Главная | Обратная связь

Вплив замісників у молекулах спиртів на їх властивості

Опорні конспекти з хімії

з теми № 2:

Оксигеновмісні органічні речовини

Насичені одноатомні спирти

Уч__________ 11 - М класу

 

 

 

Хімічні елементи Оксиген, Нітроген, Сульфур входять до складу органічних сполук у вигляді функціональних груп. В таких речовинах вуглецевий радикал зв’язаний з функціональною групою.

Функціональна група –це атом або група атомів, які мають постійний склад, визначають властивості органічних сполук та їх приналежність до гомологічного ряду.

ГІДРОКСИСПОЛУКИ

¾ OHгідроксогрупа {гідроксильна група} - функціональна група двох споріднених гомологічних рядів:

¶ спиртів: R ¾ OH

СН₃ ¾ СН₂ ¾ ОН

¶ фенолів: Ar ¾ OH

Спирти R ¾ OH

Спирти – похідні вуглеводнів, в молекулах яких один або декілька атомів Гідрогену заміщено на гідроксогрупи

 

Ú Класифікація спиртів

 Кількість гідроксогруп

¶ одноатомні

СН₃ ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ ОН

¶ двохатомні

НО ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ ОН

¶

СН2 ¾ СН ¾ СН2 ½ ½ ½ ОН ОН ОН

трьохатомні

 

‚ Характер вуглецевого радикалу

 

w ациклічні, насичені

СН₃ ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ ОН

w ациклічні, ненасичені

СН₂ ═ СН ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ ОН

w ароматичні

Ar ¾ (СН₂)_n ¾ ОН

ƒ Місце гідроксогрупи у вуглецевому радикалі

 

w первинні

СН₃ ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ ОН

w

СН3 ¾ СН ¾ СН2 ¾ СН3 ½ ОН

вторинні

w

СН3 ½ СН3 ¾ С ¾ СН2 ¾ СН3 ½ ОН

третинні

 

ÚНоменклатура спиртів

(IUPAC) суфікс – ол

~ Головний ланцюг має містити найбільшу кількість атомів Карбону, а також включати атом Карбону, біля якого розміщена гідроксогрупа.

~ При нумерації головного ланцюга дотримуються принципу “старшинства”:

функціональна група ® кратний зв’язок ® радикали

 

Замісникова

Назва спирту утворюється - назва R + иловий спирт

СН₃ ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ СН₂ ¾ ОН

СН₃ ¾ СН₂ ¾ ОН

Насичені одноатомні спирти. Алканоли

1Нагадай! Загальну формулу насичених вуглеводнів – алканів!

С_nH_2n+2

Так як насичені одноатомні спирти розглядають як похідні насичених вуглеводнів у яких один атом Гідрогену заміщено на гідроксогрупу Þ

С_nH_2n+1OHабо С_nH_2n+2O, n ³ 1

n = 1: СН₃ОН – метанол, метиловий спирт, {деревний спирт}

n = 2: С₂Н₅ОН – етанол, етиловий спирт, {винний спирт}

ÚІзомерія спиртів

w ізомерія вуглецевого скелету

w ізомерія положення функціональної групи

w міжкласова ізомерія (насичені одноатомні спирти ізомерні етерам R ¾ O ¾ R)

СН₄О – ізомерів не має

СН₃ОН – метанол

С₂Н₆О – міжкласові ізомери

СН₃ ¾ СН₂ ¾ ОН етанол

СН₃ ¾ О ¾ СН₃

метоксиметан

Кількість ізомерів, які можуть утворювати насичені одноатомні спирти (без врахування між класової ізомерії):

° С₃Н₈О - 2

° С₄Н₁₀О - 4

° С₅Н₁₂О – 8

ÚБудова спиртів

Будова функціональної групи, а також взаємний вплив вуглецевого радикалу і атомів функціональної групи визначають будову органічної речовини.

 

 

 

Þ O - _____ гібридизований

Так як атом Оксигену більш електронегативний, ніж атоми Карбону і Гідрогену, електронна густина зв’язків С ¾ О та О ¾ Н зміщена до атому Оксигену.

m Зверни увагу! Полярність зв’язку О ¾ Н більша полярності зв’язку С ¾ О.

ÚФізичні властивості

за звичайних умов -безбарвні

С₁ – С₁₁ – рідини

С₁₂ – тверді речовини

¶ t_кип (спиртів):

î більше, ніж t_кип (вуглеводнів з відповідною молекулярною масою)

î t_кип (спиртів) більше, ніж t_кип (ізомерних етерів)

î t_кип (спиртів з розгалуженим скелетом) менше, ніж t_кип (cпиртів з лінійною будовою).

¶ спирти добре розчиняються у воді, при = кількості атомів Карбону в молекулі, розчинність спиртів ? , а в органічних розчинниках =

î С₁ – С₃ – необмежено розчиняються у воді

î С₄ – С₅ – розчинність обмежена

î вищі спирти – нерозчинні у воді

¶ запах спиртів

î нижчі спирти мають алкогольний запах

î третинні – сивушний

î вищі – без запаху

¶ фізіологічна дія– отрута, наркотична дія

î СН₃ОН– дуже сильна отрута {10 мл – сліпота, 30 мл – летальний кінець}

Аномальні фізичні властивості спиртів зумовлені:

На фізичні властивості спиртів впливає наявність в їх молекулах полярних гідроксогруп.

За рахунок водневих зв’язків між рухливим атомом Гідрогену однієї гідроксогрупи та вільних електронних пар атому Оксигену сусідньої гідроксогрупи, молекули спиртів об’єднуються в асоціати Þ

___________________________________________________________________

Þ ______________________________________________________________

Розчинність спиртів у полярних і неполярних розчинниках залежить від того, яка частина загальної маси молекули спирту припадає на гідроксогрупу.

Нижчі спирти необмежено розчинні у воді через утворення водневих зв’язків між молекулами спирту та води.

Із підвищенням молекулярної маси зростає вуглеводнева – неполярна частина молекули і зменшується відносний вміст полярної частини молекули - гідроксогрупи. Þ при = кількості атомів Карбону в молекулах спиртів, їх розчинність у воді ?, а в органічних розчинниках =.

 

ÚХімічні властивості спиртів

Полярність зв’язку О ¾ Н зумовлює кислотні властивості спиртів.

m Кислотні властивості спиртів виражені так слабко, що спирти у водних розчинах не змінюють забарвлення індикаторів Þ водні розчини спиртів – нейтральні.

Вплив замісників у молекулах спиртів на їх властивості

 Замісники (+І)

Þ зменшується полярність зв’язку О ¾ Н Þ спадають кислотні властивості спиртів

Всі вуглецеві радикали володіють позитивним індукційним ефектом R (+I)Þ в рядах:

	НОН ® СН3ОН ® СН3 – СН2 – ОН ® СН3 – СН2 – СН2 – ОН ®кислотні властивості___________________ ®

‚ Замісники (-І)

Þ зростає полярність зв’язку О ¾ Н Þ зростають кислотні властивості спиртів

Hal (-I)володіють негативним індукційним ефектом Þ в рядах:

 

 Кислотні властивості спиртів – підтверджуються їх взаємодією з лужними, лужноземельними металами, Al.

 

 

CH₃ – OH + Al ®

 

CH₃ – CH₂ – ONa – натрій етилат

(CH₃ – O)₃Al - алюміній метилат

Водні розчини алкоголятів – легко гідролізують, так як навіть вода є сильнішою кислотою, ніж спирти (крім метанолу)

CH₃ – CH₂ – ONa + HOH D CH₃ – CH₂ – OH + NaOH

‚ Реакції заміщення гідроксогупи галогеном - S_N

CH₃ – CH₂ – OH + HCl® CH₃ – CH₂ – Cl + H₂O

в пробірці:

CH₃ – CH₂ – OH + KCl + H₂SO₄ ® CH₃ – CH₂ – Cl + H₂O + KHSO₄

ƒ Реакції дегідратації

~ реакції внутрішньомолекулярної дегідратації

t0>170, kat CH3 – CH2 – OH ® t0>170, kat CH3 – CH – CH2 – CH3 ® ½ OH {mmm Правило Зайцева}

[kat – Al₂O₃, ZnO, t⁰ або t⁰ > 170⁰, kat – H₂SO₄]

 

m Зверни увагу! Молекула води найлегше відщеплюється від молекул третинного спирту.

m Зверни увагу! Спирт, який не може вступати в реакцію внутрішньо молекулярної дегідратації – це ___________________________

~ реакції міжмолекулярної дегідратації– реакції утворення етерів

[t⁰ < 170⁰, kat – H₂SO₄]

	t0<170, kat CH3 – CH – CH3 + CH3 – CH – CH3 ® : ½ ½ ОН ОН

t0<170, kat CH3 – O – H + Н – О – CH2 – CH3 ® :

mЗверни увагу! Якщо, в реакцію міжмолекулярної дегідратації вступають різні спирти, утворюється суміш трьох етерів:

Ааа

Ааа

Ааа

m Для добування одного несиметричного етеру проводять синтез Вільямсона –взаємодія галогенпохідних алканів з алкоголятами.

[t⁰]

 

 

„ Реакції естерифікації(англ – ester – складний ефір) – реакції взаємодії спиртів з органічними або мінеральними кислотами, що призводять до утворення естерів.

mЗверни увагу!:

 

 

~ взаємодія з органічними кислотами

[t⁰, kat – H₂SO₄]

_______________________________________

 

 

_______________________________________

 

_______________________________________

~ взаємодія з мінеральними кислотами

[t⁰, kat – H₂SO₄]

 

_______________________________________

_______________________________________

	CH3 – CH2 – OH + Н – О – SО3H ®

 

 

_______________________________________

_______________________________________

… Реакції окиснення

~ реакції повного окиснення – горіння

Метанол та етанол горять синюватим полум’ям з виділенням великої кількості тепла.

СН₄О + О₂ ®

С₂Н₆О + О₂ ®

~ реакції часткового окиснення

Продукти часткового окиснення спиртів залежать від:

¶ положення гідроксогрупи у вуглецевому радикалі (первинні, вторинні, третинні)

¶ сили окисника.

m первинний спирти ® альдегід [[О] – CuO, t⁰]

 

m первинний спирт ® карбонова кислота

[[О] – KMnO₄, K₂Cr₂O_7, CrO₃ (H⁺) ]

CH₃ – CH₂ – ОН + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ ®

m*** вторинний спирт ® кетон

 

 

m третинні спирти ≠

Окиснення третинних спиртів можливе при дії дуже сильних окисників і призведе до руйнування вуглецевого скелету з утворенням різних карбонових кислот та кетонів.

ÚЯкісна реакція на насичені одноатомні спирти

дія хромової суміші (K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄)на первинні та вторинні спирти.

Оранжево-червоний розчин хромової суміші при додаванні в розчин первинного або вторинного спирту набуває зеленого забарвлення.

$дивись р.р.взаємодії етанолу та K₂Cr₂O₇ в присутності H₂SO₄

ÚСпособи добування спиртів

 Лужний гідроліз моногалогенпохідних вуглеводнів

	CH3 – CH2 – Cl + NaOH ® CH3 – CH2 – OH + NaCl водний розчин

 

1Нагадай! Взаємодія моногалогенпохідних вуглеводнів із спиртовим розчином лугу при t⁰ призводить до утворення __________________________

	CH3 – CH – CH2 – CH3 + NaOH ® ½ спиртовий розчин Cl {mmm Правило Зайцева}

 

 

‚ Гідратація алкенів

	Н3РО4, H2SO4 CH2 ═ CH – CH2 – CH3 + H2O ® {mmm Правило Марковнікова}

 

 

ƒ Гідрування альдегідів та кетонів

альдегід ® первиннийспирт[ t⁰, kat - Ni]

кетон ® вториннийспирт [ t⁰, kat - Ni]

	t0 Ni R – C – CH3 + H2 ® R – CH – CH3 ║ ½ О ОН

„ Гідроліз естерів

 

… Синтол-процес - синтез спиртів із синтез-газу

[kat – Ме родини Fe, P – 1800-2500 кПа]

3СО + 6Н₂ ® CH₃ – CH₂ – CH₂ – OH + 2Н₂О

ÚОкремі представники спиртів