ПРЕЗЕНТАЦИЯ "СПИРТЫ (предельные одноатомные спирты)"

Спирты

• Предельные одноатомные спирты

• Общая формула гомологического ряда предельных одноатомных спиртов — C n H 2n+1 OH .
• В зависимости от того, при каком углеродном атоме находится гидроксильная группа, различают спирты первичные (R C H 2 -OH), вторичные (R 2 C H-OH) и третичные (R 3 С -ОН). Простейшие спирты:
• Первичные:

СН 3 -ОН      СН 3 -СН 2 -ОН      СН 3 -СН 2 -СН 2 -ОН метанол        этанол              пропанол-1

вторичные спирты третичный спирт

Изомерия одноатомных спиртов связана:

• со строением углеродного скелета (например, бутанол-2 и 2-метилпропанол-2)
• с положением функциональной группы ОН - (пропанол-1 и пропанол-2).

пропанол-2                буганол-2                    2-метилпропанол-2

• 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: C 2 H 5 OH — этиловый спирт.

• Низшие спирты (до C 15 ) — жидкости, высшие — твердые вещества.
• Метанол и этанол смешиваются с водой в любых соотношениях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде падает.
• По сравнению с соответствующими углеводородами, спирты имеют высокие температуры плавления и кипения , что объясняется сильной ассоциацией молекул спирта в жидком состоянии за счет образования водородных связей .

Образование водородных связей

… между молекулами воды

Образование водородной связи

между молекулами спирта

… между молекулами спирта и воды

вторичные третичные." width="640"

• Химические свойства спиртов определяются присутствием в их молекулах гидроксильной группы ОН - .
• Связи С-О и О- Н сильно полярны и способны к разрыву.
• Различают два основных типа реакций спиртов с участием функциональной группы – ОН - :

• Реакции с разрывом связи О-Н - :

(здесь проявляются слабые кислотные свойства спиртов)

• взаимодействие спиртов с щелочными и щелочноземельными металлами с образованием алкоголятов;
• реакции спиртов с органическими и минеральны­ми кислотами с образованием сложных эфиров;
• окисление спиртов под действием дихромата или перманганата калия до карбонильных соединений.
• Скорость реакций, при которых разрывается связь О-Н, уменьшается в ряду: первичные спирты вторичные третичные.

• Реакции сопровождающиеся разрывом связи С-О: (здесь проявляются слабые основные свойства спиртов)
• внутримолекулярная дегидратация с образованием алкенов
• межмолекулярная дегидратация : с образованием простых эфиров
• взаимодействие с галогеноводородами и их концентрированными растворами с образованием алкилгалогенидов.
• Скорость реакций, при которых разрывается связь С-О, уменьшается в ряду:
• третичные спирты вторичные первичные.
• Спирты являются амфотерными соединениями.

Реакции с разрывом связи О-Н

• 1. Кислотные свойства спиртов выражены очень слабо. Низшие спирты бурно реагируют со щелочными металлами:

• 2С 2 Н 5 -О Н + 2K→ 2С 2 Н 5 -О K + Н 2 ↑
• С увеличением длины углеводородного радикала скорость этой реакции замедляется
• Спирты не взаимодействуют со щелочами
• В присутствии следов влаги соли спиртов (алкоголяты) разлагаются до исходных спиртов:
• С 2 Н 5 О K + Н 2 О → С 2 Н 5 О Н + KОН.
• Это доказывает, что спирты — более слабые кислоты, чем вода.
• 2. При действии на спирты минеральных и органических кислот образуются сложные эфиры.
• Образование сложных эфиров протекает по механизму нуклеофильного присоединения-отщепления :
• С 2 Н 5 ОН + СН 3 СООН   СН 3 СООС 2 Н 5 + Н 2 О Этилацетат
• C 2 H 5 OH + HONO 2 C 2 H 5 ONO 2 + Н 2 O Этилнитрат

• Отличительной особенностью первой из этих реакций является то, что атом водорода отщепляется от спирта, а группа ОН - - от кислоты. (Установлено экспериментально методом "меченых атомов" ).
• 3. Спирты окисляются под действием дихромата или перманганата калия до карбонильных соединений. Первичные спирты окисляются в альдегиды, которые, в свою очередь, могут окисляться в карбоновые кислоты:
•   [O]                 [ О ] R-CH 2 -OH  →   R-CH=O     →  R-COOH.

спирт альдегид карбоновая кислота

• Вторичные спирты окисляются в кетоны:
• Третичные спирты могут окисляться только с разрывом С-С связей.

140°С СН 3 -СН 2 -СН 2 -ОН                 →            СН 3 -СН=СН 2 + Н 2 О. При более слабом нагревании происходит межмолекулярная дегидратация с образованием простых эфиров: H 2 SO 4 ,t Спирты обратимо реагируют с галогеноводородными кислотами ( здесь проявляются слабые основные свойства спиртов): ROH + HCl     RCl + Н 2 О Третичные спирты реагируют быстро, вторичные и первичные - медленно." width="640"

• Реакции дегидратации протекают при нагревании спиртов с водоотнимающими веществами. При сильном нагревании происходит внутримолекулярная дегидратация с образованием алкенов :

H 2 SO 4 ,t 140°С СН 3 -СН 2 -СН 2 -ОН                 →            СН 3 -СН=СН 2 + Н 2 О.

• При более слабом нагревании происходит межмолекулярная дегидратация с образованием простых эфиров:

H 2 SO 4 ,t

• Спирты обратимо реагируют с галогеноводородными кислотами ( здесь проявляются слабые основные свойства спиртов):
• ROH + HCl     RCl + Н 2 О
• Третичные спирты реагируют быстро, вторичные и первичные - медленно.

• 1. Самый общий способ получения спиртов, имеющий промышленное значение, — гидратация алкенов . Реакция идет при пропускании алкена с парами воды над фосфорно­кислым катализатором:   H 3 PO 4
• СН 2 =СН 2 + Н 2 О    →    СН 3 —СН 2 —ОН.
• Из этилена получается этиловый спирт, из пропена — изопропиловый. Присоединение воды идет по правилу Марковникова , поэтому из первичных спиртов по данной реакции можно получить только этиловый спирт.
• 2. Другой общий способ получения спиртов — гидролиз алкилгалогенидов под действием водных растворов щелочей:
• R—Br + NaOH   →    R—OH + NaBr.
• По этой реакции можно получать первичные, вторичные и третичные спирты.

• 3. Восстановление карбонильных соединений .   При   восстановлении альдегидов образуются первичный спирты, при восстановлении кетонов — вторичные:
• R—CH=O + Н 2  → R—CH 2 —OH,           (1)
• R—CO—R' + Н 2   → R—CH(OH) —R'.         (2)
• Реакцию проводят, пропуская смесь паров альдегида или кетона и водорода над никелевым катализатором.
• 4.  Действие реактивов Гриньяра на карбонильные соединения .
• 5.  Этанол получают при спиртовом брожении глюкозы :
• С 6 Н 12 О 6    →  2С 2 Н 5 ОН + 2СО 2 ↑.

• Спирты главным образом используют в промышленности органического синтеза.
• Этанол - важное сырье пищевой промышленности.

Применение этанола