Alcoolii structura lor. Clasificarea și tipurile de alcool de vodcă. Ce este etanolul și ce alcool este cel mai bine pentru vodcă? Alcoolii în industria alimentară

DEFINIŢIE

Alcoolii– compuși care conțin una sau mai multe grupări hidroxil –OH asociate cu un radical de hidrocarbură.

În funcție de numărul de grupări hidroxil, alcoolii sunt împărțiți în unul- (CH 3 OH - metanol, 2 H 5 OH - etanol), doi- (CH 2 (OH)-CH 2 -OH - etilen glicol) și triatomice (CH). 2(OH)-CH(OH)-CH2-OH-glicerol). În funcție de atomul de carbon la care se află gruparea hidroxil, se disting alcoolii primari (R-CH2-OH), secundari (R2CH-OH) și terțiari (R3C-OH). Denumirile alcoolilor conțin sufixul – ol.

Alcooli monohidroxilici

Formula generală a seriei omoloage de alcooli monohidrați saturați este C n H 2 n +1 OH.

Izomerie

Alcoolii monohidroxilici saturați se caracterizează prin izomerie a scheletului de carbon (pornind de la butanol), precum și izomerie a poziției grupării hidroxil (pornind de la propanol) și izomerie interclasă cu eterii.

CH3-CH2-CH2-CH2-OH (butanol – 1)

CH3-CH (CH3)-CH2-OH (2-metilpropanol-1)

CH3-CH(OH)-CH2-CH3(butanol-2)

CH3-CH2-O-CH2-CH3 (eter dietilic)

Proprietăți fizice

Alcoolii inferiori (până la C 15) sunt lichidi, alcoolii superiori sunt solizi. Metanolul și etanolul sunt amestecate cu apă în orice raport. Pe măsură ce greutatea moleculară crește, solubilitatea alcoolilor în alcool scade. Alcoolii au puncte ridicate de fierbere și de topire datorită formării legăturilor de hidrogen.

Prepararea alcoolilor

Producerea alcoolilor este posibilă folosind o metodă biotehnologică (fermentare) din lemn sau zahăr.

Metodele de laborator pentru producerea alcoolilor includ:

- hidratarea alchenelor (reacția are loc la încălzire și în prezența acidului sulfuric concentrat)

CH2 = CH2 + H20 → CH3OH

— hidroliza halogenurilor de alchil sub influența soluțiilor apoase de alcalii

CH3Br + NaOH → CH3OH + NaBr

CH3Br + H20 → CH3OH + HBr

— reducerea compușilor carbonilici

CH3-CH-O + 2[H] → CH3-CH2-OH

Proprietăți chimice

1. Reacții care apar la ruperea legăturii O-H:

— proprietățile acide ale alcoolilor sunt foarte slab exprimate. Alcoolii reacţionează cu metalele alcaline

2C 2 H 5 OH + 2K → 2C 2 H 5 OK + H 2

dar nu reacţionează cu alcalii. În prezența apei, alcoolații sunt complet hidrolizați:

C2H5OK + H2O → C2H5OH + KOH

Aceasta înseamnă că alcoolii sunt acizi mai slabi decât apa.

- formarea de esteri sub influența acizilor minerali și organici:

CH 3 -CO-OH + H-OCH 3 ↔ CH 3 COOCH 3 + H 2 O

- oxidarea alcoolilor sub acţiunea dicromatului sau permanganatului de potasiu la compuşi carbonilici. Alcoolii primari sunt oxidați la aldehide, care la rândul lor pot fi oxidate la acizi carboxilici.

R-CH2-OH + [O] → R-CH=O + [O] → R-COOH

Alcoolii secundari sunt oxidați în cetone:

R-CH(OH)-R’ + [O] → R-C(R’)=O

Alcoolii terțiari sunt mai rezistenți la oxidare.

2. Reacție cu ruperea legăturii C-O.

- deshidratare intramoleculară cu formare de alchene (apare atunci când alcoolii cu substanțe de eliminare a apei (acid sulfuric concentrat) sunt puternic încălziți):

CH3-CH2-CH2-OH → CH3-CH=CH2 + H2O

— deshidratarea intermoleculară a alcoolilor cu formarea de eteri (apare atunci când alcoolii sunt ușor încălziți cu substanțe de îndepărtare a apei (acid sulfuric concentrat)):

2C2H5OH → C2H5-O-C2H5 + H2O

— proprietățile de bază slabe ale alcoolilor se manifestă prin reacții reversibile cu halogenuri de hidrogen:

C2H5OH + HBr → C2H5Br + H2O

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercita

Determinați masa molară și structura alcoolului dacă se știe că atunci când 7,4 g din acest alcool interacționează cu sodiul metalic, se eliberează 1,12 litri de gaz (n.s.), iar când este oxidat cu oxid de cupru(II), se formează un compus care dă reacția „oglindă de argint”.

Soluţie

Să creăm ecuații pentru reacțiile alcoolului ROH cu: a) sodiul; b) agent de oxidare CuO:

Din ecuația (a), folosind metoda rapoartelor, determinăm masa molară a alcoolului necunoscut:

7,4/2X = 1,12/22,4,

X = M(ROH) = 74 g/mol.

Alcoolii C4H10O au această masă molară. 1 (CH3)2CHSN2OH.

Răspuns

M(C4H10O) = 74 g/mol, acesta este 1-butanol sau 2-metilpropanol-1

EXEMPLUL 2

Exercita

Ce volum (în l) de oxigen (n.s.) va fi necesar pentru arderea completă a 31,25 ml alcool etilic (densitate 0,8 g/ml) și câte grame de sediment se vor obține la trecerea produselor de reacție prin apă de var?

Soluţie

Să aflăm masa etanolului:

m = × V= 0,8×31,25 = 25 g.

Cantitatea de substanță corespunzătoare acestei mase:

(C2H5OH) = m/M = 25/46 = 0,543 mol.

Să scriem ecuația pentru reacția de ardere a etanolului:

Volumul de oxigen consumat în timpul arderii etanolului:

V(O 2) = 25 × 3 × 22,4/46 = 36,5 l.

Conform coeficienților din ecuația de reacție:

(O2) = 3 (C2H5OH) = 1,63 mol,

(C02) = 2 (C2H5OH) = 1,09 mol.

Conținutul articolului

ALCOOLI(alcooli) - o clasă de compuși organici care conțin una sau mai multe grupe C–OH, cu gruparea hidroxil OH legată de un atom de carbon alifatic (compușii în care atomul de carbon din grupa C–OH face parte din ciclul aromatic se numesc fenoli)

Clasificarea alcoolilor este variată și depinde de ce caracteristică structurală este luată ca bază.

1. În funcție de numărul de grupări hidroxil din moleculă, alcoolii se împart în:

a) monoatomic (conțin o grupare hidroxil OH), de exemplu, metanol CH 3 OH, etanol C 2 H 5 OH, propanol C 3 H 7 OH

b) poliatomic (două sau mai multe grupări hidroxil), de exemplu, etilen glicol

HO–CH 2 –CH 2 –OH, glicerol HO–CH 2 –CH(OH)–CH 2 –OH, pentaeritritol C(CH 2 OH) 4.

Compușii în care un atom de carbon are două grupări hidroxil sunt în majoritatea cazurilor instabili și se transformă ușor în aldehide, eliminând apa: RCH(OH) 2 ® RCH=O + H 2 O

2. Pe baza tipului de atom de carbon de care este legată gruparea OH, alcoolii se împart în:

a) primar, în care gruparea OH este legată de atomul de carbon primar. Un atom de carbon (evidențiat cu roșu) care este legat de un singur atom de carbon se numește primar. Exemple de alcooli primari - etanol CH 3 - C H2-OH, propanol CH3-CH2- C H2–OH.

b) secundar, în care gruparea OH este legată de un atom de carbon secundar. Un atom de carbon secundar (evidențiat cu albastru) este legat de doi atomi de carbon în același timp, de exemplu, propanol secundar, butanol secundar (Fig. 1).

Orez. 1. STRUCTURA ALCOOLILOR SECUNDARE

c) terțiar, în care gruparea OH este legată de atomul de carbon terțiar. Atom de carbon terțiar (evidențiat verde) este legat simultan de trei atomi de carbon vecini, de exemplu, butanol terțiar și pentanol (Fig. 2).

Orez. 2. STRUCTURA ALCOOLILOR TERIARI

După tipul de atom de carbon, grupa alcoolică atașată acestuia se mai numește primar, secundar sau terțiar.

În alcoolii polihidroxilici care conțin două sau mai multe grupări OH, atât grupările HO primare cât și secundare pot fi prezente simultan, de exemplu, în glicerol sau xilitol (Fig. 3).

Orez. 3. COMBINAREA GRUPURILOR OH PRIMARE ȘI SECUNDARE ÎN STRUCTURA ALCOOLILOR POLIATOMICE.

3. Conform structurii grupelor organice conectate printr-o grupă OH, alcoolii sunt împărțiți în saturati (metanol, etanol, propanol), nesaturați, de exemplu, alcool alilic CH2 =CH–CH2-OH, aromatici (de exemplu, alcool benzilic C 6 H 5 CH 2 OH) conţinând o grupare aromatică în grupa R.

Alcooli nesaturați în care gruparea OH este „adiacentă” dublei legături, adică legate de un atom de carbon implicat simultan în formarea unei duble legături (de exemplu, alcoolul vinilic CH 2 =CH–OH), sunt extrem de instabile și izomerizează imediat ( cm IZOMERIZARE) la aldehide sau cetone:

CH2 =CH–OH® CH3 –CH=O

Nomenclatura alcoolilor.

Pentru alcoolii obișnuiți cu o structură simplă, se folosește o nomenclatură simplificată: numele grupului organic este convertit într-un adjectiv (folosind sufixul și terminația „ nou") și adăugați cuvântul "alcool":

În cazul în care structura grupului organic este mai complexă, se folosesc pe cele comune pentru întreg chimie organică reguli. Numele compilate conform unor astfel de reguli se numesc sistematice. În conformitate cu aceste reguli, lanțul de hidrocarburi este numerotat de la capătul de care se află cel mai apropiat gruparea OH. În continuare, această numerotare este utilizată pentru a indica poziția diverșilor substituenți de-a lungul lanțului principal, la sfârșitul numelui, se adaugă sufixul „ol” și un număr care indică poziția grupului OH (Fig. 4):

Orez. 4. NUMELE SISTEMATICE DE ALCOOLI. Grupurile funcționale (OH) și substituente (CH3), precum și indicii lor digitali corespunzători, sunt evidențiate în culori diferite.

Denumirile sistematice ale celor mai simpli alcooli urmează aceleași reguli: metanol, etanol, butanol. Pentru unii alcooli, s-au păstrat denumiri banale (simplificate) care s-au dezvoltat istoric: alcool propargilic HCє C–CH 2 –OH, glicerină HO–CH 2 –CH(OH)–CH 2 –OH, pentaeritritol C(CH 2 OH) 4 , alcool fenetilic C 6 H 5 –CH 2 –CH 2 –OH.

