Спирты (алкоголи) – производные УВ, содержащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп –ОН у насыщенных атомов углерода. Общая формула спиртов: R(OH)М, где М ≥ 1

Классификация спиртов:

а) по строению УВ радикала:

1. предельные (алканолы) – C_nH_2n+1OH, например, CH₃OH – метанол (метиловый спирт);

2. ароматические – C₆H₅–CH₂OH (фенилметанол, или бензиловый спирт);

3. непредельные – CH₂=CH–CH₂OH, алкенол (пропен-2-ол-1).

б) по атомности:

1. одноатомные (олы) – C₂H₅OH;

2. многоатомные:

- двухатомные (диолы) – CH₂OH–CH₂OH (этандиол-1,2 или этиленгликоль);

- трехатомные (триолы) – CH₂OH–CHOH–CH₂OH (пропантриол-1,2,3 или глицерин).

Физические свойства одноатомных спиртов.

Полярность связи О–Н и наличие неподеленных пар электронов на атоме кислорода определяют физические свойства спиртов, так как происходит ассоциация молекул спиртов вследствие образования межмолекулярных водородных связей.

Водородная связь – это особый вид связи, которая осуществляется при участии атома водорода гидроксильной или аминогруппы одной молекулы и атомами с большой электроотрицательностью (O, N, F, Cl) другой молекулы.

Прочность водородной связи (ВС) значительно меньше прочности ковалентной связи. За счет ВС в гомологическом ряду спиртов нет газообразных веществ. Первые одиннадцать гомологов – жидкости, следующие – твердые вещества. Все алканы легче воды, бесцветны, жидкие, имеют резкий запах. Метанол, этанол, пропанол неограниченно растворяются в воде, с увеличением числа углеродных атомов, растворимость алканов в воде уменьшается, высшие спирты не растворяются в воде.

Химические свойства.

I. Реакции замещения:

- замещение атома водорода гидроксильной группы вследствие разрыва связи O–H.

а) взаимодействие с активными Ме с образованием алкоголятов Ме:

2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂ (этанолят натрия)

эти реакции протекают только в безводной среде.

б) взаимодействие с органическими и неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров (реакции этерификации):

C₂H₅OH–H + HO–CO–CH₃ → CH₃–COO–C₂H₅ + H₂O (кат. H₂SO_4(к), t^o) (этиловый эфир уксусной кислоты, этилацетат)

реакции этерификации являются обратимыми реакциями.

- замещение гидроксильной группы вследствие разрыва связи C–O.

а) взаимодействие с галогеноводородами с образованием галогеналканов:

C₂H₅–[OH+H]–Br → C₂H₅Br + H₂O (кат. –H⁺)

б) взаимодействие с аммиаком с образованием аминов; реакции идут при пропускании смеси паров спирта с аммиаком при 300^oC над оксидом алюминия:

C₂H₅–[OH+H]–NH₂ → C₂H₅–NH₂ + H₂O (можно заместить все атомы водорода, получая – этиламин, диэтиламин, триэтиламин).

II. Реакции отщепления:

- дегидратация, т.е отщепление воды; может быть двух видов: межмолекулярная и внутримолекулярная.

а) межмолекулярная дегидратация спиртов с образованием простых эфиров R–O–R; эти реакции могут протекать с участием одного спирта или смеси двух и более спиртов:

C₂H₅O[H+HO]–C₂H₅ → C₂H₅–O–C₂H₅ + H₂O (диэтиловый эфир)

CH₃–O[H+HO]–C₂H₅ → CH₃–O–C₂H₅ + H₂O (метилэтиловый эфир)

б) внутримолекулярная дегидратация спиртов с образованием алкенов;

протекает при более высокой температуре;

в отличие от межмолекулярной дегидратации в процессе этих реакций происходит отщепление молекулы воды от одной молекулы спирта;

из этанола при 170^o в присутствии H₂SO_4(к) образуется этилен;

дегидратация вторичных и третичных спиртов происходит по правилу Зайцева.

- дегидрирование (разрыв связей O–H и C–H).

а) при дегидрировании первичных спиртов образуются альдегиды (кат. Cu, t^o); в организме человека этот процесс происходит под действием фермента (акогольдегидрогеназы).

б) при дегидрировании вторичных спиртов образуются кетоны.

в) третичные спирты не дегидрируются.

III. Реакции окисления:

- горение (полное окисление).

а) спирты горят на воздухе с выделением большого количества тепла:

C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O + Q

б) неполное окисление под действием окислителей: кислорода, воздуха в присутствии катализатора (например, Cu), KMnO₄, K₂Cr₂O₇ и т.д.; из первичных спиртов образуются альдегиды, из вторичных – кетоны.

Получение спиртов:

1. Гидратация алкенов (H₃PO₄, 300^оС).

при гидратации гомологов этилена в соответствии с правилом Морковникова образуются вторичные или третичные спирты.

2. Гидролиз галогеналканов.

при действии водного раствора NaOH атом галогена в замещается группой –ОН:

C₂H₅Cl + NaOH → C₂H₅OH + NaCl

при действии спиртового раствора щелочи на галогеналкан происходит отщепление галогеноводорода и образование алкена.

3. Гидрирование альдегидов и кетонов.

в присутствии катализатора (Ni, Pt, Pd, Co) альдегиды восстанавливаются до первичных спиртов, а кетоны – до вторичных.

4. Специфические способы получения метанола и этанола.

CO + 2H₂ → CH₃OH (P, t^o, кат.)

Этанол образуется при брожении (ферментации) глюкозы или крахмала:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₂OH + 2CO₂

Предельные многоатомные спирты.

Физические свойства.

Глицерин – вязкая, бесцветная, сладковатая на вкус нетоксичная жидкость с t_{кипения}=290^oC. Смешивается с водой во всех отношениях.

Химические свойства:

I. Замещение атомов водорода гидроксильный групп.

- Как и одноатомные спирты, многоатомные взаимодействуют со щелочными Ме, при этом могут образовываться моно-, ди- и тризамещенные продукты.

- Наличие нескольких ОН-групп увеличивают подвижность гидроксильных атомов водорода. Поэтому многоатомные спирты могут взаимодействовать с гидроксидами тяжелых Ме (например, с гидроксидом меди (II)). Продуктами этих реакций являются внутрикомплексные («хелатные») соединения, в молекулах которых атом тяжелого Ме образует как обычные ковалентные связи Ме–О за счет замещения атомов водорода ОН-групп, так и донорно-акцепторные связи Ме←О за счет неподеленных электронных пар атомов кислорода других ОН-групп. Нерастворимый в воде Cu(OH)₂ голубого цвета растворяется в глицерине с образованием ярко-синего раствора глицерата меди (II). Эта реакция является качественной реакцией на все многоатомные спирты.

- Многоатомные спирты, как и одноатомные, взаимодействуют с органическими и неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров. Сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот представляют собой жиры.

- Тринитроглицерин – взрывчатое вещество и одновременно лекарственный препарат: 1% спиртовой раствор нитроглицерина применяется в медицине в качестве средства, расширяющего сосуды сердца.

II. Замещение гидроксильных групп.

- Наиболее известными реакциями этого типа является взаимодействие многоатомных спиртов с галогеноводородами. Например, при взаимодействии глицерина с хлороводородом ОН-группы последовательно замещаются атомами хлора.

Гидролиз жиров – основной способ получения глицерина.

2. Фенолы. Особенности строения и их классификация.