Электронное строение спиртов
окисление H
R CH CH основные свойства, нуклеофильные свойства кислотные свойства
O H
H дегидратация нуклеофильное замещение
Химические свойства спиртов обусловлены их электронным строением. В моле- куле спирта кислород, как более электроотрицательный атом, тянет на себя электрон- ную плотность от атомов углерода углеводородного радикала и от водорода. При этом связи С – О и О – Н поляризуются и на атомах углерода и водорода возникают частично положительный (δ+), а на атоме кислорода частично отрицательный (δ-) заряды. Полярность связи О – Н определяет еѐ склонность к гетеролитическому разрыву. Таким образом, атом водорода становится подвижным и способен отщеп- ляться в виде протона (Н+). Следовательно, спирты проявляют свойства ОН-кислот. В то же время у кислорода имеется неподелѐнная донорная электронная пара и спирты проявляют основные свойства. Поэтому можно сказать, что спирты являются амфотерными соединениями. За счет поляризации связи С – О возможен гетеролити- ческий разрыв и для спиртов характерны реакции нуклеофильного замещения (SN). Химические свойства 1. Кислотно-оснóвные свойства. Спирты – слабые амфотерные соединения. Взаимодействие с активными металлами приводит к образованию солей спиртов- алкоголятов (кислотные свойства): 2С2H5–ОН + 2Nа С2H5–ОNа + Н2
Алкоголяты легко гидролизуются, это доказывает что спирты более сла- бые кислоты, чем вода и равновесие в реакции со щелочами смещено в сторону исходных веществ. С2H5– ОNа + НОН С2H5–ОН + NаОН
Кислотность алканолов уменьшается с увеличением длины углеводород- ного радикала из-за увеличения донорного эффекта радикала. В ряду первич- ные – вторичные - третичные спирты та же уменьшается. Взаимодействие с сильными кислотами (основные свойства).
Оснóвным центром в спиртах является атом кислорода, обладающий не- поделѐнной парой электронов. При действии на спирты сильными кислотами происходит присоединение Н+ к атому кислорода группы с образованием до- норно-акцепторных связей и образуется неустойчивый алкилоксониевый ион:
+ - CH3 - CH2 - OH + HCl [C2H5 - O - H]Cl H
этилоксоний хлорид
2. Реакции с разрывом связи О-Н. К наиболее характерным реакциям гидроксисоединений, идущим с раз- рывом связи О–Н, относятся: реакции замещения атома водорода на металл (кислотные свойст- ва, смотри выше); реакции замещения атома водорода на остаток кислоты (образо- вание сложных эфиров) 1) Реакции взаимодействия спиртов с органическими и минеральными кислотами (реакция этерификации):
CH3 O
t0, H SO
CH3
C + H2O
H3C
O H + HO
NO2 метиловый эфир уксусной кислоты (метилацетат) t0 CH3 O NO2 + H2O метиловый эфир азотной кислоты (метилнитрат) В этих реакциях спирт выступает в роли нуклеофильного реагента. Сложные эфиры так же получают при реакции спиртов с производными карбоновых кислот (реакция ацилирования):
CH3 C + X O CH3 H CH3 C + HX O CH3 X= Hal галогенангидрид X=OR сложный эфир X= OCOR ангидрид 2) Реакции замещения атома водорода на углеводородный радикал (реакция алкилирования, образование простых эфиров) Реакция алкилирования - замещение водорода на углеводородный ради- кал, протекает под действием галогеналканов.
диметиловый эфир 3) Реакции отщепления водорода при окислении и дегидрировании. Реакции дегидрирования протекают при пропускании паров спирта при 3000 С над медным катализатором. При этом первичные спирты образуют аль- дегиды, вторичные - кетоны, а третичные спирты в этих условиях подвергаются дегидратации. H3C CH O t0, Cu
H3C CO
+ H2
этанол H H
этаналь H
CH3
H3C C O H H
t0, Cu H3C C
O
CH3 + H2 пропанол-2 пропанон CH3
CH3
H2C C t0, Cu CH3 H2C C CH3 + H2
H OH 2-метилпропен-2
2-метилпропанол-2 Реакции окисления спиртов проводят в различных условиях. Окисление оксидом меди (II) протекает аналогично реакции дегидрирова- ния и приводит в случае первичных спиртов к образованию альдегидов, в слу- чае вторичных - кетонов, третичные спирты в этих условиях не окисляются.
H3C CH O + CuO t
H3C C
O + H2O
+ Cu
этанол H H
этаналь H
CH3
H3C C O H H
+ CuO t
CH3 + H2O + Cu пропанол-2 пропанон Окисление спиртов более сильными окислителями – перманганатом ка- лия или дихроматом калия приводит к образованию соответствующих карбоно- вых кислот. 5CH3OH + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 5CO2↑ + 6MnSO4 + K2SO4 + 19H2O
5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 → 5CH3COOH + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O
3С2Н5ОН + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → 3CH3COOH + 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2O
3. Реакции с разрывом связи С–О. Реакция замещения OH-группы на галоген или другую нуклеофильную группу (RO–, NH2– и т.п.) протекает по механизму нуклеофильного замещения SN. 1) Галогенирование: а) галогенирование происходит под действием хлороводорода
СН3 СН2 - ОН + НСl СН3 СН2Сl + Н2О хлорэтан б) заместить гидроксильную группу на галоген легче при действии три- или пентахлорида фосфора, тионилхлорида (РСl3, РСl5 и SОСl2): С2Н5ОН + РСl5 → С2Н5Сl + HCl + POCl3 С2Н5ОН + SOСl2 → С2Н5Сl + HCl + SO2 2) Получение простых эфиров: В качестве нуклеофильного реагента выступает вторая молекула спирта. В одной молекуле спирта разрывается связь С-О, а в другой О-Н.
CH3 OH + O CH3 H t0, H2SO4
CH3 O CH3 + H2O диметиловый эфир Такую реакцию спиртов часто называют межмолекулярной дегидратацией. 3) Реакция дегидратации: Реакция протекает при избытке Н2SО4 и более высокой температуре, чем в случае реакции образования простых эфиров: H2C CH2
t0, H2SO4 H2C CH2
+ H2O
H OH этанол этен Межмолекулярная дегидратация протекает по правилу Зайцева: «При де- гидратации спиртов атом водорода отщепляется от соседнего наименее гидри- рованного β-углеродного атома»:
H3C CH CH CH3 t0, H2SO4
H OH
бутанол-2 H3C CH CH CH3 бутен-2 + H2O
Многоатомные спирты Многоатомные спирты – это производные углеводородов, в которых не- сколько атомов водорода замещены на гидроксильные группы (-ОН).
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (415)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |