоединение водорода к альдегидам и кетонам протекает при нагревании в присутствии катализатора. При гидрировании альдегидов образуются первичные спирты, при гидрировании кетонов — вторичные спирты,  а из формальдегида образуется метанол.

Реакции замещения группы ОН

В присутствии концентрированной серной кислоты от спиртов отщепляется вода. Процесс дегидратации протекает по двум возможным направлениям: внутримолекулярная дегидратация и межмолекулярная дегидратация.

1. Внутримолекулярная дегидратация

При высокой температуре (больше 140оС) происходит внутримолекулярная дегидратация и образуется соответствующий алкен.

2. Межмолекулярная дегидратация

При низкой температуре (меньше 140оС) происходит межмолекулярная дегидратация по механизму нуклеофильного замещения: ОН-группа в одной молекуле спирта замещается на группу OR другой молекулы. Продуктом реакции является простой эфир.

Окисление алкенов холодным водным раствором перманганата калия

Алкены реагируют с водным раствором перманганата калия без нагревания. При этом образуются двухатомные спирты (гликоли).

Окисление спиртов

Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).

В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.

Типичные окислители — оксид меди (II), перманганат калия KMnO4, K2Cr2O7, кислород в присутствии катализатора.

Легкость окисления спиртов уменьшается в ряду:

метанол < первичные спирты < вторичные спирты < третичные спирты

Продукты окисления многоатомных спиртов зависят от их строения. При окислении оксидом меди многоатомные спирты образуют карбонильные соединения.

1. Окисление оксидом меди (II)

Cпирты можно окислить оксидом меди (II) при нагревании. При этом медь восстанавливается до простого вещества. Первичные спирты окисляются до альдегидов, вторичные до кетонов, а метанол окисляется до метаналя.

Видеоопыт окисления этанола оксидом меди (II) можно посмотреть здесь.

Третичные спирты окисляются только в жестких условиях.

2. Окисление кислородом в присутствии катализатора

Cпирты можно окислить кислородом в присутствии катализатора (медь, оксид хрома (III) и др.). Первичные спирты окисляются до альдегидов, вторичные до кетонов, а метанол окисляется до метаналя.

Видеоопыт каталитического окисления этанола кислородом можно посмотреть здесь.

Третичные спирты окисляются только в жестких условиях.

4. Горение спиртов

Образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.

CnH2n 1ОН (3n 1)/2O2 → nCO2 (n 1)H2O Q

2CH3OH 3O2 = 2CO2 4H2O

Дегидрирование спиртов

При нагревании спиртов в присутствии медного катализатора протекает реакция дегидрирования. При дегидрировании метанола и первичных спиртов образуются альдегиды, при дегидрировании вторичных спиртов образуются кетоны. 

Промышленное получение метанола из «синтез-газа»

Каталитический синтез метанола из монооксида углерода и водорода при 300-400°С и давления 500 атм в присутствии смеси оксидов цинка, хрома и др.

Сырьем для синтеза метанола служит «синтез-газ» (смесь CO и H2), обогащенный водородом:

CO 2H2 ⇄ CH3OH

Получение этанола спиртовым брожением глюкозы

Для глюкозы характерно ферментативное брожение, то есть распад молекул на части под действием ферментов. Один из вариантов — спиртовое брожение.

Гидролиз жиров – способ получения многоатомных спиртов

Под действием кислоты жиры гидролизуются до глицерина и карбоновых кислот, которых входили в молекулу жира.

При щелочном гидролизе жиров образуется глицерин и соли карбоновых кислот, входивших в состав жира.

Водородные связи и физические свойства спиртов

Спирты образуют межмолекулярныеводородные связи.Водородные связи вызывают притяжение и ассоциацию молекул спиртов:

Поэтому спирты – жидкости с относительно высокой температурой кипения (температура кипения метанола 64,5оС). Температуры кипения многоатомных спиртов и фенолов значительно выше.

