2.3.3 Гидроксипроизводные углеводородов

Гидроксипроизводные со связью С(sp³)-OH. Одноатомные спирты. Номенклатура. Изомерия. Получение спиртов гидролизом галогеналканов, гидратацией алкенов, восстановле­нием альдегидов и кетонов, взаимодействием магнийорганических соединений с альдегидами, кетонами, окисью этилена. Водородная связь, ее влияние на физические свойства. Химические свойства. Кислотные свойства. Константа кислотности. Алкоголяты, их свойства. Основные свойства спиртов. Соли оксония. Образование сложных эфиров (реакция этерификации), дегид­ратация (получение алкенов и простых эфиров). Реакция нуклеофильного замещения гидро­ксильной группы на галоген с использованием галогеноводородов, галогенидов фосфора и хло­ристого тионила. Окисление спиртов. Отдельные представители: метанол, этанол, изопропанол, двухатомный спирт этиленгликоль, трехатомный спирт глицерин (получение, использование). Техника безопасности при работе с метиловым и этиловым спиртами, этиленгликолем.

Гидроксипроизводные со связью С(sp²)-OH. Фенолы. Методы получения фенолов: из со­лей сульфокислот, галогенопроизводных, из кумола и ароматических аминов. Физические свой­ства фенолов. Химические свойства. Кислотность. Влияние, оказываемое на кислотные свойства о- и п-заместителями. Образование фенолятов. Реакции алкилирования и ацилирования фено­лов. Особенности реакций электрофильного замещения водорода ядра у фенолов (галогениро­вание, нитрование, сульфирование). Гидрирование и окисление фенолов. Конденсация фенолов с альдегидами. Фенолформальдегидные смолы. Фенол, пикриновая кислота (получение и при­менение). Техника безопасности при работе с фенолами.

Спирты. Фенолы.

Для соединений общей формулы R-OH характерно наличие одной или нескольких гидроксильных групп –ОН, связанных с углеводородным радикалом. В зависимости от того в каком гибридном состоянии находится атом углерода, связанный с –ОН группой различают:

С_SР³ – OH – спирты

С_SР - OH – не существует

Спирты, в зависимости от числа –ОН групп в молекуле, подразделяются на одно-, двух-, трех- и многоатомные, например:

Одноатомные спирты в зависимости от природы радикала R могут быть алифатические, циклические, ароматические, насыщенные и ненасыщенные.

Спирты также подразделяются на первичные, вторичные и третичные:

Примеры.

Первичные спирты:

Вторичные спирты:

Третичные спирты:

Фенолы – это производные аренов, в которых один или несколько атомов водорода ароматического кольца замещены на гидроксильные группы, т.е. связаны с углеродом в sp² гибридном состоянии.

Примеры

Номенклатура спиртов

Для названий спиртов используются три номенклатуры.

1. Тривиальная – название состоит из названия алкильной части и слова спирт.

2. Карбинольная (рациональная) – спирты рассматриваются как производные метилового спирта - карбинола (СН₃ОН).

3. Систематическая (IUPAC) – к названию углеводорода самой длинной углеродной цепи, содержащей ОН-группу, добавляется суффикс –ол. Цепь при этом нумеруют с того края, к которому ближе ОН-группа.

Примеры:

В полифункциональных соединениях при наличии функциональных групп старше гидроксильной, последняя обозначается приставкой окси- или гидрокси-.

Способы получения спиртов

Существует много различных способов получения спиртов наиболее важные из которых приведены ниже.

1. Кислотная гидратация алкенов позволяет получить этанол, вторичные и третичные спирты, но лишь те, которые образуются в соответствии с правилом Марковникова.

Механизм реакции электрофильного присоединения (Аd_E ) следующий

К карбкатиону может присоединиться как вода, так и анион серной кислоты с образованием алкилсерной кислоты, гидролиз которой также приводит к спирту.

Гидратацию алкенов можно также проводить в присутствии гетерогенного катализатора, например Al₂O₃.

2. Гидролиз галогенопроизводных углеводородов позволяет получать первичные, вторичные и третичные спирты. Реакция может протекать как по механизму нуклеофильного замещения S_N1, так и по S_N2.

3. Mg-органический синтез.

Карбонильные соединения с реактивом Гриньяра (магнийгалогеналкил) позволяют получить первичные, вторичные и третичные спирты. При взаимодействии формальдегида с реактивом Гриньяра получают первичные спирты.

Альдегиды с реактивом Гриньяра дают вторичные спирты.

Взаимодействие кетонов с реактивом Гриньяра приводит к третичным спиртам.