13. Спирти. Феноли
Спирти – це органічні сполуки, до складу яких входить одна або декілька гідроксильних груп –ОН, сполучених з вуглеводневим радикалом.
Якщо гідроксильні групи –ОН сполучені із ароматичним ядром, то такі сполуки називаються фенолами.
1. Класифікація. Номенклатура.
Загальна формула одноатомних спиртів та фенолів, що мають у своєму складі лише одну гідроксильну групу, R-OH. В залежності від природи та будови радикалу R вони бувають: насиченими, ненасиченими, ароматичними і т.д. Спирти можуть утворювати свої гомологічні ряди. Так, аліфатичні спирти або спирти насиченого ряду мають загальну формулу CnH2n+1OH. Необхідно відмітити, що в залежності від кількості гідроксильних груп спирти розрізняють на одноатомні (з одним гідроксилом), дво-, трьохатомні та багатоатомні. В залежності від того, біля якого атома карбону знаходиться гідроксильна група, розрізняють первинні, вторинні та третинні спирти, а в деяких випадках є доцільним класифікувати спирти та феноли в залежності від типу гібридного стану атома карбону, що поєднує гідроксильну групу спирта та фенола:
спирти насиченого ряду: де атом карбону знаходиться у в sp3-гібридному стані;
спирти ароматичного ряду (феноли): де атом карбону знаходиться у sp2-гібридному стані.
Деякі приклади відмічених особливостей будови спиртів та фенолів, а також їх номенклатура наведено у табл. 13.1.
Таблиця 13.1
Назви деяких спиртів та фенолів.
|
Формула |
Клас |
Номенклатура | ||
|
радикально-функціональна (тривіальна) |
IUPAC | |||
|
1 |
2 |
3 |
4 | |
|
Аліфатичні спирти: sp3-гібридизація |
| |||
|
|
первинний |
етиловий спирт |
етанол | |
|
|
вторинний |
ізопропіловий спирт |
2-пропанол | |
|
|
третинний |
трет-бутиловий спирт |
2-метил-2-пропанол | |
|
|
Гліколі (діоли, двохатомні спирти) |
етиленгліколь |
етандіол-1,2 | |
|
|
Гліцерини (тріоли, трьохатомні спирти) |
(гліцерин) |
пропантріол-1,2,3 | |
|
|
Поліоли (багатоатомні спирти) |
(тетрит) |
бутантетраол-1,2,3,4 | |
|
Ароматичні спирти (феноли): sp2-гібридизація |
| |||
|
1 |
2 |
3 |
4 | ||||
|
|
одноатомні |
(о-крезол) |
2-метилфенол | ||||
|
|
двохатомні |
|
ізомери: |
|
ізомери: | ||
|
о- м- п- |
|
(пірокатехін) (резорцин) (гідрохінон) |
1,2- 1,3- 1,4- |
|
дигідроксибензол | ||
|
|
трьохатомні |
(пірогалол) |
1,2,3-тригідроксибензол | ||||
Назва за номенклатурою IUPAC: вуглеводень + суфікс -ол + цифровий локант, що вказує положення групи –ОН.
Назва за раціонально-функціональною номенклатурою: вуглеводневий радикал + спирт.
2. Методи отримання.
2.1. Промислові методи отримання стосуються, в першу чергу, спиртів насиченого ряду С1–С3, що знайшли найбільше використання.
Метанол, головним чином, отримують, пропускаючи синтез-газ над змішаним цинк-хромовим каталізатором (ZnO/Cr2O3):
Етанол, із давніх часів отримують спиртовим бродінням вуглеводів (глюкози, фруктози, крохмалю, хлібних злаків або целюлози) під дією природних ферментів (дріжджів):
або гідратацією етилену в газовій фазі з використанням ортофосфорної кислоти, як каталізатора процесу отримання технічного етанолу:
Можливе також використання і сульфатної кислоти з утворенням диетилсульфата і етилсульфата, наступний гідроліз яких дає кінцевий етиловий спирт:
Ізопропиловий спирт (пропанол-2)отримують каталітичною гідратацією пропілену:
Фенол (оксібензол) отримують сьогодні кумольним методом:
Цей сучасний промисловий метод є одним із найбільш успішних та екологічних. Він відзначається практично повною відсутністю відходів виробництва, малими енергетичними затратами та простим апаратним оформленням.
Завдяки цьому інші промислові методи отримання фенолу – лужне плавлення бензолсульфокислоти та гідроліз хлорбензолу втратили своє практичне значення:
