Лекция №9.
КИСЛОРОДОСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ.
ТЕМА: «ПРЕДЕЛЬНЫЕ СПИРТЫ».
I. Общая характеристика спиртов.
Спирты – это органические соединения, в молекулах которых содержится одна или несколько гидроксильных групп (гидроксогрупп), соединенных с углеводородным радикалом.
II. Номенклатура спиртов.
По международной номенклатуре ИЮПАК названия дают от названий радикалов, а также из названий углеводородов прибавлением окончания – ол.
Общая формула: СnH2n+1OH.
Спирты бывают: 1) первичные (гидроксогруппа у первичного атома углерода)
2) вторичные (гидроксогруппа у вторичного атома углерода)
3) третичные. (гидроксогруппа у третичного атома углерода)
Цифрой после названия спирта обозначают, с каким по счету атомом углерода) связана гидроксильная группа. Цифра впереди показывает местоположение боковых цепей.
1 2 3 4 5 6
Н3С—СН2—СН—СН2—СН2—СН3 СН3—СН—СН—СН—СН2— СН3
│ │ │ │
ОН СН3 ОН СН3
гексанол-3 2,4-диметилгексанол-3
III. Изомерия спиртов.
1. Изомерия углеродного скелета:
СН2—СН2—СН2—СН2ОН СН3—СН—СН2ОН
бутанол-1 │
СН3
2-метилпропанол-1
2. Изомерия положения гидроксогрупп:
СН3—СН2—СН2ОН СН3—СН—СН3
пропанол-1 │
ОН
пропанол-2
IV. Физические свойства.
Низшие спирты – жидкости, высшие – твердые вещества.
Все спирты легче воды, растворимость в воде уменьшается с увеличением молекулярной массы. Метиловый и этиловый спирты смешиваются с водой в любых соотношениях.
Молекулы спиртов ассоциированы, т. к. между ними возникают водородные связи:
R R R
│ │ │
О—Нδ+... Oδ——H... O—H или (R—OH)n
Это объясняет то, что уже первые члены гомологического ряда спиртов – жидкости, имеющие высокие температуры кипения. Водородные связи не прочны (17-22 кДж/моль) и при испарении спиртов легко разрываются.
|
Спирты вступают в химическое взаимодействие с разрывом одной из полярных ковалентных связей: С—О или С—Н.
Т. к. обе связи полярны, то их разрыв происходит по ионному (гетеролитическому) механизму с образованием органических анионов или катионов::
R—O—H R—O- + H+ или R—O—H R+ + OH-
Диссоциация спиртов на ионы прооисходит в незначительной степени, поэтому спирты не изменяют окраску индикаторов.
Связь Н с О менее прочна, чем остальные.
V. Получение спиртов.
1. Из галогенопроизводных:
t
а) C2H5Br + NaOH —→ C2H5OH + NaBr
бромэтан водн. этанол
t, K
б) СН3—СН2Br + HOH ——→ CH3—CH2—OH
1-бромэтан - HBr пропанол
- Из алкенов:
K=H2SO4, Al2O3, t
СН3—СН ═ СН2 + Н2О —————————→ CH3—CHOH—CH3
пропен-1 НОН пропанол-2
└–┘
VI. Химические свойства.
- 2С2Н5ОН + 2Na——→ 2C2H5ONa + H2↑
этоксид натрия
этилат натрия
(алкоголят натрия)
![]() |
C2H5ONa + H2O C2H5OH + NaOH
Cо щелочами одноатомные спирты взаимодействуют обратимо. При этом равновесие смещено в сторону спирта и щелочи. При удалении воды из системы равновесие можно сместить в сторону алкоголятов.
- Спирты легко окисляются (KMnO4, K2Cr2O7 кислородом воздуха) в присутствии катализатора(платина, медь):
O
t; K=Pt, Cu //
Н3С—НСН—ОН + [ О ] ————→ Н3С—НСОН ——→ СН3 — С + Н2О
│ \
ОН Н
этаналь
- Горение:
t
2СН3ОН + 3О2 ——→ 2СО2↑ + 4Н2О
- Окисление:
Первичный спирт окисляется до карбоновых кислот
О O О Н2О
|
[ О ] // [ О ] // [ О ] //
СН3ОН ——→ Н—С ——→ H— C ——→ НО—С
–Н2О \ \ \
Н OH ОН СО2 ↑
метанол метаналь муравьиная угольная
к-та
Вторичный спирт окисляется до кетонов:
t
Н3С—СН—СН3 + [ О ] —→ Н3С—С—СН3
│ –Н2О ║
ОН О ацетон (диметилкетон)
пропанол-2 O
t //
а) 3С2Н5ОН + К2Сr2O7 + 4H2SO4 ─→ 3CH3—C + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O
этанол этаналь \
H
O
t //
б) 5С2Н5ОН + 2К МnO4 + 3H2SO4 —→ 5CH3—C + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
этаналь \
H
- Взаимодействие с галогеноводородами:
H+
С2Н5ОН + HBr C2H5Br + H2O
бромэтан
В присутствии щелочи равновесие смещается в сторону исходных веществ, в избытке кислот – в сторону конечных веществ.
- Дегидратация (элиминирование спиртов)
K=H2SO4(к), t=140ºC
а) Н2С—СН2 —————————→ CH2 ═ CH2 + H2O
│ │ этилен
Н ОН
б) образование простых эфиров:
С2Н5ОН К=Н2SO4(к)t
+ └–┘ —————→ C2H5—O—C2H5 + H2O
С2Н5ОН
└┘
спирт диэтиловый эфир
В общем виде образование простых эфиров можно записать так:
![]() |
R— O H t; K=H2SO4(к)
+ ————→ R—O—R1
R1— OH –H2O
- Образование сложных эфиров (реакция этерификации):
О
// t H2SO4(k)
СН3 — С + С2Н5ОН ————→ C2H5 — O — C — CH3
\ └┘ – H2O ║
ОН O
└┘
уксусная этанол уксусно-этиловый эфир
к-та (этилэтаноат)
В общем виде уравнение получения сложных эфиров можно записать так:
O O
// t H2SO4(к) //
R1—C + R—OH ————→ R1 — C
\ –H2O \
OH O—R
кислота спирт
- Взаимодействие с пятихлористым фосфором, тионилхлоридом, трёххлористым фосфором:
![]() |
а) С2Н5ОН + РСl5 ——→ HCl + C2H5Cl + POCl3
└–┘ трихлороксид фосфора
![]() |
б) СН3ОН + SOCl2 ——→ НCl + CH3Cl + SO2↑
└–┘ тионилхлорид хлорметан
|
в) PCl3 + 3 C2H5OH ——→ H3PO3 + 3C2H5Cl
избыток
VII. Отдельные представители и их применение:
1. Простые эфиры – органические соединения, молекулы которых состоят из углеводородных радикалов, соединенных атомом кислорода R1 — O — R2.
Диэтиловый эфир – хороший растворитель многих органических веществ. Применяется для чистки тканей, а в медицине – при хирургических операциях (анестезирующее дей-
ствие). С2Н5—О—С2Н5.
2. Метанол (CH3OH) – бесцветная жидкость, яд (вызывает слепоту, при больших дозах – смерть).
Получение:
Каталитический синтез из оксида углерода (II) и водорода:
t=250ºC, P=7мПа, к=смесь(ZnO+CuO)
СО + 2Н2 ————————————————→ СН3ОН
метанол
Применение:
Применяется как растворитель в органических синтезах, получения формальдегида, некоторых красителей, фотореактивов, фармацевтическитх препаратов.
3. Этанол (C2H5OH) – бесцветная жидкость, горит слабо светящимся пламенем.
Получение:
1) получают брожением сахаристых веществ в присутствии дрожжей. Получаемая из крахмала глюкоза, или виноградный сахар С6Н12О6, под действием ферментов распадается:
К=ферменты
С6Н12О6 ——————→ 2С2Н5ОН + 2СО2↑
глюкоза этиловый спирт
2) Из этилена:
t=260-300ºC, P=7,5-10мПа
СН2 = СН2 + Н2О ———————————→ СН3—СН2—ОН
к=Н3РО4, Сd2+, Cu2+, Co2+ этанол
3) из галогенопроизводных:
СН3—СН2—Br + KOH ——→ CH3—CH2—OH + KBr
1-бромэтан этанол
Качественная реакция на этанол (иодоформная проба)
С2Н5ОН + 4 J2 + 6KOH ——→ CHJ3↓ + HCOOK + 5KJ + 5H2O
этанол иодоформ
желт. цвета
Применение:
В производстве каучука и пластмасс. Как растворитель в производстве духов, лекарств, для консервирования анатомических препаратов, для получения диэтилового эфира, красителей, уксусной кислоты, бездымного пороха. Этиловый спирт в смеси с бензином можно использовать в качестве горючего для двигателей внутреннего сгорания. В медицине – как раздражающее средство (компресс). 95,6% спирт называется ректификатом.
МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ.