Спирты. Классификация, изомерия спиртов. Физические и химические свойства спиртов

Содержание

СПИРТЫ
CxHy (OH)n
Спиртами называются органические вещест-ва, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп, связанных с углеводородным радикалом.

Классификация спиртов

Классификация спиртов
По характеру углеродного радикала

По характеру углеводородного радикала, с которым связана гидроксильная группа классификация спиртов совпадает с классификацией углеводородов.

Классификация спиртов
по количеству гидроксильных групп

Классификация спиртов
по характеру атома с которым связана гидроксильная группа

Алканолы образуют гомологический ряд общей формулы CnH2n+1OH (n=1,2,3,:N). Названия алканолов по систематичес-кой номенклатуре строятся из названий соответствующих ал- канов путём добавления суффикса «ол»

CH3-OH - метанол
C2H5-OH - этанол

Изомерия спиртов
Для алканолов характерны два вида изомерии:

Изомерия положения гидроксильной группы в углеродной цепи
CH3-CH2-CH2-OH пропанол
н-пропиловый спирт
CH3-CH-CH3
l
OH
пропанол-2
(изопропиловый спирт)

CH3-CH2-CH2-CH2-OH
бутанол-1
(н-бутиловый спирт)
CH3-CH-CH2-OH
l
CH3
2-метилпропанол-1
(изобутиловый спирт)
Первым из спиртов, для которого характерны оба вида изомерии, является бутанол
Изомерия углеродного скелета

Физические свойства спиртов
Алканолы являются бесцветными жидкостями или кристаллическими веществами с характерным запахом. Первые члены гомологического ряда имеют приятный запах, для бутанолов и пентанолов запах становится неприятным и раздражающим. Высшие алканолы имеют приятный ароматный запах.

Температура кипения

Высокая температура кипения спиртов объясняется значительным межмолекулярным взаимодействием – ассоциацией молекул, возможность которой объясняется полярностью связи О–Н и неподелёнными электронными парами атомов кислорода. Такое взаимодействие называют водородной связью

Строение молекулы этанола
В молекуле этанола атомы углерода, водорода и кислорода связаны только одинарными - связями. По-скольку электроотрицательность кислорода больше электроотрица-тельности углерода и водорода, общие электронные пары связей С–О и О – Н смещены в сторону атома кислорода. На нём возникает частичный отрицательный, а на атомах углерода и водорода частичные положительные заряды.

Химические свойства спиртов
Реакционная способность спиртов обусловлена наличием в их молекулах полярных связей, способных разрываться по гетеролитическому механизму .
Спирты проявляют слабые кислотно – основные свойства

Типы реакций

Реакция замещения водорода -ОН группы
С2Н5ОН + Na → C2H5ONa + H2
C2H5ONa + H2O → C2H5OH + NaOH
Как слабые кислоты алканолы могут реагировать со щелочными металлами. Образующиеся при этом металлические производные спиртов называются алкоголятами.

Реакция замещения –ОН группы
Наибольшее практическое значение из реакций второго типа имеют реакции замещения гидроксильной группы на галогены. Данная реакция может осуществляться при действии на алканолы различных галогеноводородных кислот

R – OH + H – X ↔ R – X + H2O
Реакционная способность алканолов
R3С – OH > R2CH – OH > RCH2 – OH
Реакционная способность HX
HI > HBr > HCl >> HF
Реакция алканолов с галогеноводородными кислотами является обратимой. Эффективность её протекания зависит от строения алканола, природы галогеноводорода и условий проведения. Наиболее активными в данной реакции являются третичные алканолы и иодоводородная кислота
Реакции алканолов

Реакция дегидратации
Для алканолов характерно два типа реакции дегидратации:
- внутримолекулярная
и
- межмолекулярная
При внутримолекулярной дегидратации обра- зуются алкены, при межмолекулярной - простые эфиры.

Внутримолекулярная дегидратация алканолов может осуществляться при нагревании их с избытком концентрированной H2SO4 при темпе- ратуре 150-200ºС или при пропускании спиртов над нагретыми твёрдыми катализаторами.

Правило Зайцева
Внутримолекулярная дегидратация несимметричных алканолов протекает в соответствии с правилом Зайцева, согласно которому водород отщепляется преимущественно от наименее гидрогенизированного атома углерода и образуется более устойчивый алкен.

Дегидратация вторичных спиртов
При дегидратации вторичных спиртов возможно протекание различных перегруппировок, приводящих к получению изомерной смеси алкенов.

При более слабом нагревании этилового спирта с серной кислотой образуется диэтиловый эфир. Это летучая, легко воспламеняющаяся жидкость. Диэтиловый эфир относится к классу простых эфиров – органических веществ, молекулы которых состоят из двух углеводородных радикалов, соединённых посредством атома кислорода. Общая формула R – O - R

Реакции окисления
Окисление спиртов проис-ходит и под действием силь-ных окислителей. Характер получаемых при этом продук-тов определяется степенью замещённости спиртов, а так-же природой применяемого окислителя

Окисление первичных спиртов до карбоновых кислот протекает при действии HNO3 или перманганата калия в щелочной среде.
Окисление вторичных спиртов приводит к образованию соответствующих кетонов.

Окисление спиртов оксидом меди приводит к образованию альдегидов

Третичные спирты могут окисляться только в жёстких условиях, при действии сильных окислителей. Реакции сопровождаются разрывом С – С связей у α-углеродных атомов и образованием смеси карбонильных соединений

Метанол и этанол
Метанол получают гидрированием оксида углерода (II) СО. В настоящее время разработан способ получения метанола частичным восстановлением углекислого газа. При этом используется более дешёвое углеродсодержащее сырьё, но требуется большой объём водорода.

Применение отдельных представителей
Применение этанола

Наиболее распространённым методом получения этанола является ферментативное расщепление моносахаридов.

Мировое производство мета-нола составляет около 10 мил-лионов тонн в год, этанола производится примерно на порядок больше. Метанол и этанол применяются в качестве растворителей и сырья в орга-ническом синтезе. Кроме того этанол используют в пищевой промышленности и в медицине.

Запомни
Водородная связь – это связь между атомом водорода одной молекулы и атомами с большой электоотрицательностью ( О,F,N,Cl) другой моле-кулы.
Реакция этерификации – взаимодействие спир-тов с органическими и неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров.