Спирты

Общая характеристика
Общая формула гомологического ряда предельных одноатомных спиртов — CnH2n+1OH.
В зависимости от того, при каком углеродном атоме находится гидроксильная группа, различают спирты первичные (RCH2-OH), вторичные (R2CH-OH) и третичные (R3С-ОН). Простейшие спирты:
Первичные:
СН3-ОН СН3-СН2-ОН СН3-СН2-СН2-ОН
метанол этанол пропанол-1

вторичные спирты третичный спирт
Изомерия одноатомных спиртов связана:
со строением углеродного скелета (например, бутанол-2 и 2-метилпропанол-2)
с положением функциональной группы ОН - (пропанол-1 и пропанол-2).
пропанол-2 буганол-2 2-метилпропанол-2

Номенклатура
Названия спиртов образуют, добавляя окончание -ол к названию углеводорода с самой длинной углеродной цепью, включающей гидроксильную группу.
Нумерацию цепи начинают с того края, ближе к которому расположена гидроксильная группа.
Кроме того, широко распространена заместительная номенклатура, по которой название спирта производится от соответствующего углеводородного радикала с добавлением, слова "спирт", например: C2H5OH — этиловый спирт.

Физические свойства
Низшие спирты (до C15) — жидкости, высшие — твердые вещества.
Метанол и этанол смешиваются с водой в любых соотношениях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде падает.
По сравнению с соответствующими углеводородами, спирты имеют высокие температуры плавления и кипения, что объясняется сильной ассоциацией молекул спирта в жидком состоянии за счет образования водородных связей .

Образование водородных связей
Образование водородной связи
между молекулами спирта
… между молекулами воды
… между молекулами спирта и воды

Химические свойства спиртов

Химические свойства спиртов определяются присутствием в их молекулах гидроксильной группы ОН-.
Связи С-О и О- Н сильно полярны и способны к разрыву.
Различают два основных типа реакций спиртов с участием функциональной группы –ОН-:
Реакции с разрывом связи О-Н-:
(здесь проявляются слабые кислотные свойства спиртов)
взаимодействие спиртов с щелочными и щелочноземельными металлами с образованием алкоголятов;
реакции спиртов с органическими и минеральны­ми кислотами с образованием сложных эфиров;
окисление спиртов под действием дихромата или перманганата калия до карбонильных соединений.
Скорость реакций, при которых разрывается связь О-Н, уменьшается в ряду: первичные спирты > вторичные > третичные.

Реакции сопровождающиеся разрывом связи С-О: (здесь проявляются слабые основные свойства спиртов)
внутримолекулярная дегидратация с образованием алкенов
межмолекулярная дегидратация: с образованием простых эфиров
взаимодействие с галогеноводородами и их концентрированными растворами с образованием алкилгалогенидов.
Скорость реакций, при которых разрывается связь С-О, уменьшается в ряду:
третичные спирты > вторичные > первичные.
Спирты являются амфотерными соединениями.

1. Кислотные свойства спиртов выражены очень слабо. Низшие спирты бурно реагируют со щелочными металлами:
2С2Н5-ОН + 2K→ 2С2Н5-ОK + Н2↑
С увеличением длины углеводородного радикала скорость этой реакции замедляется
Спирты не взаимодействуют со щелочами
В присутствии следов влаги соли спиртов (алкоголяты) разлагаются до исходных спиртов:
С2Н5ОK + Н2О → С2Н5ОН + KОН.
Это доказывает, что спирты — более слабые кислоты, чем вода.
2. При действии на спирты минеральных и органических кислот образуются сложные эфиры.
Образование сложных эфиров протекает по механизму нуклеофильного присоединения-отщепления :
С2Н5ОН + СН3СООН СН3СООС2Н5 + Н2О
Этилацетат
C2H5OH + HONO2 C2H5ONO2 + Н2O Этилнитрат
Реакции с разрывом связи О-Н

Отличительной особенностью первой из этих реакций является то, что атом водорода отщепляется от спирта, а группа ОН-- от кислоты. (Установлено экспериментально методом "меченых атомов" ).
3. Спирты окисляются под действием дихромата или перманганата калия до карбонильных соединений. Первичные спирты окисляются в альдегиды, которые, в свою очередь, могут окисляться в карбоновые кислоты:
[O] [О]
R-CH2-OH → R-CH=O → R-COOH.
спирт альдегид карбоновая кислота

Вторичные спирты окисляются в кетоны:
Третичные спирты могут окисляться только с разрывом С-С связей.

Реакции с разрывом связи С-О.
Реакции дегидратации протекают при нагревании спиртов с водоотнимающими веществами. При сильном нагревании происходит внутримолекулярная дегидратация с образованием алкенов:
H2SO4 ,t >140°С
СН3-СН2-СН2-ОН → СН3-СН=СН2 + Н2О.
При более слабом нагревании происходит межмолекулярная дегидратация с образованием простых эфиров:
H2SO4,t< 140°С
2CH3-CH2-OH → C2H5-O-C2H5 + H2O.
Спирты обратимо реагируют с галогеноводородными кислотами (здесь проявляются слабые основные свойства спиртов):
ROH + HCl RCl + Н2О
Третичные спирты реагируют быстро, вторичные и первичные - медленно.

Получение
1. Самый общий способ получения спиртов, имеющий промышленное значение, — гидратация алкенов. Реакция идет при пропускании алкена с парами воды над фосфорно­кислым катализатором: H3PO4
СН2=СН2 + Н2О → СН3—СН2—ОН.
Из этилена получается этиловый спирт, из пропена — изопропиловый. Присоединение воды идет по правилу Марковникова, поэтому из первичных спиртов по данной реакции можно получить только этиловый спирт.
2. Другой общий способ получения спиртов — гидролиз алкилгалогенидов под действием водных растворов щелочей:
R—Br + NaOH → R—OH + NaBr.
По этой реакции можно получать первичные, вторичные и третичные спирты.

3. Восстановление карбонильных соединений. При восстановлении альдегидов образуются первичный спирты, при восстановлении кетонов — вторичные:
R—CH=O + Н2 → R—CH2—OH, (1)
R—CO—R' + Н2 → R—CH(OH) —R'. (2)
Реакцию проводят, пропуская смесь паров альдегида или кетона и водорода над никелевым катализатором.
4. Действие реактивов Гриньяра на карбонильные соединения .
5. Этанол получают при спиртовом брожении глюкозы:
С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2↑.

Применение спиртов
Спирты главным образом используют в промышленности органического синтеза.
Этанол - важное сырье пищевой промышленности.