II. Реакции с разрывом связи R–OH.




Лекция №8. СПИРТЫИ ФЕНОЛЫ

План

1. Классификация спиртов и фенолов.

2. Физические свойства спиртов и фенолов

3. Одноатомные спирты. Получение. Химические свойства.

4. Многоатомные спирты. Получение. Свойства. Применение.

5. Фенолы. Получение. Физические и химические свойства. Применение.

 

 

Классификация спиртов и фенолов

 

Спиртами называются соединения, содержащие одну или несколько гидроксильных групп (–ОН), связанных с углеводородным радикалом. Вещества, у которых гидроксил находится непосредственно у бензольного кольца, называются фенолами.

В зависимости от числа гидроксильных групп спирты делят на одно-, двух- и трёхатомные.

В зависимости от того, при каком углеродном атоме находится гидроксильная группа, различают спирты:


первичные R–CH2–OH,

вторичные R I CH–OH, I R’
и третичные R’– R I C–OH. I R’’

 

Физические свойства

Низшие спирты (до С12) – жидкости, температуры кипения которых значительно выше, чем у соответствующих алканов из-за образования водородных связей за счёт полярной связи О–Н

……..: O–H …..: I R O–H …… I R

Метанол и этанол смешиваются с водой в любых соотношениях; с увеличением молекулярной массы растворимость спиртов в воде уменьшается.

 

Таблица 1. Физические свойства спиртов и фенолов

Название Формула d420 tпл°C tкип°C
Спирты        
метиловый СН3OH 0, 792 -97  
этиловый С2Н5OH 0,79 -114  
пропиловый СН3СН2СН2OH 0,804 -120  
изопропиловый СН3–СН(ОH)–СH3 0,786 -88  
бутиловый CH3CH2CH2CH2OH 0,81 -90  
вторбутиловый CH3CH2CH(CH3)OH 0,808 -115  
третбутиловый (СН3)3С–OH 0,79 +25  
циклогексанол С6Н11OH 0,962 -24  
бензиловый C6H5CH2OH 1,046 -15  
этиленгликоль HOCH2CH2OH 1,113 -15,5  
глицерин НО–СН2–CH(ОН)–СН2OH 1,261 -18,2  
Фенолы        
фенол С6Н5OH 1,05(43°)    
пирокатехин о - С6Н4(OH)2    
резорцин м - С6Н4(OH)2    
гидрохинон n - С6Н4(OH)2    

 

 

Одноатомные спирты. Получение. Химические свойства

Общая формула гомологического ряда предельных одноатомных спиртов – CnH2n+1OH.

Изомерия

1. Изомерия углеродного радикала (начиная с C4H9OH).

2. Изомерия положения гидроксильной группы, (начиная с С3Н7ОН).

3. Межклассовая изомерия с простыми эфирами (СН3–СН2–ОН и СН3–О–СН3).

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:

СН3–ОН – метанол, метиловый спирт;
СН3–СН2–ОН – этанол, этиловый спирт;
СН3–СН–СН3 – пропанол-2, изопропиловый спирт.
I
OH

Получение

В промышленности.

1. Метанол синтезируют из синтез-газа на катализаторе (ZnO, Сu) при 250°C и давлении 5-10 МПа:
СО + 2Н2 ® СН3ОН

Ранее метанол получали сухой перегонкой древесины без доступа воздуха.

2. Этанол получают:

a) гидратацией этилена (Н3РО4; 280°C; 8 МПа)

СН2=СН2 + Н2О ® СН3–СН2–ОН

b) брожением крахмала (или целлюлозы):

крахмал ® С6Н12О6(глюкоза) ––ферменты® 2С2Н5ОН + 2СО2­
(источник крахмала – зерно, картофель)

В лаборатории.

1. Гидратация алкенов (согласно правилу Марковникова):

СH3–СH=CH2 + H2O ––H+® СH3 CH– СH3 I OH

2. Гидролиз галогенопроизводных углеводородов:

СH3–СH2–Br + H2O «СH3–CH2–OH + HBr

щёлочь, которая связывает образующийся HBr.

3. Восстановление карбонильных соединений:
Альдегиды образуют первичные спирты, а кетоны – вторичные.

СH3–СH2- O II -C I H ––2[H]® СH3–CH2- -CH2OH

 

СH3- -C- II O -CH3 ––2[H]® CH3- -CH- I OH -СH3

Химические свойства

Свойства спиртов ROH определяются наличием полярных связей Od-–Hd+ и Cd+–Od-, 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.

I. Реакции с разрывом связи RO–H

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

2СH3CH2CH2OH + 2Na ® 2СH3CH2CH2ONa + H2­

2СH3CH2OH + Сa ® (СH3CH2O)2Ca + H2­

В присутствии воды алкоголяты гидролизуются:

(СH3)3С–OK + H2O ® (СH3)3C–OH + KOH

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

2. Взаимодействие с органическими кислотами (реакция этерификации) приводит к образованию сложных эфиров.

  O II     O II  
CH3 C- -OH + H - -OC2H5 H2SO4® CH3 C –O–C2H5(уксусноэтиловый эфир (этилацетат)) + H2O

В общем виде:

  O II     H+   O II  
R– C- -OH + H- -OR’ ® R– C –O–R’ + H2O

II. Реакции с разрывом связи R–OH.

1. С галогеноводородами:

R–OH + HBr «R–Br + H2O

2. С концентрированной серной кислотой:

C2H5O- -H + H–O   O   C2H5O O
    \ // S / \\   ®   \ // S (этилсерная кислота) + H2O / \\
  H–O   O   H–O O
  C2H5–O   O   C2H5O O
    \ // S / \\   ®   \ // S (диэтилсерная кислота(диэтилсульфат)) + H2O / \\
C2H5O- -H + H–O   O   C2H5O O

III. Реакции окисления

1. Спирты горят:

3H7ОH + 9O2 ® 6СO2 + 8H2O

2. При действии окислителей:

a) первичные спирты превращаются в альдегиды (или в карбоновые кислоты)

        O II     O II  
R- -CH2–OH (первичный спирт) ––[O]® R- -C (альдегид) ––[O]® R- -C (карбоновая к-та)
        I H     I OH  
  K2Cr2O7 O II K2Cr2O7 O II
CH3–CH2–OH ––––® CH3–C ––––® CH3–C
  H2SO4 I H H2SO4 I OH
O II CH3OH + CuO ––t°® H–C I H + Cu + H2O

b) вторичные спирты окисляются до кетонов

R- -CH- -R’(вторичный спирт) ––[O]® R- -C- -R'(кетон)
  I OH     II O  
CH3 CH–CH2–CH3 I OH ––K2Cr2O7,H2SO4® CH3 C–CH2–CH3 II O

c) третичные спирты устойчивы к действию окислителей.

IV. Дегидратация

Протекает при нагревании с водоотнимающими реагентами.

1. Внутримолекулярная дегидратация приводит к образованию алкенов

CH3–CH2–OH ––t°>140°C,H2SO4® CH2=CH2 + H2O

CH3 \       CH3 I
CH3–C– CH–CH3 ––t°,H2SO4® CH3 C=CH–CH3 + H2O
I HO I H      

При отщеплении воды от молекул вторичных и третичных спиртов атом водорода отрывается от соседнего наименее гидрогенизированного атома углерода; образующийся алкен содержит наибольшее число заместителей при двойной связи (правило Зайцева).

2. Межмолекулярная дегидратация даёт простые эфиры

R- -OH + H- -O–R –– t°,H2SO4® R–O–R(простой эфир) + H2O
CH3–CH2- -OH + H- -O–CH2–CH3 ––t°<140°C,H2SO4® CH3–CH2–O–CH2–CH3(диэтиловый эфир) + H2O

Обе реакции конкурируют между собой. Увеличение температуры и разбавление инертным растворителем благоприятствуют внутримолекулярному процессу.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-11-04 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: