1.3 Ізомерія

Для спиртів характерна структурна ізомерія, яка може зумовлюватися розміщенням гідроксильних (ізомерія положення) чи будовою радикалу (ізомерія ланцюгу). Кількість ізомерів швидко збільшується при зростанні довжини вуглецевого скелету і при збільшенні кількості гідроксильних груп. Так, у гомологічному ряді аліфатичних насичених одноатомних спиртів перші два члени (СН₃ОН і С₂Н₅ОН) ізомерів не мають, для складу С₃Н₇ОН їх існує два, для С₄Н₉ОН – чотири, для С₅Н₁₁ОН – 8, а для С₁₀Н₂₁ОН – 567.

Наприклад, для складу С₄Н₉ОН можливі такі ізомери спиртів:

СН₃–СН₂–СН₂–СН₂–ОН СН₃–СН–СН₂–СН₃



ОН

Бутанол–1 Бутанол–2

(н–бутиловий спирт) (вторбутиловий спирт)

СН₃ СН₃

 

СН₃–С–СН₃ СН₃–СН–СН₂–ОН



ОН

2–Метилпропанол–2 2–Метилпропанол–1

(третбутиловий спирт) (ізобутиловий спирт)

Алканоли, крім структурної ізомерії, виявляють ще і міжкласову метамерію – вони утворюють ізомери з простими ефірами – етерами, наприклад, етанол С₂Н₅ОН ізомерний диметиловому етеру СН₃–О–СН₃.

V.2 Алканоли

Алканоли – це аліфатичні насичені одноатомні спирти гомологічного ряду С_nH_2n+1OH.

2.1 Будова аоканолів

В алканолах усі атоми Карбону і атом Оксигену перебувають у стані sp³–гібридизації та утворюють одинарні–звязки С–С, С–Н, С–О, О–Н. Причому, завдяки великій електронегативності атома Оксигену і наявності у нього двох неподілених електронних пар звязки С–О і О–Н є полярними. Їх електронна густина зміщується у бік атома О, внаслідок чого на ньому виникає частковий негативний заряд, а на атомах С і Н – часткові позитивні заряди:+–+

–С––О––Н.

Тому залежно від умов та від структури вуглеводневого радикалу реакції спиртів можуть проходити із розривом як звязку С–О, так і О–Н, тобто спирти належать до амфолітів – речовин, здатних виявляти слабкі основні властивості (приєднувати протон Н⁺), і слабкі основні властивості (відщеплювати протон Н⁺).

Наявність часткових електронних зарядів на атомах Оксигену і Гідрогену, висока електронегативність атома О і знижена електронна густина на атомі Н, а також полярність звязку О–Н сприяють утворенню водневих звязків у спиртах. Атом Гідрогену, що входить до складу гідроксильної групи однієї молекули, може електростатично взаємодіяти з атомом Оксигену іншої молекули, внаслідок чого утворюється асоціати – сукупності декількох молекул, сполучених водневими звязками:

R

R

ОR

H…O

H…O

H

2.2 Фізичні властивості

На фізичні властивості алканолів помітний вплив виявляють будова вуглецевого радикалу і положення гідроксильної групи. Перші представники гомологічного ряду алканолів – рідини, вищі спирти – тверді речовини.

Температури кипіння спиртів значно більші, ніж у алканів з тією ж кількістю атомів Карбону, що зумовлюється водневими звязками. Утворення асоціатів як би збільшує молекулярну масу спирту, тому його леткість знижується. Незважаючи на невелику міцність водневих звязків, для їх розриву необхідно витрачення додаткової енергії при переведенні речовини із рідкого у газуватий стан. Цим і пояснюються високі температури кипіння спиртів. Найбільшу схильність до утворення водневих звязків мають первинні спирти. Для вторинних і особливо для третинних спиртів здатність до асоціації зменшується, оскільки розгалуженість вуглецевого радикалу перешкоджує утворенню водневих звязків.

Розчинність спиртів у воді теж повязана з утворенням водневих звязків не тільки між молекулами спирту, а і між молекулами спирту і води. Метанол, етанол і пропанол змішуються з водою у будь–яких співвідношеннях, а із зростанням молекулярної маси і збільшенням розгалуженості вуглецевого ланцюгу розчинність у воді поступово зменшується. Вищі спирти практично нерозчинні.

Нижчі спирти мають характерний алкогольний запах, середні гомологи – сильний і часто дуже неприємний, у вищих спиртів запах відсутній, а у третинних спиртів – запах плісені.

Деякі спирти виявляють отруйну дію. Наприклад, попадання в організм навіть невеликих кількостей метанолу (5–10 г) приводить до сліпоти, а більші дози (30 г) – до смерті. Етанол при передозуванні викликає ураження центральної нервової системи.