- •Модуль II Тема занятия №1: “Многоатомные алифатические и ароматические спирты. Полиамины. Аминоспирты.”
- •Классификация спиртов
- •Гомологический ряд одноатомных спиртов.
- •Радикало-функциональная и заместительная номенклатуры спиртов.
- •Изомерия спиртов.
- •Строение спиртов.
- •Химические свойства
- •Многоатомные спирты
- •Физические свойства спиртов.
- •Классификация фенолов.
- •Номенклатура и изомерия.
- •Строение фенола, взаимное влияние бензольного кольца и гидроксильной группы.
- •Физические свойства.
- •Химические свойства.
- •Фенол. Резорцин. Адреналин. Применение в медицине. Трехатомные фенолы.
- •По характеру углеводородного радикала различают:
- •Строение молекулы амина
- •Диамины.
- •Аминоспирты
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Упражнения
- •Лабораторная работа
- •Тесты для самостоятельной работы студентов Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Ответы к тестам “Спирты. Амины. Тиолы.”
Строение спиртов.
Строение молекулы спирта
СН-кислотный Nu центр
ц
'+
-
+
SN
SЕ
СН3 СН2 О Н
Электрофильный Центр Кислотный
центр основности центр
Химические свойства спиртов обусловлены их электронным строением.
В молекуле спирта кислород как более электроотрицательный атом тянет на себя электронную плотность от углеводородного радикала и от водорода. при этом связь С – О и О – Н поляризуется и на атомах углерода и водорода возникают δ+, а на атоме кислорода δ-. Полярность связи О – Н определяет её склонность к гетеролитическому разрыву. Атом водорода становится более подвижным и способен отщепляться в виде Н+. Следовательно, спирты проявляют свойства ОН-кислот. В то же время у кислорода имеется неподелённая донорная электронная пара и спирты проявляют основные свойства. Поэтому можно сказать, что спирты являются амфотерными соединениями.
За счет поляризации связи С – О возможен гетеролитический разрыв и для спиртов возможны реакции нуклеофильного замещения (SN). Они, как правило, идут в кислой среде, т.к. протонирование атома кислорода увеличивает +
-
Химические свойства
-
Кислотно-оснóвные свойства. Спирты – слабые амфотерные соединения.
-
Взаимодействие с натрием (кислотные свойства)
2С2H5–ОН + 2Nа 2 С2H5–ОNа + Н2
этилат натрия
Алкоголяты легко гидролизуются, что показывает – спирты более слабые кислоты, чем вода:
С2H5– ОNа + НОН С2H5–ОН + NаОН
-
Взаимодействие с сильной кислотой НС1 (основные свойства). Оснóвным центром в спиртах является атом О, обладающий неподелённой парой электронов. При действии на спирты сильными кислотами происходит присоединение Н+ к атому кислорода группы ОН и образуется неустойчивый алкилоксониевый ион:
Этилоксоний хлорид
II. Реакции SN по гр. –ОН
Гр. ОН является плохоуходящей группой (связь мало полярна), поэтому большинство реакций проводят в кислой среде. Механизм р-ции:
СН3СН2ОН + Н+ СН3СН2Н СН3СН2+ + Н2О
-
Взаимодействие с галогеноводородами:
Если реакция идет с галогеноводородами, то присоединяться будет галогенид-ион: СН3СН2 - ОН + НСl СН3СН2Сl + Н2О
-
Реакция алкилирования (введение алкила R в молекулу).
Заместить –ОН гр. на галоген можно при действии РСl3, РСl5 и SОСl2, например:
С2Н5ОН + РСl5 → С2Н5Сl + HCl + POCl3
С2Н5ОН + SOСl2 → С2Н5Сl + HCl + SO2
По такому механизму легче реагируют третичные спирты.
-
Реакции SЕ .
К ним относятся реакции взаимодействия спиртов с органическими и минеральными кислотами с образованием сложных эфиров:
-
Взаимодействие с уксусной кислотой.
С2H5 – О Н + Н О – СН3 – О – + Н2О
этиловый эфир уксусной кислоты
-
В
С2H5 – О Н + Н О – NО2 С2H5 – О –NО2 + Н2О
заимодействие с азотной кислотой:
этилнитрат
IV. Реакции Е (отщепления, или элиминирования)
Эти реакции конкурируют с реакциями SN.
СН3СН2ОН + Н+ СН3СН2Н СН3СН2+
При избытке Н2SО4 и более высокой температуре, чем в случае реакции образования простых эфиров, идет регенерация катализатора и образуется алкен:
СН3СН2+ + НSО4 СН2 = СН2 + Н2SО4
Легче идет реакция SE для третичных спиртов, труднее для вторичных и первичных, т.к. в последних случаях образуется менее стабильные катионы. В данных реакциях выполняется правило А. Зайцева: «При дегидратации спиртов атом Н отщепляется от соседнего атома С с меньшим содержанием атомов Н».
СН3СН = СН СН3
Бутанол-2 бутен - 2
В организме гр. –ОН превращается в легкоуходящую путем образования эфиров с Н3РО4:
СН3СН2ОН + НО–РО3Н2 СН3СН2ОРО3Н2
V. Реакции окисления
1. Первичные и вторичные спирты окисляются СuО, растворами КМnО4, К2Сr2О7 при нагревании с образованием соответствующих карбонилсодержащих соединений:
С
Пропионовый
альдегид
Пропанол-1
С
Пропанол-2
Ацетон (кетон)
5CH3OH + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 5CO2↑ + 6MnSO4 + K2SO4 + 19H2O
5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 → 5CH3COOH + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O
Окисление спиртов под действием дихроматов натрия или калия является качественной реакцией. В результате взаимодействия спирт окисляется, а дихромат – ион восстанавливается до Cr+3, в результате чего оранжевое окрашивание переходит в сине-зеленое.
Cr2O72- + 14H+ + 6 ẻ → 2Cr3+ + 7H2O
оранжевый сине-зеленый
на холоду протекает реакция по уравнению:
3С2Н5ОН + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2O
При нагревании:
3С2Н5ОН + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3CH3COH + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 6H2O
2. Третичные спирты окисляются с трудом.
К реакциям окисления относятся и реакции дегидрирования:
СН3 ОН СН3 = О + Н2
-
Спирты горят: С2Н6О + 2О2 → 2СО2 + 3Н2О
VI. По радикалу (R) протекают реакции, характерные для соответствующих углеводородов (УВ). В случае предельных – SR, непредельных – АN, ароматических – SЕ:
-
Реакции по α- углеродному атому с галогенами:
СН3СН2ОН + 3Вr2 СВr3СН2ОН + 3НВr
Этанол Нарколан
-
Реакции с галогенами в непредельных спиртах:
СН2 = СНСН2ОН + Вr2 СН2 Вr–СНВr–СН2ОН
Аллиловый спирт 2,3- Дибромпропанол
-
Реакции по ароматическому кольцу:
Бензиловый спирт n-Нитрофенилметанол