Влияние строения вторичных спиртов на чувствительность цветной реакции

Содержание
  1. Окисление вторичных спиртов
  2. Окисление ароматических спиртов
  3. Окислители для окисления вторичных спиртов
  4. Расщепление α-гликолей
  5. То, что нужно знать о Спиртах
  6. 2. Щелочной гидролиз галагеналканов
  7. 3. Восстановление карбонильных соединений (альдегидов)
  8. 5. Этанол можно получить ферментативным брожением углеводов
  9. 1. Взаимодействие со щелочными и щелочноземельными металлами
  10. 2. Взаимодействие спиртов с кислотами (этерификация)
  11. 3. Взаимодействие с галогенводородами
  12. 4. Взаимодействие с альдегидами
  13. 5. Дегидратация
  14. 6. Взаимодействие с аммиаком
  15. 7. Окисление спиртов оксидом меди (II)
  16. 8. Окисление перманганатом калия в кислой среде
  17. 9. Окисление бихроматом калия в кислой среде
  18. 10. Окисление многоатомных спиртов свежеполученным осадком гидроксида меди (II)
  19. 11. Взаимодействие с кислородом (горение)
  20. Химические свойства спиртов
  21. 1.1. Взаимодействие с раствором щелочей
  22. 1.2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)
  23. 1.3. Взаимодействие с гидроксидом меди (II)
  24. 2.1. Взаимодействие с галогеноводородами
  25. 2.2. Взаимодействие с аммиаком
  26. 2.3. Этерификация (образование сложных эфиров)
  27. 2.4. Взаимодействие с кислотами-гидроксидами
  28. 3. Реакции замещения группы ОН
  29. 3.1. Внутримолекулярная дегидратация
  30. 3.2. Межмолекулярная дегидратация
  31. 4. Окисление спиртов
  32. 4.1. Окисление оксидом меди (II)
  33. 4.2. Окисление кислородом в присутствии катализатора
  34. 4.3. Жесткое окисление
  35. 4.4. Горение спиртов
  36. 5. Дегидрирование спиртов 
  37. Спирты — номенклатура, получение, химические свойства
  38. Классификация спиртов
  39.    Номенклатура и изомерия спиртов
  40. Физические свойства спиртов
  41. Химические свойства спиртов
  42. Применение спиртов
  43. Спирты
  44. Номенклатура и изомерия спиртов
  45. Получение спиртов
  46. Химические свойства спиртов

Окисление вторичных спиртов

Влияние строения вторичных спиртов на чувствительность цветной реакции

Общим методом получения кетонов из вторичных спиртов является окисление их оксидом хрома (VI) в воде или разведенной уксусной кислоте. Хромовый ангидрид в ацетоне и дихроматы пиридиния можно использовать для окисления ненасыщенных вторичных спиртов, не нарушая двойных и тройных связей:

Рисунок 1.

Вторичные спирты сложного строения, содержащие чувствительные к действию окислителей группы, можно с хорошими выходами окиснюваты в соответствующие кетонов, используя метод Оппенауера. В системе, содержащей вторичный спирт и кетоны (как правило ацетон) в присутствии алкоголятов алюминия устанавливается равновесие:

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Рисунок 2.

Если в систему ввести большой избыток ацетона, то происходит смещение равновесия в сторону образования кетонов из вторичного спирта, то есть происходит окисление спирта. После установления равновесия реакционную смесь обрабатывают 30% -ной серной кислотой, отгоняют избыток ацетона и изопропилового спирта, и отделяют продукт окисления – кетон.

Роль алкоголята алюминия сводится к образованию комплекса с ацетоном, то есть он действует как кислота Льюиса, увеличивая частичный положительный заряд на атоме углерода карбонильной группы.

Благодаря этому в реакционной комплексе, который содержит спирт, легче происходит гидридный переход от атома углерода, связанного с гидроксильной группой, что приводит к превращению исходного спирта в кетоны:

Рисунок 3.

Как акцептор водорода вместо ацетона (избыток 50-200 моль) иногда используют циклогексанон (избыток 20 моль). Катализаторами могут быть трет-бутилат или изопропилат алюминия (1-3 моль на моль исходного спирта). Растворитель в котором проводят реакцию – бензол или толуол.

Окисление ароматических спиртов

Окисление фенолов является сложным, многостадийным процессом, механизм которого мало изучен. Сам фенол окислением производными шестивалентного хрома, четырех и семи валентного марганца в серной кислоте образует с удовлетворительным выходом пара-хинон.

Рисунок 4.

Вторичную гидроксильную группу ароматических спиртов можно окислять в карбонильную и при наличии в молекуле других заместителей, например, первичной спиртовой группы.

Для этого, первичную гидроксильную группу защищают превращением в трифенилметиловий эфир (третичная защита) обработкой диола трифенил-хлорометаном в присутствии основания (пиридина) при комнатной температуре.

Эфир, который образуеться, устойчивый в нейтральной и щелочной среде, а незащищенную вторичную спиртовую группу можно окислять диоксидом марганца. Третичную защиту снимают при нагревании с разбавленной уксусной или соляной кислотой:

Рисунок 5.

Окисление $\alpha$-оксикетонов (ацилоинов) в соответствующие дикарбонильные соединения легко происходит при воздействии солей меди (II). Например, бензоин окисляется до бензила при действии сульфата меди в пиридине:

Рисунок 6.

Окислители для окисления вторичных спиртов

Для окисления вторичных спиртов в качестве окислителей также, как и для первичных спиртов, применяют реагенты на основе переходных металлов – производные шестивалентного хрома, четырех и семи валентного марганца.

Часто для окисления вторичных спиртов применяют комплекс хромового ангидрида с пиридином – реагент Саррета-Коллинза, который показал себя очень эффективным в таких реакциях и дает выходы, приближающиеся к количественным:

Рисунок 7.

В реакциях окисления вторичных спиртов в кетоны в качестве окислителя также применяют реагент Джонса – раствор со строго рассчитанным количеством $CrO_3$ в водной серной кислоте.

При этом в ходе реакции с участием реагента Джонса спирты, растворенные в ацетоне, как бы «титруются» этим реагентом при 0-25 $\circ$С, т.е. реагент Джонса покапельно добавляется в реакционную среду.

Преимущество этого метода состоит в том, что окисляемые спирты находятся в растворенном состоянии в ацетоне, и в ходе реакции образующаяся реакционная смесь из-за того, что соли хрома в ацетоне не растворяются, разделяется на две фазы. В нижней фазе содержаться востановленые соли хрома (III).

В верхней фазе содержаться окисленные продукты реакции. Другим важным достоинствос реагента Джонса является то, что вторичный спирт, содержащий двойную или тройную связи, быстро окисляется до кетона без затрагивания ненасыщенных связей:

Рисунок 8.

Рисунок 9.

Рисунок 10.

Рисунок 11.

Рисунок 12.

Расщепление α-гликолей

При воздействии на $\alpha$-гликоли специфических окислителей – йодатной кислоты или тетраацетата свинца происходит расщепление $С-С$ связи, и, в зависимости от строения исходного гликоля, образуются аледегиды или кетоны:

Рисунок 13.

Механизм этой реакции полностью еще не выяснен. Как правило, цис-гликоли расщепляются значительно быстрее, чем транс- гликоли. Йодатная кислота, в отличие от тетраацетата свинца, растворима в воде и поэтому может быть использована в качестве реагента для расщепления нерастворимых в органических растворителях сахаров. Она используется для определения размеров колец гликозидов.

Окисление йодатной кислоты $\alpha$-гликолей происходит в водном растворе при комнатной температуре в течение 4-20 часов.

При окислении тетраацетатом свинца реакцию проводят при комнатной температуре или при нагревании, и как растворитель применяют бензол, толуол или уксусную кислоту. Отличительной особенностью обоих методов является возможность расщепления $С-С$ связи в мягких условиях и обеспечения достаточно высоких выходов карбонильных соединений (50-95%):

Рисунок 14.

Источник: https://spravochnick.ru/himiya/aldegidy_i_ketony/okislenie_vtorichnyh_spirtov/

То, что нужно знать о Спиртах

Влияние строения вторичных спиртов на чувствительность цветной реакции

Здравствуйте дорогие подписчики и гости моего канала. Сегодня вас ждет статья, посвященная такому классу органических соединений, как спирты. Это весьма обширный класс веществ, часто встречающийся, как в окружающем мире, так и в тестах ЕГЭ.

В этой статье я постараюсь обобщить различные элементы школьной программы относительно данной группы веществ, чтобы помочь тем, кто сдает экзамен или просто удовлетворить интерес тех, кто решил ознакомиться с современной школьной программой профильного уровня.

Начнем с определения!

Спирты – это органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп (-OH), соединённых с углеводородным радикалом.

В зависимости от числа гидроксогрупп, в молекуле спирта, представителей данного класса органических соединений делят на:

Одноатомные спирты (алканолы) – это органические соединения в которых углеводородный радикал связан с одной группой –OH.

Общая формула предельных одноатомных спиртов:

CnH2n+1-OH

Двухатомные спирты (гликоли или диолы) – это органические соединения в которых две гидроксильные группы связаны с углеводородным радикалом.

Общая формула двухатомных спиртов:

CnH2n(OH)2

Гомологический ряд двухатомных спиртов (гликолей), может быть представлен так:

Трехатомный спирты (алкантриолы) – это органические вещества, содержащие в своем составе три гидроксильные группы, связанные с углеводородным радикалом.

К таким соединениям относится например глицерин:

Если в молекуле спирта содержится более трех гидроксильных групп, его относят к полиатомным спиртам, например шестиатомный спирт сорбит:

По характеру углеводородного радикала выделяют следующие спирты:

Предельные спирты, содержащие в молекуле лишь насыщенный углеводородный радикал, например:

CH3-OH метанол

CH3-CH2-OH этанол

CH3-CH2-CH2-OH пропанол

Непредельные спирты, содержащие в молекуле кратные (двойные или тройные) связи, между атомами углерода.

H2C=CH-OH виниловый спирт

CH2=CH-CH2-OH пропен-2-ол-1

Ароматические спирты, содержащие в молекуле бензольное кольцо и гидроксогруппу, связанные друг с другом не на прямую, а через атомы углерода, например:

Так же не забываем, что по характеру углерода с которым соединена -OH группа, одноатомные спирты делят на:

Уже первые члены гомологического ряда предельных одноатомных спиртов, несмотря на небольшие значения относительных молекулярных масс, представляют собой жидкости. Это объясняется образованием между молекулами особой химической водородной связи.

Водородная связь – это межмолекулярная связь между атомом водорода одной молекулы и атомом сильного электроотрицательного элемента (например фтора, кислорода, азота) другой молекулы.

За счет водородной связи молекулы простейших спиртов ассоциированы в жидкости:

Поговорим подробнее о некоторых конкретных представителях класса спиртов:

Метанол (метиловый спирт или древесный спирт) – это бесцветная жидкость, со специфическим запахом, ядовит (при приеме внутрь вызывает слепоту и негативно воздействует на нервную и сердечно – сосудистую систему). Однако, несмотря на это метанол находит широкое применение:

  • Он является отличным растворителем многих веществ.
  • Применяется для синтеза формальдегида и формалина.
  • Используется для синтеза некоторых эфиров.
  • Применяется как добавка к моторному топливу.
  • Используется при производстве красок.

Этанол (Этиловый спирт) – бесцветная прозрачная жидкость, со специфическим запахом, летучая и горючая. Является депрессантом – психоактивным веществом, угнетающим ЦНС человека. Применение:

  • Широко применяется как растворитель.
  • Входит в состав моющих средств, для стекол и сантехники.
  • Служит сырьем для получения многих химических веществ, таких как: ацетальдегид, диэтиловый эфир, уксусная кислота, этилацетат, этилен и др..
  • Используется для приготовления различных напитков в алкогольной промышленности.
  • Является наполнителем в спиртовых термометрах.
  • В медицине применяется как дезинфицирующее средство.

Этиленгликоль – это прозрачная, бесцветная жидкость, слегка маслянистой консистенции. Не имеет запаха. Токсичен! Попадание его в организм, может привести к необратимым последствиям и смерти. Применение:

  • В качестве растворителя красящих веществ.
  • При производстве автомобильных антифризов (низкозамерзающих жидкостей).
  • При производстве целлофана.
  • В производстве синтетических волокон.
  • Может входить в состав средств, для мытья окон.

Глицерин – представляет собой густую и прозрачную жидкость, маслянистой консистенции. Не ядовит. Неограниченно растворим в воде, более того, очень гигроскопичен (если оставить глицерин в открытом сосуде, его масса может увеличиться до 40%, за счет поглощённой влаги из воздуха). Применение:

  • Широко используется в косметической промышленности, в составе кремов, гелей, помад и т.д.
  • В кожевенной промышленности (используется для защиты кожи от высыхания).
  • Используется как пищевая добавка (E422) в пищевой промышленности.
  • В пиротехники, глицерин используется для производства взрывчатого вещества – нитроглицерина.
  • В медицине, как сосудорасширяющее средство.

2. Щелочной гидролиз галагеналканов

Например:

Или:

Однако, не путайте взаимодействие хлоралканов с водным и спиртовым раствором щелочи, так как во втором случае произойдет дегидрогалогенирование, то есть отщепление атомов водорода и галогена, от галогеналкана:

3. Восстановление карбонильных соединений (альдегидов)

Альдегиды – это класс органических веществ, чье название происходит от латинских слов «alcohol dehydrogenatus», что означает «спирт лишенный водорода» или «алкоголь дегидрированый». Таким образом, при гидрирование или восстановление альдегидов, мы получаем спирты.

При гидрирование родственных альдегидам соединений, кетонов, можно получить двухатомные спирты:

5. Этанол можно получить ферментативным брожением углеводов

Это очень древняя химическая реакция, которая известна людям с незапамятных времен.

1. Взаимодействие со щелочными и щелочноземельными металлами

Водород гидроксильной группы спиртов способен восстанавливаться щелочными и щелочноземельными металлами (такими как Li, Na, K, Ca, Sr, Ba).

В результате подобных химических реакций получаются соли – алкоголяты. При этом соли метанола, носят название – метилаты, этанола – этилаты и т.д.

Важно не забывать, что алкоголяты, как соли очень слабой кислоты и сильного основания могут быть полностью гидролизованы водой.

С водными растворами щелочей спирты не взаимодействуют.

2. Взаимодействие спиртов с кислотами (этерификация)

– Возможно взаимодействие спиртов с органическими кислотами, приводящие к образованию сложных эфиров.

– Так же возможно взаимодействие спиртов с неорганическими кислотами.

Реакция с азотной кислотой будет протекать по схеме:

3. Взаимодействие с галогенводородами

При этом происходит замещение гидроксильной группы на галоген, что ведет к образованию галогеналканов.

4. Взаимодействие с альдегидами

В данном случае не обязательно запоминать то, как записывается данная реакция. Но о возможности протекания такой реакции, забывать, ни в коем случае, не стоит.

5. Дегидратация

В зависимости от условий возможны два варианта протекания данной реакции.

6. Взаимодействие с аммиаком

Эта реакция крайне важна, так лежит в основе промышленного способа получения некоторых аминов.

7. Окисление спиртов оксидом меди (II)

При этом первичные спирты окисляются до альдегидов, а вторичные до кетонов:

Третичные спирты оксидом меди (II) не окисляются.

8. Окисление перманганатом калия в кислой среде

При этом, происходит полное окисление спирта до карбоновой кислоты:

5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 = 5CH3COOH + 11H2O + 2K2SO4 + 4MnSO

Вторичные спирты при такой реакции окисляются до кетонов:

5CH3- CH(OH)- CH3 +2KMnO4+3H2SO4=5 CH3-C(O)- CH3 +K2SO4+2MnSO4+8H20

Метанол окисляется до углекислого газа и воды:

CH3OH + KMnO4 + H2SO4 = CO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O.

9. Окисление бихроматом калия в кислой среде

Так как бихромат калия более мягкий окислитель, чем перманганат калия, окисление первичных спиртов в нем идет до альдегидов.

3C2H5OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3CH3CHO + K2SO4 + 7H2O

10. Окисление многоатомных спиртов свежеполученным осадком гидроксида меди (II)

Это качественная реакция сопровождающаяся образованием ярко – синего растворимого в воде комплекса.

11. Взаимодействие с кислородом (горение)

Как и при горение большинства органических веществ, в результате реакции выделяется углекислый газ и вода:

C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

Вот собственно и все, что необходимо знать о спиртах, для удачной сдачи экзаменов! Конечно во второй части теста ЕГЭ возможно встретится и с более экзотическими реакциями, но такой шанс не велик.

До новых встреч!

Источник: https://zen.yandex.ru/media/istin_om/to-chto-nujno-znat-o-spirtah-5e88518996544a69b3c56573

Химические свойства спиртов

Влияние строения вторичных спиртов на чувствительность цветной реакции

Гидроксисоединения – это органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.

Гидроксисоединения делят на спирты и фенолы.

Строение, изомерия и гомологический ряд спиртов

Химические свойства спиртов

Способы получения спиртов

Спиртыэто гидроксисоединения, в которых группа ОН соединена с алифатическим углеводородным радикалом R-OH.Если гидроксогруппа ОН соединена с бензольным кольцом, то вещество относится к фенолам.

Общая формула предельных нециклических спиртов: CnH2n+2Om, где mn.

Спирты – органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.

Химические реакции гидроксисоединений идут с разрывом одной из связей: либо С–ОН с отщеплением группы ОН, либо связи О–Н с отщеплением водорода. Это реакции замещения, либо реакции отщепления (элиминирования).

Свойства спиртов определяются строением связей С–О–Н. Связи С–О и О–Н — ковалентные полярные. При этом на атоме водорода образуется частичный положительный заряд δ+, на атоме углерода также частичный положительный заряд δ+, а на атоме кислорода — частичный отрицательный заряд δ–.

Такие связи разрываются по ионному механизму. Разрыв связи О–Н с отрывом иона Н+ соответствует кислотным свойствам гидроксисоединения. Разрыв связи С–О соответствует основным свойствам и реакциям нуклеофильного замещения.

С разрывом связи О–Н идут реакции окисления, а с разрывом связи С–О — реакции восстановления.

Таким образом, для спиртов характерны следующие свойства:
  • слабые кислотные свойства, замещение водорода на металл;
  • замещение группы ОН
  • отрыв воды (элиминирование) – дегидратация
  • окисление
  • образование сложных эфиров — этерификация


1. Кислотные свойства

Спирты – неэлектролиты, в водном растворе не диссоциируют на ионы; кислотные свойства у них выражены слабее, чем у воды.

1.1. Взаимодействие с раствором щелочей

При взаимодействии спиртов с  растворами щелочей реакция практически не идет, т. к. образующиеся алкоголяты почти полностью гидролизуются водой.

Равновесие в этой реакции так сильно сдвинуто влево, что прямая реакция не идет. Поэтому спирты не взаимодействуют с растворами щелочей.

Многоатомные спирты также не реагируют с растворами щелочей.

1.2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)

Спирты взаимодействуют с активными металлами (щелочными и щелочноземельными). При этом образуются алкоголяты. При взаимодействии с металлами спирты ведут себя, как кислоты.

Например, этанол взаимодействует с калием с образованием этилата калия и водорода.

опыт взаимодействия спиртов (метанола, этанола и бутанола) с натрием можно посмотреть здесь.

Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла.

Например, этилат калия разлагается водой:
Кислотные свойства одноатомных спиртов уменьшаются в ряду:CH3OH > первичные спирты > вторичные спирты > третичные спирты

Многоатомные спирты также реагируют с активными металлами:

опыт взаимодействия глицерина с натрием можно посмотреть здесь.

1.3. Взаимодействие с гидроксидом меди (II)

Многоатомные спирты взаимодействуют с раствором гидроксида меди (II) в присутствии щелочи, образуя комплексные соли (качественная реакция на многоатомные спирты).

Например, при взаимодействии этиленгликоля со свежеосажденным гидроксидом меди (II) образуется  ярко-синий раствор гликолята меди:

опыт взаимодействия этиленгликоля с гидроксидом меди (II) можно посмотреть здесь.

2.1. Взаимодействие с галогеноводородами

При взаимодействии спиртов с галогеноводородами группа ОН замещается на галоген и образуется галогеналкан.

Например, этанол реагирует с бромоводородом.

опыт взаимодействия этилового спирта с бромоводородом можно посмотреть здесь.

Реакционная способность одноатомных спиртов в реакциях с галогеноводородами уменьшается в ряду: третичные > вторичные > первичные > CH3OH.

Многоатомные спирты также, как и одноатомные спирты, реагируют с галогеноводородами.

Например, этиленгликоль реагирует с бромоводородом:

2.2. Взаимодействие с аммиаком

Гидроксогруппу спиртов можно заместить на аминогруппу при нагревании спирта с аммиаком на катализаторе.

Например, при взаимодействии этанола с аммиаком образуется этиламин.

2.3. Этерификация (образование сложных эфиров)

Одноатомные и многоатомные спирты вступают в реакции с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры.

Например, этанол реагирует с уксусной кислотой с образованием этилацетата (этилового эфира уксусной кислоты):

Многоатомные спирты вступают в реакции этерификации с органическими и неорганическими кислотами.

Например, этиленгликоль реагирует с уксусной кислотой с образованием ацетата этиленгликоля:

2.4. Взаимодействие с кислотами-гидроксидами

Спирты взаимодействуют и с неорганическими кислотами, например, азотной или серной.

Например, при взаимодействии этанола с азотной кислотой образуется сложный эфир этилнитрат:
Например, глицерин под действием азотной кислоты образует тринитрат глицерина (тринитроглицерин):

3. Реакции замещения группы ОН

В присутствии концентрированной серной кислоты от спиртов отщепляется вода. Процесс дегидратации протекает по двум возможным направлениям: внутримолекулярная дегидратация и межмолекулярная дегидратация.

3.1. Внутримолекулярная дегидратация

При высокой температуре (больше 140оС) происходит внутримолекулярная дегидратация и образуется соответствующий алкен.

Например, из этанола под действием концентрированной серной кислоты при температуре выше 140 градусов образуется этилен:

В качестве катализатора этой реакции также используют оксид алюминия.

Отщепление воды от несимметричных спиртов проходит в соответствии с правилом Зайцева: водород отщепляется от менее гидрогенизированного атома углерода.
Например, в присутствии концентрированной серной кислоты при нагревании выше 140оС из бутанола-2 в основном образуется бутен-2:

3.2. Межмолекулярная дегидратация

При низкой температуре (меньше 140оС) происходит межмолекулярная дегидратация по механизму нуклеофильного замещения: ОН-группа в одной молекуле спирта замещается на группу OR другой молекулы. Продуктом реакции является простой эфир.

Например, при дегидратации этанола при температуре до 140оС образуется диэтиловый эфир:

4. Окисление спиртов

Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода).

В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое.

При окислении первичных спиртов они последовательно превращаются сначала в альдегиды, а потом в карбоновые кислоты. Глубина окисления зависит от окислителя.Первичный спирт → альдегид → карбоновая кислота
Метанол окисляется сначала в формальдегид, затем в углекислый газ:Метанол → формальдегид → углекислый газ
Вторичные спирты окисляются в кетоны: вторичные спирты → кетоны

Типичные окислители — оксид меди (II), перманганат калия KMnO4, K2Cr2O7, кислород в присутствии катализатора.

https://www.youtube.com/watch?v=T_RTrSYRlvQ

Легкость окисления спиртов уменьшается в ряду:

метанол < первичные спирты < вторичные спирты < третичные спирты

Продукты окисления многоатомных спиртов зависят от их строения. При окислении оксидом меди многоатомные спирты образуют карбонильные соединения.

4.1. Окисление оксидом меди (II)

Cпирты можно окислить оксидом меди (II) при нагревании. При этом медь восстанавливается до простого вещества. Первичные спирты окисляются до альдегидов, вторичные до кетонов, а метанол окисляется до метаналя.

Например, этанол окисляется оксидом меди до уксусного альдегида

опыт окисления этанола оксидом меди (II) можно посмотреть здесь.

Например, пропанол-2 окисляется оксидом меди (II) при нагревании до ацетона

Третичные спирты окисляются только в жестких условиях.

4.2. Окисление кислородом в присутствии катализатора

Cпирты можно окислить кислородом в присутствии катализатора (медь, оксид хрома (III) и др.). Первичные спирты окисляются до альдегидов, вторичные до кетонов, а метанол окисляется до метаналя.

Например, при окислении пропанола-1 образуется пропаналь

опыт каталитического окисления этанола кислородом можно посмотреть здесь.

Например, пропанол-2 окисляется кислородом при нагревании в присутствии меди до ацетона

Третичные спирты окисляются только в жестких условиях.

4.3. Жесткое окисление

При жестком окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) первичные спирты окисляются до карбоновых кислот, вторичные спирты окисляются до кетонов, метанол окисляется до углекислого газа.

При нагревании первичного спирта с перманганатом или дихроматом калия в кислой среде может образоваться также альдегид, если его сразу удаляют из реакционной смеси.

Третичные спирты окисляются только в жестких условиях (в кислой среде при высокой температуре) под действием сильных окислителей: перманганатов или дихроматов. При этом происходит разрыв углеродной цепи и могут образоваться углекислый газ, карбоновая кислота или кетон, в зависимости от строения спирта.

Спирт/ ОкислительKMnO4, кислая средаKMnO4, H2O, t
Метанол СН3-ОНCO2K2CO3
Первичный спирт  R-СН2-ОНR-COOH/ R-CHOR-COOK/ R-CHO
Вторичный спирт  R1-СНОН-R2R1-СО-R2R1-СО-R2
Например, при взаимодействии метанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется углекислый газ
Например, при взаимодействии этанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется уксусная кислота
Например, при взаимодействии изопропанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется ацетон

4.4. Горение спиртов

Образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.

CnH2n+1ОН + (3n+1)/2O2 → nCO2 + (n+1)H2O + Q

Например, уравнение сгорания метанола:

2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O

5. Дегидрирование спиртов 

При нагревании спиртов в присутствии медного катализатора протекает реакция дегидрирования. При дегидрировании метанола и первичных спиртов образуются альдегиды, при дегидрировании вторичных спиртов образуются кетоны. 

