13.Одноатомные спирты

Спирты (алкоголи) – это производные углеводородов, содержащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп – ОН у насыщенных атомов углерода.

Предельные одноатомные спирты (алканолы). Их основные характеристики: 1) общая формула С_nН_2n+1ОН, n > 1; 2) атомы углерода и кислорода находятся в состоянии sp³-гибридизации; 3) в молекуле спирта имеются две полярные связи С-О и О-Н: С^δ+-О^δ--Н^δ+, для них характерен гетеролитический разрыв связи.

Гомологический ряд: СН₃ОН – метанол, СН₃СН₂ОН – этанол, СН₃СН₂СН₂ОН – пропанол (первичный спирт), СН₃СН(ОН)СН₃ – изопропанол (вторичный спирт) и т.д.

Изомерия: 1) углеродного скелета; 2) положения ОН-группы; 3) межклассовая (изомерны простым эфиам); 4) оптическая.

Физические свойства. Температуры кипения спиртов больше температуры кипения соответствующих алканов с тем же числом атомов углерода. Это объясняется ассоциацией молекул спиртов вследствие образования межмолекулярных водородных связей.

Прочность ВС значительно меньше прочности ковалентной связи (5-7 ккал/моль), средняя Е образования ковалентной связи – 80-110 ккал/моль.

Образование межмолекулярных ВС между молекулами спирта можно показать так: Н–О: ·∙∙·∙ Н–О: ·∙∙·∙Н–О: (водородная связь изображена точками)

R R R

Химические свойства.

I. Кислотные свойства. Взаимодействие с активными металлами с образованием алкоголятов (алканолятов) металлов:

этанолят натрия

Эти реакции протекают только в безводной среде; в присутствии воды алкоголяты полностью гидролизуются.

II. Реакции нуклеофильного замещения (S_N).

1) Взаимодействие с HHal с образовани­ем галогеналканов:

2) Взаимодействие с аммиаком с образованием аминов (300ºС).

этиламин

III. Нуклеофильные свойства.

Взаимодействие с органическими и неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров (реакции этерификации):

метиловый эфир азотной кислоты (метилнитрат)

IV. Реакции отщепления (Е).

1) Дегидратация спиртов:

Межмолекулярная дегидратация спиртов с образованием простых эфиров R–О–R'. Реакция протекает в присутствии Н₂SO_4(конц) и при 140^ºС:

^→

диэтиловый эфир (этоксиэтан)

2) Дегидрирование. При дегидрировании первичных спиртов образуются альдегиды, при дегидрировании вторичных спиртов – кетоны:

пропанол-2 (ацетон)

Третичные спирты не дегидрируются.

V. Реакции окисления.

1) Горение (полное окисление):

^{ΔН0 = –1374 кДж}

2. Неполное окисление под действием окислителей: кислорода воздуха в присутствии катализаторов (например, Сu), KMnO₄, K₂Cr₂O₇ и др. Реакции неполного окисления спиртов по своим результатам аналогичны реакциям дегидрирования.

Получение предельных одноатомных спиртов.

1. Гидратация алкенов (H₃PO₄, 300ºC). При гидратации гомологов этилена образуются вторичные или третичные спирты (прав. Марковникова).

2. Гидролиз галогеналканов (водный раствор NaOH).

3. Гидрирование альдегидов и кетонов в присутствии Ni, Pt, Pd, Co альдегиды восстанавливаются до первичных спиртов, а кетоны – до вторичных.

4. Специфические способы получения метанола и этанола:

синтез-газ

Брожение (ферментация) углеводов – глюкозы или крахмала: