ЕXAMCHEMISTRY

Готовимся к сдаче ЕГЭ по химии

Классификация спиртов

а) По атомности (т. е. числу гидроксильных групп в молекуле):

- одноатомные R-OH; например:

- двухатомные (гликоли, диолы) R(OH)₂; например:

- трехатомные (триолы) R(OH)₃; например:

Двух-, трех- и т. д. спирты называются многоатомными.

б) По строению углеводородного радикала: - алифатические предельные и непредельные; например:

- алициклические; например:

- ароматические; например, бензиловый спирт (см. выше).

в) Алифатические спирты делятся на первичные, вторичные и третичные:

- первичные RCH₂OH: группа -ОН связана с первичным атомом углерода;

СН₃-ОН; СН₃-СН₂-ОН; СН₃-СН₂-СН₂-ОН

метанол; этанол; пропанол-1.

- вторичные RR'CHOH: группа -ОН связана с вторичным атомом углерода;

- третичные RR'R'COH: группа -ОН связана с третичным атомом углерода.

Предельные одноатомные спирты (алканолы)

Общая формула гомологического ряда предельных одноатомных спиртов - C_nH_2n+1OH; C_nH_2n+2O или R-OH.

Изомерия и номенклатура

Изомерия

Изомерия одноатомных спиртов связана со строением углеродного скелета (например, бутанол-2 и 2-метилпропанол-2) и с положением группы ОН (пропанол-1 и пропанол-2).

Номенклатура

Названия спиртов образуют, добавляя окончание -ол к названию углеводорода с самой длинной углеродной цепью, включающей гидроксильную группу. Нумерацию цепи начинают с того края, ближе к которому расположена гидроксильная группа. Кроме того, широко распространена заместительная номенклатура, по которой название спирта производится от соответствующего углеводородного радикала с добавлением, слова "спирт", например: C₂H₅OH - этанол или этиловый спирт.

Электронное строение молекул алканолов

Молекулы алканолов содержат полярные связи С-Н, С-О, О-Н. Наиболее полярной является связь О-Н; поэтому электронная плотность на атоме водорода в группе ОН оказывается пониженной, а на атоме кислорода - повышенной. Тем не менее, в водных растворах ионизация этой связи не происходит, следовательно, спирты являются неэлектролитами.

Физические свойства

Первые десять членов гомологического ряда алканолов являются жидкостями, высшие спирты - твердые вещества. Таким образом, спирты обладают аномально высокими температурами кипения по сравнению с алканами. Это объясняется ассоциацией молекул спиртов вследствие образования межмолекулярных водородных связей:

Все алканолы легче воды, бесцветны. Метанол, этанол и пропанол неограниченно растворяются в воде; с увеличением числа атомов углерода растворимость спиртов уменьшается.

Химические свойства алканолов

I. Реакции замещения

1. Замещение атомов водорода в группе -ОН атомами металлов (образуются алкоголяты)

2C₂H₅O-H + 2Na → 2₂H₆ONa + H₂↑

этанол → этилат натрия (этоксид натрия)

Алкоголяты подвергаются практически необратимому гидролизу:

2C₂H₅ONa + H₂O → 2₂H₅OH + HOH

Необратимость этой реакции доказывает, что спирты не проявляют кислотных свойств (точнее, что кислотные свойства спиртов выражены слабее, чем у воды).

2. Реакции этерификации (образуются сложные эфиры органических и неорганических кислот)

3. Замещение гидроксильной группы на галоген (образуются галогеналканы)

Спирты можно превратить в галогеналканы также действием галогенидов фосфора и тионилхлорида:

4. Замещение гидроксильной группы на аминогруппу (образуются амины)

II. Реакции отщепления (элиминирования)

1. Межмолекулярная дегидратация (образуются простые эфиры)

2. Внутримолекулярная дегидратация (образуются апкены)

(Правило Зайцева!)

3. Дегидрирование (образуются альдегиды в случае первичных спиртов и кетоны - в случае вторичных спиртов)

Третичные спирты не дегидрируются.

III. Реакции окисления

1. Горение

(Реакция идет с выделением большого количества теплоты; на этом основано применение лабораторных спиртовок.)

2. Неполное окисление под действием различных окислителем (образуются альдегиды в случае первичных спиртов и кетоны в случае вторичных спиртов)

При неполном окислении спиртов образуются те же продукты, что и при их дегидрировании. Таким образом, реакции дегидрирования по своей сути являются реакциями окисления.

Образующиеся при окислении первичных спиртов альдегиды далее легко окисляются до карбоновых кислот, поэтому можно записывать суммарные уравнения, например:

5С₂Н₅ОН + 4КМnO₄ + 6H₂SO₄ → 5СН₃СООН + 2K₂SO₄ + 4MnSO₄ + 11Н₂O

этанол → уксусная кислота

Способы получения алканолов

1. Гидратация алкенов

См. «Алкены»

2. Щелочной гидролиз галогеналканов

СН₃СН₂СН₂Вг + КОН → СН₃СН₂СН₂ОН + КВr

1-бромпропан → пропанол-1

(Обратите внимание на отличие этой реакции от взаимодействия галогеналканов со спиртовыми р-рами щелочей, в результате которого образуются алкены.)

3. Гидрирование альдегидов и кетонов

Гидрирование альдегидов и кетонов является их восстановлением.

4. Гидролиз сложных эфиров (кислотный и щелочной)

Специфические способы получениия СН₃ОН и С₂Н₅ОН

1. Синтез из водяного газа

2. Спиртовое брожение глюкозы