Например, при дегидрировании этанола образуется этаналь
Например, при дегидрировании этиленгликоля образуется диальдегид (глиоксаль)

Источник: https://chemege.ru/ximicheskie-svojstva-spirty/

Спирты — номенклатура, получение, химические свойства

Влияние строения вторичных спиртов на чувствительность цветной реакции

Спиртами (или алканолами) называются орга­нические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп (групп  —ОН), соединенных с углеводородным радикалом.

Классификация спиртов

По числу гидроксильных групп (атомности) спир­ты делятся на:

Одноатомные, например:

Двухатомные (гликоли), например:
                                                  

Трехатомные, например:

По характеру углеводородного радикала выде­ляют следующие спирты:

Предельные, содержащие в молекуле лишь пре­дельные углеводородные радикалы, например:

Непредельные, содержащие в молекуле крат­ные (двойные и тройные) связи между атомами углерода, например:

Ароматические, т. е. спирты, содержащие в мо­лекуле бензольное кольцо и гидроксильную группу, связанные друг с другом не непосредственно, а через атомы углерода, например:

Органические вещества,содержащие в молекуле гидроксильные группы, связанные непосредственно с атомом углерода бензольного кольца, существенно отличаются по химическим свойствам от спиртов и поэтому выделяются в самостоятельный класс органических соединений-фенолы.

Например:

Существуют и полиатомные (многоатомные спирты),содержащие более трех гидроксильных групп в молекуле. Например, простейший шестиатомный спирт гексаол (сорбит)

   Номенклатура и изомерия спиртов

При образовании названий спиртов к названию углеводорода,соответствующего спирту,добавляют (родовой) суффикс-ол. 

Цифрами после суффикса указывают положение гидроксильной  группы в главной цепи, а префиксами ди-, три-,тетра- и т.д.-их число:

В нумерации атомов углерода в главной цепи положение гидроксильной группы приоритетно перед положением кратных связей:

Начиная с третьего члена гомологического ряда, у спиртов появляется изомерия положения функциональной группы (пропанол-1 и пропанол-2), а с четвертого — изомерия углеродного скелета (бутанол-1, 2-метилпропанол-1). Для них характерна и межклассовая изомерия- спирты изомерны простым эфирам:

Давайте дадим название спирту, формула которого указана ниже:

Порядок построения названия:

1. Углеродная цепь нумеруется с конца к которому ближе находится группа –ОН.2. Основная цепь содержит 7 атомов С, значит соответствующий углеводород — гептан.3. Число групп –ОН равно  2, префикс – «ди».

4. Гидроксильные группы находятся при 2 и 3 атомах углерода, n = 2 и 4.

Название спирта:              гептандиол-2,4

Физические свойства спиртов

Спирты могут образовывать водородные связи как между молекулами спирта, так и между молекулами спирта и воды. Водородные связи возникают при взаимодействии частично положительно заряженного атома водорода одной молекулы спирта и частично отрицательно заряженного атома  кислорода другой молекулы.

Именно благодаря водородным связям между молекулами спирты имеют аномально высокие для своей молекулярной массы температуры кипения.

Так, пропан с относительной молекулярной массой 44 при обычных условиях является газом, а простейший из спиртов-метанол,имея относительную молекулярную массу 32, в обычных условиях-жидкость.

Низшие и средние члены ряда предельных одноатомных спиртов,содержащих от 1 до 11 атомов углерода-жидкости.Высшие спирты(начиная с C12H25OH) при комнатной температуре-твердые вещества.

Низшие спирты имеют алкогольный запах и жгучий вкус,они хорошо растворимы в воде.По мере увеличения углеродного радикала растворимость спиртов в воде понижается, а октанол уже не смешивается с водой.

Химические свойства спиртов

Свойства органических веществ определяются их составом и строением. Спирты подтверждают общее правило. Их молекулы включают в себя углеводородные и гидроксильные группы, поэтому химические свойства спиртов определяются взаимодействием друг на друга этих групп.

Характерные для данного класса соединений  свойства обусловлены наличием гидроксильной группы.

  1. Взаимодействие спиртов со щелочными и щелочноземельными металлами. Для выявления влияния углеводородного радикала на гидроксильную группу необходимо сравнить свойства вещества, содержащего гидроксильную группу и углеводородный радикал,с одной стороны, и вещества,содержащего гидроксильную группу и не содержащего углеводородный радикал,-с другой. Такими веществами могут быть,например, этанол (или другой спирт) и вода. Водород гидроксильной группы  молекул спиртов и молекул воды  способен восстанавливаться щелочными и щелочноземельными металлами(замещаться на них)
  2. Взаимодействие спиртов с галогеноводородами. Замещение гидроксильной группы на галоген приводит к образованию галогеналканов. Например:
                                                                                                                                Данная реакция обратима.
  3. Межмолекулярная дегидратация спиртов- отщепление молекулы воды от двух молекул спиртов при нагревании в присутствии водоотнимающих средств:                                     
    В результате межмолекулярной дегидратации спиртов образуются  простые эфиры.Так, при нагревании этилового спирта с серной кислотой до температуры от 100 до 140°С образуется диэтиловый (серный) эфир.
  4. Взаимодействие спиртов с органическими и неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров( реакция этерификации)

    Реакция этерификации катализируется сильными неорганическими кислотами. Например, при взаимодействии этилового спирта и уксусной кислоты образуется-этилацетат:
     

