Сначала изучите: Ароматические углеводороды
Спирты — органические соединения, в которых один или несколько атомов водорода углеводородного радикала замещены гидроксильной группой –OH; гидроксильная группа связана с атомом углерода в состоянии sp³ (если она связана непосредственно с бензольным кольцом, это фенол). Этанол — самый известный органический растворитель, топливо и сырьё для лекарств; метанол — для синтеза формальдегида и других веществ; этиленгликоль — антифриз; глицерин применяют в косметике, медицине и производстве взрывчатых веществ. На экзамене постоянно встречаются реакции спиртов с натрием, дегидратация, окисление и качественная реакция на многоатомные спирты. Эта тема — мост между углеводородами и карбонильными соединениями.
Предельные одноатомные спирты: CₙH₂ₙ₊₁OH или CₙH₂ₙ₊₂O; M = 14n + 18
По ИЮПАК название образуют, добавляя к названию алкана суффикс -ол и указывая номер положения OH: пропанол-1, пропанол-2, 2-метилпропанол-2.
Изомерия: углеродного скелета, положения гидроксильной группы и межклассовая — с простыми эфирами (C₂H₆O: этанол и диметиловый эфир). Например, формуле C₃H₈O соответствуют три вещества: пропанол-1, пропанол-2 (оба спирты) и метилэтиловый эфир CH₃–O–C₂H₅. Число изомеров быстро растёт с числом атомов углерода: для C₄H₉OH четыре спирта, для C₅H₁₁OH — восемь.
7,4 г предельного одноатомного спирта при реакции с избытком натрия выделили 1,12 л водорода (н.у.). Найдите формулу спирта.
Между молекулами спиртов образуются водородные связи O–H···O. Поэтому спирты кипят намного выше углеводородов и простых эфиров с близкой молярной массой: этанол кипит при 78 °C, а диметиловый эфир той же молярной массы при обычных условиях — газ. Низшие спирты (C₁–C₃) смешиваются с водой в любых отношениях, поскольку образуют водородные связи и с молекулами воды; с ростом радикала растворимость падает. Многоатомные спирты — вязкие сладковатые жидкости. Низшие одноатомные спирты — бесцветные летучие жидкости с характерным запахом; начиная с C₁₂ спирты твёрдые и практически нерастворимы в воде. У спиртов с одинаковым числом атомов углерода температура кипения растёт с числом гидроксильных групп: этиленгликоль кипит при 197 °C.
Метанол — сильный яд: даже небольшое количество вызывает слепоту и смерть. Этанол тоже вреден для организма, длительное употребление поражает печень и нервную систему.
Слабую кислотность спиртов показывает и гидролиз алкоголятов: этилат натрия в воде полностью разлагается на спирт и щёлочь: C₂H₅ONa + H₂O → C₂H₅OH + NaOH. С увеличением радикала реакция с натрием замедляется: метанол реагирует быстро, бутанол — спокойно.
внутримолекулярная, t > 140 °C: C₂H₅OH → C₂H₄ + H₂O
межмолекулярная, t < 140 °C: 2C₂H₅OH → C₂H₅–O–C₂H₅ + H₂O (диэтиловый эфир)
первичные → альдегид: C₂H₅OH + CuO → CH₃CHO + Cu + H₂O
вторичные → кетон: CH₃CH(OH)CH₃ → CH₃COCH₃; третичные в этих условиях не окисляются
4,6 г этанола прореагировали с избытком натрия. Сколько литров водорода (н.у.) выделится?
Этиленгликоль (этандиол-1,2) — ядовитая сладковатая жидкость; его водный раствор замерзает при низкой температуре, поэтому его используют как автомобильный антифриз; мономер для производства лавсана. Глицерин (пропантриол-1,2,3) получают гидролизом жиров, он нетоксичен, гигроскопичен; применяется в косметике, при дублении кож, в пищевой промышленности.
Несколько гидроксильных групп влияют друг на друга и немного усиливают кислотные свойства, поэтому многоатомные спирты образуют комплексное соединение с гидроксидом меди(II):
Качественная реакция: свежеосаждённый Cu(OH)₂ растворяется с образованием ярко-синего раствора
Одноатомные спирты эту реакцию не дают. Глицерин с азотной кислотой (в присутствии конц. H₂SO₄) даёт нитроглицерин: C₃H₅(OH)₃ + 3HNO₃ → C₃H₅(ONO₂)₃ + 3H₂O — сильное взрывчатое вещество и сердечное лекарство.
Гидратация алкенов (промышленность): C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH (H₃PO₄, нагревание, давление)
Спиртовое брожение глюкозы: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ (ферменты дрожжей)
Гидролиз галогеналканов: C₂H₅Cl + NaOH(водн.) → C₂H₅OH + NaCl
Метанол: CO + 2H₂ → CH₃OH (из синтез-газа); гидрирование альдегидов и кетонов
Спирт, полученный брожением, используют в пищевой промышленности и медицине, синтетический этанол — для технических целей. Этиленгликоль в промышленности получают гидратацией оксида этилена, в лаборатории — мягким окислением этилена водным KMnO₄ (реакция Вагнера). Этанол широко применяют как добавку к автомобильному топливу (биоэтанол), антисептик в медицине (70 %-ный раствор), растворитель в парфюмерии; из него получают уксусную кислоту, диэтиловый эфир и бутадиен.
Сколько граммов этанола образуется при полном брожении 90 г глюкозы?
На 1 моль вещества, в бензольном кольце которого есть группы –COOH, фенольная –OH и –CH₂CH₂OH, подействовали избытком NaOH. Найдите молярную массу продукта.