Спирти - велика група органічних хімічних речовин. Вона включає підкласи одноатомних і багатоатомних спиртів, а також всі речовини комбінованого будови Альдегідоспирти, похідні фенолу, біологічні молекули. Ці речовини вступають в безліч типів реакцій як по гідроксильної групі, так і по атому вуглецю, який несе її. Ці хімічні властивості спиртів слід вивчити детально.
види спиртів
У речовинах спиртів міститься гідроксильна група, приєднана до несучого вуглецевого атома. Залежно від кількості атомів вуглецю, з якими з`єднаний несе С, спирти діляться на:
- первинні (з`єднані з кінцевим вуглецем);
- вторинні (з`єднані з однією гідроксильною групою, одним воднем і двома вуглецевими атомами);
- третинні (з`єднані з трьома вуглецевими атомами і однієї гідроксильної групою);
- змішані (поліспирти, в яких є гідроксильні групи у вторинних, первинних або третинних вуглецевих атомів).
Також спирти діляться залежно від кількості гідроксильних радикалів на одноатомні та багатоатомні. Перші містять тільки одну гідроксильну групу у несучого вуглецевого атома, наприклад, етанол. Поліспирти містять дві і більше гідроксильних групи у різних несучих вуглецевих атомів.
Хімічні властивості спиртів: таблиця
Найбільш зручно подати цікавий для нас матеріал за допомогою таблиці, яка відображає загальні принципи реакційної здатності спиртів.
Реакційна зв`язок, тип реакції | реагент | продукт |
Зв`язок О-Н, заміщення | Активний метал, гідрид активного металу, луг або аміди активних металів | алкоголяти |
Зв`язок С-О і О-Н, межмолекулярная дегідратація | Спирт при нагріванні в кислому середовищі | простий ефір |
Зв`язок С-О і О-Н, внутримолекулярная дегідратація | Спирт при нагріванні над концентрованої сірчаної кислотою | неграничний вуглеводень |
Зв`язок С-О, заміщення | Галогеноводорода, тіонілхлорид, квазіфосфоніевая сіль, нітрати фосфору | галогеналкани |
Зв`язок С-О - окислення | донори кисню (Перманганат калію) з первинним спиртом | альдегід |
Зв`язок С-О - окислення | Донори кисню (перманганат калію) з вторинним спиртом | кетон |
молекула спирту | Кисень (горіння) | Вуглекислий газ і вода. |
Реакційна здатність спиртів
Завдяки наявності в молекулі одноатомного спирту вуглеводневої радикала - зв`язку С-О і зв`язку О-Н - даний клас сполук вступає в численні хімічні реакції. Вони визначають хімічні властивості спиртів і залежать від реакційної здатності речовини. Остання, в свою чергу, залежить від довжини вуглеводневого радикала, приєднаного у який несе вуглецевого атома. Чим він більший, тим нижче полярність зв`язку О-Н, через що реакції, що йдуть з відщепленням водню від спирту, буде протікати повільніше. Це ж знижує константу дисоціації згаданої речовини.
Хімічні властивості спиртів також залежать від кількості гідроксильних груп. Одна зміщує електронну щільність на себе уздовж сигма-зв`язків, що збільшує реакційну здатність по О-Н групі. Оскільки це поляризує зв`язок С-О, то реакції з її розривом йдуть активніше у спиртів, у яких є дві і більше О-Н груп. Тому поліспирти, хімічні властивості яких більш численні, охочіше вступають в реакції. Також вони містять кілька спиртових груп, через що вільно можуть вступати в реакції з кожної з них.
Типові реакції одноатомних і багатоатомних спиртів
Типові хімічні властивості спиртів проявляються тільки в реакції з активними металами, їх підставами і гідридами, кислотами Льюїса. Також типовими є взаємодії з галогенводород, галогенидами фосфору та іншими компонентами з отриманням галогеналканов. Також спирти є і слабкими підставами, тому вступають в реакції з кислотами, утворюючи при цьому галогенні і складні ефіри неорганічних кислот.
прості ефіри утворюються з спиртів при міжмолекулярної дегідратації. Ці ж речовини вступають в реакції дегідрування з утворенням альдегідів з первинного спирту і кетонів з вторинного. Третинні спирти в подібні реакції не вступають. Також хімічні властивості етилового спирту (І інших спиртів) залишають можливість повного їх окислення киснем. Це проста реакція горіння, що супроводжується виділенням води з вуглекислим газом і деякої кількості тепла.
Реакції по атому водню зв`язку О-Н
Хімічні властивості одноатомних спиртів допускають розрив зв`язку О-Н і відщеплення водню. Ці реакції протікають при взаємодії з активними металами і їх підставами (лугами), з гідридами активних металів, а також з кислотами Льюїса.
Також спирти активно вступають в реакції зі стандартними органічними і неорганічними кислотами. В даному випадку продуктів реакції є складний ефір або галогенвуглеводні.
Реакції синтезу галогеналканов (по зв`язку С-О)
Галогеналкани - це типові сполуки, які можуть бути отримані з спиртів при протіканні декількох типів хімічних реакцій. Зокрема, хімічні властивості одноатомних спиртів дозволяють вступати у взаємодію з галогенводород, з галогенідами трьох- і пятивалентного фосфору, квазіфосфоніевимі солями, тіонілхлоридом. Також галогеналкани зі спиртів можуть бути отримані проміжним шляхом, тобто синтезом алкилсульфонатов, який пізніше вступить в реакцію заміщення.
Приклад першої реакції з галогенводород вказано на графічному додатку вище. Тут бутиловий спирт реагує з хлоридом водню з утворенням хлорбутана. Загалом, клас сполук, що містять хлор і вуглеводневий насичений радикал, називається алкілхлорідом. Побічним продуктом хімічної взаємодії є вода.
Реакції з отриманням алкілхлоріда (йодиду, броміду або фториду) досить численні. Типовий приклад - взаємодія з трибромідом фосфору, пентахлоридом фосфору та іншими сполуками даного елемента і його галогенідів, перхлорідов і перфторідов. Вони протікають за механізмом нуклеофільного заміщення. З тіонілхлоридом спирти реагують також з утворенням хлоралкана і виділенням SO2.
Наочно хімічні властивості одноатомних граничних спиртів, що містять насичений вуглеводневий радикал, представлені у вигляді реакцій на ілюстрації нижче.
Спирти легко взаємодіють з квазіфосфоніевой сіллю. Однак дана реакція найбільш вигідна при протіканні у одноатомних вторинних і третинних спиртів. Вони регіоселективності, дозволяють "імплантувати" галогеновую групу в строго певне місце. Продукти таких реакцій виходять з високою масовою часткою виходу. А поліспирти, хімічні властивості яких дещо відрізняються від таких у одноатомних, можуть изомеризоваться в ході реакції. Тому отримання цільового продукту ускладнюється. Приклад реакції на зображенні.
Внутрішньомолекулярна і межмолекулярная дегідратація спиртів
Гідроксильна група, розташована у несучого вуглецевого атома, може отщепляться за допомогою сильних акцепторів. Так протікають реакції міжмолекулярної дегідратації. При взаємодії однієї молекули спирту з іншого в розчині концентрованої сірчаної кислоти молекула води відщеплюється від обох гідроксильних груп, радикали яких з`єднуються в молекулу простого ефіру. При міжмолекулярної дегідратації етаналю можна отримати діоксан - продукт дегідратації за чотирма гідроксильних груп.
При внутрімолекулярної дегідратації продуктом є алкен.
