Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


СПИРТЫ

СПИРТЫ (алкоголи), орг. соед., содержащие в молекуле одну или неск. гидроксильных групп ОН у насыщ. атомов углерода. По кол-ву этих групп различают одно- (иногда термин "алкоголи" относят только к одноатомным спиртам), двух- (гликоли), трех- (глицерины) и многоатомные спирты. Спирты, содержащие две группы ОН у одного атома углерода (гем-диолы), как правило, неустойчивы. Нек-рые из этих соед., напр. стабилизированные внутримол. водородными связями, стабильны. Спирты могут содержать Hal, группы NH2, СНО и СО, СООН, CN (соотв. галогена-спирты, аминоспирты, оксиалъдегиды и оксикетоны, окси-кислоты, оксинитрилы). Алифатические спирты могут быть первичными RCH2OH, вторичными RR'CHOH и третичными RR'R:СОН. Соед. с группой ОН при двойной связи относят к енолам, а при углероде ароматич. кольца-к фенолам.

По номенклатуре ИЮПАК, название спиртов производят прибавлением к назв. соответствующего углеводорода суффикса "ол" либо префикса "гидрокси" для соед. со смешанными ф-циями или в случае, когда группа ОН находится в боковой цепи, напр.: НОСН2СН2СН(СН2ОН)СН2ОН наз. 2-гидроксиметил-1,4-бутандиол. Многие спирты имеют тривиальные назв. (см. табл.).

4081-1.jpg

В природе спирты встречаются в виде сложных эфиров (жиры, воски, эфирные масла) и в своб. состоянии. Так, 3-гексенол (т. наз. спирт листьев) содержится в зеленых листьях и фруктах, эфирных маслах, бензиловый спирт-в жасминном масле, а фенетиловый спирт-в розовом масле.

Свойства. Спирты-жидкости или твердые в-ва, хорошо раств. во мн. орг. р-рителях. Низшие алифатические спирты раств. в воде; высшие алифатич. и арилалифатические спирты плохо раств. в воде.

Алифатич. спирты С13 обладают характерным алкогольным запахом, С45 сладковатым удушливым запахом, высшие алифатические спирты без запаха, арилалифатические спирты и терпеноиды, содержащие группу ОН, с фруктово-цветочным запахом.

Атом кислорода гидроксильной группы имеет sp3-гибридизацию. Средние длины связей 0,143 нм (С—О) и 0,091 нм (О—Н). Обе связи полярны. Полярностью группы ОН и. ее способностью образовывать водородные связи объясняют относительно высокие значения т-р кипения и диэлектрич. проницаемости спиртов.

В ИК спектрах спиртов характеристич. полосы поглощения лежат в области 3580-3670 см-1 (своб. группа ОН). 3450-3550 см-1 (внутримол. ассоциаты), 3200-3400 см-1 (межмол. ассоциаты). В УФ и видимой областях спектра группа ОН не поглощает. В спектрах ПМР хим. сдвиг группы ОН d 0,5-5,5 м. д., мультиплетность сигнала зависит от характера спирта: первичные спирты дают триплет, вторичные-дублет, третичные-синглет. Группа ОН обладает отрицат. индукционным и положит. мезомерным эффектами: константа Тафта s* 1,55, константы Гаммета sмета 0,121, sпара - 0,37, 4081-2.jpg-0,853.

Подобно воде, спирты проявляют амфотерные св-ва. Величина рKa (вода, 25 °С) для СН3ОН 15,1, С2Н5ОН 15,9, (СН3)3СОН4081-3.jpg19, (CF3)3COH 5,4.

Большинство р-ций спиртов протекает с разрывом связей О—H или С—О. Для спиртов характерны также р-ции, в к-рых участвуют a-H-атом (окисление), b-H-атом (дегидратация). или d-Н-атом (окислит. циклизация).

Со щелочными, щел.-зем. и др. металлами спирты образуют алкоголяты, напр.:

4081-4.jpg

Р-ция с сильными минер. к-тами приводит либо к эфирам этих к-т (избыток к-ты), либо к простым эфирам (избыток спирта), напр.:

С3Н7ОН + HOSO3H4081-5.jpgC3H7OSO3H+Н2O

4081-6.jpg

Р-ция образования простых эфиров может протекать по механизмам SN2 (R и R'-первичный алкил) либо SN1 (R-mpem-алкил, аллил, бензил) в зависимости от легкости образования карбкатиона; для р-ций, протекающих по механизму SN1, используют мягкие условия (разб. к-ты, по-ниж. т-ру) во избежание дегидратации до олефинов. Дегидратация под действием сильных минер. к-т идет и в случае первичных или вторичных спиртов.