Proprietățile fizice ale alcoolilor.

Alcoolii sunt solubili în majoritatea solvenților organici, primii trei cei mai simpli reprezentanți - metanol, etanol și propanol, precum și butanol terțiar (H 3 C) 3 СОН - sunt amestecați cu apă în orice raport. Odată cu creșterea numărului de atomi de C din grupa organică, începe să aibă efect un efect hidrofob (repelent la apă), solubilitatea în apă devine limitată, iar când R conține mai mult de 9 atomi de carbon, practic dispare.

Datorită prezenței grupărilor OH, între moleculele de alcool apar legături de hidrogen.

Orez. 5. LEGĂTURILE DE HIDROGEN ÎN ALCOOLI(indicat în linie punctată)

Drept urmare, toate alcoolurile au mai mult temperatură ridicată punctul de fierbere decât cel al hidrocarburilor corespunzătoare, de exemplu, T. bp. etanol +78°C şi T. fierbe. etan –88,63°C; T. kip. butanol și, respectiv, butan, +117,4 ° C și -0,5 ° C.

Proprietățile chimice ale alcoolilor.

Alcoolurile au o varietate de transformări. Reacțiile alcoolilor au unele tipare generale: reactivitatea alcoolilor primari monohidroxilici este mai mare decat a celor secundari, la randul lor, alcoolii secundari sunt mai activi chimic decat cei tertiari. Pentru alcoolii dihidroxilici, în cazul în care grupările OH sunt situate la atomii de carbon vecini, se observă o reactivitate crescută (comparativ cu alcoolii monohidroxilici) datorită influenței reciproce a acestor grupări. Pentru alcooli, sunt posibile reacții care implică ruperea ambelor legături C–O și O–H.

1. Reacții care au loc la legătura O–H.

Când interacționează cu metale active (Na, K, Mg, Al), alcoolii prezintă proprietățile acizilor slabi și formează săruri numite alcoolați sau alcoxizi:

2CH3OH + 2Na® 2CH3OK + H2

Alcoolii sunt instabili din punct de vedere chimic și, atunci când sunt expuși la apă, se hidrolizează pentru a forma alcool și hidroxid de metal:

C2H5OK + H2O® C2H5OH + KOH

Această reacție arată că alcoolii sunt acizi mai slabi în comparație cu apa (un acid puternic îl înlocuiește pe unul slab în plus, atunci când interacționează cu soluțiile alcaline, alcoolii nu formează alcoolați); Cu toate acestea, în alcoolii polihidroxilici (în cazul în care grupările OH sunt atașate la atomii de C vecini), aciditatea grupărilor alcoolice este mult mai mare și pot forma alcoolați nu numai atunci când interacționează cu metale, ci și cu alcalii:

HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2NaOH ® NaO–CH 2 –CH 2 –ONa + 2H 2 O

Când grupările HO din alcoolii polihidroxilici sunt atașate la atomi de C neadiacenți, proprietățile alcoolilor sunt apropiate de cele monohidroxilice, deoarece influența reciprocă a grupărilor HO nu apare.

Atunci când interacționează cu acizii minerali sau organici, alcoolii formează esteri - compuși care conțin fragmentul R-O-A (A este reziduul acid). Formarea esterilor are loc și în timpul interacțiunii alcoolilor cu anhidridele și clorurile acide ale acizilor carboxilici (Fig. 6).

Sub acțiunea agenților oxidanți (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4), alcoolii primari formează aldehide, iar alcoolii secundari formează cetone (Fig. 7)

Orez. 7. FORMAREA ALDEHIDELOR ȘI CETONELOR ÎN TIMPUL OXIDĂRII ALCOOLILOR

Reducerea alcoolilor duce la formarea de hidrocarburi care contin acelasi numar de atomi de C ca si molecula alcoolului original (Fig. 8).

Orez. 8. RESTAURARE BUTANOL

2. Reacții care au loc la legătura C–O.

În prezența catalizatorilor sau acizilor minerali puternici, are loc deshidratarea alcoolilor (eliminarea apei), iar reacția poate decurge în două direcții:

a) deshidratare intermoleculară care implică două molecule de alcool, în care legăturile C–O ale uneia dintre molecule sunt rupte, rezultând formarea de eteri – compuși care conțin fragmentul R–O–R (Fig. 9A).

b) în timpul deshidratării intramoleculare se formează alchene - hidrocarburi cu dublă legătură. Adesea ambele procese — formarea unui eter și a unei alchene — au loc în paralel (Fig. 9B).

În cazul alcoolilor secundari, în timpul formării unei alchene sunt posibile două direcții de reacție (Fig. 9B), direcția predominantă fiind aceea în care, în timpul procesului de condensare, hidrogenul este desprins de atomul de carbon cel mai puțin hidrogenat (marcat). cu numărul 3), adică înconjurat de mai puțini atomi de hidrogen (comparativ cu atomul 1). Arată în Fig. 10 reacții sunt folosite pentru a produce alchene și eteri.

Scindarea legăturii C–O în alcooli are loc și atunci când gruparea OH este înlocuită cu o grupare halogen sau amino (Fig. 10).

Orez. 10. ÎNLOCUIREA GRUPULUI OH ÎN ALCOOLI CU HALOGEN SAU GRUP AMINO

Reacțiile prezentate în fig. 10 este utilizat pentru producerea de halocarburi și amine.

Prepararea alcoolilor.