Таблица. Температуры кипения некоторых спиртов и фенола.

Водородные связи образуются не только между молекулами спиртов, но и между молекулами спиртов и воды. Поэтому спирты очень хорошо растворимы в воде. Молекулы спиртов в воде гидратируются:

Низшие спирты (метанол, этанол, пропанол, изопропанол, этиленгликоль и глицерин) смешиваются с водой в любых соотношениях.

История открытия

По мнению историков, уже за 8 веков до нашей эры человек употреблял напитки, содержащие этиловый спирт. Их получали методом сбраживания фруктов или меда. В чистом виде этанол был выделен из вина арабами примерно в VI-VII веках, а европейцами — на пять столетий позже.

Классификация по строению углеводородного радикала

• Предельные спирты – группа ОН соединена с предельным радикалом. Например, пропанол-1: СН₃–СН₂–СН₂–ОН.
• Непредельные спирты – группа ОН соединена с непредельным радикалом. Например, алкенолы: СН₂=СН–СН₂–ОН.

Непредельные спирты, в которых гидроксильная группа соединена с атомом углерода при двойной связи (алкенолы), неустойчивы и изомеризуются в соответствующие карбонильные соединения.

• Ароматические спирты – содержат в радикале ароматическое кольцо, не связанное непосредственно с группой ОН. Например, бензиловый спирт.

Классификация по числу углеводородных радикалов у атома углерода при гидроксильной группе

• Первичные спирты – группа ОН соединена с первичным атомом углерода. Например, этанол СН₃–СН₂–ОН.
• Вторичные спирты – группа ОН соединена с вторичным атомом углерода. Например, пропанол-2: СН₃–СН(СН₃)–ОН.
• Третичные спирты – группа ОН соединена с третичным атомом углерода. Например, 2-метилпропанол-2: (СН₃)₃С–ОН.
• Метанол не относится ни к первичным, ни к вторичным, ни к третичным спиртам.

Номенклатура и изомерия спиртов

Названия спиртов формируются путем добавления суффикса “ол” к названию алкана с соответствующим числом атомов углерода: метанол,
этанол, пропанол, бутанол, пентанол и т.д.

Для спиртов характерна изомерия углеродного скелета (начиная с бутанола), положения функциональной группы и межклассовая изомерия с
простыми эфирами, которых мы также коснемся в данной статье.

Номенклатура спиртов

• По систематической номенклатуре к названию углеводорода добавляют суффикс     «-ОЛ» и цифру, указывающую номер атома углерода, к которому присоединена гидроксильная группа.

Нумерация ведется от ближайшего к ОН-группе конца цепи.

• По радикально-функциональной номенклатуре названия спиртов составляют от названий углеводородных радикалов, соединенных с группой ОН, с добавлением слова «спирт».

Например: СН3ОН – метиловый спирт, С2Н5ОН – этиловый спирт и т.д.

• В названиях многоатомных спиртов количество групп ОН указывают суффиксами -диол в при наличии двух ОН-групп, -триол при наличии трех ОН-групп и т.д. После этого добавляют номера атомов углерода, связанных с гидроксильными группами.

Например, пропандиол-1,2 (пропиленгликоль):

Одноатомные
спирты.

Спиртами называются производные углеводородов, представляющие
собой продукты замещения атома (атомов) водорода в углеводородной молекуле
гидроксильной группой –ОН. В зависимости от того, какое количество атомов
водорода замещено, спирты бывают одноатомными и многоатомными. Т.е. число групп
–ОН в молекуле спирта характеризует атомность последнего.

Наибольшее значение имеют предельные одноатомные
спирты. Состав членов ряда предельных одноатомных спиртов может быть выражен
общей формулой —  СnH2n 1ОН или R-OH.

