Одноатомные спирты и их применение в медицине
2.4.2 Химические свойства
Спирты отличаются разнообразными превращениями. Они являются нейтральными веществами, то есть в водном растворе не изменяют окраску индикатора - проявляют слабокислотные свойства.
Для них характерны реакции с разрывами О-Н и С-О связей.
Полярность связи О-Н определяет ее склонность к гетеролитическому разрыву. Атом водорода гидроксильной группы становится подвижным, способным отщепляться в виде протона. Следовательно, спирты могут выступать в роли ОН-кислот. В то же время наличие в молекуле спирта атома кислорода, имеющего неподеленную пару электронов, предопределяет проявление спиртами свойств оснований.
Связь С-О вследствие ее полярности способна к гетеролитическому разрыву. Атом, углерода, связанный с гидроксильной группой, несет частичный положительный заряд и может выступать в роли электрофильного центра, а, следовательно, подвергается атаке нуклеофильным реагентом. Это означает, что для спиртов возможно протекание реакций нуклеофильного замещения гидроксильной группы.
Благодаря наличию в молекуле спирта атома кислорода с неподеленной парой электронов, спирты способны поступать в роли нуклеофильных реагентов в реакциях с другими соединениями.
Кислотно-основные свойства
Спирты являются амфотерными соединениями, то есть могут проявлять как свойства кислот, так и свойства оснований.
1. Кислотные свойства.
Спирты как кислоты взаимодействуют с металлическим натрием с образованием алкоголятов.
2. Основные свойства
Основным центром в молекуле спирта является гетероатом кислорода, обладающий неподеленной парой электронов. При действии на спирты сильными кислотами происходит присоединение протонов к атому кислорода гидроксильнй группы и образуется неустойчивый алкилоксониевый ион.
Реакции нуклеофильного замещения
При действии на спирты минеральной или органической кислоты образуются сложные эфиры, по-другому ее называют реакцией этерификации.
В качестве нуклеофила выступает молекула спирта, атакующая атом углерода карбоксильной группы кислоты, несущий частичный положительный заряд. Отличительной особенностью этой реакции является то, что замещение протекает у атома углерода, находящего в состоянии sp2-гибридизации.
Межмолекулярная дегидратация спиртов. При нагревании спирта в присутствии каталитических количеств сильной кислоты происходит отщепление молекулы воды от двух молекул сирта и образуется простой эфир.
Роль протона заключается в активизации электрофильного центра молекулы спирта и превращении плохой уходящей группы - гидроксильной - в хорошую уходящую группу - молекулу воды. Таким образом, первая стадия реакции заключается в превращении молекулы этанола в этилоксониевый ион. Последний подвергается атаке второй молекулой спирта, выступающей в роли нуклеофила. Образующийся при этом новый алкилоксониевый ион стабилизируется путем выброса протона (возврат катализатора) и превращается в простой эфир.
Реакции окисления
Первичные спирты окисляются в альдегиды
Вторичные спирты окисляются в кетоны
Третичные спирты более устойчивы к окислению. При действии на них сильных окислителей может происходить расщепление углеродного скелета молекулы третичного спирта с образованием карбоновых кислот и кетонов с меньшим числом углеродных атомов, чем в молекуле исходного третичного спирта.