19.гідроксильні похідні вуглеводнів

ГІДРОКСИЛЬНІ
ПОХІДНІ
ВУГЛЕВОДНІВ
Національний фармацевтичний
університет
Кафедра органічної хімії
AUDE
Лектор: к.фарм.н., доц. Арзуманов П.С.
СПИРТИ

Кафедра органічної хімії НФаУ /Гідроксильні похідні вуглеводнів. Спирти 2
Гідроксильні похідні – похідні вуглеводнів, в яких один або кілька атомів
Гідрогену заміщені на гідроксильну групу.
ГІДРОКСИЛЬНІ ПОХІДНІ ВУГЛЕВОДНІВ
Залежно від типу гібридизації атому Карбону, з яким зв'язана гідроксильна група,
гідроксильні похідні поділяють на:
• спирти (гідроксильна група зв‘язана з атомом Карбону в sp3-гібридизації);
• феноли (гідроксильна група зв‘язана з sp2-гібридизованим атомом
Карбону, що входить в ароматичну систему);
• еноли (гідроксильна група зв‘язана з sp2-гібридизованим атомом Карбону, що не
входить в ароматичну систему; здебільшого нестійкі сполуки).
Гідроксильні похідні з ОН-групою при атомі Карбону в sp-гібридизації невідомі.

СПИРТИ
Спиртами называють гідроксильні похідні вуглеводнів, що містять одну або
декілька гідроксильних груп, зв’язаних з атомом Карбону в стані sp3-гібридизації.
В залежності від кількості гідроксильних груп в молекулі розрізняяють одно-, двох-,
трьох- і поліатомні спирти.
одноатомний двохатомний трьохатомний
спирт спирт спирт
поліатомний
спирт
За природою вуглеводневого радикалу, з яким звязана гідроксильна група, спирти
поділяють на аліфатичні, аліциклічні та ароматичні:
аліфатичні спирти аліциклічний спирт ароматичний спирт
Залежно від типу атому Карбону, з яким звязана гідроксильна група, спирти
бувають: первинні, вторинні і третинні. Первинні спирти містять гідроксигрупу при
первинному атомі Карбону, вторинні і третинні - відповідно при вторинному і
третинному атомах Карбону.

ОДНОАТОМНІ СПИРТИ
Одноатомні спирти – гідроксильні похідні вуглеводнів, що містять одну
гідроксильну групу, зв’язану з атомом Карбону в sp3-гібридизації.
Одноатомні спирти класифікують в залежності від природи вуглеводневого
радикалу, з яким звязана гідроксильна група:
• насичені — гідроксильні похідні алканів та циклоалканів;
• ненасичені — гідроксипохідні ненасичених вуглеводнів, в яких гідроксильна група
не знаходиться при кратному зв’язку;
• ароматичні — гідроксильні похідні ароматичних вуглеводнів з групою -ОН у
боковому ланцюзі.
Для назви спиртів найчастіше застосовують замісникову і радикало-функціональну
номенклатуру IUPAC:
• за замісниковою номенклатурою назву спирту утворюють з назви відповідного
вуглеводню, додаючи суфікс -ол та положення гідроксильної групи в молекулі:
НОМЕНКЛАТУРА
(насичений спирт) (ненасичений спирт) (ароматичний спирт)

• за радикало-функціональною номенклатурою назви спиртів утворюють від
назви відповідного вуглеводневого радикала, з яким зв’язана гідроксильна група,
додаючи суфікс -овий і слово спирт:
СПОСОБИ ДОБУВАННЯ
1. Гідроліз галогенопохідних вуглеводнів. Реакція протікає у водних розчинах лугів:
2. Гідратація алкенів. Реакція протікає в кислому середовищі за правилом
Марковникова:

3. Відновлення карбонільних сполук – альдегідів та кетонів:
• при відновленні альдегідів утворюються первинні спирти:
• в результаті відновлення кетонів утворюються вторинні спирти:
4. Взаємодія карбонільних сполук з магнійорганічними сполуками
(реактивами Гриньяра):
Взаємодією магнійорганічних сполук з формальдегідом отримують первинні
спирти, з альдегідами – вторинні, з кетонами та естерами – третинні.

5. Спиртове бродіння вуглеводів:
ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
Для спиртів характерні реакції:
• за участі зв'язку О–Н;
• за участі зв'язку С–О;
• окиснення.
Спирти виявляють слабкі кислотні і слабкі основні властивості.
Кислотно-основні властивості.
Кислотні властивості:
• спирти є слабкими ОН-кислотами; їх кислотні властивості зумовлені рухливістю
атома Гідрогену гідроксильної групи внаслідок електроноакцепторного впливу
атому Оксигену;
• спирти реагують з лужними металами з утворенням солей – алкоксидів
(алкоголятів):
• з розчинами лугів спирти майже не взаємодіють;

• алкоголяти легко розкладаються під дією води:
• при переході від первинних до третинних спиртів їх кислотні властивості
зменшуються, оскільки за рахунок +І-ефекту збільшується електронна густина на
атомі Оксигену, що приводить до зменшення полярності звязку О-Н, а отже і
зменшення рухливості атома Гідрогену :

Основні властивості:
• основні властивості спиртів зумовлені наявністю на атомі Оксигену неподіленої
пари електронів:
• при переході від первинних до третинних спиртів їх основні властивості
зростають, оскільки зі збільшенням +І-ефекту вуглеводневого радикалу
збільшується електронна густина на атомі Оксигену і відповідно його здатність
приєднувати протон:
етилгідроксоній бромід

1. Взаємодія з мінеральними та органічними кислотами (реакція
естерифікації):
• реакція перебігає в присутності Н2SO4;
• в результаті реакції утворюються естери:
Реакція естерифікації оборотна.
2. Дегідратація спиртів. В залежності від умов реакції дегідратація може бути:
• міжмолекулярною;
• внутрішньомолекулярною.
Міжмолекулярна дегідратація:
• міжмолекулярна дегідратація перебігає при нагріванні спиртів у присутності
каталітичних кількостей мінеральної кислоти (спирт у надлишку) при температурі
140—160 °С;
• реакція призводить до утворення етерів (найлегше етери утворюють первинні
спирти, найважче – третинні);
• реакція може проходити за механізмами SN1 або SN2.

Наприклад:
Механізм SN2:
Реакція включає стадію утворення протонованого спирту та його взаємодію з іншою
молекулою спирту:
CH3
CH2
OH H
+
CH3
CH2
O
H
H
+
.. +
етанол
(первинний спирт)
протонований
спирт
Протонування спирту є визначальним фактором в перебігу даної реакції, оскільки
гідроксильна група (-ОН) є погано відхідною групою, а її протонована форма
є добре відхідною групою.
O
H
H
+
( )
СН3СН2 O
H
H
O
H
H
СН3СН2 O
H
С
HH
СН3
СН3СН2 O СН2СН3
H
СН3СН2 O СН2СН3
-Н2О H
+
.. +
діетиловий етер
перехідний стан
СН3СН2ОН +..
+
. . . . . .
+
-
первинні спирти вступають у реакцію міжмолекулярної дегідратації за механізмом
SN2, третинні — за механізмом SN1, вторинні можуть реагувати як за SN2-, так і за
SN1-механізмом.

Внутрішньомолекулярна дегідратація:
• внутрішньомолекулярна дегідратація перебігає при нагріванні спиртів з
надлишком мінеральної кислоти при температурі вище 170 °С;
• найлегше дегідратуються третинні спирти, потім вторинні і далі первинні;
взаємодія проходить за механізмами Е1 або Е2.
Розглянемо реакцію:
Мехнізм Е1:
CH3
C
CH3
CH3
OH CH3
C
CH3
CH2
+ H2O
трет-бутиловий
спитр
2-метилпропен
H+; t0
CH3 C CH3 C
CH3
CH2
CH3
CH3 H
карбокатіон 2-метилпропен
+
-Н+
швидко
Внутрішньомолекулярна дегідратація в ряду вторинних і третинних спиртів
здійснюється за правилом Зайцева:

3. Заміщення гідроксильної групи на галоген.
Щоб замістити гідроксильну групу в спиртах на галоген найчастіше
використовують галогеноводневі кислоти, галогеніди фосфору або
тіонілхлорид.
а) Взаємодія з галогеноводневими кислотами:
• з первинними спиртами реакція перебігає, як правило, за механізмом SN2, із
третинними — за SN1, з вторинними спиртами як за механізмом SN1, так і за SN2
(найлегше в реакцію вступають третинні спирти).
Механізм SN2:
в) Взаємодія з галогенідами фосфору і тіонілхлоридом:

4. Окиснення:
• первинні спирти в результаті окиснення утворюють альдеіди, які можуть
окиснюватись далі до карбонових кислот:
• вторинні спирти при окисненні утворюють кетони:
• третинні спирти окиснюються важко з утворенням складної суміші карбонільних
сполук.

5. Йодоформна проба:
• якісна реакція на етанол та вторинні спирти, що мають у своїй структурі фрагмент
• полягає в обробці спирту йодом і натрій гідроксидом або натрій гіпойодитом
NaOI:
Внаслідок реакції утворюється жовтий осад йодоформу CHI3, що має характерний
запах .
CH3 CH2 OH CH3 C
O
H
CH3 C
O
H
CI3 C
O
H
CI3 C
O
H
H C
O
ONa
+ NaI + H2O+ NaOI
+ 3I2 + 3NaOH + 3NaI + H2O
+ NaOH CHI3 +
ацетальдегід
трийодоцтовий
альдегід
йодоформ
(жовт.)
натрію
форміат

ДВОХ-, ТРЬОХ- ТА БАГАТОАТОМНІ СПИРТИ
Двохатомні спирти (містять дві гідроксильні групи) називають діолами, або
гліколями.
В залежності від взаємного розташування гідроксильних груп в молекулі гліколі
поділяють на:
• α-гліколі або віцинальні гліколі (гідроксильні групи знаходяться при сусідніх
атомах Карбону, в положенні 1, 2);
• β-гліколі (ОН-групи в положенні 1, 3);
• γ-гліколі (OH-групи в положенні 1, 4) і т. д.:
Двохатомні спирти з гідроксильними групами при одному атомі Карбону (гемінальні
гліколі) у вільному стані не існують – це дуже нестійкі сполуки. У момент утворення
вони відщеплюють молекулу води і перетворюються в альдегід або кетон,
наприклад:
Трьохатомні спирти (містять три гідроксильні групи) називають триолами,
або гліцеринами.
Багатоатомні спирти містять більше трьох гідроксильних груп, їх називають
поліолами.
CH3
CH
O
O H
CH3 C
O
H
H
CH3 CH
O
O
H
H
+ H2O
етанальетандіол-1,1
+
..
..
+

Трьохатомні спирти (триоли, гліцерини):
• за замісниковою номенклатурою IUPAC назви трьохатомних спиртів
утворюють додаванням до назви відповідного вуглеводню суфікса –триол і
вказують положення гідроксильних груп в молекулі цифрами:
НОМЕНКЛАТУРА
Двохатомні спирти (діоли, гліколі):
• за замісниковою номенклатурою IUPAC назви гліколів утворюють від назви
відповідного вуглеводню, додаючи суфікс -діол і цифрові локанти, які вказують на
положення гідроксильних груп в молекулі:
етиленгліколь

СПОСОБИ ДОБУВАННЯ
А. Загальні методи.
• використовуються ті ж методи, що й для отримання одноатомних спиртів,
використовуючи як вихідні речовини поліфункціональні похідні.
В. Специфічні методи.
1. Окиснення (гідроксилювання) алкенів (реакція Вагнера):
2. Гідратація оксиранів:
3. Кислотний або лужний гідроліз жирів. За дано реакцією одержують гліцерин:

4. Синтез гліцерину з пропілену (промисловий метод синтезу гліцерину):
ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
Двох-, трьох- та багатоатомні спирти вступають у ті ж реакції, що й одноатомні,
з утворенням продуктів як за участі однієї так і двох або більше гідроксильних груп.
1. Утворення алкоголятів:
Багатоатомні спирти – більш сильні OH-кислоти, ніж одноатомні спирти, що
пов'язано з електроноакцепторним впливом однієї гідроксильної групи на іншу
(–I-ефект).

-Гліколі та гліцерин взаємодіють з Купрум (ІІ) гідроксидом з утворенням розчинних
у воді комплексів, забарвлених в синій колір:
• гліцерин виявляє більші кислотні властивості, ніж гліколі та може взаємодіяти
з лугами з утворенням моногліцератів.
• гліколі реагують не тільки з лужними, а й з іншими активними металами з
утворенням неповних і повних гліколятів:
Це якісна реакція на -глікольний фрагмент в молекулі.C C
OH OH
( )

3. Утворення етерів та естерів. При взаємодії гліколів зі спиртами, мінеральними
або органічними кислотами утворюються два ряди похідних:
а) неповні та повні етери:
б) неповні та повні естери:
2. Взаємодія з галогеноводнями:
• гліколі утворюють галогенгідрини (галогеноспирти):
• гліцерин утворює суміш моно- та дигалогеноспиртів:

Специфічною реакцією окиснення 1,2-діолів є їх взаємодія з перйодатною
кислотою НIO4 (глікольне розщеплення):
4. Окиснення двох-, трьох- та поліатомних спиртів. При окисненні гліколів
утворюється суміш продуктів окиснення:
Реакцію використовують для становлення будови α-гліколей за продуктами
окиснення.

Гліцерин утворює ненасичений альдегід акролеїн – рідину з різким
подразнюючим запахом:
5. Дегідратація гідроксильних похідних з кількома гідроксильними групами. В
залежності від умов утворюються продукти між- або внутрішньомолекулярної
дегідратації.
Етиленгліколь утворює циклічний простий діетер – діоксан:
Реакція взаємодії гліцерину з KHSO4 при нагріванні є якісною на гліцерин.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Черних В. П. Органічна хімія / В. П. Черних, Б. С. Зіменковський, І. С. Гриценко. – Х.: Вид-во НФаУ :
Оригінал, 2008. – 752 с.
2. Черных В. П. Лекции по органической химии: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений.—
Харьков: Изд-во НфаУ; Золотые страницы, 2003.— 456 с.
3. Номенклатурные правила ИЮПАК по химии: В 4 т. Пер. с англ./ Под ред. Л. А. Яновской.— М.:
ВИНИТИ, 1979.—1985.
4. Ластухін Ю. О., Воронов С. А. Органічна хімія: Підруч. для вищ. навч. закл.— Львів: Центр Європи,
2001.— 864 с.
5. Нейланд О. Я. Органическая химия.— М.: Высш. шк., 1990.— 751 с.
6. Общая органическая химия: В 12 т. Пер. с англ. / Под ред. Д. Бартона, У. Д. Оллиса.— М.: Химия,
1985.
7. Петров А. А., Бальян Х. В., Трощенко А. Т. Органическая химия: Учеб. для вузов / Под ред. М. Д.
Стадничук.— 5-е изд., перераб. и доп.— С.-Пб.: «Иван Федоров», 2002.— 624 с.
8. Реутов О. А., Курц А. Л., Бутин К. П. Органическая химия. В 4 частях: Учеб. для студ. вузов.— 2-е
изд.— М.: БИНОМ.— Лаборатория знаний, 2004.
9. Терней А. Современная органическая химия: В 2 ч.— М.: Мир, 1981.— Т. 1.— 978 с.; Т. 2.— 651 с.
10.Шабаров Ю. С. Органическая химия: Учеб. для вузов.— 3-е изд.— М.: Химия, 2000. — 848 с.

19.гідроксильні похідні вуглеводнів

Recommended

Recommended

More Related Content

Recently uploaded

Recently uploaded (17)

Featured

Featured (20)

19.гідроксильні похідні вуглеводнів