Unele dintre reacțiile prezentate mai sus (Fig. 6,9,10) sunt reversibile și, atunci când condițiile se schimbă, pot avea loc în direcția opusă, ducând la producerea de alcooli, de exemplu, în timpul hidrolizei esterilor și halocarburilor (Fig. 11A și respectiv B), precum și prin alchene de hidratare - prin adăugare de apă (Fig. 11B).

Orez. 11. OBȚINEREA ALCOOLILOR PRIN HIDROLIZĂ ȘI HIDRATARE A COMPUSILOR ORGANICI

Reacția de hidroliză a alchenelor (Fig. 11, Schema B) este baza producție industrială alcooli inferiori care conțin până la 4 atomi de C.

Etanolul se formează și în timpul așa-numitei fermentații alcoolice a zaharurilor, de exemplu, glucoza C 6 H 12 O 6. Procesul are loc în prezența drojdiei și duce la formarea de etanol și CO 2:

C 6 H 12 O 6 ® 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

Fermentarea poate produce nu mai mult de 15% soluție apoasă de alcool, deoarece la o concentrație mai mare de alcool ciupercile drojdiei mor. Soluțiile de alcool cu concentrație mai mare se obțin prin distilare.

Metanolul este produs industrial prin reducerea monoxidului de carbon la 400°C sub o presiune de 20–30 MPa în prezența unui catalizator constând din oxizi de cupru, crom și aluminiu:

CO+2H2® H3COH

Dacă în loc de hidroliza alchenelor (Fig. 11) se efectuează oxidarea, atunci se formează alcooli dihidroxilici (Fig. 12)

Orez. 12. PREPARAREA ALCOOLILOR DIOHOMICE

Utilizarea alcoolilor.

Capacitatea alcoolilor de a participa la diverse reactii chimice le permite să fie utilizate pentru producerea de tot felul de compuși organici: aldehide, cetone, acizi carboxilici, eteri și esteri folosiți ca solvenți organici în producția de polimeri, coloranți și medicamente.

Metanolul CH 3 OH este utilizat ca solvent, precum și în producerea de formaldehidă, folosită pentru a produce rășini fenol-formaldehidice, metanolul a fost considerat recent un combustibil promițător; Cantități mari de metanol sunt utilizate în producție și transport gaz natural. Metanolul este cel mai toxic compus dintre toți alcoolii, doza letală atunci când este ingerată este de 100 ml.

Etanolul C 2 H 5 OH este compusul de pornire pentru producerea de acetaldehidă, acid acetic, precum și pentru producerea esterilor acizilor carboxilici utilizați ca solvenți. În plus, etanolul este componenta principală a tuturor băuturilor alcoolice, este utilizat pe scară largă în medicină ca dezinfectant.

Butanolul este folosit ca solvent pentru grăsimi și rășini, în plus, servește ca materie primă pentru producerea de substanțe parfumate (acetat de butil, salicilat de butil etc.). În șampoane este folosit ca componentă care mărește transparența soluțiilor.

Alcoolul benzilic C 6 H 5 –CH 2 –OH în stare liberă (și sub formă de esteri) este conținut în uleiuri esențiale iasomie și zambile. Are proprietăți antiseptice (dezinfectante) în cosmetică este folosit ca conservant pentru creme, loțiuni, elixire dentare, iar în parfumerie ca substanță parfumată.

Alcoolul fenetilic C 6 H 5 –CH 2 –CH 2 –OH are un miros de trandafir, se găsește în uleiul de trandafiri și este folosit în parfumerie.

Etilenglicolul HOCH 2 –CH 2 OH este utilizat în producția de materiale plastice și ca antigel (un aditiv care reduce punctul de îngheț al soluțiilor apoase), în plus, la fabricarea cernelurilor textile și de imprimare.

Dietilenglicolul HOCH 2 –CH 2 OCH 2 –CH 2 OH este utilizat pentru umplerea dispozitivelor de frânare hidraulice, precum și în industria textilă pentru finisarea și vopsirea țesăturilor.

Glicerolul HOCH 2 –CH(OH)–CH 2 OH este utilizat pentru a produce rășini gliftalice poliesterice în plus, este o componentă a multor preparate cosmetice. Nitroglicerina (Fig. 6) este componenta principală a dinamitei, utilizată în minerit și în construcția căilor ferate ca exploziv.

Pentaeritritol (HOCH 2) 4 C este utilizat pentru producerea de poliesteri (rășini pentaftalice), ca întăritor pentru rășini sintetice, ca plastifiant pentru clorură de polivinil și, de asemenea, în producerea tetranitropentaeritritolului exploziv.

Alcoolii polihidroxilici xilitol СОН2–(СНН)3–CH2ОН și sorbitol СОН2– (СНН)4–СН2ОН au un gust dulce, sunt folosiți în locul zahărului în producția de produse de cofetărie pentru pacienții cu diabet și obezitate. Sorbitolul se găsește în fructele de pădure și cireșe.

Mihail Levitsky

Definirea si clasificarea alcoolilor.

Alcoolii sunt compuși organici care conțin oxigen ale căror molecule conțin una sau mai multe grupări hidroxil (–OH) asociate cu un radical de hidrocarbură.

R – OH CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – OH

butan ol -1 (alcool 1-butilic)

HO – R – OH HO – CH 2 – CH 2 – OH

etan diol -1,2

Alcoolii – sunt compuși organici, derivați ai hidrocarburilor, în moleculele cărora unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu o grupare hidroxil (–OH).

Clasificarea alcoolilor (paralel):

eu. pentru radicalul de hidrocarbură (R–):

· limitativ (saturat) (CH 3 –CH 2 –)

· nesaturat (nesaturat) (CH 2 =CH–, CH≡C– etc.)

· aromatice (C 6 H 5 –CH 2 −).

II. prin atomicitate, adică prin numărul de grupări hidroxil ( grupările hidroxil nu sunt niciodată atașate la același atom de carbon ):

· monoatomic

poliatomic:

Diatomic (glicoli)

Triatomic etc.

III. Există alcooli primari, secundari și terțiari:

alcooli primari (gruparea hidroxil este situată pe un atom de carbon conectat doar la un alt atom de carbon),

alcooli secundari (gruparea hidroxil este situată pe un atom de carbon conectat doar la doi atomi de carbon adiacenți),

· alcooli terțiari (grupa hidroxil este situată pe un atom de carbon conectat doar la trei atomi de carbon vecini).

Compușii în care un atom de carbon are două grupări hidroxil sunt în majoritatea cazurilor instabili și se transformă ușor în aldehide, eliminând apa în proces:

RCH → RC + H2O

a) primar - în aldehide

CH 3 −CH=CH–OH → CH 3 –CH 2 −CH=O

b) secundar – în cetone

CH2 =C–OH → CH3 –C=O

Nomenclatura alcoolilor.

Conform nomenclaturii internaționale în conformitate cu numele nomenclaturii IUPAC alcooli produsă prin denumirea hidrocarburii corespunzătoare cu adăugarea unui sufix -ol la numele hidrocarburii celei mai lungi catene de carbon, inclusiv gruparea hidroxil, de la care începe numerotarea lanțului. Această numerotare este apoi utilizată pentru a indica poziția diferiților substituenți de-a lungul lanțului principal, urmată de „ol” și un număr care indică poziția grupării OH. Numărul de grupări hidroxil este indicat prin număr di-, tri- etc. (fiecare dintre ele este numerotat la sfârșit). Sau produs sub numele de radical hidrocarbură cu adăugare "-ovy" si cuvinte alcool(de exemplu, etil alcool proaspăt ). Dacă alcoolul este nesaturat, atunci indicați după – ro sau -în cifră locație conexiuni multiple (cifră minimă). Ca și în alte serii omoloage, fiecare membru al seriei de alcool diferă ca compoziție de membrii anteriori și următori printr-o diferență omoloagă (-CH2-).

ormula	Nume
sistematic (conform IUPAC)	prin radicali la care este legată gruparea hidroxil
CH3−OH	metanol	alcool metilic
CH3CH2-OH	etanol	etanol
CH3CH2CH2-OH	propanol-1	alcool propil-1
CH3CH2CH2CH2−OH	butanol-1 (butanol primar)	alcool butilic 1
CH3-CH2-CH(OH)-CH3	butanol-1 (butanol secundar)	alcool butilic 2
(CH 3 ) 2 CHCH 2 -OH	2-metilpropanol-1	2-metilpropil-1 alcool
CH3−(CH3)C(OH) –CH3	2-metilpropanol-2 (butanol terțiar)	2-metilpropil-2alcool
CH3CH2CH2CH2CH2-OH	pentanol-1	alcool pentil-1
CH2 =CH−OH	etenol	alcool vinilic
C6H5-CH2-OH	fenilmetanol	alcool benzilic
HO−CH2–CH2−OH	etandiol-1,2	etilen glicol
HO−CH 2 −CH(OH)–CH 2 −OH	propantriol-1,2,3	glicerol

Izomeria alcoolilor.

Izomeria scheletului de carbon, începând cu C 3

CH 3 –CH 2 –CH 2 –OH CH 3 –CH–OH

propanol 2-metiletanol

Izomerie de poziție

O. poziții multiple de legături (pentru alcooli nesaturați)

CH 2 =CH–CH 2 –CH 2 −OH CH 3 –CH=CH–CH 2 −OH

buten-3ol-1 buten-2ol-1

b. funcţii de deputaţi

CH 2 –CH 2 –CH 2 –OH CH 3 –CH–CH 2 –OH

3-clorpropanol-1 2-cloropropanol-1

V. poziţia grupării funcţionale (hidroxil).

CH 2 –CH 2 –CH 2 –OH CH 3 –CH–CH 3

propanol-1 (propanol primar) propanol-2 (propanol secundar)

Se determină izomeria alcoolilor di- și trihidroxilici poziție relativă grupări hidroxil.

Izomerie spațială (pentru alcooli nesaturați)

CH3 –CH=CH–CH2 –OH

H3CCH2-OH HCHO

cis-buten-2ol-1 trans-buten-2ol-1

Izomerie interclasă:

a) cu eteri, începând cu C 2

CH 3 –CH 2 –CH 2 –OH CH 3 –O–CH 2 –CH 3

propanol-1 metil etil eter

4. Proprietăţile fizice ale alcoolilor.

Alcoolii primari saturați monohidric cu un lanț scurt de atomi de carbon sunt lichizi, iar cei mai mari (începând de la C 12 H 25 OH) sunt solide. Alcoolii sunt solubili în majoritatea solvenților organici. Odată cu creșterea numărului de atomi de C din grupa organică, influența grupării hidroxil asupra proprietăților alcoolilor scade, efectul hidrofob (repelant la apă) începe să afecteze, solubilitatea în apă devine limitată (și când R conține mai mult de 9 atomi de carbon, practic dispare), iar solubilitatea lor în hidrocarburi crește. Proprietățile fizice ale alcoolilor monohidroxilici cu greutate moleculară mare sunt deja foarte asemănătoare cu proprietățile hidrocarburilor corespunzătoare.

Metanolul, etanolul, propanolul și butanolul terțiar sunt lichide incolore, solubile în apă în orice raport și au un miros de alcool. Metanolul este o otravă puternică. Toate alcoolurile sunt otrăvitoare și au efect narcotic.

Datorită prezenței grupărilor OH, între moleculele de alcool apar legături de hidrogen.

H─O - - - H─O - - - H─O - - -

Ca rezultat, toți alcoolii au un punct de fierbere mai mare decât hidrocarburile corespunzătoare, de exemplu, bp. etanol +78°C și punctul de fierbere. etan –88,63°C; t kip. butanolul și butanul sunt de +117,4°C și respectiv –0,5°C și sunt mult mai puțin volatile, au puncte de topire mai mari și sunt mai solubile în apă decât hidrocarburile corespunzătoare; cu toate acestea, diferența scade odată cu creșterea greutății moleculare.

Astfel, punctele de fierbere mai mari ale alcoolilor în comparație cu punctele de fierbere ale hidrocarburilor corespunzătoare se datorează nevoii de rupere a legăturilor de hidrogen atunci când moleculele trec în faza gazoasă, ceea ce necesită energie suplimentară. Pe de altă parte, acest tip de asociere duce la o creștere a greutății moleculare, ceea ce determină în mod natural o scădere a volatilității.

Alcooli dihidroxilici numit si glicoli, deoarece au un gust dulce - acest lucru este tipic pentru toți alcooli polihidroxilici. Alcooli polihidroxilici cu un număr mic de atomi de carbon - acestea sunt lichide vâscoase, alcooli superiori− solide. Unii dintre alcoolii polihidroxilici sunt otrăvitori.

Formula generală a seriei omoloage de alcooli monohidroxi saturați este C n H 2n+1 OH. În funcție de atomul de carbon la care se află gruparea hidroxil, se disting alcoolii primari (RCH2-OH), secundari (R2CH-OH) și terțiari (R3C-OH). Cei mai simpli alcooli:

Primar:

CH3-OH CH3-CH2-OH CH3-CH2-CH2-OH

metanol etanol propanol-1

Tertiar secundar

propanol-2 buganol-2 2-metilpropanol-2

Izomerie alcoolii monohidroxilici este legat de structura scheletului de carbon (de exemplu, butanol-2 și 2-metilpropanol-2) și de poziția grupării OH (propanol-1 și propanol-2).

Nomenclatură.

Alcoolii sunt denumiți prin adăugarea terminației -ol la numele hidrocarburii cu cel mai lung lanț de carbon care conține o grupare hidroxil. Numerotarea lanțului începe de la marginea cea mai apropiată de care se află gruparea hidroxil. În plus, este larg răspândită nomenclatura substitutivă, conform căreia denumirea alcoolului este derivată din radicalul de hidrocarbură corespunzător cu adăugarea cuvântului „alcool”, de exemplu: C 2 H 5 OH - alcool etilic.

Structura:

Moleculele de alcool au o structură unghiulară. Unghiul R-O-H într-o moleculă de metanol este 108,5 0. Atomul de oxigen al grupării hidroxil este în hibridizare sp 3.

chitanta. Proprietăți

chitanta.

1. Cea mai comună metodă de producere a alcoolilor, care este de importanță industrială, este hidratarea alchenelor. Reacția are loc prin trecerea unei alchene cu vapori de apă peste un catalizator de fosfat:

CH2 = CH2 + H20 → CH3-CH2-OH.

Alcoolul etilic este produs din etilenă, iar alcoolul izopropilic se obține din propenă. Adăugarea de apă urmează regula lui Markovnikov, prin urmare, numai alcoolul etilic poate fi obținut din alcooli primari folosind această reacție.

2. O altă metodă comună de producere a alcoolilor este hidroliza halogenurilor de alchil sub acțiunea soluțiilor apoase de alcalii:

R-Br + NaOH → R-OH + NaBr.

Această reacție poate produce alcooli primari, secundari și terțiari.

3. Reducerea compușilor carbonilici. Când aldehidele sunt reduse, se formează alcooli primari, iar când cetonele sunt reduse, se formează alcooli secundari:

R-CH=O + H2 → R-CH2-OH, (1)

R-CO-R" + H2 → R-CH(OH)-R". (2)

Reacția se realizează prin trecerea unui amestec de vapori de aldehidă sau cetonă și hidrogen peste un catalizator de nichel.

4. Efectul reactivilor Grignard asupra compușilor carbonilici.

5. Etanolul se obține din fermentația alcoolică a glucozei:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2.

Proprietăți chimice alcoolii sunt determinați de prezența grupării hidroxil OH în moleculele lor. Conexiuni S-Oși O-H sunt foarte polare și capabile să se rupă. Există două tipuri principale de reacții ale alcoolilor care implică grupa funcțională -OH:

1) Reacții cu ruperea legăturii O-H: a) interacțiunea alcoolilor cu metalele alcaline și alcalino-pământoase cu formarea de alcoolați; b) reacţiile alcoolilor cu acizi organici şi minerali pentru a forma esteri; c) oxidarea alcoolilor sub acţiunea dicromatului sau permanganatului de potasiu la compuşi carbonilici. Viteza reacțiilor în care se rupe Conexiune O-H, scade in seria: alcooli primari > secundari > tertiari.

2) Reacții însoțite de scindarea legăturii C-O: a) deshidratare catalitică cu formare de alchene (deshidratare intramoleculară) sau eteri (deshidratare intermoleculară): b) înlocuirea grupării -OH cu un halogen, de exemplu, prin acțiunea de halogenuri de hidrogen cu formarea de halogenuri de alchil. Viteza reacțiilor în care legătura C-O este ruptă scade în ordinea: alcooli terțiari > secundari > primari. Alcoolii sunt compuși amfoteri.

Reacții care implică ruperea legăturii O-H.

1. Proprietățile acide ale alcoolilor sunt foarte slab exprimate. Alcoolii inferiori reacţionează violent cu metalele alcaline:

2C2H5-OH + 2K→ 2C2H5-OK + H2, (3)

dar nu reacţionează cu alcalii. Pe măsură ce lungimea radicalului de hidrocarbură crește, viteza acestei reacții încetinește.

În prezența urmelor de umiditate, sărurile de alcool (alcoolați) se descompun în alcoolii originali:

C2H5OK + H2O → C2H5OH + KOH.

Acest lucru demonstrează că alcoolii sunt acizi mai slabi decât apa.

2. Când acizii minerali și organici acționează asupra alcoolilor, se formează esteri. Formarea esterilor are loc prin mecanismul de adiție-eliminare nucleofilă:

C2H5OH + CH3COOH CH3SOOS2H5 + H2O

Acetat de etil

C2H5OH + HONO2 C2H5ONO2 + H2O

azotat de etil

O caracteristică distinctivă a primei dintre aceste reacții este că atomul de hidrogen este îndepărtat din alcool, iar gruparea OH este îndepărtată din acid. (Stabilit experimental folosind metoda „atomi marcați”).

3. Alcoolii se oxidează prin acțiunea dicromatului sau permanganatului de potasiu la compuși carbonilici. Alcoolii primari sunt oxidați la aldehide, care, la rândul lor, pot fi oxidate la acizi carboxilici:

R-CH2-OH → R-CH=O → R-COOH.

Alcoolii secundari sunt oxidați în cetone:

Alcoolii terțiari pot fi oxidați numai prin ruperea legăturilor C-C.

Reacții care implică clivajul legăturii C-O.

1) Reacțiile de deshidratare apar atunci când alcoolii sunt încălziți cu substanțe de îndepărtare a apei. Cu încălzire puternică, are loc deshidratarea intramoleculară cu formarea de alchene:

H2S04,t >150°C

CH3-CH2-CH2-OH → CH3-CH = CH2 + H2O.

Cu o încălzire mai slabă, are loc deshidratarea intermoleculară cu formarea de eteri:

H2SO4,t< 150°С

2CH3-CH2-OH → C2H5-O-C2H5 + H2O.

2) Alcoolii reacţionează reversibil cu acizii hidrohalici (proprietăţile de bază slabe ale alcoolilor apar aici):

ROH + HCI RCI + H20

Alcoolii terțiari reacționează rapid, alcoolii secundari și primari reacționează lent.

Aplicație. Alcoolii sunt utilizați în principal în industria sintezei organice. Etanolul este o materie primă importantă pentru industria alimentară. Folosit ca solvent în medicină.

Metanolul este folosit pentru a produce formaldehidă, materiale plastice pe bază de acid acrilic și ca solvent pentru lacuri și vopsele.

Conținutul articolului

Clasificarea alcoolilor este variată și depinde de ce caracteristică structurală este luată ca bază.

1. În funcție de numărul de grupări hidroxil din moleculă, alcoolii se împart în:

a) monoatomic (conțin o grupare hidroxil OH), de exemplu, metanol CH 3 OH, etanol C 2 H 5 OH, propanol C 3 H 7 OH

b) poliatomic (două sau mai multe grupări hidroxil), de exemplu, etilen glicol

HO–CH 2 –CH 2 –OH, glicerol HO–CH 2 –CH(OH)–CH 2 –OH, pentaeritritol C(CH 2 OH) 4.

Compușii în care un atom de carbon are două grupări hidroxil sunt în majoritatea cazurilor instabili și se transformă ușor în aldehide, eliminând apa: RCH(OH) 2 ® RCH=O + H 2 O

2. Pe baza tipului de atom de carbon de care este legată gruparea OH, alcoolii se împart în:

Orez. 1. STRUCTURA ALCOOLILOR SECUNDARE

c) terțiar, în care gruparea OH este legată de atomul de carbon terțiar. Atomul de carbon terțiar (evidențiat cu verde) este legat de trei atomi de carbon vecini simultan, de exemplu, butanol terțiar și pentanol (Figura 2).

Orez. 2. STRUCTURA ALCOOLILOR TERIARI

După tipul de atom de carbon, grupa alcoolică atașată acestuia se mai numește primar, secundar sau terțiar.

În alcoolii polihidroxilici care conțin două sau mai multe grupări OH, atât grupările HO primare cât și secundare pot fi prezente simultan, de exemplu, în glicerol sau xilitol (Fig. 3).

Orez. 3. COMBINAREA GRUPURILOR OH PRIMARE ȘI SECUNDARE ÎN STRUCTURA ALCOOLILOR POLIATOMICE.

CH2 =CH–OH® CH3 –CH=O

Nomenclatura alcoolilor.

În cazul în care structura unui grup organic este mai complexă, se folosesc reguli comune tuturor chimiei organice. Numele compilate conform unor astfel de reguli se numesc sistematice. În conformitate cu aceste reguli, lanțul de hidrocarburi este numerotat de la capătul de care se află cel mai apropiat gruparea OH. În continuare, această numerotare este utilizată pentru a indica poziția diverșilor substituenți de-a lungul lanțului principal, la sfârșitul numelui, se adaugă sufixul „ol” și un număr care indică poziția grupului OH (Fig. 4):

Orez. 4. NUMELE SISTEMATICE DE ALCOOLI. Grupurile funcționale (OH) și substituente (CH3), precum și indicii lor digitali corespunzători, sunt evidențiate în culori diferite.

Proprietățile fizice ale alcoolilor.

Datorită prezenței grupărilor OH, între moleculele de alcool apar legături de hidrogen.

Orez. 5. LEGĂTURILE DE HIDROGEN ÎN ALCOOLI(indicat în linie punctată)

Ca rezultat, toți alcoolii au un punct de fierbere mai mare decât hidrocarburile corespunzătoare, de ex. etanol +78°C şi T. fierbe. etan –88,63°C; T. kip. butanol și, respectiv, butan, +117,4 ° C și -0,5 ° C.

Proprietățile chimice ale alcoolilor.

Alcoolurile au o varietate de transformări. Reacțiile alcoolilor au câteva principii generale: reactivitatea alcoolilor primari monohidroxilici este mai mare decât a celor secundari, la rândul lor, alcoolii secundari sunt mai activi chimic decât cei terțiari. Pentru alcoolii dihidroxilici, în cazul în care grupările OH sunt situate la atomii de carbon vecini, se observă o reactivitate crescută (comparativ cu alcoolii monohidroxilici) datorită influenței reciproce a acestor grupări. Pentru alcooli, sunt posibile reacții care implică ruperea ambelor legături C–O și O–H.

1. Reacții care au loc la legătura O–H.

Când interacționează cu metale active (Na, K, Mg, Al), alcoolii prezintă proprietățile acizilor slabi și formează săruri numite alcoolați sau alcoxizi:

2CH3OH + 2Na® 2CH3OK + H2

Alcoolii sunt instabili din punct de vedere chimic și, atunci când sunt expuși la apă, se hidrolizează pentru a forma alcool și hidroxid de metal:

C2H5OK + H2O® C2H5OH + KOH

HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2NaOH ® NaO–CH 2 –CH 2 –ONa + 2H 2 O

Sub acțiunea agenților oxidanți (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4), alcoolii primari formează aldehide, iar alcoolii secundari formează cetone (Fig. 7)

Orez. 7. FORMAREA ALDEHIDELOR ȘI CETONELOR ÎN TIMPUL OXIDĂRII ALCOOLILOR

Reducerea alcoolilor duce la formarea de hidrocarburi care contin acelasi numar de atomi de C ca si molecula alcoolului original (Fig. 8).

Orez. 8. RESTAURARE BUTANOL

2. Reacții care au loc la legătura C–O.

În prezența catalizatorilor sau acizilor minerali puternici, are loc deshidratarea alcoolilor (eliminarea apei), iar reacția poate decurge în două direcții:

Scindarea legăturii C–O în alcooli are loc și atunci când gruparea OH este înlocuită cu o grupare halogen sau amino (Fig. 10).

Orez. 10. ÎNLOCUIREA GRUPULUI OH ÎN ALCOOLI CU HALOGEN SAU GRUP AMINO

Reacțiile prezentate în fig. 10 este utilizat pentru producerea de halocarburi și amine.

Prepararea alcoolilor.

Orez. 11. OBȚINEREA ALCOOLILOR PRIN HIDROLIZĂ ȘI HIDRATARE A COMPUSILOR ORGANICI

Reacția de hidroliză a alchenelor (Fig. 11, Schema B) stă la baza producției industriale de alcooli inferiori care conțin până la 4 atomi de carbon.

C 6 H 12 O 6 ® 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

Metanolul este produs industrial prin reducerea monoxidului de carbon la 400°C sub o presiune de 20–30 MPa în prezența unui catalizator constând din oxizi de cupru, crom și aluminiu:

CO+2H2® H3COH

Dacă în loc de hidroliza alchenelor (Fig. 11) se efectuează oxidarea, atunci se formează alcooli dihidroxilici (Fig. 12)

Orez. 12. PREPARAREA ALCOOLILOR DIOHOMICE

Utilizarea alcoolilor.

Capacitatea alcoolilor de a participa la o varietate de reacții chimice le permite să fie utilizați pentru a produce tot felul de compuși organici: aldehide, cetone, acizi carboxilici, eteri și esteri, utilizați ca solvenți organici în producția de polimeri, coloranți și medicamente.

Metanolul CH 3 OH este utilizat ca solvent, precum și în producerea de formaldehidă, folosită pentru a produce rășini fenol-formaldehidice, metanolul a fost considerat recent un combustibil promițător; Cantități mari de metanol sunt utilizate în producția și transportul gazelor naturale. Metanolul este cel mai toxic compus dintre toți alcoolii, doza letală atunci când este ingerată este de 100 ml.

Alcoolul benzilic C 6 H 5 –CH 2 –OH în stare liberă (și sub formă de esteri) se găsește în uleiurile esențiale de iasomie și zambile. Are proprietăți antiseptice (dezinfectante) în cosmetică este folosit ca conservant pentru creme, loțiuni, elixire dentare, iar în parfumerie ca substanță parfumată.

Alcoolul fenetilic C 6 H 5 –CH 2 –CH 2 –OH are un miros de trandafir, se găsește în uleiul de trandafiri și este folosit în parfumerie.

Dietilenglicolul HOCH 2 –CH 2 OCH 2 –CH 2 OH este utilizat pentru umplerea dispozitivelor de frânare hidraulice, precum și în industria textilă pentru finisarea și vopsirea țesăturilor.

Mihail Levitsky