Кислородсодержащие функциональные производные

К кислородсодержащим функциональным производным относятся следующие классы органических соединений: спирты, фенолы, нафтолы, простые эфиры, органические перекиси, альдегиды, кетоны, органические кислоты и их производные (сложные эфиры, ангидриды и т.д.)

ГИДРОКСИЛСОДЕРЖАЩИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ

Органические соединения, имеющие в составе своих молекул группу –ОН называются гидроксилсодержащими функциональными производными. К ним относятся спирты, имеющие общую формулу R–OH, Ar–CH₂OH (где R – углеводородный радикал, Ar – ароматический радикал; группа –ОН находится у sp³-гибридизованного атома углерода); а также фенолы Ar–OH (группа –ОН связана с sp²-гибридизованного атома углерода).

В зависимости от вида радикала различают насыщенные, ненасыщенные, циклические или ароматические спирты. По количеству групп –ОН – одноатомные, двухатомные, трех- и многоатомные спирты и фенолы.

Согласно правилу Эрленмейера, существование 2-х или 3-х гидроксилов у одного и того же атома углерода невозможно.

Одноатомные спирты

В зависимости от вида углеродного атома, с которым связан гидроксил, различают:

а) первичные спирты (CH₃CH₂ОН – этанол);

б) вторичные спирты

в) третичные спирты

Группа –ОН входит в название спирта суффиксом –ол, если она является самой главной группой, или приставкой гидрокси– , если она рассматривается как не самая главная группа.

Изомерия спиртов связана со строением радикала (изомерия углеродного скелета) и расположением группы –ОН. Для спиртов, имеющих асимметрический атом углерода, характерна стереоизомерия (будет рассмотрена в разделе “гидроксикислоты”).

Например, для спирта С₄Н₁₀О существуют изомеры:

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

В природе в свободном состоянии спирты находятся мало, но их производные (простые и сложные эфиры, воски, лигнин и т.д.) широко распространены и используются для промышленного производства спиртов.

1) Гидролиз простых и сложных эфиров проводится в присутствии минеральных кислот.

2) Спиртовое брожение углеводов используется, в основном, для получения этилового спирта. Брожение моносахаридов происходит под действием определенного вида ферментов:

Для получения моносахара пищевое сырье: картофель или зерновые культуры после очистки разрыхляют, разваривают, вводят солод. В нем содержится фермент амилаза, которая осахаривает крахмалсожержащее сырье:

После осахаривания мальтозу подвергают гидролизу:

Полученную глюкозу сбраживают, затем отгоняют этиловый спирт и очищают его, т.к. в полученном отгоне содержатся примеси – сивушное масло, представляющее смесь пропанола, изопропанола, изобутанола, альдегидов, сложных эфиров.

3) Восстановление более окисленных соединений.

3.1 Восстановление альдегидов и кетонов позволяет получить первичные и вторичные спирты.

3.2 Восстановление карбоновых кислот приводит к образованию только первичных спиртов

4) Гидратация алкенов. Из этилена можно этим способом получить этанол (первичный спирт), из других алкенов – только вторичные или третичные спирты, т.к. присоединение воды протекает по правилу Марковникова.

5) Гидролиз галогенопроизводных. Реакция протекает в присутствии щелочей. В зависимости от вида галогенопроизводного можно получить первичный, вторичный или третичный спирт.

6) Оксосинтез. Последовательно действуя на алкены СО и Н₂ при определенных t^o и р можно получить смесь первичных спиртов.

7) Металлорганический синтез. Присоединение к альдегидам и кетонам реактивов Гриньяра (магнийорганических соединений) с последующим гидролизом промежуточных продуктов позволяет получить первичные, вторичные или третичные спирты.

8) Получение спиртов из синтез газа (смеси СО и Н₂). Метод используется в промышленности для получения метанола.