Несколько первых членов гомологического ряда спиртов и
их названия по радикально-функциональной, заместительной и рациональной
номенклатурам соответственно приведены ниже:

CH3OH    метиловый     метанол        карбинол

              спирт

C2H5OH    этиловый     
 этанол          метилкарбинол

              спирт

н-С3Н7ОН  пропиловый    пропанол       этилкарбинол

           спирт

н-С4Н9ОН  бутиловый      бутанол       
пропилкарбинол

           спирт

н-С5Н11OН амиловый     
пентанол       бутилкарбинол

           спирт

По радикально-функциональной номенклатуре название
спиртов образуется из названия радикалов и слова «спирт», выражающего
функциональное название класса.

Международная заместительная номенклатура: к
заместительному названию углеводорода, производным которого является спирт,
добавляют окончание –ол (алканолы). Локант указывает номер атома углерода, при
котором расположен гидроксил. Главная углеродная цепь выбирается таким образом,
чтобы она включала углерод, несущий гидроксильную группу. Начало нумерации цепи
так же определяет гидроксил.

Рациональная номенклатура: все спирты рассматриваются
как производные метанола (СН3ОН), который в данном случае называется
карбинолом: и в котором водородные атомы замещены на один или несколько
радикалов. Название спирта составляют  из
названий этих радикалов и слова – карбинол.

Таблица 1

Изомерия и номенклатура бутиловых спиртов (С4Н9ОН)

Изомерия
предельных одноатомных спиртов обусловлена изомерией углеродного скелета и
изомерией положения ОН- группы. Метиловый и этиловый спирты не имеют изомеров.
В зависимости от положения гидроксильной группы при первичном, вторичном или
третичном углеродном атоме спирты могут быть первичными, вторичными,
третичными:

   R—СН2—ОН        R’—СН—ОН           R”—C—OH

                           ç                    
 ½

                           R”                     R”‘                                                                                        

Пропиловых спирта два: СН3—СН2—СН2—ОН     СН3—СН—СН3

                             первичный          вторичный ç

                                          (изопропиловый)
ОН

Для бутанола могут быть выведены 4 изомера (см.
таблицу 1);

Число изомеров в ряду спиртов быстро растет: С5-восемь
изомеров, С6- семнадцать, С10- пятьсот семь.

Физические свойства

Газов в гомологическом ряду нет. Это жидкости. Начиная
с С12Н25ОН до С20Н41ОН – маслообразные и с С21Н43ОН — твердые вещества.

Ткип СН3ОН=65 °С, Ткип С2Н5ОН=78 °С, r(С2Н5ОН)=0,8 г/см3                

Первичные спирты изостроения имеют более низкие
температуры кипения, чем нормальные первичные спирты.

В спиртах имеет место ассоциация молекул друг с другом
за счет образования водородной связи. [Длина водородной связи больше обычной связи –ОН, а
прочность значительно меньше (раз в 10).] Поэтому метанол-жидкость, а метан-газ. Чтобы
разрушить водородные связи, надо затратить энергию; это может быть осуществлено
при нагревании спирта.

Спирты легче воды: их плотности меньше 1. Метиловый,
этиловый и пропиловый спирты смешиваются с водой во всех соотношениях. По мере
усложнения углеводородных радикалов растворимость спиртов резко падает.
Бутиловый спирт растворяется частично. Высшие спирты в воде не растворяются,
т.е. выталкиваются из воды.

Из сказанного можно сделать вывод, что растворимые
спирты можно тушить разбавлением (до концентрации менее 25 %); не растворимые в
воде спирты водой тушить не рекомендуется, т.к. при этом спирты всплывают на
поверхность воды и процесс горения продолжается.

По числу гидроксильных групп:

• одноатомные спирты — содержат одну группу -ОН. Общая формула C_nH_{2n 1}OH или C_nH_{2n 2}O. 

• двухатомные — содержат две группы ОН. Общая формула C_nH_2n(OH)₂ или C_nH_{2n 2}O₂.
• трехатомные спирты — содержат три группы ОН. Общая формула C_nH_2n-1(OH)₃ или C_nH_{2n 2}O₃.

Двухатомные спирты с двумя и тремя гидроксогруппами у одного атома углерода R‒CH(OH)2 или R-C(OH)3 неустойчивы, от них легко отрывается вода и образуется карбонильное соединение.

Получение спиртов

• Гидролиз галогеналканов водным раствором щелочи

Помните, что в реакциях галогеналканов со сПИртовым раствором щелочи получаются Пи-связи (π-связи) – алкены, а в реакциях с водным раствором
щелочи образуются спирты.

• Гидратация алкенов

Присоединения молекулы воды (HOH) протекает по правилу Марковникова. Атом водорода направляется к наиболее гидрированному атому углерода,
а гидроксогруппа идет к соседнему, наименее гидрированному, атому углерода.

• Восстановление карбонильных соединений

В результате восстановления альдегидов и кетонов получаются соответственно первичные и вторичные спирты.

• Получение метанола из синтез-газа

Синтез газом в промышленности называют смесь угарного газа и водорода, которая используется для синтеза различных
химических соединений, в том числе и метанола.

CO 2H₂ → (t,p,кат.) CH₃-OH

• Получение этанола брожением глюкозы

В ходе брожения глюкозы выделяется углекислый газ и образуется этанол.

• Окисление алкенов KMnO₄ в нейтральной (водной) среде

В результате такой реакции у атомов углерода, прилежащих к двойной связи, формируются гидроксогруппы – образуется двухатомный спирт (гликоль).

Применение

— В органическом синтезе.— Биотопливо, добавки в топливо, ингредиент тормозной жидкости, гидравлических жидкостей.— Растворители.— Сырье для производства ПАВ, полимеров, пестицидов, антифризов, взрывчатых и отравляющих веществ, бытовой химии.

Одноатомный спирт. Применяется в качестве растворителя; пластификатора при

Одноатомный спирт. Востребован для полимеризации смол и пластиков, как растворитель и пленкообразователь в лакокрасочной продукции; сырье для органического синтеза; связующий и уплотняющий агент при производстве полимербетона.

Вторичный одноатомный спирт. Активно используется в медицине, металлургии, химпроме. Заменитель этанола в парфюмерных, косметических, дезинфицирующих продуктах, средствах бытовой химии, антифризах, очистителях.

Двухатомный спирт. Применяется при производстве полимеров; красок для типографий и текстильного производства; входит в состав антифризов, тормозных жидкостей, теплоносителей. Используется для осушения газов; как сырье для органического синтеза; растворитель; средство для криогенной «заморозки» живых организмов.

Трехатомный спирт. Востребован в косметологии, пищепроме, медицине, как сырье в орг. синтезе; для изготовления взрывчатого вещества нитроглицерина. Применяется в сельском хозяйстве, электротехнике, текстильной, бумажной, кожевенной, табачной, лакокрасочной индустрии, в производстве пластиков и средств бытовой химии.

Шестиатомный (многоатомный) спирт. Применяется как пищевая добавка; сырье для изготовления лаков, красок, олиф, смол; входит в состав ПАВ, парфюмерных продуктов.

Реферат найти одно- и многоатомные спирты

Свойства

Простейшие спирты смешиваются с водой в любых пропорциях. Если же в молекулу входит более 9 радикалов, то вообще не растворяются в воде. Все спирты хорошо растворяются в органических растворителях. — Спирты горят, выделяя большое количество энергии.

— Вступают в реакции с металлами, в результате чего получаются соли — алкоголяты. — Взаимодействуют с основаниями, проявляя качества слабых кислот.— Реагируют с кислотами и ангидридами, проявляя оснóвные свойства. Результатом реакций являются сложные эфиры.

— Воздействие сильными окислителями приводит к образованию альдегидов или кетонов (в зависимости от вида спирта). — При определенных условиях из спиртов получают простые эфиры, алкены (соединения с двойной связью), галогенуглеводороды, амины (производные от аммиака углеводороды).

Спирты токсичны для человеческого организма, некоторые — ядовиты (метилен, этиленгликоль). Этилен оказывает наркотическое воздействие. Опасны и пары спиртов, поэтому работы с растворителями на основе спирта должны производиться с соблюдением техники безопасности.

Тем не менее, спирты участвуют в естественном метаболизме растений, животных и человека. К категории спиртов относятся такие жизненно важные вещества как витамины A и D, стероидные гормоны эстрадиол и кортизол. Более половины липидов, поставляющих энергию нашему организму, имеют в своей основе глицерин.

Способы
получения

В свободном виде в природе спирты встречаются редко.

1. Большое количество этилового спирта, а также
пропиловый, изобутиловый и амиловый спирты получают из природных сахаристых
веществ в результате брожения. Например:

              С6Н12О6    ¾¾¾®  2С2Н5ОН 2СО2

                      
 глюкоза        дрожжи

 2. Из
этиленовых углеводородов гидратацией:

       CH2       
H      t оC, P

       II     
   ½     ¾¾®  CH3—CH2—OH   
OH

       CH2        OH  
Zn , H2SO4                    ½

   CH3—CH2—CH=CH2    
H2O  ¾®   CH3—CH2—CH—CH3 

                                H2SO4  (правило
Марковникова)

3. Из ацетилена гидратацией (по реакции Кучерова):

           НОН                           H2

  СНºСН  ¾¾®  СН3—СН=О  ¾¾® CH3—CH2—OH

            Нg2                            Ni  

4. При гидролизе галогеналкилов:

                           NaOH

СН3—СН2—СН2—СН2—Cl HOH  ¾®
CH3—CH2—CH2—CH2OH NaCl

(для смещения равновесия реакцию ведут в щелочной
среде).

4. При восстановлении альдегидов водородом в момент
выделения образуются первичные спирты, кетонов – вторичные:

    R—CH 2H  ®  R—CH2    (первичный спирт)

        II                ½

  альдегид  O              
OH

        R’                         R’

  кетон   ½                 ½

     R—C=O 2H  ® R—CH—OH  (вторичный спирт)

Отдельные представители.

Метиловый спирт. Следует отметить сильную ядовитость
СН3ОН. В то же время он используется как растворитель, из него получают
формальдегид (необходимый для производства пластмасс), им денатурируют этиловый
спирт и используют как горючее. В промышленности его получают из смеси СО и Н2
под давлением над нагретым катализатором (ZnO и др.), при сухой перегонке
древесины (древесный спирт):

СО 2Н2 ® СН3ОН   (метанол)

(Пары спирта с воздухом образуют взрывоопасные смеси.  ЛВЖ, Твсп.=8 оС).

От контакта с сильными окислителями (дымящая HNO3),
CrO3 и Na2O2 метанол самовозгорается.

Этиловый спирт (этанол, винный спирт). Бесцветная
жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом. С водой образует азеотроп (96 %
С2Н5ОН 4 % Н2О). Химическим способом (осушая CaO, CuSO4, Ca) можно получить
абсолютный спирт. Используется при получении каучуков, а также как
растворитель, в парфюмерии (духи, одеколоны), горючее, дезинфицирующее
средство, алкогольный напиток, на его основе готовят лекарства. (ЛВЖ, Твсп.=13
оС).

С добавкой ядовитых дурно пахнущих веществ он называется денатуратом. Получают
спирт в результате брожения сахаристых веществ, из целлюлозы (гидролизный
спирт), гидратацией этилена в присутствии серной кислоты, восстановлением
уксусного альдегида водородом, уксусный альдегид в свою очередь получают по
реакции Кучерова с использованием ацетилена (см. стр. 66).

Физиологически этиловый спирт действует на организм
как наркотик, к которому появляется пристрастие, и который разрушает психику. 

Строение спиртов и фенолов

В молекулах спиртов, помимо связей С–С и С–Н, присутствуют ковалентные полярные химические связи О–Н и С–О.

Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:

В образовании химических связей с атомами C и H участвуют две 2sp3-гибридные орбитали, а еще две 2sp3-гибридные орбитали заняты неподеленными электронными парами атома кислорода.

Поэтому валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому и составляет почти 108о.

Структурная изомерия

Для  спиртов характерна структурная изомерия – изомерия углеродного скелета, изомерия положения гидроксильной группы и межклассовая изомерия.

Структурные изомеры — это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т.е. строением молекул.

Изомеры углеродного скелета характерна для спиртов, которые содержат не менее четырех атомов углерода.

Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Спирты являются межклассовыми изомерами с простыми эфирами. Общая формула и спиртов, и простых эфиров — CnH2n 2О.

Изомеры с различным положением группы ОН отличаются положением гидроксильной группы в молекуле. Такая изомерия характерна для спиртов, которые содержат три или больше атомов углерода.

Физические свойства

Этиленгликоль — сиропообразная, вязкая бесцветная жидкость, tпл = 11,50C, tкип = 197,60C. Этиленгликоль гигроскопичен, смешивается с водой и этиловым спиртом в любых отношениях. Он сильно понижает температуру замерзания воды, поскольку раствор этиленгликоля в воде имеет низкую температуру замерзания  (60%-ый раствор замерзает при -490С).

Поэтому этиленгликоль широко используется в системах охлаждения двигателей в качестве антифриза (от анг. to freeze — «замерзать») – вещества с низкой температурой замерзания, заменяющего воду в радиаторах автомобильных и авиационных моторов в зимнее время. Антифризы также замедляют ее испарение летом.

Этиленгликоль используется также для производства синтетического волокна полиэфирного волокна – лавсана.

Этиленгликоль очень токсичен! Этосильный яд! Этиленгликоль вызывает длительное угрожающее жизни угнетение центральной нервной системы и поражение почек. Продуктами его превращения в организме являются щавелевая кислота и другие не менее ядовитые соединения. Он имеет спиртовой запах, в связи, с чем может быть принят за этиловый спирт и стать причиной тяжелых отравлений.

Видеоопыт «Изучение физических свойств глицерина»

Глицерин – бесцветная, вязкая, сиропообразная жидкость, сладкая на вкус. Не ядовит. Глицерин не имеет запаха, его tпл = 180С, tкип = 2900С. Глицерин гигроскопичен, хорошо смешивается с водой и этанолом.

Абсолютно чистый безводный глицерин затвердевает при 180С, но получить его в твердом виде чрезвычайно сложно.

Глицерин широко распространен в живой природе. Он играет важную роль в процессах обмена в организмах животных, входит в состав большинства липидов – жиров и других веществ, содержащихся в животных и растительных тканях и выполняющих в живых организмах важнейшие функции. Благодаря этим свойствам глицерин является важным компонентов многих пищевых продуктов, кремов, косметических средств.

Этиленгликоль и глицерин, благодаря наличию гидроксильных групп, могут образовывать водородные связи с молекулами воды, этим объясняется их не ограниченная растворимость в воде.

Спирты

Химические свойства многоатомных спиртов

Получение многоатомных спиртов

Применение многоатомных спиртов

Химические
свойства

1.Спирты реагируют со щелочными металлами (Na, K и
т.д.) с образованием алкоголятов:

2R—OH 2Na ® 2R—ONa H2

Реакция протекает не так бурно, как при использовании
воды. Причем с увеличением молярной массы спирта его активность в указанной
реакции уменьшается. Первичные спирты значительно активнее в реакциях со
щелочными металлами, чем изомерные им вторичные и, особенно, третичные.

Спирты в данной реакции проявляют свойства кислот, но
они еще более слабые кислоты, чем вода: Кдис Н2О=10-16; Кдис CH3OH=10-17; Кдис
C2H5OH = 10-18. Последнее объясняется влиянием радикала на алкильную группу (R-
доноры).  

Практически же спирты нейтральные вещества: они не
показывают ни кислой, ни  щелочной
реакции на лакмус, не проводят электрического тока.

2. Замещение гидроксильной группы спиртов на галоген:

      R—ОН    Н—X  «  R—X     H2O

                 галогено-      
галоген-

                           водород       
алкил

      СН3—ОН   НВr  ¾®  СН3—Br     Н2О

                                   Н2SO4

Где Н2SO4 водоотнимающее средство.

   СН3—СН2—ОН PCL5 ¾® CH3 – CH2 – CL
POCL3 HCL

                                             хлорокись фосфора

    3СН3—СН2—ОН PBr3 ¾® 3CH3 – CH2 – Br
  P(OH)3

                                                                                
фосфорная  кислота

3. Взаимодействие спиртов с кислотами называют
реакцией этерификации. В результате ее образуются сложные эфиры:

      R—OH    HO—C—R1 
« R—O—C—R1  H2O

                     II              
II                                              

                    
O               О        

Легче всего этерификации подвергаются первичные
спирты, труднее –  вторичные и наиболее
трудно этерифицируются третичные спирты.

Дегидратация спиртов под действием водоотнимающих
средств (H2SO4):

Внутримолекулярная: CH2 – H   160 °C  
CH2

                  
 ½         ¾®   II      H2O

                  
 CH2 – OH  H2SO4  
CH2

Видно, что результат реакции зависит от условий ее
проведения.

Межмолекулярная:                130 °C

CH3 – CH2 – OH HO
– CH2 – CH3    ¾®  CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3

                                H2SO4             
Простой эфир

                                 -H2O           
 

В первом случае образующаяся вначале при смешивании
H2SO4 (избыток) со спиртом алкилсерная кислота при нагревании разлагается,
вновь выделяя серную кислоту и этиленовый углеводород.

Во втором случае образующаяся вначале алкилосерноя
кислота реагирует со второй молекулой спирта с образованием молекулы простого
эфира:

         R – OH HOSO3H ® R – OSO3H H2O

                                              алкилсерная кислота

                          t °,C

      R–OSO3H HO–R   ¾®  R–O–R 
  H2SO4

5. При высокой температуре кислород воздуха окисляет
спирты с образованием СО2 или Н2О (процесс горения). Метанол и этанол горят
почти несветящимся пламенем, высшие – более ярким коптящим. Это связано с
увеличением относительного увеличением углерода в молекуле.

Растворы KMnO4 и K2Cr2O7 (кислые) окисляют спирты.
Раствор KMnO4 обесцвечивается, раствор K2Cr2O7 становится зеленым [Cr2(SO4)3].

Первичные спирты при этом образуют альдегиды,
вторичные – кетоны, дальнейшее окисление альдегидов и кетонов приводит к
получению карбоновых кислот:

      ½                                       [o]

   R—С—Н     [О]  ¾®  R—C—H    H2O   ¾® R—C—OH

    ½                                  II                       II

      О—Н                  O                       O            

 R—C—H [O] ¾® R—C—R’  H2O  ¾® R—COOH R’— COOH

    ½                  II                 R’’—COOH

    O—H              O

Третичные спирты в мягких условиях устойчивы к
действию окислителей, в жестких условиях разрушаются, образуя при этом смесь
кетонов и карбоновых кислот:

      CH3                      CH3   

      ½             б       кетон                 О      кислота

      OH            
 [O]    

                                              
CH3         

6. При пропускании паров первичных и вторичных спиртов
над поверхностью наколенных мелкораздробленных металлов (Cu, Fe) происходит их
дегидрирование:  СН3—СН—Н         CH3—C—H

                              ½         ®         II     
H2   

                                     О—Н      Cu        
O

                           первичный спирт            альдегид

          CH3               
CH3

          ½                  ½

     СН3—С—H   ¾®  CH3—C=O  
  H2

          ½               кетон

          O—H

          вторичный
спирт