Материал: Ткачёв С.В. Введение в органическую химию

19. Укажите вещества, которые взаимодействуют с метилбензолом:

20.Бензол превращается в гексахлорциклогенсан, когда: а) хлор пропускают через бензол; б) смесь хлора и бензола выдерживают в темноте; в) хлор встряхивается с бензолом;

г) смесь хлора и бензола подвергают освещению.

21.Укажите вещества, с помощью которых можно отличить гексен от бензола:

а) щелочной раствор перманганата калия; б) бромная вода; в) концентрированная серная кислота;

г) аммиачный раствор хлорида меди (I).

22.Укажите вещества, которые образуются в результате реакции:

23.Укажите реакции, при которых происходит разрыв -связи в бензольном ядре:

а) гидрирование этилбензола; б) нитрование бензола;

в) хлорирование бензола при освещении; г) окисление толуола раствором перманганата калия.

24.В какие реакции вступает винилбензол (стирол):

а) полимеризация;

б) окисление раствором KMnO4; в) с бромной водой; г) присоединение хлороводорода?

7. СПИРТЫ (АЛКОГОЛИ)

Спирты — это производные углеводородов, которые содержат в молекулах одну или несколько гидроксильных групп – ОН у насыщенных атомов углерода.

СН4 СН3ОН С6Н5СН3 С6Н5СН2ОН

45

7.1.КЛАССИФИКАЦИЯ И ИЗОМЕРИЯ СПИРТОВ

Взависимости от числа гидроксильных групп спирты делят на одноатомные c общей формулой R – OH (одна гидроксигруппа), двухатомные

–R(OH)2 (две гидроксигруппы) и многоатомные – R(OH)n, где n — число гидроксигрупп.

Взависимости от строения углеводородного радикала спирты бывают: предельные алканолы (1) — метанол или метиловый спирт; непредельные — алкенолы (2) — пропен-2-ол-1 или аллиловый спирт и алкинолы (3) — пропин-2-ол-1 или пропаргиловый спирт; ароматические — аренолы (4) — фенилметанол или бензиловый спирт.

Для алканолов возможны три типа изомерии: изомерия цепи или изомерия углеродного скелета, изомерия положения гидроксильной группы и межклассовая изомерия.

Например, спирты

CH3–CH–CH2OH и CH3–CH2–CH2CH2OH

CH3

являются изомерами по отношению к друг другу, так как имеют различную последовательность атомов углерода в цепи, но имеют общую формулу С4Н9ОН.

По положению гидроксильной группы в молекуле спиртов различают первичные (1), вторичные (2) и третичные (3) спирты. В первичных спиртах атом углерода, у которого находится гидроксильная группа, связан с одним атомом углерода, во вторичных спиртах — с двумя, в третичных — с тремя атомами углерода:

Одноатомные спирты являются изомерами по отношению к простым эфирам, которые представляют другой класс соединений. Например, бутанол-1 (СН3СН2СН2СН2ОН) и диэтиловый эфир (СН3СН2ОСН2СН3) — изомеры.

7.2. НОМЕНКЛАТУРА СПИРТОВ

Согласно международной номенклатуре названия спиртов образуются от названий соответствующих углеводородов с добавлением суффикса -ол; цифрой указывают атом углерода, при котором находится гидрок-

46

сильная группа (табл. 3). Нумерацию углеродных атомов начинают с того конца, к которому ближе гидроксильная группа.

Употребляют также и стандартные названия спиртов: метиловый, этиловый, пропиловый, глицерин и другие.

7.3. ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ СПИРТОВ

Молекулы спиртов — это диполи. Они содержат полярные связи С – Н, С – О, О – Н. Дипольные моменты связей С → О, С ← Н и О ← Н направлены в сторону более электроотрицательных кислорода и углерода. Распределение частично положительных зарядов + и частично отрицательных зарядов – происходит так:

H

H

Полярность связи О – Н больше полярности связи С – Н, так как разность электроотрицательностей кислорода и водорода больше, чем разность электроотрицательностей углерода и водорода. Поэтому атом водорода гидроксильной группы более подвижен по сравнению с другими атомами водорода и может замещаться на металл. Полярность связи О – Н мала для ее диссоциации с образованием ионов водорода Н+ и спирты являются неэлектролитами.

7.4.ПОЛУЧЕНИЕ СПИРТОВ

1.Гидратация алкенов. Путем гидратации этилена в промышленности получают этанол.

CH2 = CH2 + H2O H3PO4, 300 C CH3CH2OH

47

2. Гидролиз галогеналканов. При действии водного раствора ще-

лочи атом галогена в галогеналкиле замещается гидроксильной группой:

C2H5Cl + NaOH t C2H5OH + NaCl

3. Специфические способы получения метанола и этанола:

CO + 2H2 p, t , кат CH3OH

Этанол получают при брожении (ферментации глюкозы или крахмала в присутствии дрожжей:

ферменты

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2

7.5. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПИРТОВ

Физические свойства. Молекулы спиртов образуют водородные связи. В образовании водородных связей принимают участие атомы водорода и кислорода гидроксильных групп. Поэтому температуры кипения спиртов выше, чем температуры кипения соответствующих алканов.

R R R

Четыре низших спирта (см. табл. 3) бесцветные, растворимые в воде жидкости и имеют приятный запах. Высшие спирты (начиная с С12Н23ОН) при комнатной температуре — твердые вещества.

Химические свойства

1.Одноатомные спирты не обладают ни основными, ни кислотными свойствами. Водные растворы спиртов не изменяют цвет индикаторов.

2.Взаимодействие с активными металлами.

2CH3CH2OH + 2Na 2CH3 – CH2 – ONa + H2

Образуется этилат натрия и выделяется водород.

3. В присутствии концентрированной серной кислоты спирты реагируют с кислотами и образуются галогенопроизводные углеводородов.

H SO

CH3 – OH + HCl 2 4 CH3Cl + H2O

4. В присутствии водоотнимающих веществ и при повышенной температуре от молекул спиртов отщепляется вода и образуются непредельные углеводороды:

t 1400 C H SO к

CH3 – CH2 – OH 2 4 H2C = CH2 + H2O

При избытке спирта и более низкой температуре получаются простые эфиры:

CH3 – CH2 – OH + HO – CH2 – CH3 t 140 C H2SO4к CH3 – CH2–O–CH2CH3

(диэтиловый эфир) + H2O

48

5. Окисление спиртов. При окислении первичных спиртов образуются альдегиды, а при окислении вторичных спиртов — кетоны.

t

CH3CH2OH + [O] CH3–CHO + H2O

t

CH3CH(OH) – CН3 + [O] CH3–CO – CH3 + H2O

6. Этанол горит в воздухе синеватым пламенем

C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O

При взаимодействии с органическими кислотами образуются сложные эфиры.

7. Спирты можно подвергать реакциям дегидрирования (отщепления водорода) и дегидратации (отщепление воды).

2CH3–CH2OH t, кат H2C = CH – CH = CH2 + 2H2O + H2

Образуемый при этой реакции бутадиен-1,3 используется для получения полибутадиенового каучука.

Применение. Метанол применяют для получения формальдегида, некоторых красителей и лекарственных веществ.

Этанол применяют как растворитель при получении одеколонов, духов, лекарств, лаков, а также для хранения анатомических препаратов. Он применяется для получения диэтилового эфира, красителей, уксусной кислоты, бездымного пороха.

Вмедицине этанол применяется как дезинфицирующее средство

исредство для компрессов, используется для приготовления экстрактов

инастоек.

Метанол очень ядовит: прием внутрь 5–10 мл приводит к слепоте, 30 мл — к смерти.

Систематическое употребление этанола даже в малых дозах приводит к заболеванию — алкоголизму.

7.6. МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ

Этиленгликоль-этандиол-1,2 (1) и глицерин-пропантриол-1,2,3 (2) относятся соответственно к двум- и трехатомным предельным спиртам:

49