Спирты

Спиртами называются соединения, содержащие одну или несколько гидроксильных групп (–ОН), связанных с углеводородным радикалом. Вещества, у которых гидроксил находится непосредственно у бензольного кольца, называются фенолами.

В зависимости от числа гидроксильных групп спирты делят на одно-, двух- и трёхатомные.

В зависимости от того, при каком углеродном атоме находится гидроксильная группа, различают спирты:

первичные

вторичные 

и третичные

Физические свойства

Низшие спирты (до С₁₂) – жидкости, температуры кипения которых значительно выше, чем у соответствующих алканов из-за образования водородных связей за счёт полярной связи О–Н

Метанол и этанол смешиваются с водой в любых соотношениях; с увеличением молекулярной массы растворимость спиртов в воде уменьшается.

Таблица. Физические свойства спиртов и фенолов

Одноатомные спирты

Общая формула гомологического ряда предельных одноатомных спиртов – C_nH_2n+1OH.

Изомерия

1. Изомерия углеродного радикала (начиная с C₄H₉OH).
2. Изомерия положения гидроксильной группы, (начиная с С₃Н₇ОН).
3. Межклассовая изомерия с простыми эфирами (СН₃–СН₂–ОН и СН₃–О–СН₃).

Название спиртов включает в себя наименование соответствующего углеводорода с добавлением суффикса -ол (положение гидроксильной группы указывают цифрой) или к названию углеводородного радикала добавляется слово «спирт»; также часто встречаются тривиальные (бытовые) названия:

СН₃–ОН – метанол, метиловый спирт;
СН₃–СН₂–ОН – этанол, этиловый спирт;
СН₃–СН–СН₃ – пропанол-2, изопропиловый спирт.
           I
          OH

Получение

В промышленности.

1. Метанол синтезируют из синтез-газа на катализаторе (ZnO, Сu) при 250°C и давлении 5-10 МПа:

Ранее метанол получали сухой перегонкой древесины без доступа воздуха.

2. Этанол получают:

а) гидратацией этилена (Н₃РО₄; 280°C; 8 МПа)

б) брожением крахмала (или целлюлозы):

­(источник крахмала – зерно, картофель)

В лаборатории.

1. Гидратация алкенов (согласно правилу Марковникова):

2. Гидролиз галогенопроизводных углеводородов:

Чтобы сдвинуть равновесие вправо, добавляют щёлочь, которая связывает образующийся HBr.

3. Восстановление карбонильных соединений:
Альдегиды образуют первичные спирты, а кетоны – вторичные.

Химические свойства

Свойства спиртов ROH определяются наличием полярных связей O^d-–H^d+ и C^d+–O^d-,и неподеленных электронных пар на атоме кислорода.

При реакции спиртов возможно разрушение одной из двух связей: C–OH (с отщеплением гидроксильной группы) или O–H (с отщеплением водорода). Это могут быть реакции замещения, в которых происходит замена OH или H, или элиминирование (отщепление), когда  образуется двойная связь. На реакционную способность спиртов большое влияние оказывает строение радикалов, связанных с гидроксильной группой.

I. Реакции с разрывом связи RO–H

1. Спирты реагируют с щелочными и щелочноземельными металлами, образуя солеобразные соединения – алкоголяты. Со щелочами спирты не взаимодействуют.

В присутствии воды алкоголяты гидролизуются:

Это означает, что спирты – более слабые кислоты, чем вода.

2. Взаимодействие с органическими кислотами (реакция этерификации) приводит к образованию сложных эфиров.

В общем виде:

II. Реакции с разрывом связи R–OH.

1. С галогеноводородами:

2. С концентрированной серной кислотой:

III. Реакции окисления

1. Спирты горят:

2. При действии окислителей:

а) первичные спирты превращаются в альдегиды (или в карбоновые кислоты)

б) вторичные спирты окисляются до кетонов

в) третичные спирты устойчивы к действию окислителей.

IV. Дегидратация

Протекает при нагревании с водоотнимающими реагентами.

1. Внутримолекулярная дегидратация приводит к образованию алкенов

При отщеплении воды от молекул вторичных и третичных спиртов атом водорода отрывается от соседнего наименее гидрогенизированного атома углерода; образующийся алкен содержит наибольшее число заместителей при двойной связи (правило Зайцева).

2. Межмолекулярная дегидратация даёт простые эфиры

Обе реакции конкурируют между собой. Увеличение температуры и разбавление инертным растворителем благоприятствуют внутримолекулярному процессу.

Многоатомные спирты

Получение

1. Этиленгликоль (этандиол-1,2) синтезируют из этилена различными способами:

2. Глицерин (пропантриол -1,2,3) получают гидролизом жиров или из пропилена по схемам:

Физические свойства

Этиленгликоль и глицерин – бесцветные, вязкие жидкости, хорошо растворимые в воде, имеют высокие температуры кипения.

Химические свойства

Для многоатомных спиртов характерны основные реакции одноатомных спиртов. В отличие от них, они могут образовывать производные по одной или по нескольким гидроксильным группам, в зависимости от условий проведения реакций.

Многоатомные спирты, как и одноатомные, проявляют свойства кислот при взаимодействии с активными металлами, при этом происходит последовательное замещение атомов водорода в гидроксильных группах.

Увеличение числа гидроксильных групп в молекуле приводит к усилению кислотных свойств многоатомных спиртов по сравнению с одноатомными.

Так, они способны растворять свежеосаждённый гидроксид меди (II) с образованием внутрикомплексных соединений:

(одноатомные спирты с Cu(OH)₂ не реагируют).

Глицерин легко нитруется, давая тринитроглицерин – сильное взрывчатое вещество (основа динамита):

При его взрыве выделяется большое количество газов и тепла:

Применение

Этиленгликоль применяют:

1. в качестве антифриза;
2. для синтеза высокомолекулярных соединений (например, лавсана).

Глицерин применяют:

1. в парфюмерии и в медицине (для изготовления мазей, смягчающих кожу);
2. в кожевенном производстве и в текстильной промышленности;
3. для производства нитроглицерина.