Простые эфиры образуются также при дегидратации спиртов в присут. катализаторов либо при их присоединении по кратным связям, напр.:

4081-7.jpg

С2Н5ОН + CH3CH=CHCN4081-8.jpgCH3CH(OC2H5)CH2CN

Р-ция спиртов с альдегидами в присут. НСl, n-толуолсульфо-кислоты и др. катализаторов приводит к ацеталям, напр.:

С2Н5ОН + СН3СНО4081-9.jpgCH3CH(OC2H5)2

При взаимодействии спиртов с карбоновыми к-тами образуются сложные эфиры: р-цию проводят в избытке спирта с одновременным удалением воды в присут. катализаторов (НС1, BF3, H2SO4 и др.); в случае первичных и вторичных спиртов катализатор активирует к-ту, в случае третичных-спирт:

4081-10.jpg

К сложным эфирам приводят также р-ции спиртов с ангидридами, хлорангидридами, нитрилами, присоединение спиртов к кетенам:

4081-11.jpg

При взаимодействии спиртов с изоцианатами образуются уре-таны, при взаимод. с НС1, SOCl2, PCl3 и др. происходит обмен группы ОН на галоген (легче всего для третичных спиртов), напр.:

ROH + R'NCO : R'NHCOOR ROH + SOCl2 : RCl + HCl + SO2

Восстановление спиртов приводит к углеводородам, действие NH3аминам (последнюю р-цкю используют в пром-сти для получения низших алифатич. аминов), напр.:

4081-12.jpg

При действии окислителей (Na2Cr2O7, KMnO'4, N-бром-сукцинимид и др.) первичные спирты превращаются в альдегиды (и далее в к-ты), вторичные - в кетоны (окисление вторичных спиртов в условиях р-ции Оппенауэра также приводит к ке-тонам); такие же превращения могут осуществляться каталитич. дегидрированием спиртов в газовой (напр., пропусканием паров спиртов над Cu, Ag, Cr, Ni) или жидкой фазе (над Rh, Ru, Os). Третичные спирты устойчивы к окислению в нейтральных и щелочных средах, в кислой среде происходит отщепление воды и расщепление углеродного скелета с образованием кетонов или к-т с меньшим числом атомов углерода. В пром-сти часто применяют каталитич. окисление спиртов кислородом воздуха (так получают СН2О из СН3ОН, СН3СНО и СН3СООН из С2Н5ОН) и электрохим. окисление.

При окислении спиртов, содержащих d-H-атом, происходит циклизация с образованием производных фурана, напр.:

4081-13.jpg

При взаимод. С2Н5ОН с гипогалогенитами Na образуются соотв. хлороформ, бромоформ и йодоформ (т. наз. галоформная р-ция):

4081-14.jpg

Анализ. Спирты дают окрашенные соед. с соед. Ce(IV), напр. аммонийцерийгексанитратом (NH4)2 [Ce(NO3)6]. Для идентификации спиртов используют р-ции с хлорангидридами бензойной или 3,5-динитробензойной к-ты, либо с фенил-изоцианатом, приводящие к образованию хорошо кристаллизующихся эфиров бензойной к-ты или уретанов. Для количеств. определения гидроксильных групп применяют метод Церевитинова: ROH + R'MgX : ROMgX + R'H, a для смесей используют хроматографич. методы.

Получение. Получают спирты гидратацией олефинов и присут. H2SO4 или Н3РО4 (в осн. алканолы С2—С4); восстановлением СО на катализаторах Zn—Сг при т-ре 300-400 °С и давлении 25-45 МПа (наряду с СН,ОН образуются С3Н7ОН, изо-С4Н9ОН и алканолы С514); гидролизом галогенсодержащих соед.; взаимод. карбонильных соед. с реактивами Гриньяра, напр.:

4081-15.jpg

Для получения спиртов используют также восстановление карбонильных соед. натрием, его амальгамой, LiAlH4 в условиях р-ции Меервейна-Понндорфа-Верлея, гидрирование в присут. катализаторов (Pt, Ni) либо электролитич. восстановление.

Для пром. получения бутанола, 2-этилгексанола и пента-эритрита используют альдольную конденсацию, напр.:

4081-16.jpg

Первичные спирты (в т. ч. ароматические) образуются по р-ции Канниццаро либо при взаимод. бензола с алкеноксидами в присут. АlСl3 в условиях р-ции Фриделя-Крафтса; ацетиленовые-по р-ции Реппе; гидроксиэфиры-в условиях р-ции Кнёвенагеля, напр.:

4081-17.jpg

Известны др. способы синтеза спиртов: гидроборирование ал-кенов, гидролиз сложных эфиров, ферментативное брожение Сахаров.

Применение. Применяют спирты как полупродукты в синтезе разл. орг. соед. (формальдегида, ацетальдегида, ацетона, уксусной к-ты, диэтилового эфира, сложных эфиров карбо-новых к-т), в произ-ве красителей, синтетич. волокон, душистых в-в, лек. препаратов, моющих ср-в, пластификаторов и мономеров, в пищ. пром-сти. Спирты используют как р-рители, ПАВ и др., метиловый спирт также в качестве моторного топлива.

Наиб. значение имеют амиловые спирты, бензиловый спирт, бутиловые спирты, высшие жирные спирты, метиловый спирт, пентаэритрит, пропиловый спирт, b-фенил-этиловый спирт, циклогексанол, этиленгликоль, этиловый спирт.

Среди спиртов наиб. токсическим действием обладает метанол (смертельная доза 100-150 мл), окисляющийся в организме до формальдегида и муравьиной к-ты. Токсичность многоатомных спиртов невысока, за исключением эти-ленгликоля, образующего в организме ядовитую щавелевую к-ту.

Мировое произ-во спиртов 30 млн. т/год (1985).

Лит.: Теддер Дж., Нехватал А., Джубб А., Промышленная органическая химия, пер. с англ., М., 1977; Общая органическая химия, пер. с англ., т. 2,, М., 1982; Monick J.A., Alcohols. Their chemistry, properties and manufacture, N.Y., 1968; The chemistry of the hydroxyl group, ed. by S. Patai, L., 1971; Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. I, N.Y., 1978. С. К. Смирнов.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн