Спирты - органические соединения, в состав молекул которых входит одна или несколько гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом.

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

Одноатомные спирты: Двухатомный спирт: Трехатомный спирт:
CH3—OH
метанол (метиловый спирт)
CH3CH2—OH
этанол (этиловый спирт)
HO—CH2—CH2—OH
этандиол-1,2 (этиленгликоль)

пропантриол-1,2,3 (глицерин)

Одноатомные спирты

Общая формула одноатомных спиртов - R—OH.

По типу углеводородного радикала спирты делятся на предельные, непредельные и ароматические.

Предельный спирт: Непредельный спирт: Ароматический спирт:
CH3CH2CH2—OH
пропанол-1 (пропиловый спирт)
CH2=CH—CH2—OH
пропенол-2,1 (аллиловый спирт)
C6H5—CH2—OH
фенилметанол (бензиловый спирт)

Общая формула предельных одноатомных спиртов - CnN2n+1—OH.

Органические вещества, содержащие в молекуле гидроксильные группы, непосредственно связанные с атомами углерода бензольного кольца называются фенолами. Например, C6H5—OH - гидроксобензол (фенол).

По типу атома углерода, с которым связана гидроксильная группа, различают первичные (R—CH2—OH), вторичные (R—CHOH—R') и третичные (RR'R''C—OH) спирты.

Первичный спирт: Вторичный спирт: Третичный спирт:
CH3CH2CH2CH2—OH
бутанол-1 (бутиловый сприт)

бутанол-2 (втор-бутиловый спирт)

2-метилпропанол-2 (трет-бутиловый спирт)

CnN2n+2O - общая формула и предельных одноатомных спиртов, и простых эфиров.

Предельные одноатомные спирты изомерны простым эфирам - соединениям с общей формулой R—O—R'.

Изомеры и гомологи

г

о

м

о

л

о

г

и
CH3OH
метанол
CH3CH2OH
этанол
CH3OCH3
диметиловый эфир
CH3CH2CH2OH
пропанол-1

пропанол-2
CH3OCH2CH3
метилэтиловый эфир
CH3(CH2)3OH
бутанол-1

бутанол-2

2-метил-пропанол-2

2-метил-пропанол-1
CH3OCH2CH2CH3
метилпропиловый эфир
CH3CH2OCH2CH3
диэтиловый эфир
и з о м е р ы

Для спиртов характерна структурная изомерия (изомерия углеродного скелета, изомерия положения заместителя или гидроксильной группы), а также межклассовая изомерия.

Алгоритм составления названий одноатомных спиртов

  1. Найдите главную углеродную цепь - это самая длинная цепь атомов углерода, с одним из которых связана функциональная группа.
  2. Пронумеруйте атомы углерода в главной цепи, начиная с того конца, к которому ближе функциональная группа.
  3. Назовите соединение по алгоритму для углеводородов.
  4. В конце названия допишите суффикс -ол и укажите номер атома углерода, с которым связана функциональная группа.

Физические свойства спиртов во многом определяются наличием между молекулами этих веществ водородных связей:

С этим же связана и хорошая растворимость в воде низших спиртов.

Простейшие спирты - жидкости с характерными запахами. С увеличением числа атомов углерода температура кипения возрастает, а растворимость в воде падает. Температура кипения у первичных спиртов больше, чем у вторичных спиртов, а у вторичных - больше, чем у третичных. Метанол крайне ядовит.

Химические свойства спиртов

  1. Горение:
    C2H5OH + 3O2 2CO2 +3H2O + Q


  2. Реакции с щелочными и щелочноземельными металлами ("кислотные" свойства):
    Атомы водорода гидроксильных групп молекул спиртов, также как и атомы водорода в молекулах воды, могут восстанавливаться атомами щелочных и щелочноземельных металлов ("замещаться" на них).

    2Na + 2H—O—H 2NaOH + H2
    2Na + 2R—O—H 2RONa + H2

    Атомы натрия легче восстанавливают те атомы водорода, у которых больше положительный частичный заряд (+). И в молекулах воды, и в молекулах спиртов этот заряд образуется за счет смещения в сторону атома кислорода, обладающего большой электроотрицательностью, электронных облаков (электронный пар) ковалентных связей.

    Молекулу спирта можно рассматривать как молекулу воды, в которой один из атомов водорода замещен углеводородным радикалом. А такой радикал, богатый электронными парами, легче, чем атом водорода, позволяет атому кислорода оттягивать на себя электронную пару связи RO.

    Атом кислорода как бы "насыщается", и за счет этого связь O—H оказывается менее поляризованной, чем в молекуле воды (+ на атоме водорода меньше, чем в молекуле воды).

    В результате атомы натрия труднее восстанавливают атомы водорода в молекулах спиртов, чем в молекулах воды, и реакция идет намного медленнее.

    Иногда, основываясь на этом, говорят, что кислотные свойства спиртов выражены слабее, чем кислотные свойства воды.

    Из-за влияния радикала кислотные свойства спиртов убывают в ряду

    метанол первичные спирты вторичные спирты третичные спирты

    С твердыми щелочами и с их растворами спирты не реагируют.

  3. Реакции с галогеноводородами:
    C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O

  4. Внутримолекулярная дегидратация (t > 140oС, образуются алкены):
    C2H5OH C2H4 + H2O

  5. Межмолекулярная дегидратация (t < 140oС, образуются простые эфиры):
    2C2H5OH C2H5OC2H5 + H2O

  6. Окисление (мягкое, до альдегидов):
    CH3CH2OH + CuO CH3—CHO + Cu + H2O

    Это качественная реакция на спирты: цвет осадка изменяется с черного на розовый, ощущается своеобразный "фруктовый" запах альдегида).

Получение спиртов

  1. Щелочной гидролиз галогеналканов (лабораторный способ): C2H5Cl + NaOH C2H5OH + NaCl.
  2. Гидратация алкенов: C2H4 + H2O C2H5OH.
  3. Брожение глюкозы : C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2.
  4. Синтез метанола: CO + 2H2 CH3OH

Многоатомные спирты

Примерами многоатомных спиртов является двухатомный спирт этандиол (этиленгликоль) HO—CH2—CH2—OH и трехатомный спирт пропантриол-1,2,3 (глицерин) HO—CH2—CH(OH)—CH2—OH.

Это бесцветные сиропообразные жидкости, сладкие на вкус, хорошо растворимы в воде. Этиленгликоль ядовит.

Химические свойства многоатомных спиртов по большей части сходны с химическими свойствами одноатомных спиртов, но кислотные свойства из-за влияния гидроксильных групп друг на друга выражены сильнее.

Качественной реакцией на многоатомные спирты является их реакция с гидроксидом меди(II) в щелочной среде, при этом образуется ярко-синие растворы сложных по строению веществ. Например, для глицерина состав этого соединения выражается формулой Na2[Cu(C3H6O3)2].

Фенолы

Важнейшим представителем фенолов является фенол (гидроксобензол, старые названия - гидроксибензол, оксибензол) C6H5—OH.

Физические свойства фенола: твердое бесцветное вещество с резким запахом; ядовит; при комнатной температуре заметно растворим в воде, водный раствор фенола называют карболовой кислотой.

Химические свойства

  1. Кислотные свойства. Кислотные свойства фенола выражены сильнее, чем у воды и предельных спиртов, что связано с большей полярностью O—H связи и с большей устойчивостью образующегося при ее разрыве фенолят-иона. В отличие от спиртов, фенолы реагируют не только с щелочными и щелочноземельными металлами, но и с растворами щелочей, образуя феноляты:
    2C6H5OH + 2Na 2C6H5ONa + H2
    фенолят натрия

    C6H5OH + NaOH C6H5ONa + H2O

    Однако кислотные свойства фенола выражены слабее, чем у карбоновых кислот и, тем более, у сильных неорганических.

  2. Замещение в бензольном кольце. Наличие гидроксильной группы в качестве заместителя в молекуле бензола приводит к перераспределению электронной плотности в сопряженной -системе бензольного кольца, при этом увеличивается электронная плотность у 2-го, 4-го и 6-го атомов углерода (орто- и пара-положения) и уменьшается у 3-го и 5-го атомов углерода (мета-положение).

    а) Реакция с бромной водой (качественная реакция):
    + 3Br2 + 3HBr

    Образуется 2,4,6-трибромфенол - осадок белого цвета.

    б) Нитрование (при комнатной температуре):

    C6H5—OH + HNO3(разб.) H2O + O2N—C6H4—OH (смесь орто- и пара-изомеров)

    + 3HNO3(конц.) 3H2O +

    По вторй реакции образуется 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота).

  3. Поликонденсация фенола с формальдегидом (по этой реакции происходит образование фенолформальдегидной смолы:


  4. Качественная реакция с хлоридом железа(III). Образуется комплексное соединение фиолетового цвета.

Рекомендации к теме

Изучив тему, Вы должны усвоить понятия: функциональная группа, спирты, фенолы, одноатомные спирты, многоатомные спирты, предельные спирты, ароматические спирты.

Проверьте, знаете ли вы общие формулы одноатомных предельных спиртов и простых эфиров. Проверьте, знаете ли вы формулы метанола, этанола, фенола, этиленгликоля, глицерина. Проверьте, знаете ли вы правила номенклатуры одноатомных предельных спиртов; объяснение растворимости спиртов в воде и значительно более высокие температуры кипения по сравнению с соответствующими углеводородами; в чём выражаются кислотные свойства спиртов и фенолов; качественные реакции на многоатомные спирты, фенол, этанол.

Проверьте, умеете ли Вы производить расчеты по уравнениям реакций с учетом выхода продукта.

Пример. Определите объем этилена, который можно получить при дегидратации 92 г этилового спирта, если выход продукта составляет 50 %.


Ответ: 22,4 л

Убедившись, что все необходимое усвоено, переходите к выполнению заданий. Желаем успехов.


Рекомендованная литература:
  • О. С. Габриелян и др. Химия 10 кл. М., Дрофа, 2002;
  • Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. Химия 10 кл. М., Просвещение, 2001.
  • Г. Г. Лысова. Опорные конспекты и тесты по органической химии. М., ООО "Глик плюс", 1999.