Химические свойства предельных спиртов.
Химические свойства одноатомных предельных спиртов.
I. Реакции замещения
1. Замещение атомов водорода гидроксильной группы вследствие разрыва связи O−H
Скорость реакций, при которых разрывается связь О−Н, уменьшается в ряду: первичные спирты → вторичные → третичные.
а) Взаимодействие с активными металлами с образованием алкаголятов (алканолятов) металлов:
2C2H5−OH + 2Na → C2H5−ONa + H2↑
Алкоголяты похожи на соли очень слабой кислоты, а также они легко гидролизуются. Алкоголяты крайне неустойчивы и при действии воды - разлагаются на спирт и щелочь. Это доказывает, что спирты — более слабые кислоты, чем вода. Отсюда следует вывод, что одноатомные спирты не реагируют со щелочами!
C2H5−ONa + HOH → C2H5−OH + NaOH
б) Взаимодействие с органическими и неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров (реакция этерификации)
C2H5−OH + HO−NO2 ↔ C2H5−O−NO2+ HOH
Этиловый эфир азотной кислоты
CH3−COOH + HO−C2H5 ↔ CH3COO−C2H5 + HOH
Этиловый эфир уксусной кислоты
2. Замещение гидроксильной группы вследствие разрыва связи C−O
а) Растворы спиртов имеют нейтральную реакцию на индикаторы.
б) Взаимодействие с аммиаком с образованием первичных аминов (а при избытке спирта алькильными радикалами могут замещаться 2 или 3 атома водорода в NH3 и образовываться вторичные и третичные амины)
C2H5−OH + H−NH2 → C2H5− NH2 + H−OH.
Этиламин
C2H5−OH + H−NH−C2H5 → NH−(C2H5)2 + H−OH.
Диэтиламин
в) Взаимодействие с галогенводородами с образованием галогеналканов
C2H5−OH + HCl → C2H5−Cl + HOH.
г) Взаимодействие с тионилхлоридом с образованием галогеналканов
C4H9−OH + SO2Cl2 → C4H9−Cl + HCl↑ + SO2↑.
д) Взаимодействие с хлоридом фосфора с образованием галогеналканов
C4H9−OH + PCl5 → C4H9−Cl + POCl3 + HCl↑.
II. Реакции отщепления
1. Реакция дегидратации, т.е. отщепление молекулы воды
а) Межмолекулярная дегидратация спиртов с образованием простых эфиров R−O−R'
C2H5−OH + HO−C2H5 → C2H5−O− C2H5 + H−OH.
Диэтиловый эфир
б) Внутримолекулярная дегидратация спиртов с образованием алкенов
H−CH2−CH2−OH → CH2=CH2 + H−OH.
2. Реакция дегидрирования (разрыв связей O−H и C−H)
а) При дегидрировании первичных спиртов образуются альдегиды
H
|
CH3−CH−O−H → CH3−CH=O + H2↑
б) При дегидрировании вторичных спиртов образуются кетоны
O─H O
| ||
CH3−C−СH3 → CH3−C−СH3 + H2↑
|
H
в) Третичные спирты не дегидрируются
III. Реакции окисления
а) Горение (полное окисление) спиртов
C2H5OH + 3O2 → 2CO2↑+ 3H2O +Q.
При их горении выделяется много теплоты, которую часто используют в лабораториях (лабораторные горелки). Низшие спирты горят почти бесцветным пламенем, а у высших спиртов пламя имеет желтоватый цвет из-за неполного сгорания углерода.
б) Неполное окисление спиртов кислородом воздуха с образованием альдегидов или при дальнейшем окислении карбоновой кислоты (из первичных спиртов) и кетонов (из вторичных спиртов)
2CH3OH + O2 → 2HCH=O + 2H2O,
CH3−CH2OH + O2 → CH3−COOH + H2O,
2CH3−CH(OH)−CH3 + O2 → 2CH3−C(=O)−CH3 + 2H2O.
в) Неполное окисление спиртов кислородом окислителя в присутствии катализатора с образованием альдегидов или при дальнейшем окислении карбоновой кислоты (из первичных спиртов) и кетонов (из вторичных спиртов)
CH4 + [O] → HCH=O + H2O,
CH3−CH2OH + 2[O] → CH3−COOH + H2O,
CH3−CH(OH)−CH3 + [O] → CH3−C(=O)−CH3 + H2O.
Химические свойства многоатомных предельных спиртов
Химические свойства многоатомных спиртов такие же, как и у одноатомных спиртов, но при этом различие в том, что реакция идёт не по одной к гидроксильной группе, а по нескольким сразу. Одно из основных отличий − многоатомные спирты легко вступают в реакцию со свежеприготовленным раствором гидроксида меди (II) (осадком голубого цвета). При этом получается прозрачный раствор комплексной соли меди ярко сине-фиолетового цвета. Именно этой реакцией можно выявлять наличие многоатомного спирта в каком-либо растворе.
| CH2−OH | CH−OH | CH2−OH Глицерин | HO−CH2 | HO−CH | HO−CH2 Глицерин |  CH2−O  | CH−OH | CH2−OH |  | HO−CH2 | O−CH | HO−CH2 | ||||
 Cu | ||||||||
| + HO−Cu−OH | → | + 2HOH | ||||||
| Глицерат меди (II) |
Применение спиртов.
Способность спиртов участвовать в разнообразных химических реакциях позволяет их использовать для получения всевозможных органических соединений: альдегидов, кетонов, карбоновых кислот простых и сложных эфиров, применяемых в качестве органических растворителей, при производстве полимеров, красителей и лекарственных препаратов.
Метанол СН3ОН используют как растворитель, а также в производстве формальдегида, применяемого для получения фенолформальдегидных смол, в последнее время метанол рассматривают как перспективное моторное топливо. Большие объемы метанола используют при добыче и транспорте природного газа. Метанол – наиболее токсичное соединение среди всех спиртов, смертельная доза при приеме внутрь – 100 мл.
Этанол С2Н5ОН – исходное соединение для получения ацетальдегида, уксусной кислоты, а также для производства сложных эфиров карбоновых кислот, используемых в качестве растворителей, лекарств, духов и одеколонов, каучуков, горючего для двигателей, красителей, лаков, растворителей и других веществ. Кроме того, этанол – основной компонент всех спиртных напитков, его широко применяют и в медицине как дезинфицирующее средство.
Бутанол используют как растворитель жиров и смол, кроме того, он служит сырьем для получения душистых веществ (бутилацетата, бутилсалицилата и др.). В шампунях он используется как компонент, повышающий прозрачность растворов.
Бензиловый спирт С6Н5–CH2–OH в свободном состоянии (и в виде сложных эфиров) содержится в эфирных маслах жасмина и гиацинта. Он обладает антисептическими (обеззараживающими) свойствами, в косметике он используется как консервант кремов, лосьонов, зубных эликсиров, а в парфюмерии - как душистое вещество.
Фенетиловый спирт С6Н5–CH2–CH2–OH обладает запахом розы, содержится в розовом масле, его используют в парфюмерии.
Этиленгликоль HOCH2–CH2OH используют в производстве пластмасс и как антифриз (добавка, снижающая температуру замерзания водных растворов), кроме того, при изготовлении текстильных и типографских красок. Динитроэтиленгликоль используют в качестве взрывчатых веществ
Диэтиленгликоль HOCH2–CH2OCH2–CH2OH используют для заполнения тормозных гидравлических приспособлений, а также в текстильной промышленности при отделке и крашении тканей.
Глицерин HOCH2–CH(OH)–CH2OH применяют для получения полиэфирных глифталевых смол, кроме того, он является компонентом многих косметических препаратов как консервант и как средство, предотвращающее замерзание и высыхание! Нитроглицерин используют в качестве взрывчатых веществ – как основной компонент динамита, применяемого в горном деле и железнодорожном строительстве в качестве взрывчатого вещества. Тринитроглицерин − ещё и в медицине, как сосудорасширяющее средство.
Пентаэритрит (HOCH2)4С применяют для получения полиэфиров (пентафталевые смолы), в качестве отвердителя синтетических смол, как пластификатор поливинилхлорида, а также в производстве взрывчатого вещества тетранитропентаэритрита.
Многоатомные спирты ксилит НОСН2–(СНОH)3–CН2ОН и сорбит НОСН2– (СНОН)4–СН2OН имеют сладкий вкус, их используют вместо сахара в производстве кондитерских изделий для больных диабетом и людей страдающих от ожирения. Сорбит содержится в ягодах рябины и вишни.
Вопросы: (для контроля знаний)
- Какие вещества относятся к спиртам и как образуются названия их соединений?
- Какие виды изомерии характерны для спиртов? Приведите примеры.
- При помощи каких реакций можно получить спирты?
- Какие химические реакции характерны для предельных спиртов? Приведите уравнения реакций.
- Где применяются спирты?
Список используемых источников: