Хімія

1. Лекція 10
Гідроксисполуки. Одноатомні спирти.
План
1. Класифікація, номенклатура, ізомерія гідроксисполук.
2. Методи одержання одноатомних спиртів.
3. Фізичні та хімічні властивості одноатомних спиртів.
4. Окремі представники. Галузі застосування одноатомних спиртів.
Спирти – це органічні сполуки, до складу яких входить одна або кілька
гідроксильних груп –ОН, сполучених з вуглеводневим радикалом. Якщо
гідроксильні групи –ОН сполучені із ароматичним ядром, то такі сполуки
називаються фенолами.
1. Класифікація, номенклатура, ізомерія гідроксисполук
Класифікація
Спирти поділяють за такими ознаками:
1. За кількістю ОН– груп у молекулі: одно-, дво-, три- і багатоатомні
спирти. Наприклад:
CH3
OH CH2
OH CH2
OH CH2
OH CHOH CH2
OH
2. За будовою вуглеводневого залишку, сполученого з –ОН групою:
насичені, ненасичені, циклічні, ароматичні, гетероциклічні спирти.
3. Одноатомні спирти поділяють за типом атома Карбону, з яким
сполучена −ОН група: первинні, вторинні, третинні спирти:
CH3
CH2
OH CH3
CH CH3
OH
CH3
C CH3
OH
CH3
Первинний Вторинний Третинний
Номенклатура
1. Тривіальна номенклатура:
C2
H5
OHCH3
OH Деревний спирт Винний спирт
2. За замісниковою (залишково-функціональною) номенклатурою −
спирти називають відповідно назві вуглеводневого залишку, з яким сполучена
гідроксильна група, наприклад:

2. CH3
CH2
OH
CH3
CH2
CH2
OH
CH3
CH CH3
OH
Етиловий спирт
Пропіловій спирт
Ізопропіловий спирт
3. За раціональною номенклатурою будь-який спирт розглядається як
продукт заміщення одного або кількох атомів Гідрогену на вуглеводневі
залишки в радикалі найпростішого спирту − метилового СН3ОН, який має
назву карбінол. Наприклад:
CH3
CH2
OH
CH3
CH CH2
OH
CH3
CH3OH Карбінол (метанол)
Метилкарбінол (метилметанол)
Ізопропілкарбінол ( диметилметанол)
4. За систематичною (IUPAC) номенклатурою назва спирту утворюється
від назви відповідного алкану додаванням до неї закінчення -ол з позначенням
номера атома Карбону, біля якого вона розміщена, причому останній
обов’язково повинен бути у складі основного ланцюга, а нумерація
карбонового ланцюга починається з того кінця, до якого ближче розміщена
функціональна група −ОН. Наприклад:
CH3
CH CH CH3
CH3
OH
1234
3-Метил-2-бутанол
CH3
CH CH CH2
OH
1234
2-Бутен-1-ол
Дво-, три- і т.д. основні спирти за систематичною номенклатурою
IUPAC називають відповідно до існуючих правил, додаючи до назви алкану
закінчення -діол,-тріол і т.д. Наприклад:
CH2
CH2
OH OH
CH2
CH CH2
OH OH OH
Етандіол Пропантріол
Ізомерія
В ряду насичених одноатомних спиртів можлива: а) ізомерія карбонового
скелета вуглеводневого залишку; б) ізомерія положення гідроксильної групи в
однакових ланцюгах; в) конформаційна ізомерія.

3. Для ненасичених спиртів існує цис-, транс-ізомерія. Наприклад:
CH3
C C
CH2
OH
H CH3
H
C C
CH2
OH
CH3
CH3
транс- цис-
2-Метил-2-бутен-1-ол
2. Методи добування одноатомних спиртів
1. Окиснення алканів (метод має практичне застосування для
промислового добування вищих насичених спиртів):
CH3
(CH2
) CH3
CH3
(CH2
) CH2
OH
n m
, де m<n
[O]
2. Лужний гідроліз моногалогенопохідних вуглеводнів (заміщення Hal на
−ОН групу під дією водного розчину лугу):
R Hal R OH Na Hal
NaOH
(водний р-н)
+
Цим методом добувають як первинні, так і вторинні та третинні спирти.
3. Гідратація алкенів (див. реакції алкенів):
R CH CH2 R CH CH3
OH
+ HOH
4. Добування з оксосполук.
а) відновлення оксосполук та естерів:
H
CR
O
R CH2
OH
H2, Ni
Первинний спирт
R C R'
O
R CH R'
OH
H2, Ni
Вторинний спирт
R C
O
O
R'
R CH2
OH R' OH
H2 ,Ni
+
(третинні спирти відновленням добути неможливо).
5. Синтези за допомогою металоорганічних сполук (застосування
реактивів Гріньяра).

4. Ці сполуки легко приєднуються до полярних кратних зв’язків таким
чином, що алкіл приєднується до атома Карбону, а інша частина – до атома
Оксигену:
C O R MgHal C
R
OMgHaI+
При подальшому розщепленні утворених сполук водою добувають
спирти різної будови. Так, з мурашиного альдегіду (реакція Тищенка)
отримують первинні спирти:
H C
H
O
R MgHal H CH R
OMgHal
R CH2
OH+
H2O
-Mg(OH)Hal
З інших альдегідів утворюються вторинні спирти (реакція Вагнера):
R' C
H
O
R MgHal R' CH R
OMgHal
R' CH R
OH
+
H2O
-Mg(OH)Hal
З кетонів завжди утворюються третинні спирти (реакція Зайцева):
R' C R"
O
R MgHal R' C R"
OMgHal
R
R' C R"
OH
R
+
H2O
-Mg(OH)Hal
6. Гідроліз естерів − застосовується для промислового добування
високомолекулярних спиртів із восків:
R' OHR C
O
O R'
R C
O
OH
H
+
( )
+ H2O +
7. Оксосинтез – при карбонілюванні алкенів утворюються альдегіди, які
потім відновлюють до спиртів:
CH2
CH2
OHCH2
RCH2
C
O
H
CH2
RCO + H2R CH CH2
H2
, (Pt)
+
8. Бродіння вуглеводів (ферментативне) широко застосовують для
добування етилового спирту:
+C6H12O6
Фермент
2С2H5OH 2CO2
Глюкоза

5. 3. Фізичні та хімічні властивості одноатомних спиртів
На властивості спиртів дуже сильно впливає здатність їх молекул
утворювати водневі зв’язки між собою, а також з іншими полярними
молекулами:
O
R
O
R
HH
..
..........
..
За рахунок водневого зв'язку між рухливими атомами Гідрогену
гідроксильних груп одних молекул і вільних електронних пар атомів Оксигену
сусідніх молекул відбувається асоціація молекул спиртів. Внаслідок цього
ущільнюється упаковка молекул і нижчі спирти (С1−С10) мають вищі
температури кипіння, ніж ізомерні їм етери, наприклад:
CH3
CH2
OH CH3
O CH3
Рідина Газ
Починаючи з С11 спирти – мастильні або тверді тіла. Густина всіх спиртів
менша за одиницю.
За рахунок утворення водневих зв’язків між молекулами спирту і води
(для нижчих гомологів) відбувається необмежена взаємна розчинність спиртів у
воді:
O H
R
O H
H
..........
Для вищих гомологів розчинність у воді набагато погіршується за
рахунок того, що в молекулах таких спиртів відносно велику частку займає
вуглеводневий залишок, який розчинний у неводних розчинниках.
Насичені спирти незабарвлені. Запах нижчих спиртів – характерний
різкий «алкогольний», середніх гомологів – сильний неприємний «сивушний»;
третинні спирти мають характерний запах плісняви; вищі спирти – позбавлені
запаху.
Температура кипіння спиртів залежить від їх будови: у первинних спиртів
вона вища, ніж у вторинних, які у свою чергу, характеризуються більшою
температурою кипіння порівняно з третинними.
Хімічні властивості
Спирти вступають у реакції двох основних напрямків:
1. З розривом зв’язку О−Н.
2. З розривом зв’язку С−О.
Реакції з розривом зв’язку О−Н характеризують кислотні властивості
спиртів. В гідроксильній групі електронна густина зміщена до більш
електронегативного атома Оксигену. Поляризація зв’язку О−Н полегшує
відщеплення атома Гідрогену у вигляді протона, тобто призводить до

6. виявлення спиртами кислотних властивостей. Цей атом Гідрогену здатний
замінюватись на атом металу (М) при взаємодії з лужними металами:
R OH R ONa 1/2+ Na + H2
Утворені алкоголяти можна розглядати, як солі сильних основ і слабких
кислот (якими є спирти). Тому у водних розчинах вони легко гідролізують,
зумовлюючи лужну реакцію середовища:
R OHR ONa + NaOH+ H2O
До другої групи реакцій спиртів (реакції заміщення спиртового
гідроксилу – реакції з розривом С−О зв’язку) відносяться такі, як заміщення
гідроксильної групи на атоми галогенів. Реакція відбувається при дії на спирти
як газоподібних галогеноводнів або їх водних розчинів, так і галогенангідридів
неорганічних кислот PCl5, PBr3, SOCl2 тощо.
R OH R Cl+ + +PCl5 POCl3 HCl
У ряді випадків спирти можуть реагувати як з розривом С−О зв’язку, так і
з розривом С−Н зв'язку:
1. Реакція етерифікації – утворення етерів (простих ефірів) внаслідок
міжмолекулярної дегідратації спиртів:
R OH OH SO3
H R OSO3
H
OH R'
R O R'+
- Н2О - Н2О
2. При внутрішньомолекулярній дегідратації із спиртів отримують
алкени (у відповідності до правила Зайцева):
CH3
CH
OH
CH2
CH3
CH3
CH CH CH3
tº
(H2SO4)
+ Н2О
3. Естерифікація – утворення складних ефірів (естерів) при взаємодії
спиртів з органічними кислотами:
R C
O
O R'
R C
O
OH
OH R'+
tº
+)H(
Естер
+ Н2О
4. Окиснення спиртів – залежно від будови спирту та застосованого
окисника (KMnO4, K2Сr2O7, CrO3 або О2 у присутності міді) спирти
окиснюються до альдегідів, кетонів або карбонових кислот.
Первинні спирти утворюють альдегіди, які далі окиснюються до
відповідних кислот:
R CH2
OH R C
O
H
R C
O
OH
[O] [O]

7. Із вторинних спиртів утворюються кетони:
R CH
OH
R' R C
O
R'
[O]
Третинні спирти окиснюються важко з розривом карбонового ланцюга.
4. Окремі представники. Галузі застосування
Метанол СН3ОН – метиловий спирт, деревинний спирт. Дуже
токсичний; використовується лише для технічних потреб в якості розчинника
лаків і палітур, як сировина для видобування формальдегіду, органічних
барвників та ін.
Етанол С2Н5ОН – етиловий спирт, винний спирт. За обсягом
виробництва етанол посідає одне з перших місць серед продукції хімічної
промисловості. Найпоширеніший метод добування етанолу для харчової та
фармацевтичної промисловості – бродіння цукристих речовин.
Застосовується майже в усіх галузях народного господарства: для
добування синтетичного каучуку, виготовлення лаків і оліф, барвників, як
розчинник, для виготовлення спиртних напоїв, фармацевтичних препаратів
тощо.
Етанол широко застосовується в молекулярній біології для осадження та
концентрування ДНК та РНК.