Лекция 8. Спирты (оксисоединения)

Производные углеводородов, получаемые замещением одного или нескольких атомов водорода на группу ОН (окси-группа).

Классификация

• 1. По строению цепи (предельные, непредельные).
• 2. По атомности - одноатомные (одна группа ОН), многоатомные (2 и более групп ОН).
• 3. По положению группы ОН (первичные, вторичные, третичные).

Предельные одноатомные спирты

Общая формула С n H 2n+1 OH

Гомологический ряд	Радикально-функциональная номенклатура, карбинальная
	Метиловый спирт, карбинол, метанол
	Этиловый спирт, метилкарбинол, этанол
		Пропиловый спирт, этилкарбинол, 1-пропанол
	Изопропиловый спирт, диметилкарбинол, 2-пропанол
С 4 Н 9 ОН	СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 2 ОН	Бутиловый спирт, пропилкарбонат, 1-бутанол
	Вторичный бутиловый спирт, метилэтилкарбинол, 2-бутанол
	Изобутиловый спирт, изопропилкарбинол, 2-метил-1-пропанол
	Третичный бутиловый спирт, триметилкарбинол, диметилэтанол

По систематической номенклатуре (IUPAC) спирты называют по углеводородам, соответствующим самой длинной цепочке углеродных атомов с добавлением окончания “ол”,

Нумерацию начинают с того конца, ближе к которому расположена группа ОН.

Изомерия

1. Структурная - изомерия цепи

изомерия положения окси-группы

2. Пространственная - оптическая, если все три группы у углерода, связанного с группой ОН, разные, например:

Получение

• 1. Гидролиз галоидных алкилов (см. свойства галогенопроизводных).
• 2. Металлорганический синтез (реакции Гриньяра):
  • а) первичные спирты получают действием металлорганических соединений на формальдегид:

СН 3 -MgBr + CH 2 =O CH 3 -CH 2 -O-MgBr CH 3 -CH 2 OH + MgBr (OH)

б) вторичные спирты получают действием металлорганических соединений на другие альдегиды:

в) третичные спирты - действием металлорганических соединений на кетоны:

3. Восстановление альдегидов, кетонов:

4. Гидратация олефинов (см. свойства олефинов)

Электронное и пространственное строение

Рассмотрим на примере метилового спирта

Угол должен быть 90 0 , на деле он 110 0 28 / . Причина в высокой электроотрицательности кислорода, который притягивает к себе электронные облака связей С-Н и О-С орбиталей.

Так как у водорода гидроксильной группы его единственный электрон оттянут кислородом, ядро водорода приобретает способность притягиваться к другим электроотрицательным атомам, имеющим неподеленные электроны (атомам кислорода).

Физические свойства

С 1 -С 10 - жидкости, С 11 и больше - твердые вещества.

Температура кипения спиртов значительно выше, чем у соответствующих углеводородов, галогенопроизводных и простых эфиров. Это явление объясняется тем, что молекулы спиртов ассоциированы за счет образования водородных связей.

Образуются ассоциаты из 3-8- молекул.

При переходе в парообразное состояние водородные связи разрушаются, на то тратится дополнительная энергия. Температура кипения из-за этого повышается.

Т кип: у первичных > у вторичных > у третичных

Т пл - наоборот: у третичных > у вторичных > у первичных

Растворимость. Спирты растворяются в воде, образуя при этом водородные связи с водой.

С 1 -С 3 - смешиваются неограниченно;

C 4 -C 5 - ограниченно;

высшие - нерастворимы в воде.

Плотность спиртов <1.

Спектральная характеристика спиртов

Дают характерные полосы поглощения в ИК-области. 3600 см -1 (поглощает неассоциированная ОН-группа) и 3200 см -1 (при образовании водородных связей - ассоциированная ОН-группа).

Химические свойства

Обуславливаются наличием группы ОН. Она определяет важнейшие свойства спиртов. Можно выделить 3 группы химических превращений с участием группы ОН.

I. Реакции замещения водорода в окси-группе.

• 1) Образование алкоголятов
• а) действие щелочных металлов и некоторых других активных металлов (Mg, Ca, Al)

Алкоголяты нацело разлагаются водой с образованием спиртов и щелочи.

C 2 H 5 Ona + HOH C 2 H 5 OH + NaOH

б) Реакция Чугаева-Церевитинова - действие магнийорганических соединений.

C 2 H 5 OH + CH 3 MgBr C 2 H 5 OmgBr + CH 4

Реакция применяется в анализе спиртов для определения количества “подвижного водорода”. В этих реакциях спирты проявляют очень слабые кислотные свойства.

• 2) Образование сложных эфиров на остаток кислоты - ацил.
• а) Реакция этерефикации - взаимодействие спиртов с карбоновыми кислотами.

С помощью метода меченых атомов установлено, что реакция этерификации - это замещение ОН-группы на алкоксигруппу. Эта реакция обратима, т.к. образующаяся вода вызывает гидролиз сложного эфира.

б) Ацилирование спиртов ангидридами кислот.

Эта реакция обратима, т.к. при взаимодействии спирта с ангидридом вода не выделяется (гидролиз не возможен).

в) ацилирование спиртов хлорангидридами кислот

3) Образование простых эфиров

Простые эфиры образуются в результате замещения водорода окси-группы на алкил (алкилирование спиртов).

а) алкилирование галоидными алкилами

C 2 H 5 OH + ClCH 3 HCl + C 2 H 5 OCH 3

б) алкилирование алкилсульфатами или диалкилсульфатами

C2H5OH + CH3O-SO2OH C2H5OCH3 + H2SO4

C 2 H 5 OH + CH 3 OSO 2 OCH 3 C 2 H 5 OCH 3 + HOSO 2 OCH 3

в) межмолекулярная дегидратация в присутствии твердого катализатора

C 2 H 5 OH + HOC 2 H 5 C 2 H 5 OC 2 H 5 + H 2 O

• 240 0 C
• г) алкилирование изоолефинами

II. Реакции с отрывом группы ОН.

• 1) Замещение группы ОН на Hal.
• а) действие HHal;
• б) действие PHаl и PНal 5 ;
• в) действие SOCl 2 и SO 2 Cl 2 (см. способы получения галогенопроизводных).
• 2) дегидратация спиртов (внутримолекулярное отщепление воды)

Отщепление водорода идет от наименее гидрированного из 2-х соседних звеньев с гидроксилсодержащими (правило Зайцева).

III. Окисление и дегидрирование спиртов

Отношение спиртов к окислению связано с индукционным влиянием связи С-О. Полярная связь С-О увеличивает подвижность атомов водорода при углероде, связанном с группой ОН.

• 1) Окисление первичных спиртов
• а) до альдегидов;

б) до кислот

2) Окисление вторичных спиртов идет до кетонов

3) Третичные спирты при аналогичных условиях не окисляются, т.к. не имеют подвижного атома углерода, связанного с группой ОН. Однако при действии сильных окислителей (концентрированные растворы при высокой температуре), реакция окисления идет с разрушением углеродной цепи. При этом окислению подвергаются соседние звенья (наименее гидрированные), т.к. там больше сказывается индукционное влияние гидроксильной группы.

4) Дегидрирование спиртов - под действием катализаторов.

Также происходит с участием самых подвижных атомов водорода: водорода оксигруппы и водорода у соседнего атома углерода.

Дегидрирование под действием хлора.

В реакциях замещения и отщепления водорода наиболее активны спирты первичные, а в реакциях замещения и отщепления группы ОН, наоборот, наиболее легко реагируют спирты третичные.

НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ СПИРТЫ

и уже в процессе образования изомеризуются в соответствующие альдегиды или кетоны, т.к. имеется p--сопряжение, повышается подвижность водорода и увеличивается нуклеофильность СН2.

Способы получения

Кроме общих способов получения спиртов, применяются:

а) для получения ацетиленовых спиртов - реакция взаимодействия ацетилена с альдегидами и кетонами (см. химические свойства ацетиленовых углеводородов).

б) нагревание глицеринов с щавелевой кислотой

Свойства

Дают реакции спиртов и реакции за счет кратных связей. Легко окисляются, полимеризуются.

Отдельные представители

Виниловый спирт

В свободном состоянии не существует. Однако промышленность выпускает ряд его производных, таких, как

винилацетат

метилвиниловый эфир

Используются для получения полимеров, например, ПВС:

используется для получения хирургического саморассасывающегося шелка.

Аллиловый спирт

СH 2 =CH-CH 2 OH получается из пропилена

Используется как мономер при получении смол и пластмасс.

Пропаргиловый спирт

Применяют для получения глицерина, аллилового спирта, в качестве растворителя высокомолекулярных соединений (полиамидов, ацетатов, целлюлозы), в качестве протравы при гальванических покрытиях металлов.

Многоатомные спирты

Способы получения (кроме общих)

1. Из олефинов

2. Из ацетилена (см. свойства ацетилена)

• 3. Из природных веществ
• а) гидролиз жиров - глицерин;
• б) восстановление моносахаридов - эритриты, пентиты, гекситы.

Физические свойства

Гликоли и глицерины - густые сиропообразные жидкости с очень высокими Т кип (200-300 0 С), очень гигроскопичны.

Тетриты - гекситы - твердые бесцветные кристаллические вещества. Хорошо растворимы в воде, обладают сладким вкусом, усваиваются организмом.

Химические свойства

1) обладают более сильными кислотными свойствами, чем одноатомные спирты. Образуют комплексные алкоголяты с Cu(OH) 2 . При этом голубой осадок Сu(OH) 2 растворяется в многоатомном спирте с образованием синего раствора (качественная реакция на многоатомные спирты):

2) способны к образованию циклических простых эфиров

Последняя реакция идет трудно, поэтому практически используются косвенные методы.

• 3) Образуют простые эфиры открытого строения

б) сложные эфиры

4) Реакции окисления протекают ступенчато:

МОУ « Лицей №47» г.Саратов

Никитина Надежда Николаевна –учитель химии

ПОДГОТОВКА К ЕГЭ (10,11 класс)

Тест по теме: « Одноатомные спирты —

классификация, номенклатура, изомерия физические и химические свойства »

1 . Вещество пентанол-2 относится к:

1) первичным спиртам, 2) вторичным спиртам; 3) третичным спиртам; 4) двухатомным спиртам.

2. Предельным одноатомным спиртом не является :

1) метанол 2) 3-этилпентанол-13)2-фенилбутанол-1 4) этанол

3. Сколько изомерных соединений соответствует формуле С 3 H 8 O, сколько из них относится к алканолам?

1) 4 и 3 2) 3 и 3 3) 3 и 2 4) 2 и 2

4. Сколько изомеров, принадлежащих к классу простых эфиров, имеет бутанол-1?

1)Один 2) Два 3)Три 4) Пять

5. Изомером положения функциональной группы для пентанола-2 является :

1) пентанол-1 2) 2-метилбутанол-2 3) бутанол-2 4) 3-метилпентанол-1

6. Сколько первичных, вторичных и третичных спиртов приведено ниже?

1) СН 3 СН 2 -OH 2) C 2 H 5 -CH(CH 3 )-CH 2 — OH 3) (CH 3 ) 3 C-CH 2 -OH

4) (CH 3 ) 3 C-OH д) CH 3 -CH(OH)-C 2 H 5 е) CH 3 -OH

1) первичных — 3, вторичных — 1, третичных — 1 2) первичных — 2, вторичных — 2, третичных — 2
3) первичных — 4, вторичных — 1, третичных — 1 4) первичных — 3, вторичных — 2, третичных – 1

7. Какой вид химической связи определяет отсутствие среди гидроксисоединений газообразных веществ (при обычных условиях)?

1) ионная 2) ковалентная 3) донорно-акцепторная 4) водородная

8. Температуры кипения спиртов по сравнению с температурами кипения соответствующих углеводородов:

1) примерно сопоставимы; 2) ниже; 3) выше; 4) не имеют четкой взаимозависимости.

9. Молекулы спиртов полярны из-за полярности связи водорода с:

1) кислородом; 2) азотом; 3) фосфором; 4) углеродом.

10. Выберите верное утверждение:

1) спирты – сильные электролиты; 2) спирты хорошо проводят электрический ток;

3) спирты – неэлектролиты; 4) спирты – очень слабые электролиты.

11. Молекулы спиртов ассоциированы из-за:

1) образования внутримолекулярных связей; 2) образования кислородных связей;

3) образования водородных связей; 4) молекулы спиртов не ассоциированы.

12. Метанол не взаимодействует с :

1) К 2)Аg 3) СuО 4) О 2

13. Этанол не взаимодействует с :

1) NаОН 2) Nа 3) НСl 4) О 2

14. С каким из перечисленных веществ не взаимодействует этанол:

1) Na 2) NaOH 3) HBr 4) O 2

15. Пропанол не взаимодействует с :

1) Hg 2)О 2 3)НСl 4) K

16. Этанол не реагирует с :

1) Na 2) CuO 3)HCOOH 4)CuSO 4

17.. Для предельных одноатомных спиртов характерно взаимодействие с:

1) КОН (р-р) 2) К 3) Сu(ОН) 2 4) Сu

18. При окислении первичного бутилового спирта получают :

1) пропаналь;2) масляный альдегид;3) этаналь;4) метаналь.

19. При окислении (дегидрировании) вторичного спирта получают:

1) третичный спирт 2) альдегид 3) кетон 4) карбоновую кислоту.

20. Какое из гидроксилсодержащих веществ при дегидрировании превращается в кетон :

1) метанол 2) этанол 3)пропанол-2 4) о-крезол.

21. При окислении бутанола-1 образуется:

1) кетон 2) альдегид 3) кислота 4)алкен

22. При окислении метанола образуется:

1) метан 2) уксусная кислота 3) метаналь 4) хлорметан

23. При окислении пропанола-2 образуется:

1)альдегид 2)кетон 3)алкан 4)алкен

24. При нагревании метанола с кислородом на медном катализаторе образуется:

1) формальдегид 2) ацетальдегид 3) метан 4) диметиловый эфир

25. При нагревании этанола с кислородом на медном катализаторе образуется:

1) этен 2) ацетальдегид 3) диэтиловый эфир 4) этандиол

26. Одним из продуктов реакции, протекающей при нагревании метанола с концентрированной. серной кислотой , является:

1) CH 2 =CH 2 2)CH 3 -O-CH 3 3) CH 3 Cl 4) CH 4

27. При внутримолекулярной дегидратации бутанола-1 образуется:

1) бутен-1 2) бутен-2 3) дибутиловый эфир 4) бутаналь.

28. Внутримолекулярная дегидратация спиртов при­водит к образованию:

1) альдегидов 2) алканов 3)алкенов 4) алкинов

29. Какое вещество образуется при нагревании этилового спирта до 140 о С в присутствии концентрированной серной кислоты?
1) уксусный альдегид 2) диметиловый эфир 3) диэтиловый эфир 4) этилен

30. Кислотные свойства этанола проявляются в реакции с

1) натрием 2) оксидом меди (II)

3) хлороводородом 4) подкисленным раствором перманганата калия

31. Какая реакция свидетельствует о слабых кислотных свойствах спиртов:

1) с Na 2) c NaOH 3) c NaHCO 3 4) c CaO

32.Алкоголяты получаются из спиртов при их взаимодействии с:

1) K МnO 4 ; 2) О 2 3) CuO 4) Na

33.При взаимодействии пропанола-1 с натрием образуется:

1) пропен; 2) пропилат натрия 3) этилат натрия 4)пропандиол-1,2

34. При воздействии на спирты щелочных металлов образуются:

1) легко гидролизуемые карбонаты; 2) трудно гидролизуемые карбонаты;

3) трудно гидролизуемые алкоголяты; 4) легко гидролизуемые алкоголяты.

35.Какое вещество образуется в реакции пентанола-1 с калием?

1) С 5 Н 12 ОК; 2) С 5 Н 11 ОК; 3) С 6 Н 11 ОК; 4) С 6 Н 12 ОК.

36. Вещество, реагирующее с Na , но не реагирующее с NaOH , при дегидратации дающее алкен — это:

1) фенол; 2) спирт 3) простой эфир; 4) алкан

37. Какой из перечисленных спиртов наиболее активно реагирует с натрием?

1) СН 3 СН 2 OH 2)CF 3 CH 2 OH 3)CH 3 CH(OH)CH 3 4) (CH 3 ) 3 C-OH

38. Какова молекулярная формула продукта взаимодействия пентанола-1 с бромоводородом?

1) С 6 Н 11 Br; 2) С 5 Н 12 Br; 3) С 5 Н 11 Br; 4) С 6 Н 12 Br.

39. В ходе реакции этанола с соляной кислотой в при­сутствии Н 2 SО 4 образуется

1) этилен 2) хлорэтан 3) 1,2-дихлорэтан 4) хлорвинил

40. Из этанола бутан можно получить последовательным действием

1) бромоводорода, натрия 2) брома (облучение), натрия

3) концентрированной серной кислоты (t> 140°), водорода (катализатор, t°)

4) бромоводорода, спиртового раствора гидроксида натрия

Ответы:

ответ ?

ответ ?