Глава 6 кислородсодержащие органические соединения

 

6.1. Спирты: определение, изомерия, номенклатура

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

В рациональной номенклатуре спирты называют, как производные простейшего спирта CH₃─OH – карбинола

            1-пропанол (этилкарбинол)                           2-бутанол ( метилэтилкарбинол)

6.1.1. Способы получения

Существует много способов получения спиртов. Здесь приведены простейшие из них.

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

 

6.1.2 Физические свойства спиртов

Спирты по некоторым физическим свойствам резко отличаются от соответствующих им углеводородов. Спирты менее летучи, имеют более высокие температуры плавления и кипения, лучше растворяются  в воде, чем соответствующие углеводороды. Разница в свойствах уменьшается с увеличением молярной массы. Разница в физических свойствах связана с высокой полярностью ОН- группы, которая приводит к ассоциации молекул спирта за счет возникновения водородной связи:

Энергия водородной связи 4-33 кДж/моль

Для спиртов характерно поглощение в инфракрасной области около       2,8 мкм (3600см^-1) – валентные колебания неассоциированного гидроксила и около 3,1 мкм (3200 см^-1) – аналогичные колебания ассоциированного гидроксила.