  5. Внутримолекулярная дегидратация спиртов происходит при нагревании спиртов в присутствии водоотнимающих средств до более высокой температуры,чем температура межмолекулярной дегидратации. В результате  образуются алкены. Эта реакция обусловлена наличием атома водорода и гидроксильной группы при соседних атомах углерода. В качестве примера можно привести  реакцию получения этена (этилена) при нагревании этанола выше  140°С в присутствии концентрированной серной кислоты:
  6.  Окисление спиртов обычно проводят сильными окислителями, например, дихроматом ка­лия или перманганатом калия в кислой среде. При этом действие окислителя направляется на тот атом углерода, который уже связан с гидро­ксильной группой. В зависимости от природы спирта и условий проведения реакции могут обра­зовываться различные продукты. Так, первичные спирты окисляются сначала в альдегиды, а затем в карбоновые кислоты:                   При окислении вторичных спиртов образуются кетоны:

    Третичные спирты достаточно устойчивы к окислению. Однако в жестких условиях (сильный окислитель, высокая температура) возможно окисление третичных спиртов, которое происходит с разрывом углерод-углеродных связей, ближай­ших к гидроксильной группе.

  7.  Дегидрирование спиртов. При пропускании паров спирта при 200-300 °С над металлическим катализатором, например медью, серебром или платиной, первичные спирты превращаются в аль­дегиды, а вторичные — в кетоны:
  8. Качествен­ная реакция на многоатомные спирты.Присутствием в молекуле спирта одновремен­но нескольких гидроксильных групп обусловлены специфические свойства многоатомных спиртов, которые способны образовывать растворимые в во­де ярко-синие комплексные соединения при взаимо­действии со свежеполученным осадком гидроксида меди (II). Для этиленгликоля можно записать:

    Одноатомные спирты не способны вступать в эту реакцию. Поэтому она является качествен­ной реакцией на многоатомные спирты.

Применение спиртов

Метанол (метиловый спирт СН3ОН) — бесцветная жидкость с характерным запахом и температурой кипения 64,7 °С. Горит чуть голубоватым пламенем. Историческое название метанола — древесный спирт объясняется одним из путей его получения способом перегонки твердых пород дерева (греч. methy — вино, опьянеть; hule — вещество, древесина).

Метанол требует осторожного обращения при работе с ним. Под действием фермента алкогольдегидрогеназы он превращает­ся в организме в формальдегид и муравьиную кислоту, которые повреждают сетчат­ку глаза, вызывают гибель зрительного нерва и полную потерю зрения. Попадание в организм более 50 мл метанола вызывает смерть.

Этанол (этиловый спирт С2Н5ОН) — бесцветная жидкость с характерным запахом и температу­рой кипения 78,3 °С. Горюч. Смешивается с водой в любых соотношениях. Концентрацию (крепость) спирта обычно выражают в объемных процентах.

«Чистым» (медицинским) спиртом называют про­дукт, полученный из пищевого сырья и содержа­щий 96 % (по объему) этанола и 4 % (по объему) воды.

Для получения безводного этанола — «аб­солютного спирта» этот продукт обрабатывают ве­ществами, химически связывающими воду (оксид кальция, безводный сульфат меди (II) и др.).

Для того чтобы сделать спирт, используемый в технических целях, непригодным для питья, в него добавляют небольшие количества трудноот­делимых ядовитых, плохо пахнущих и имеющих отвратительный вкус веществ и подкрашивают. Содержащий такие добавки спирт называют дена­турированным, или денатуратом.

Этанол широко используется в промышленности для производства синтетического каучука, лекар­ственных препаратов, применяется как раствори­тель, входит в состав лаков и красок, парфюмерных средств. В медицине этиловый спирт — важнейшее дезинфицирующее средство. Используется для при­готовления алкогольных напитков.

Небольшие количества этилового спирта при попадании в организм человека снижают болевую чувствительность и блокируют процессы торможе­ния в коре головного мозга, вызывая состояние опьянения. На этой стадии действия этанола увели­чивается водоотделение в клетках и, следователь­но, ускоряется мочеобразование, в результате чего происходит обезвоживание организма.

Кроме того, этанол вызывает расширение крове­носных сосудов. Усиление потока крови в кожных капиллярах приводит к покраснению кожи и ощу­щению теплоты.

В больших количествах этанол угнетает дея­тельность головного мозга (стадия торможения), вызывает нарушение координации движений. Про­межуточный продукт окисления этанола в организ­ме — ацетальдегид — крайне ядовит и вызывает тяжелое отравление.

Систематическое употребление этилового спир­та и содержащих его напитков приводит к стой­кому снижению продуктивности работы головного мозга, гибели клеток печени и замене их соедини­тельной тканью — циррозу печени.

Этандиол-1,2 (этиленгликоль) — бесцветная вязкая жидкость. Ядовит. Неограниченно раство­рим в воде. Водные растворы не кристаллизуются при температурах значительно ниже О °С, что по­зволяет применять его как компонент незамерзаю­щих охлаждающих жидкостей — антифризов для двигателей внутреннего сгорания.

Пролактриол-1,2,3 (глицерин) — вязкая сиропо­образная жидкость, сладкая на вкус. Неограниченно растворим в воде. Нелетуч. В качестве составной ча­сти сложных эфиров входит в состав жиров и масел.

Широко используется в косметике, фармацевтиче­ской и пищевой промышленностях. В косметических средствах глицерин играет роль смягчающего и успо­каивающего средства. Его до­бавляют к зубной пасте, чтобы предотвратить ее высыхание.

К кондитерским изделиям глицерин добавляют для пре­дотвращения их кристаллиза­ции. Им опрыскивают табак, в этом случае он действует как увлажнитель, предотвращаю­щий высыхание табачных листьев и их раскрошивание до переработки.

Его добавляют к клеям, чтобы предохранить их от слишком быстрого высыхания, и к пластикам, особенно к целлофану.

В последнем случае глицерин выполняет функции пластификато­ра, действуя наподобие смазки между полимерными молекулами и, таким образом, придавая пластмассам необходимую гибкость и эластичность.

Источник: http://himege.ru/spirty-nomenklatura-poluchenie-ximicheskie-svojstva/

Спирты

Влияние строения вторичных спиртов на чувствительность цветной реакции

Спирты – кислородсодержащие органические соединения, функциональной группой которых является гидроксогруппа (OH) у насыщенного атома углерода.

Спирты также называют алкоголи. Первый член гомологического ряда – метанол – CH3OH. Общая формула их гомологического ряда – CnH2n+1OH.

Номенклатура и изомерия спиртов

Названия спиртов формируются путем добавления суффикса “ол” к названию алкана с соответствующим числом атомов углерода: метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол и т.д.

Для спиртов характерна изомерия углеродного скелета (начиная с бутанола), положения функциональной группы и межклассовая изомерия с простыми эфирами, которых мы также коснемся в данной статье.

Получение спиртов

  • Гидролиз галогеналканов водным раствором щелочи
  • Помните, что в реакциях галогеналканов со сПиртовым раствором щелочи получаются Пи-связи (π-связи) – алкены, а в реакциях с водным раствором щелочи образуются спирты.

  • Гидратация алкенов
  • Присоединения молекулы воды (HOH) протекает по правилу Марковникова. Атом водорода направляется к наиболее гидрированному атому углерода, а гидроксогруппа идет к соседнему, наименее гидрированному, атому углерода.

  • Восстановление карбонильных соединений
  • В результате восстановления альдегидов и кетонов получаются соответственно первичные и вторичные спирты.

  • Получение метанола из синтез-газа
  • Синтез газом в промышленности называют смесь угарного газа и водорода, которая используется для синтеза различных химических соединений, в том числе и метанола.

    CO + 2H2 → (t,p,кат.) CH3-OH

  • Получение этанола брожением глюкозы
  • В ходе брожения глюкозы выделяется углекислый газ и образуется этанол.

  • Окисление алкенов KMnO4 в нейтральной (водной) среде
  • В результате такой реакции у атомов углерода, прилежащих к двойной связи, формируются гидроксогруппы – образуется двухатомный спирт (гликоль).

Химические свойства спиртов

Предельные спирты (не содержащие двойных и тройных связей) не вступают в реакции присоединения, это насыщенные кислородсодержащие соединения. У спиртов проявляются новые свойства, которых мы раньше не касались в органической химии – кислотные.

  • Кислотные свойства
  • Щелочные металлы (Li, Na, K) способны вытеснять водород из спиртов с образованием солей: метилатов, этилатов, пропилатов и т.д.

    Необходимо особо заметить, что реакция с щелочами (NaOH, KOH, LiOH) для предельных одноатомных спиртов невозможна, так как образующиеся алкоголяты (соли спиртов) сразу же подвергаются гидролизу.

  • Реакция с галогеноводородами
  • Реакция с галогеноводородами протекают как реакции обмена: атом галогена замещает гидроксогруппу, образуется молекула воды.

  • Реакции с кислотами
  • В результате реакций спиртов с кислотами образуются различные эфиры.

  • Дегидратация спиртов
  • Дегидратация спиртов (отщепление воды) идет при повышенной температуре в присутствии серной кислоты (водоотнимающего) компонента.

    Возможен межмолекулярный механизм дегидратации (при t < 140°С), в результате которого образуются простые эфиры. При более высокой температуре (t > 140°С) механизм дегидратации становится внутримолекулярный – образуются алкены.

    Названия простых эфиров формируются проще простого – по названию радикалов, входящих в состав эфира. Например:

    • Диметиловый эфир – CH3-O-CH3
    • Метилэтиловый эфир – CH3-O-C2H5
    • Диэтиловый эфир – C2H5-O-C2H5
  • Окисление спиртов
  • Качественной реакцией на спирты является взаимодействие с оксидом меди II. В ходе такой реакции раствор приобретает характерное фиолетовое окрашивание.

    Замечу, что в обычных условиях третичные спирты окислению не подвергаются. Для них необходимы очень жесткие условия, при которых углеродный скелет подвергается деструкции.

    Вторичные и третичные спирты определяются другой качественной реакцией с хлоридом цинка II и соляной кислотой. В результате такой реакции выпадает маслянистый осадок.

    Первичные спирты окисляются до альдегидов, а вторичные – до кетонов. Альдегиды могут быть окислены далее – до карбоновых кислот, в отличие от кетонов, которые являются “тупиковой ветвью развития” и могут только снова стать вторичными спиртами.

  • Качественная реакция на многоатомные спирты
  • Такой реакцией является взаимодействие многоатомного спирта со свежеприготовленным гидроксидом меди II. В результате реакции раствор окрашивается в характерный синий цвет.

  • Кислотные свойства многоатомных спиртов
  • Важным отличием многоатомных спиртов от одноатомных является их способность реагировать со щелочами (что невозможно для одноатомных спиртов). Это говорит об их более выраженных кислотных свойствах.

Источник: https://studarium.ru/article/187

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: