ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 20
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Теория занятия:
СПИРТЫ
Общая характеристика:
- Это производные углеводородов, содержащие одну или несколько ОН-групп у атома С (в sp3-гибридизации).
- Общая формула гомологического ряда предельных одноатомных спиртов — CnH2n+1OH.
Строение спиртов
- Спирты геометрически подобны молекуле воды. Угол R−O−H в молекуле метанола равен 109°. Гидроксильный кислород находится в состоянии sp³ гибридизации:
Классификация спиртов:
Изомерия:
- Изомерия углеродного скелета:
СН3-СН2-СН2-СН2-ОН – бутанол-1
СН3-СН2-СН-ОН - 2-метилпропанол-1
|
СН3
- Изомерия положения ФГ (–ОН):
СН3-СН2-СН2-ОН –пропанол-1
СН3-СН-СН3 – пропанол-2
|
ОН
- Межклассовая изомерия:
Спирты изомерны простым эфирам
R –O – R1
С3Н8О
С3Н7ОН СН3 – О – С2Н5
пропанол метилэтиловый эфир
Номенклатура:
- Названия спиртов образуют, добавляя окончание -ол к названию углеводорода с самой длинной углеродной цепью, включающей гидроксильную группу.
- Нумерацию цепи начинают с того края, ближе к которому расположена гидроксильная группа.
- Цифрой указать положение группы -ОН
Заместительная номенклатура:
- название спирта производится от соответствующего углеводородного радикала с добавлением, слова "спирт", например:
СН3ОН - метанол, метиловый спирт
C2H5OH - этанол, этиловый спирт
С3Н7ОН – пропанол, пропиловый спирт
С4Н9ОН – бутанол, бутиловый спирт
С5Н11ОН – пентанол, амиловый спирт
Физические свойства:
- Низшие спирты (до C15) — жидкости, высшие — твердые вещества.
- Метанол и этанол смешиваются с водой в любых соотношениях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде падает.
- По сравнению с соответствующими углеводородами, спирты имеют высокие температуры плавления и кипения, что объясняется сильной ассоциацией молекул спирта в жидком состоянии за счет образования водородных связей.
Образование водородных связей:
Н3С Н3С Н3С Н3С
| | | |
О – Н…О – Н … О – Н … О – Н
между молекулами спирта
R Н R H
| | | |
О – Н … О – Н …О – Н … O – H
между молекулами спирта и воды
Химические свойства спиртов:
-Химические свойства спиртов определяются присутствием в их молекулах гидроксильной группы -ОН.
-Связи С-О и О- Н сильно полярны и способны к разрыву.
-Различают два основных типа реакций спиртов с участием функциональной группы –ОН:
Реакции с разрывом связи О-Н (здесь проявляются слабые кислотные свойства спиртов)
Реакции сопровождающиеся разрывом связи С-О: (здесь проявляются слабые основные свойства спиртов)
Спирты являются амфотерными соединениями.
Реакции с разрывом связи О-Н:
1. Кислотные свойства спиртов выражены очень слабо. Низшие спирты бурно реагируют со щелочными металлами:
2С2Н5-ОН + 2K→ 2С2Н5-ОK + Н2↑
С увеличением длины углеводородного радикала скорость этой реакции замедляется
Спирты не взаимодействуют со щелочами
2. Реакция этерификации протекает с образованием сложных эфиров:
СН3-СН2-ОН + СН3СООН Н+, t® СН3СООС2Н5 + Н2О
(образуется этиловый эфир уксусной кислоты, этилацетат с приятным запахом)
3. Спирты окисляются под действием сильных окислителей до карбонильных соединений. Первичные спирты окисляются до альдегидов, которые, в свою очередь, могут окисляться до карбоновых кислот:
[O] [О]
R-CH2-OH → R-CH=O → R-COOH
спирт альдегид карбоновая кислота
Н Н
| /
Н-СН -ОН [O], фермент® Н-С=О + Н2
метанол метаналь
Н Н
| /
СН3-СН-ОН [O], фермент® СН3-С=О + Н2
-Вторичные спирты окисляются до кетонов:
- Третичные спирты могут окисляться только с разрывом С-С связей под действием сильных окислителей, таких как перманганат калия или дихромат калия в кислой среде. Скорость реакций, при которых разрывается связь О-Н, уменьшается в ряду: первичные спирты > вторичные > третичные.
Окисление спирта в клетке (дегидрирование):
Образование ацетальдегида из этанола
катализируется специфическим ферментом алкогольдегидрогеназой, связанной с НАД (кофермент)
НАД+
CH3-CH2-OH ® CH3-CH=O + НАД(Н) + Н+
Алькогольдегидрогеназа окисляет и метанол
до формальдегида (сильный яд)
СН3ОН ® НСН=О +2Н+
Ароматические спирты окисляются подобно спиртам жирного ряда, образуются ароматические альдегиды и кетоны
Реакции с разрывом связи С-О:
Реакции дегидратации протекают при нагревании спиртов с водоотнимающими веществами. При сильном нагревании происходит внутримолекулярная дегидратация с образованием алкенов:
H2SO4,t>140°С
СН3-СН2-СН2-ОН → СН3-СН=СН2 + Н2О
При более слабом нагревании происходит межмолекулярная дегидратация с образованием простых эфиров:
H2SO4,t<140°С
2CH3-CH2-OH → C2H5 – O - C2H5 + H2O
Следует напомнить студентам, что образующийся диэтиловый эфир используется для ингаляционного наркоза.
