24. Спирты и фенолы

Спиртами называют производные углеводородов, содержащие группу –ОН, называемую гидроксильной группой или гидроксилом.

По числу гидроксильных групп, содержащихся в молекуле, спирты делятся на одноатомные, двухатомные, трехатомные и т.д.

Предельные одноатомные спирты

Предельные одноатомные спирты имеют общую формулу R–OH. В зависимости от того, при каком углеводородном атоме находится гидроксил, различают первичные, вторичные и третичные спирты:

1-пропанол 2-бутанол 2-метил-2-пропанол

Изомерия одноатомных предельных спиртов определяется строением углеродного скелета и положением гидроксильной группы в цепи.

В номенклатуре ИЮПАК наличие гидроксильной группы обозначается суффиксом «ол» с указанием ее положения в цепи цифрой. При нумерации цепи гидроксил имеет предпочтение перед радикалом, кратной и тройной связью, галогеном.

Простейшие спирты называют по наименованию радикалов, с которым соединена гидроксильная группа:

изопропиловый спирт трет-бутиловый спирт изоамиловый спирт

Способы получения

Существует много способов получения спиртов.

1) Гидролиз галогеналкилов при нагревании с водой или водным раствором щелочи позволяет получить спирты различного строения. Легче всего гидролизуются йодпроизводные, труднее всего – фторпроизводные. Атомы галогена, связанные с третичным углеродом, гидролизуются значительно легче, чем при вторичном и первичном атоме углерода:

2) Гидратация алкенов (высокое давление и температура, катализатор) позволяет получать помимо этанола вторичные и третичные спирты:

этилен этиловый спирт

3) Восстановление альдегидов и сложных эфиров в присутствии катализаторов приводит к образованию первичных спиртов, а кетонов – вторичных спиртов (катализатор никель):

4) Действие металлорганических соединений на альдегиды и кетоны используется для получения спиртов в лабораторной практике:

5) Ферментативное сбраживание углеводов

Глюкозосодержащий раствор под влиянием ферментов дрожжей превращается в бражку, содержащую до 10% этанола, который отгоняют и очищают. Попутно с этанолом образуются первичные амиловый, бутиловый и пропиловый спирты. Смесь этих спиртов называется сивушным маслом.

C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + 2CO₂

Химические свойства

Спирты не обладают ярко выраженным кислым или основным характером. Спирты и их водные растворы не проводят электрический ток. Способность к диссоциации у спиртов меньше, чем у воды, т. к. органический радикал является донором электронной плотности. Спирты обладают высокой реакционной способностью. Реакции, в которые вступают спирты, можно разделить на несколько групп:

А) Реакции, идущие с участием только атома водорода гидроксильной группы;

Б) Реакции, идущие с участием всей гидроксильной группы;

В) Реакции окисления.

А) Реакции, идущие с участием атома водорода гидроксильной группы. Замещение атома водорода в гидроксиле на металл. В этой реакции спирт проявляет свойства слабой кислоты. Реакция протекает под действие щелочных металлов и магнийгалогеналкилов. Продукты реакции называются алкоголятами:

метанол иодистый метилатмагний метан

метилмагний иодид

Б) Реакции, идущие с участием гидроксильной группы

1) Замещение гидроксильной группы на галоген. Эту реакцию обычно проводят, действуя галогенидами фосфора или серы или галогеноводородными кислотами в присутствии водоотнимающих агентов:

этанол тионил хлорид хлорэтан

2)Спирты способны отщеплять воду с образованием олефинов. Эта реакция называется реакцией внутримолекулярной дегидратации. Обычно ее проводят в присутствии избытка H₂SO₄ при нагревании:

этанол этилен

3)Межмолекулярная дегидратация будет наблюдаться при избытке спирта и будет протекать параллельно внутримолекулярной дегидратации:

В) Реакции окисления

1) Спирты при пропускании их паров над мелкораздробленной медью подвергаются дегидрированию с образованием альдегидов и кетонов. Это характерно только для первичных и вторичных спиртов:

2) Спирты окисляются в присутствии сильных окислителей. При окислении спиртов действие окислителя направлено на атом углерода, содержащий гидроксильную группу. Первичные и вторичные спирты дают соответствующие карбонилы. Для окисления третичных спиртов необходимы более жесткие условия, при этом происходит разрыв С-С связей:

этанол