Спирты в природе

• 1. Некоторые предельные одноатомные спирты встречаются в эфирных маслах ромашки и герани, например, гексиловый, октиловый, нониловый спирты. Додециловый спирт (12 атомов углерода в молекуле) содержится в бананах. Составьте молекулярные формулы этих веществ;

• 2. В розовом, гераниевом, вербеновом и лимонном маслах содержатся непредельные спирты: цитронеллол (3,7-диметил-октен-6-ол-1) и гераниол (3,7-диметилоктадиен-2,6-ол-1).Составить структурные формулы этих веществ

• 3. Гусеницы некоторых бабочек способны переохлаждаться до - 38О С за счет содержания в жидкостях тела до 40% вещества, являющегося трехатомным спиртом с тремя атомами углерода в молекуле. Составьте структурную формулу этого вещества; 4. Это вещество некоторые виды пчел используют для разметки территории.

• При каталитическом дегидрировании этого вещества образуется гептанон-2.

• Определить вещество, составить уравнение реакции

• 5. Бесцветная прозрачная жидкость с запахом абрикосов; ее можно получить реакцией между масляной кислотой и этиловым спиртом. Назвать вещество, составить уравнение реакции получения;

• 6. Этот сложный эфир обладает запахом слив; при его гидролизе образуются муравьиная кислота и изоамиловый спирт (пентанол-2).Определить сложный эфир, составить уравнение реакции гидролиза

Историческое название –

• Историческое название –

• древесный спирт

• Получают перегонкой твердых

• пород дерева;

• При попадании в организм превращается в

• формальдегид и муравьиную кислоту;

• Повреждает сетчатку глаза, вызывает

• гибель зрительного нерва, что приводит к

• полной потере зрения;

• 30 мл метанола – вызывает смерть

Этанол – этиловый спирт

• Этанол – этиловый спирт

• Крепость спирта выражают в %

• Чистым медицинским спиртом называют 96% (спирта 96% и 4% воды), абсолютный спирт -100% получают, обрабатывая химически связывающими веществами;

• технический спирт –денатурат, добавляют ядовитые вещества, плохо пахнущие, имеющие отвратительный вкус;

• получают брожением сахаристых веществ

• Арабская легенда утверждает, что алхимик впервые получил спирт перегонкой и назвал его «вода жизни»

• Раймонд Люлий (1235 -1315) итальянский алхимик, получил лекарство и назвал его «живительные капли»

• 1350 год ирландский полководец Саваж алкоголем поднимал боевой дух воинов

• В 15 веке слово «алкоголь» применил немецкий врач Парацельс

Историческая справка

• Историческая справка

• Водка в России появилась

• в XVI веке;

• В 1552 году Иван Грозный устроил в России первый кабак, где водку подавали только опричникам. Спаивание народа безудержным становится в конце XIX века;

• Первые попытки искоренить пьянство были предприняты в 1917 году

Где белки – там и жизнь

• Где белки – там и жизнь

• В результате разрушения белков в клетках наступает смерть. (Смертельная доза этанола –

• 7 г/кг веса)

• Окисляясь в печени, спирты превращаются в альдегиды, т.е. вреден и страшен не сам спирт, а продукт его окисления

• Этанол проникает в яйцеклетки и сперматозоиды, нарушая генетические структуры (гены);

• Употребление алкоголя повреждает мозг, разрушает нервные клетки;

• Больные диабетом – даже при умеренном потреблении спиртного рискуют вызвать у себя коматозное состояние;

• Алкоголь вызывает ожирение сердца, разрушает эритроциты, способствует развитию гипертонии;

• Сильный вред наносит алкоголь печени.

• Цирроз печени – удел многих злоупотребляющих

• Социальные исследования показывают:

• В пьющих семьях 40% детей недоразвитые и больные. В таких семьях мертворожденные дети появляются в 2 раза чаще, а детская смертность в 3 раза выше, чем в непьющих семьях;

• Одна рюмка водки снижает работоспособность на 20-30%;

• До 40% правонарушений совершается в нетрезвом состоянии;

• В состоянии опьянения совершается 55% всех краж, 79% грабежей, 69% нападений;

• Средняя продолжительность жизни на 15-20 лет меньше у людей, употребляющих алкоголь

Число людей,

• Число людей,

• которые себя

• погубили, куда

• значительнее, нежели

• число погубленных

• другими

• Леббок

• Здоровое тело

• продукт

• здравого рассудка

• Б. Шоу

• Человек, употребляющий алкоголь –

• теряет человеческий облик.

• Наступает деградация личности

• Самая большая победа – это победа над собой,

• а самое постыдное –

• это быть побежденным

• своими страстями Демокрит

1. Классификация гидроксилпроизводных углеводородов.

2. Предельные одноатомные спирты (алканолы).

3. Многоатомные спирты.

4. Фенолы.

5. Простые эфиры.

Гидроксилпроизводными углеводородов называются соединения, которые образуются в результате замещения в молекуле углеводорода одного или нескольких атомов водорода на гидроксильные группы.

Гидроксилпроизводные углеводородов со связью С(sр 3)-ОН называются спиртами. Это предельные алифатические и циклические спирты, например СН 3 ОН и,

непредельные спирты, например СН 2 =СН-СН 2 -ОН, ароматические спирты -

Гидроксилпроизводные, содержащие связь С(sр 2)-ОН, называются енолами R-СН=СН-ОН и фенолами

По числу гидроксильных групп, содержащихся в молекуле, спирты и фенолы могут быть одно (одна ОН-группа)-, двух (две ОН-группы)-, трех- и многоатомными.

Нахождение в природе. В отличие от галогенопроизводных углеводородов спирты и фенолы, их производные широко представлены в растительном и животном мире.

Высшие спирты встречаются в свободном виде (например, цетиловый спирт С 16 Н 33 ОН), в составе сложных эфиров с высшими жирными кислотами (спермацет, воски). Непредельные спирты являются составной частью эфирных масел. Природными циклическими спиртами являются ментол и холестерин. Глицерин входит в состав природных растительных и животных жиров и масел.

Фенолы и их простые эфиры входят в состав эфирных масел многих душистых растений, например чабреца, тимьяна, тмина, аниса, эстрагона, укропа и т.д. Многоатомные фенолы и их производные - душистые вещества растений (например гвоздики, мускатного ореха), составная часть гликозидов растений, дубильных веществ чая, кофе и т.д.

1. Предельные одноатомные спирты (алканолы).

Общая формула С n Н 2 n +1 ОН.

Номенклатура. По заместительной номенклатуре гидроксильная группа в названии спиртов обозначается суффиксом -ол. По радикально-функциональной номенклатуре в названии указывают радикал и добавляют -овый спирт: С 2 Н 5 ОН - этанол или этил овый спирт,

СН 3 -СН 2 -СН 2 -ОН - пропанол-1 или пропил овый спирт.

Получение:

а) гидролиз галогеналканов. Галогеналканы в реакциях с водой или водным раствором щелочи легко образуют спирты (см. «Галогенпроизводные углеводородов»):

С 2 Н 5 Вr + NаОН(водный раствор) → С 2 Н 5 ОН + NаВr.

б) гидратация алкенов. Присоединение воды к алкенам происходит в присутствии катализатора (см. «Алкены»):

СН 2 =СН 2 + Н-ОН СН 3 -СН 2 -ОН.

в) гидрирование карбонильных соединений.

Каталитическое гидрирование альдегидов и кетонов приводит к образованию спиртов (см. «Альдегиды и кетоны»):

СН 3 -СН=О + Н 2 → СН 3 -СН 2 -ОН

Катализаторы: Ni, Pt, Pd.

г) реакции магнийорганических соединений. Легко происходит присоединение магнийорганических соединений к альдегидам и кетонам (см.«Альдегиды и кетоны»):

Из метаналя образуется первичный спирт, из альдегидов - вторичные спирты, кетонов - третичные спирты.

Особенность реакций этого типа - продукты реакции - спирты содержат больше атомов углерода по сравнению с исходными карбонильными соединениями.

д) гидрирование оксида углерода (II). В зависимости от природы катализатора и условий реакции получают метанол или смесь различных спиртов (синтол): СО + 2Н 2 → СН 3 -ОН.

Катализаторы: ZnO, Co и другие.

е) спиртовое брожение углеводов. Глюкоза в присутствии дрожжей подвергается брожению с образованием этилового спирта и углекислого газа: С 6 Н 12 О 6 → 2СН 3 -СН 2 -ОН + 2СО 2

Изомерия. Для предельных спиртов характерна структурная изомерия: изомерия углеродной цепи, расположения гидроксильной группы в цепи. По положению гидроксильной группы в цепи различают первичные (R-СН 2 -ОН), вторичные (R 2 СН-ОН) и третичные (R 3 С-ОН) спирты.

Для спиртов характерна межклассовая изомерия (метамерия), спиртам изомерны простые эфиры с общей формулой R-O-R.

СН 3 -СН 2 -СН ОН-СН 3 (см. «Оптическая изомерия»).

Строение. В спиртах атомы углерода и кислорода находятся вsр 3 - гибридизации. Спирты содержат две полярные σ-связи: С-О (sр 3 -sр 3 -перекрывание) и О-Н (sр 3 -s -перекрывание). Диполи этих связей направлены в сторону атома кислорода, причем дипольный момент связи О-Н выше, чем связи С-О. Алканолы являются полярными соединениями:

Ассоциация молекул спиртов осуществляется за счет образования межмолекулярных водородных связей:

в результате спирты, по сравнению с углеводородами и галогенпроизводными углеводородов, имеют более высокие температуры кипения и плавления. Образование водородных связей между молекулами спиртов и воды способствует растворению этих соединений в воде.

Химические свойства.

Химические свойства спиртов обусловлены наличием в молекуле полярных связей С-О и О-Н и неподеленных электронных пар на атоме кислорода.

а) кислотные свойства

Спирты являются слабыми О-Н-кислотами. Ряд кислотности: RСООН > НОН > RОН.

В водном растворе кислотность самих спиртов уменьшается в следующем направлении: метанол > первичные > вторичные > третичные.

Кислотные свойства спиртов проявляются в образовании солей (алкоголятов или алкоксидов) при взаимодействии с металлами:

2С 2 Н 5 ОН + 2Nа → 2 С 2 Н 5 О - Nа + + Н 2

этанол этилат(этоксид) натрия

В водных растворах соли гидролизуются с образованием спиртов и щелочей:

С 2 Н 5 О - Nа + + НОН → С 2 Н 5 ОН + NаОН

б) основные и нуклеофильные свойства

Основные и нуклеофильные свойства спиртов обусловлены неподеленной электронной парой на атоме кислорода.

Основные свойства увеличиваются в следующем направлении

метанол < первичные < вторичные < третичные спирты и проявляются в образовании оксониевых солей: С 2 Н 5 ОН + Н + → С 2 Н 5 ОН 2 + . Образование оксониевых солей играет важную роль в реакциях нуклеофильного замещения и отщепления.

Таким образом, спирты являются амфотерными соединениями.

Слабые нуклеофильные свойства спиртов и алкоголятов проявляются в реакциях

Алкилирования - взаимодействия со спиртами и алкоголятами с образованием простых эфиров (реакция Вильямсона, протекает при нагревании): СН 3 B r + С 2 Н 5 О Nа → С 2 Н 5 ОСН 3 + NаBr

метилбромид этилат натрия метоксиэтан,

Ацилирования - взаимодействия с карбоновыми кислотами и их производными с образование сложных эфиров (реакция этерификации, протекает в присутствии катализатора):

СН 3 СООН + С 2 Н 5 О Н ↔ СН 3 СООС 2 Н 5 + НОН

уксусная кислота этанол этилацетат,

С карбонильными соединениями - образование полуацеталей и ацеталей:

этаналь метанол 1-метоксиэтанол 1,2-диметоксиэтанол.

Алкоголяты по сравнению со спиртами являются более сильными основаниями и нуклеофилами.

в) реакции замещения гидроксильной группы (нуклеофильное замещение - S N )

Часто в этих реакциях ОН-группу модифицируют с помощью минеральных кислот или кислот Льюиса (образование оксониевых солей RОН 2 +). Модифицированная гидроксильная группа легко замещается на атом галогена, амино- и алкоксигруппу и другие группы. Реакционная активность спиртов в этих реакциях увеличивается в следующем направлении: первичные < вторичные < третичные.

Примеры реакций. Замещение гидроксильной группы на атом галогена:

R-ОН + SOCl 2 → R-Cl + НCl + SО 2

R-ОН + РН al 5 → R-Нal + Н-Нal + РОНal 3

R-ОН + Н-Н al → R-Нal + НОН

Реакционная активность галогеноводородов увеличивается в направлении НСl < НBr <НJ. Однако иодоводород практически не используют в реакциях этого типа, поскольку он легко восстанавливает спирты до углеводородов.

Замещение гидроксильной группы на амино- и алкоксигруппу:

R-ОН + Н- N Н 2 →R- NН 2 + НОН

R-ОН + RО- Н→ R-О-R + НОН.

Взаимодействие с минеральными кислотами с образованием сложных эфиров:

R-ОН + Н-О N О 2 →R-ОNО 2 + НОН

алкилнитрат

R-ОН + Н-О S О 3 →R-ОSО 3 + НОН

алкилсульфат

Реакции нуклеофильного замещения протекают по мономолекулярному (S N 1) или бимолекулярному (S N 2) механизму.

г) реакции отщепления гидроксильной группы (Е-типа, дегидратация спиртов)

Отщепление воды происходит при нагревании в присутствии катализатора - серной или фосфорной кислот, оксида цинка или алюминия. Дегидратация спиртов с образованием алкенов протекает в соответствии с правилом Зайцева: гидроксильная группа отщепляется от α-углеродного атома, водород - от менее гидрированного β-атома углерода спирта:

1-бутанол 2-бутен

Реакционная активность спиртов увеличивается в следующем направлении: первичные < вторичные < третичные.

Реакции отщепления протекают по мономолекулярному (Е1) или бимолекулярному (Е2) механизму.

д) окисление спиртов

В реакциях окисления более активны первичные спирты, третичные спирты в аналогичных условиях не окисляются. Окислители: перманганат калия или бихромат калия в кислой среде. Первичные спирты окисляются с образованием альдегидов и далее - карбоновых кислот, вторичные спирты - кетонов:

R-ОН + [ О ] → R-СН=О → R-СООН

R 2 СН-ОН + [ О ] → R 2 С=О

Первичные и вторичные спирты могут быть превращены в карбонильные соединения при дегидрировании. Реакции протекают при 400-500 0 С в присутствии катализатора - Cu/Аg: