2. Химические свойства
Все реакции, характерные для спиртов, можно формально разделить на реакции, протекающие с разрывом связи О-Н, и реакции, в которых происходит разрыв связи С-О. В первом случае, т.е. при разрыве связи О-Н молекула спирта проявляет нуклеофильные или кислотные свойства, во втором случае – электрофильные или основные свойства.
2.1. Кислотно-основные свойства
Подобно воде, спирты являются амфотерными соединениями. Они проявляют кислотные свойства, реагируя как О-Н-кислоты с достаточно сильными основаниями.
По кислотным свойствам спирты немного уступают воде (рКа 16-18), поскольку их сопряженные основания – алкоксид-анионы – менее устойчивы в растворе, чем гидроксид-анион, из-за меньшей сольватации. При этом кислотные свойства спиртов уменьшаются в ряду метанол – первичные спирты – вторичные спирты – третичные спирты по этой же причине: более объемные третичные алкоксид-анионы менее сольватированы, чем вторичные или, тем более, первичные. Введение электроноакцепторных заместителей в молекулу спирта приводит к усилению кислотных свойств, т.к. такие заместители стабилизируют алкоксид-анион, уменьшая отрицательный заряд атома кислорода. Так, например, 2-хлорэтанол является более сильной кислотой, чем этанол, поскольку атом хлора в 2-хлорэтоксид-анионе за счет своего отрицательного индуктивного эффекта уменьшает заряд на атоме кислорода и этот анион становится более устойчивым, чем незамещенный этоксид-анион.
Как кислоты, спирты могут образовывать соли – алкоголяты металлов, реагируя только с сильными основаниями или с активными металлами. Водные растворы щелочей не могут эффективно депротонировать спирты, поскольку вода является более сильной кислотой. Ниже приведены некоторые уравнения реакций, в которых спирты превращаются в соли:
Как основания, спирты могут реагировать только с очень сильными кислотами, поскольку основные свойства выражены не сильно.
2.2. Реакции спиртов с разрывом связи о-н
2.2.1. Алкилирование спиртов
Как нуклеофилы спирты могут взаимодействовать с алкилгалогенидами. При этом в результате нуклеофильного замещения происходит образование простых эфиров. Поскольку атом водорода в гидроксильной группе замещается на алкильную группу, этот процесс обозначают как алкилирование спиртов.
Однако из-за высокой электроотрицательности атома кислорода нуклеофильность спиртов мала, поэтому алкилированию подвергают не сами спирты, а их алкоголяты, в которых атом кислорода, имеющий отрицательный заряд, естественно, является более нуклеофильным. Так, пропиловый спирт можно метилировать действием на него натрия и последующим взаимодействием пропилата натрия с метилиодидом.
2.2.2. Ацилирование спиртов
Замещение атома водорода в гидроксильной группе молекулы спирта на ацильную группу приводит к ацилированию спирта и превращению его в сложный эфир карбоновой кислоты. Эту процедуру можно осуществить с помощью различных ацилирующих агентов. Одной из реакций ацилирования является этерификация – взаимодействие спирта и карбоновой кислоты в присутствии более сильной кислоты как катализатора. Например, при нагревании бутилового спирта с уксусной кислотой в присутствии серной кислоты образуется бутиловый эфир уксусной кислоты (бутилацетат).
Ацилировать бутиловый спирт можно также производными уксусной кислоты, такими как ее хлорангидрид (ацетилхлорид) или ангидрид (уксусный ангидрид) в соответствии с уравнениями:
ацетилхлорид
уксусный ангидрид
Ацилирование можно также осуществить после предварительного депротонирования спирта, т.е. взаимодействием алкоголята с хлорангидридом или ангидридом карбоновой кислоты:
этилат натрия этилацетат