5. Спирты и фенолы. Химические свойства.

Проведите качественную реакцию на глицерин. Напишите уравнение реакции.

Ответ

Спирты - органические соединения, в состав молекул которых входит одна или несколько гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом.  По числу гидроксильных групп в молекуле спирты делятся на одноатомные, двухатомные трехатомные и т. д.

Одноатомные спирты:		Двухатомный спирт:	Трехатомный спирт:
CH3—OH метанол (метиловый спирт)	CH3CH2—OH этанол (этиловый спирт)	HO—CH2—CH2—OH этандиол-1,2 (этиленгликоль)	пропантриол-1,2,3 (глицерин)

Одноатомные спирты

Общая формула одноатомных спиртов - R—OH. По типу углеводородного радикала спирты делятся на предельные, непредельные и ароматические.

Предельный спирт:	Непредельный спирт:	Ароматический спирт:
CH3CH2CH2—OH пропанол-1 (пропиловый спирт)	CH2=CH—CH2—OH пропенол-2,1 (аллиловый спирт)	C6H5—CH2—OH фенилметанол (бензиловый спирт)

Общая формула предельных одноатомных спиртов - C_nN_2n+1—OH. Органические вещества, содержащие в молекуле гидроксильные группы, непосредственно связанные с атомами углерода бензольного кольца называются фенолами. Например, C₆H₅—OH - гидроксобензол (фенол). По типу атома углерода, с которым связана гидроксильная группа, различают первичные (R—CH₂—OH), вторичные (R—CHOH—R') и третичные (RR'R''C—OH) спирты.

Первичный спирт:	Вторичный спирт:	Третичный спирт:
CH3CH2CH2CH2—OH бутанол-1 (бутиловый сприт)	бутанол-2 (втор-бутиловый спирт)	2-метилпропанол-2 (трет-бутиловый спирт)

C_nN_2n+2O - общая формула и предельных одноатомных спиртов, и простых эфиров.

Химические свойства спиртов

1. Горение:

C₂H₅OH + 3O₂   2CO₂ +3H₂O + Q

2. Реакции с щелочными и щелочноземельными металлами ("кислотные" свойства): Атомы водорода гидроксильных групп молекул спиртов, также как и атомы водорода в молекулах воды, могут восстанавливаться атомами щелочных и щелочноземельных металлов ("замещаться" на них).

2Na + 2H—O—H   2NaOH + H₂ 2Na + 2R—O—H   2RONa + H₂

Атомы натрия легче восстанавливают те атомы водорода, у которых больше положительный частичный заряд ( +). И в молекулах воды, и в молекулах спиртов этот заряд образуется за счет смещения в сторону атома кислорода, обладающего большой электроотрицательностью, электронных облаков (электронный пар) ковалентных связей. Молекулу спирта можно рассматривать как молекулу воды, в которой один из атомов водорода замещен углеводородным радикалом. А такой радикал, богатый электронными парами, легче, чем атом водорода, позволяет атому кислорода оттягивать на себя электронную пару связи R O. Атом кислорода как бы "насыщается", и за счет этого связь O—H оказывается менее поляризованной, чем в молекуле воды ( + на атоме водорода меньше, чем в молекуле воды).  В результате атомы натрия труднее восстанавливают атомы водорода в молекулах спиртов, чем в молекулах воды, и реакция идет намного медленнее.  Иногда, основываясь на этом, говорят, что кислотные свойства спиртов выражены слабее, чем кислотные свойства воды. Из-за влияния радикала кислотные свойства спиртов убывают в ряду 

метанол   первичные спирты   вторичные спирты   третичные спирты

С твердыми щелочами и с их растворами спирты не реагируют.

3. Реакции с галогеноводородами:

C₂H₅OH + HBr   C₂H₅Br + H₂O

4. Внутримолекулярная дегидратация (t > 140^oС, образуются алкены):

C₂H₅OH   C₂H₄ + H₂O

5. Межмолекулярная дегидратация (t < 140^oС, образуются простые эфиры):

2C₂H₅OH   C₂H₅OC₂H₅ + H₂O

6. Окисление (мягкое, до альдегидов):

CH₃CH₂OH + CuO   CH₃—CHO + Cu + H₂O

Это качественная реакция на спирты: цвет осадка изменяется с черного на розовый, ощущается своеобразный "фруктовый" запах альдегида).

Получение спиртов

1. Щелочной гидролиз галогеналканов (лабораторный способ): C₂H₅Cl + NaOH   C₂H₅OH + NaCl.

2. Гидратация алкенов: C₂H₄ + H₂O   C₂H₅OH.

3. Брожение глюкозы : C₆H₁₂O₆   2C₂H₅OH + 2CO₂ .

4. Синтез метанола: CO + 2H₂   CH₃OH

Многоатомные спирты

Примерами многоатомных спиртов является двухатомный спирт этандиол (этиленгликоль)HO—CH₂—CH₂—OH и трехатомный спирт пропантриол-1,2,3 (глицерин)HO—CH₂—CH(OH)—CH₂—OH.  Это бесцветные сиропообразные жидкости, сладкие на вкус, хорошо растворимы в воде. Этиленгликоль ядовит. Химические свойства многоатомных спиртов по большей части сходны с химическими свойствами одноатомных спиртов, но кислотные свойства из-за влияния гидроксильных групп друг на друга выражены сильнее. Качественной реакцией на многоатомные спирты является их реакция с гидроксидом меди(II) в щелочной среде, при этом образуется ярко-синие растворы сложных по строению веществ. Например, для глицерина состав этого соединения выражается формулой Na₂[Cu(C₃H₆O₃)₂].

Фенолы

Важнейшим представителем фенолов является фенол (гидроксобензол, старые названия - гидроксибензол, оксибензол) C₆H₅—OH.

Химические свойства

1. Кислотные свойства. Кислотные свойства фенола выражены сильнее, чем у воды и предельных спиртов, что связано с большей полярностью O—H связи и с большей устойчивостью образующегося при ее разрыве фенолят-иона. В отличие от спиртов, фенолы реагируют не только с щелочными и щелочноземельными металлами, но и с растворами щелочей, образуя феноляты:

   2C6H5OH + 2Na	2C6H5ONa	+ H2
   	фенолят натрия

3. C₆H₅OH + NaOH   C₆H₅ONa + H₂O

4. Однако кислотные свойства фенола выражены слабее, чем у карбоновых кислот и, тем более, у сильных неорганических.

5. Замещение в бензольном кольце. Наличие гидроксильной группы в качестве заместителя в молекуле бензола приводит к перераспределению электронной плотности в сопряженной  -системе бензольного кольца, при этом увеличивается электронная плотность у 2-го, 4-го и 6-го атомов углерода (орто- и пара-положения) и уменьшается у 3-го и 5-го атомов углерода (мета-положение). а) Реакция с бромной водой (качественная реакция):

   + 3Br2

   + 3HBr

6. Образуется 2,4,6-трибромфенол - осадок белого цвета. б) Нитрование (при комнатной температуре):

7. C₆H₅—OH + HNO₃(разб.)   H₂O + O₂N—C₆H₄—OH (смесь орто- и пара-изомеров)

8. + 3HNO3(конц.)   3H2O +

9. По вторй реакции образуется 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота).

10. Поликонденсация фенола с формальдегидом (по этой реакции происходит образование фенолформальдегидной смолы:

11. Качественная реакция с хлоридом железа(III). Образуется комплексное соединение фиолетового цвета.