Спирты (алкоголи) (77671-1)

Посмотреть архив целиком

Спирты (алкоголи)

Спиртами или алкоголями называют производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько водородных атомов замещены на соответствующее число гидроксильных групп (—ОН).

Характер алифатического радикала, с которым связана гидроксильная группа, определяет предельность или непредельность спиртов:

H3C—CH2—CH2—OH CH2==CH—CH2—OH

пропиловый спирт аллиловый спирт

От числа гидроксильных групп, входящих в состав молекулы спирта зависит его атомность. Спирты бывают одноатомные (I), двухатомные (II), трехатомные (III) и многоатомные (IV):

CH3—CH2—OH HOCH2—CH2OH HOCH2—CH(OH)—CH2OH HOCH2—(CHOH)4—CH2OH гексит

этиловый этиленгликоль глицерин спирт

(I) (II) (III) (IV)

Одноатомные предельные спирты (алканолы)

Строение

Изучение спиртов лучше начать с рассмотрения предельных одноатомных, имеющих общую формулу CnH2n+1OH, или в общем виде R—OH.

В зависимости от характера углеродного атома (первичный, вторичный или третичный), с которым связана гидроксильная группа, различают спирты первичные, вторичные и третичные:

OH

|

CH3—CH2—CH2—OH H3C—CH—CH3 H3C—C—CH3

| |

OH CH3

пропиловый изопропиловый трет-бутиловый

спирт спирт спирт

(первичный) (вторичный) (третичный)

(Одновалентная спиртовая группа —СН2OН называется первичной, двухвалентная - ==СН—ОН - вторичной и трехвалентная - ººС—ОН - третичной спиртовой группой.)

Строение самого простого спирта — метилового (метанола) — можно представить формулами:

H

|

H—C—OH или CH3—OH

|

H

структурные

формулы

H

.. ..

H : C : O : H

.. ..

H

электронная

формула

Из электронной формулы видно, что кислород в молекуле спирта имеет две неподеленные электронные пары.

Кислород в гидроксильной группе, обладая значительной электроотрицательностью, оттягивает электронную плотность связи O—Н в свою сторону. Поэтому такая связь частично поляризована: на атоме кислорода появляется частичный отрицательный, а на водороде — частичный положительный заряды:

d- d+

O ¬ H

Однако эта поляризация снижается за счет донорных свойств алкильных радикалов:

d- d+

R ® O ¬ H

Таким образом, подвижность атома водорода в гидроксильной группе спирта несколько меньше, чем в воде. Более "кислым" в ряду одноатомных предельных спиртов будет метиловый (метанол). Он немного "кислее", чем вода.

Радикалы в молекуле спирта также играют определенную роль в проявлении кислотных свойств. Обычно углеводородные радикалы понижают кислотное свойства. Но если в них содержатся, электроноакцепторные группы, то кислотность спиртов заметно увеличивается. Например, спирт (СF3)3С—ОН за счет атомов фтора становится настолько кислым, что способен вытеснять угольную кислоту из ее солей.

Номенклатура и изомерия

Номенклатура. Названия спиртов чаще всего связывают с названиями радикалов, с которыми связана гидроксильная группа:

H3C—OH C2H6—OH H3C—CH—OH

|

CH3

метиловый этиловый изопропиловый

спирт спирт спирт

По систематической номенклатуре спирты называют по названию соответствующего алкана с добавлением суффикса -ол (СН3ОН - метанол, C2H5—ОН - этанол и т.д.). Главную цепь нумеруют с того конца, к которому ближе расположена гидроксильная группа. Например:

CH3—CH2—CH2—OH CH3—CH—OH CH3—CH—CH2—CH—CH3

| | |

CH3 CH3 OH

пропанол-1 пропанол-2 4-метилпентанол-2

Иногда спирты рассматривают как производные простейшего спирта — метилового СH3—ОН, который называют также карбинолом:

CH3—CH2—OH

метилкарбонил

(этиловый спирт)

Изомерия. Строение спиртов зависит от структуры углеродной цепи и положения в ней гидроксильной группы. Например:

CH3—CH2—CH2—CH2—OH CH3—CH2—CH—OH3 CH3—CH—CH2OH

| | OH CH3

н-бутиловый спирт, втор-бутиловый изобутиловый

бутанол-1 спирт, бутанол-2 спирт, 2-ме-

тилпропанол-1



OH

| CH3—C—CH3

|

CH3

трет-бутиловый спирт,

2-метилпропанол-2

Получение

В природе спирты встречаются редко, чаще — в виде производных (сложные эфиры и др.), из которых они могут быть получены. Для получения спиртов важную роль играет органический синтез. Приведем некоторые способы синтеза спиртов.

1. Гидратация (присоединение воды к алкенам). Реакция проводится в присутствии катализаторов. При использовании в качестве катализатора серной кислоты (сернокислотная гидратация) реакция идет в две стадии:

H2C==CH2 + HO—SO2—OH ® H3C—CH2—OSO2—OH

этилсерная кислота

H3C—CH2—OSO2—OH + H2O ® H3C—CH2—OH + H2SO4

этиловый спирт

Если реакцию гидратации проводить при высокой температуре (300 - 350 °С) и давлении в присутствии катализатора (смеси фосфорной к вольфрамовой кислот), то реакция идет в одну стадию. Это—метод прямой гидратации. При получении этилового спирта этот метод вытеснил сернокислотную гидратацию. Гидратация алкенов имеет важное промышленное значение. Этот способ позволяет получать спирты из доступного и дешевого сырья — газов крекинга. Так, из 1 т этилене можно получить 1,4 т спирта. Впервые в нашей стране этиловый спирт начали получать гидратацией этилена с 1952 г. (г. Сумгаит).

2. Гидролиз моногалогенопроизводных. Реакцию проводят, нагревая галогеналкилы с водой или водным раствором щелочей:

C2H6Cl + H2O ® C2H6OH + HC

3. Получение метанола из синтез-газа. Процесс идет при 220—300 °С и сравнительно невысоком давлении с использованием катализатора из оксидов меди и цинка:

кат.

CO + 2H2 ® CH3OH

Из синтез-газа можно получать и другие спирты.

4. Восстановление альдегидов и кетонов. При восстановлении альдегидов образуются первичные, а при восстановлении кетонов — вторичные:

O

// 2H

H3C—C ® H3C—CH2OH

\ H

уксусный этиловый

альдегид спирт

2H

H3C—CO—CH3 ® H3C—CH—CH3

|

OH

ацетон изопропиловый

спирт

5. Спиртовое брожение (расщепление) моносахаридов C6H12O6 под влиянием ферментов:

зимаза

C6H12O6® C2H6OH + 2CO2

Физические и химические свойства

Физические свойства. Физические свойства некоторых одноатомных спиртов приведены в таблице.

Таблица 1. Физические свойства некоторых одноатомиых спиртов

Название спиртов

Формула

tкип,°C

tпл,°C

d204

Метиловый (метанол)

СН3ОН

64,7

-97,8

0,7930

Этиловый (этанол)

C2H5OH

78,3

-117,3

0,7900

Пропиловый (пропанол-1)

н-С3Н7ОН

97,2

-127

0,8040

Изопропиловый (пропанол-2)

СH3СН(ОН)СН3

82,2

-88

0,7850

Бутиловый (бутанол-1)

н-C4H9OH

117,7

-79,9

0,8090

втop-Бутиловый (бутанол-2)

СH3СН2СН(ОН)СН3

100

-89

0,8080

Изобутиловый

(2-метилпропанол-1)

СН3СН(СН3)СН2

108,4

-108

0,8010

трет-Бутиловый

(2-метилпропанол-2)

(СН3)3СОН

83

+25

0,7880

Амиловый (пентанол-1)

C5H11OH

138

-78,2

0,8140

Гексиловый (гексанол-1)

C6H13OH

157,2

-51,6

0,8190

Гептиловый (гептанол-1)

C7H15OH

176,3

-34,1

0,8220

Октиловый (октанол-1)

C8H17OH

195,0

-16,3

0,8240

Нониловый (нонанол-1)

C9H19OH

213,5

-5,0

0,8270

Дециловый (деканол-1)

C10H21OH

231,0

+6,0

0,8290


Случайные файлы

Файл
179687.rtf
32536.rtf
26070-1.rtf
diplom.doc
53157.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.