Важнейшие представители и их применение

СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ

Спирты – это производные углеводородов, содержащие гидроксильную группу –ОН.

Классификация спиртов

1. По типу углеводородного радикала R, связанного с гидроксильной группой, различают: предельные, непредельные и ароматические спирты.

2. По атомности, т.е. по числу гидроксильных групп, спирты делятся на одноатомные, двухатомные (гликоли), трехатомные (глицерины) и многоатомные.

3. По расположению гидроксильной группы в углеродной цепи спирты принято делить на первичные (–СН₂–ОН), вторичные (>СН–ОН) и третичные ( ).

Одноатомные спирты

Одноатомные спирты содержат одну гидроксильную (или окси-) группу и могут быть предельными, непредельными и ароматическими.

Строение, изомерия, номенклатура

Предельные спирты. Общая формула C_nH₂_n₊₁OH.

Важнейшие представители одноатомных спиртов:

СН₃ОН – метиловый спирт (метанол)

СН₃–СН₂ОН – этиловый спирт (этанол)

СН₃–СН₂–СН₂ОН – н-пропиловый спирт (пропанол-1) (первичный)

СН₃–СН(ОН)–СН₃ – изопропиловый спирт (пропанол-2) (вторичный)

Непредельные спирты:

СН₂=СНОН – виниловый спирт (этенол)

СН₂=СН–СН₂ОН – аллиловый спирт (пропенол)

Ароматические спирты:

В соответствии с правилами номенклатуры ИЮПАК названия спиртов складываются из названия соответствующего углеводорода, к которому прибавляется окончание «-ол».

Предельные спирты

Нахождение в природе. Одноатомные спирты в природе в свободном состоянии встречаются в небольших количествах. Они входят в состав душистых веществ, эфирных масел. Широко распространены производные спиртов в виде простых и сложных эфиров.

Способы получения

1. Брожение сахаристых веществ растительного сырья (картофель, рис, хлебные злаки) используется для получения этилового спирта.

Брожение - бескислородный распад органических веществ, происходящий под действием биологических катализаторов (ферментов), вырабатываемых микроорганизмами:

С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + 105 кДж.

глюкоза этиловый

спирт

2. Присоединение воды к алкенам (реакция гидратации) происходит при температуре 300^оС:

Н₂С=СН₂ + Н₂О ® СН₃–СН₂ОН

этилен этиловый спирт

1. Щелочной гидролиз галогенопроизводных алканов – общий способ введения гидроксильной группы в органическую молекулу:

СН₃–СН₂CI + NаОН ® СН₃–СН₂ОН + NaCI

хлористый (вод. р-р) этанол

этил

4. Восстановление альдегидов и кетонов. При этом из альдегидов образуются первичные спирты, из кетонов – вторичные:

Физические свойства

Низшие гомологи спиртов - бесцветные жидкости с характерным запахом, растворимые в воде, средние (до С₁₁) – жидкости, высшие спирты – твердые вещества, не растворимые в воде.

Температура кипения спиртов выше, чем у соответствующих углеводородов. Так, метан – газ, кипит при Т_кип=162^оС, метиловый спирт – жидкость, Т_кип=64,7^оС. Это объясняется тем, что молекулы спиртов, так же как молекулы воды, ассоциированы между собой за счет водородных связей.

Водородная связь – это вид связи, которая образуется в результате донорно-акцепторного взаимодействия подвижного атома водорода (акцептора) с неподеленной парой электронов атома кислорода (донора).

Химические свойства

Одноатомные спирты по своему характеру соединения нейтральные, их растворы не проводят электрический ток. Но атом водорода в гидроксильной группе обладает определенной подвижностью и способен к замещению.

1. Образование алкоголятов (замещение атома водорода на щелочной металл):

2 СН₃–СН₂ОН + 2 Nа ® 2 СН₃–СН₂ОNа + Н₂↑

этиловый этилат натрия

спирт

2. Образование эфиров:

а) образование простых эфиров (межмолекулярная дегидра-тация):

б) образование сложных эфиров (реакция этерификации):

Обратная реакция называется реакцией омыления.

3. Дегидратация спиртов (внутримолекулярная дегидратация):

4. Реакция замещения ОН-группы:

СН₃–СН₂ОН + НBr ® СН₃–СН₂Вr + Н₂О

этанол бромэтан

5. Реакция окисления:

Первичные спирты окисляются с образованием альдегидов, вторичные – с образованием кетонов. Третичные спирты окисляются в более жестких условиях с разрывом углеродной цепи.

Важнейшие представители и их применение

Метиловый спирт (метанол) – бесцветная жидкость со спиртовым запахом, растворимая в воде, ядовита (80 мл метанола – смертельная доза). Метиловый спирт применяется в качестве растворителя, как горючее, для получения формальдегида, пластмасс, лекарственных препаратов.

Этиловый спирт (этанол, винный спирт) – жидкость с характерным запахом, жгучая на вкус. Спиртректификат содержит 4% воды, т.е. 96%. Промышленное значение этанола очень велико. Он применяется в медицине, пищевой промышленности, парфюмерии, как растворитель, для получения синтетического каучука, лаков, красок и т.д.

Пропиловые и бутиловые спирты входят в состав «сивушных масел», применяются в качестве растворителей и в органическом синтезе.

Непредельные спирты

Виниловый спирт – неустойчив, т.к. содержит –ОН группу при двойной связи (правило Эльтекова), легко изомеризуется в уксусный альдегид:

Простые и сложные эфиры винилового спирта применяются в производстве пластмасс.

Аллиловый спирт – устойчив, применяется в производстве глицерина, пластмасс, душистых веществ, проявляет свойства, характерные для спиртов и двойной связи. Например:

СН₂=СН–СН₂ОН + Вr₂ ® СН₂Br–СНBr–СН₂ОН

аллиловый спирт 2,3-дибромпропанол-1

Высшие спирты входят в состав эфирных масел: гераниол выделяют из герани, фарнезол – из липы, цитронеллол – из розового масла.

Ароматические спирты

Наиболее важным из ароматических спиртов является бензиловый спирт (С₆Н₅–СН₂–ОН). Он применяется в парфюмерии.

Многоатомные спирты

Двухатомные спирты (гликоли, диолы) содержат две гидроксильные группы. Наиболее часто встречаются и применяются 1,2-диолы.

Получают гликоли окислением алкенов по Вагнеру. Двухатомные спирты проявляют свойства одноатомных. С участием одной гидроксильной группы образуются неполные производные, с участием двух – полные:

2НО–СН₂–СН₂–ОН + 2Nа ® 2НО–СН₂–СН₂–ОNа + Н₂↑

неполный алкоголят

НО–СН₂–СН₂–ОН + 2Nа ® NаО–СН₂–СН₂–ОNа + Н₂↑

полный алкоголят

Важным продуктом химической промышленности является циклический эфир этиленгликоля – диоксан.

В молекулах двухатомных спиртов атомы водорода более подвижны, чем у одноатомных, поэтому гликоли обладают кислотными свойствами и образуют комплексные соединения с гидроксидами тяжелых металлов:

Этиленгликоль – вязкая, сладкая на вкус, ядовитая жидкость. Он применяется в технике для приготовления антифризов, используемых для охлаждения автомобильных и авиационных двигателей, а также для получения синтетического волокна «лавсана».

Трехатомные спирты (триолы, глицерины).Важнейшим представителем трехатомных спиртов является глицерин (пропантриол-1, 2, 3):

Это сиропообразная, сладкая на вкус, не ядовитая жидкость, растворимая в воде. Пары его ядовиты. Глицерин имеет важное биологическое значение, т.к. входит в состав липидов. Применяется в пищевой промышленности для приготовления ликеров и безалкогольных напитков, в бумажной и кожевенной промышленности для предохранения материалов от высыхания, а также в медицине, косметологии и в производстве взрывчатых веществ.

Динамит – инфузорная земля (или асбест), пропитанная тринитроглицерином. Открытие взрывчатых свойств динамитов принадлежит А. Нобелю.

Глицерин проявляет общие свойства спиртов, т.е. образует простые и сложные эфиры, окисляется по стадиям, взаимодействует с основаниями тяжелых металлов, проявляя кислотные свойства.

Пятиатомный спирт ксилит НОСН₂–(СНОН)₃–СН₂ОН и шестиатомный спирт сорбит НОСН₂–(СНОН)₄–СН₂ОН распространены в природе и применяются в медицине и пищевой промышленности в качестве заменителей сахара.

Фенолы

Фенолы (оксибензолы) – производные ароматических углеводородов, в молекулах которых атомы водорода при углероде ароматического кольца замещены на гидроксильную группу. Различают одноатомные, двухатомные и трехатомные фенолы.

Одноатомные фенолы

Способы получения

1. Фракционирование каменноугольной смолы.

2. Сплавление солей сульфокислот со щелочами:

С₆Н₅SO₃Na + NaOH ® C₆H₅OH + Na₂SO₃

натриевая соль фенол

бензолсульфокислоты

3. Окисление кумола (изопропилбензола):

Физические свойства

Фенолы – кристаллические вещества с характерным резким запахом, низшие гомологи растворимы в воде, ядовиты, обладают антисептическим действием.

Химические свойства

В молекуле фенола наблюдается взаимное влияние гидроксильной группы и ароматического кольца друг на друга. Под влиянием бензольного кольца увеличивается подвижность атома водорода в гидроксильной группе, т.е. усиливаются кислотные свойства. Под влиянием гидроксильной группы за счет оттягивания электронной пары атома кислорода к бензольному кольцу (положительный мезомерный эффект) происходит увеличениие электронной плотности ароматического кольца в орто- и пара-положениях и повышается его реакционная способность в реакциях замещения.

1. Взаимодействие со щелочами (в отличие от спиртов) с образованием фенолятов:

2. Реакции замещения (происходят в орто- и пара-положение).

а) бромирование:

б) нитрование:

4. Реакция этерификации:

С₆Н₅ОН + СН₃СООН ® С₆Н₅ОСОСН₃ + Н₂О

4. Конденсация с формальдегидом с образованием фенолформальдегидных смол:

Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 98; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!