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)

1. Какие вещества относятся к спиртам и как образуются названия их соединений?
2. Какие виды изомерии характерны для спиртов? Приведите примеры.
3. При помощи каких реакций можно получить спирты?
4. Какие химические реакции характерны для предельных спиртов? Приведите уравнения реакций.
5. Где применяются спирты?

Список используемых источников:

1. О.С. Габриелян и др. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учебник для общеобразовательных учрждений; Дрофа, Москва, 2005г.
2. «Репетитор по химии» под редакцией А. С. Егорова; «Феникс», Ростов-на-Дону, 2006г.
3. http://ximik.biz/prakticheskaya-himiya/87-spirty
4. http://www.studfiles.ru/preview/2891043/
5. http://encyclopaedia.biga.ru/enc/science_and_technology/SPIRTI.html