Многоатомные спирты:
этиленгликоль глицерин и др. примеры (ксилит, сорбит,…)
Химические свойства многоатомных спиртов:
1. Многоатомные спирты более сильные кислоты, чем одноатомные спирты. Гликоли и глицерины образуют алкоголяты, аналогично одноатомным спиртам.
Отличительным свойством является образование соединений типа хелатов с ионами тяжелых металлов. При добавлении Cu(ОН)2 образуется раствор ярко-синего цвета (качественная реакция).
Отдельные представители:
-
Метанол – очень ядовит, в организме под действием ферментов превращается в формальдегид и муравьиную кислоту, которые повреждают сетчатку глаз, вызывают гибель зрительного нерва и полную потерю зрения. Попадание в организм более 50 мл метанола вызывает смерть. -
Этанол – смешивается с водой в любых соотношениях. В медицине применяются в основном 70% растворы. В малых дозах вызывает расширение кровеносных сосудов. В больших количествах угнетает деятельность головного мозга, вызывает нарушение координации движений. Продукт окисления этанола в организме – ацетальдегид – очень ядовит и вызывает тяжелое отравление.
-
Этиленгликоль – ядовит, неограниченно растворим в воде, замерзает при температуре значительно ниже 00С. Применяется в качестве антифриза для двигателей внутреннего сгорания. -
Глицерин – неограниченно растворим в воде, сладкий на вкус, входит в состав сложных эфиров, жиров и масел. Используется в косметике, фармацевтической и пищевой промышленности как смягчающее и успокаивающее средство. -
Нитроглицерин – 1%-ный раствор является мощным средством для расширения сосудов сердца. Входит в состав сердечных препаратов с различными торговыми названиями. -
Диэтиловый эфир - обладает общеанестезирующим действием.
В хирургии - ингаляционный наркоз, в стоматологии - для обработки кариозных полостей и корневых каналов зуба при подготовке к пломбированию.
-
Валидол – раствор ментола в ментиловом эфире изовалериановой кислоты. Применяется при стенокардии и неврозах.
ФЕНОЛЫ
Это производные УВ, результат замещения гидроксилом (-ОН) атомов водорода в ядре ароматических УВ.
Одноатомные фенолы (аренолы):
С6Н5ОН фенол, гидроксибензол, устар. карболовая кислот (5 % раствор в воде — антисептик; основа лекарственных веществ, красителей). Это первый используемый в хирургии антисептик, до сих пор применяется «фенольная шкала» для сравнения антисептических свойств различных веществ). Другие представители:
Номенклатура:
-
Заместительная номенклатура: -
перед названием арена ставится префикс гидрокси- (например, гидроксибензол) -
при наличии заместителей в ароматическом ядре за родоначальную структуру берут фенол. -
Тривиальные названия (например, резорцин)
Физические свойства:
-
Фенол (карболовая кислота) – бесцветное кристаллическое вещество, трудно растворимое в воде. С увеличением количества ОН-групп растворимость фенолов в воде увеличивается. Окисляется на воздухе до розового цвета. Ядовит, является антисептиком, при попадании на кожу вызывает ожоги.
Химические свойства:
-
1. Фенолы обладают кислотными свойствами. В отличие от спиртов в фенолах увеличивается поляризация связи О - Н
-
В молекуле фенола неподеленные пары О вступают во взаимодействие (сопряжение) с π-электронами бензольного кольца.
В результате поляризация ОН-группы усиливается и отрыв атома Н облегчается. Фенол - слабая кислота, слабее, чем Н2СО3, СН3СООН.
2. Фенолы реагируют со щелочными металлами с образованием фенолятов
2С6H5OH + 2Na → 2С6H5ONa + H2
3. В отличие от спиртов фенолы реагируют со щелочами
4. О-Ацилирование (этерификация) фенолов:
В отличие от спиртов фенолы не этерифицируются непосредственно карбоновыми
кислотами.
5. Гидрирование (восстановление)
6. Окисление кислородом воздуха
Реакции электрофильного замещения:
-
Реакция бромирования с бромной водой (качественная реакция с образованием белого осадка трибромфенола).
Реакции нитрования разбавленной кислотой
Реакция нитрования концентрированной кислотой
Качественная реакция на фенолы
-
В водных растворах фенол и его производные образуют комплексные соединение с FeCl3, в основном фиолетового цвета. Эта реакция используется фармацевтами для доказательства наличия фенольных фрагментов в молекулах лекарственных средств.