Лекция на тему: 5 Одноатомные и многоатомные спирты. Фенолы и нафтолы. Простые эфиры.

Гидроксилпроизводные следует рассматривать как результат замещения атомов водорода в углеводороде на гидроксильную группу.

Гидроксилпроизводные могут быть подразделены по типу атомов углерода, связанных с гидроксильной группой:

1) гидроксилпроизводные С _(SP³₎ - ОН;

2) гидроксилпроизводные С _(SP²₎ - ОН.

Гидроксилпроизводные С _(SP) - ОН неизвестны, известны только их производные - эфиры С_(SP) - OR.

Гидроксилпроизводные со связью С _(SP³₎ - ОН

К ним относятся:

а) гидроксилпроизводные алканов и циклоалканов - алканолов и циклоалканолов;

б) гидроксилпроизводные алкенов, алкинов, циклоалкенов, если С С и С С - группы отделены от группы ОН по крайней мере одним атомом углерода в состоянии sp³, например:

СН₂  СН  СНОН СН  С  СН₂  СН₂ОН

в) гидроксилпроизводные алкиларенов в которых гидроксильная группа находится в алкильном заместителе

ArCH₂OH Ar(CH₂)_nOH

Алканолы (спирты)

Алканолы - результат замещения атомов водорода в алканах на ОН - группы.

Различают одноатомные и многоатомные алканолы. Последние представляют собой результат замещения атомов водорода в алканах при различных углеродных атомах, например:

Эмпирическая формула одноатомных спиртов С_nH_2n+2O.

Изомерия и номенклатура одноатомных алканолов

В зависимости от типа углеродного атома, с которым связана гидроксильная группа, различают первичные, вторичные и третичные алканолы (спирты):

Согласно заместительной номенклатуре, углеродные атомы цепи нумеруют таким образом, чтобы гидроксильная группа обозначалась меньшим номером. Если гидроксильная группа старшая, то ее обозначают суффиксом “-ол”. Если в молекуле имеются более старшие группы (  С = О,  СООН), то гидроксильную группу обозначают префиксом “гидрокси-“ (иногда “окси-”). По радикально-функциональной номенклатуре алканолы называются спиртами, например:

Изомерия алканолов определяется местонахождением гидроксильных групп и разветвлением углеродной цепи. Начиная с бутанола -2, имеет место также стереоизомерия, т.к. появляется хиральный атом углерода.

Методы получения

1. Гидратация алкенов

2. Гидроборирование алкенов

3. Гидролиз галогеналканов

2RCl + Na₂CO₃ +H₂O  2ROH + 2CO₂ + 2NaCl

4. Гидрирование карбонильных соединений.

а) Восстановление водородом

Катализаторами этих процессов являются Ni, Pt, Pd.

б) Восстановление алкоголятами

5. Взаимодействие карбонильных соединений с реактивом Гриньяра

Можно видеть, что используя в качестве реагента формальдегид получают первичные спирты, содержащие на один атом углерода больше, чем исходное карбонильное соединение.

б) В то же время, конденсация альдегидов (кроме формальдегида) с реактивами Гриньяра с последующим гидролизом приводит к образованию вторичных спиртов.

в) В свою очередь, конденсация кетонов с реактивами Гриньяра и последующий гидролиз приводит к образованию третичных спиртов.

6. Синтез спиртов из синтез-газа

Физические свойства алканолов

Алканолы являются бесцветными жидкостями или кристаллическими веществами с характерным запахом. Первые члены ряда имеют приятный запах, для бутанолов и пентанолов запах становится неприятным и раздражающим. Высшие алканолы имеют приятный ароматический запах.

Отличительная черта алканолов - более высокая температура кипения, чем для соответствующих хлор-, бром- и иодалканов, несмотря на то, что молекулярные массы галогеналканов выше.

Кислотность

Спирты являются слабыми  ОН - кислотами, которые проявляются во взаимодействии с сильными основаниями.

ROH + ОН^  RO^ + H₂O

Это равновесие существенно смещено в левую сторону, т.к. RO^- дестабилизирован из-за положительного индуктивного эффекта алкильной группы. Обычно для получения алкоголятов применяют реакцию активного металла с безводным спиртом.

2ROH + 2Na  2RONa + H₂

6ROH + 2Al  2Al(OR)₃ + 3H₂

Высокая основность алкоголятов используется для успешного осуществления реакций дегидрогалогенирования и генерирования карбанионов и других анионов, играющих ключевую роль в реакциях конденсации органических соединений

В тоже время алкоголят-анионы являются достаточно сильными нуклеофилами, что позволяет использовать их в качестве реагентов в некоторых важных реакциях нуклеофильного замещения, например, в синтезе простых и сложных эфиров.

RHal + R ONa  R OR + NaHal

Основность

Неподеленная электронная пара на кислородном атоме гидроксильной группы обуславливает возможность взаимодействия его с электрофильными реагентами с образованием донорно-акцепторной связи, при этом кислородный атом приобретает положительный заряд и образуются оксониевые соединения:

где E - кислота Льюиса, например BF_3, AlCl₃, PCl₃, SOCl₂, TiCl₄, SnCl₄, H⁺, NO₂ и др.

Алканолы являются слабыми основаниями

В присутствии сильных концентрированных кислот равновесие в достаточной степени смещено в правую сторону.

Последняя реакция обусловливает легкое отщепление уходящей группы, H₂O, и это создает благоприятные условия для реакции нуклеофильного замещения, например, при синтезе простых эфиров.

при замещении гидроксильной группы на галоген или другой кислотный остаток

или суммарно:

ROH + HX  RX + H₂O

при алкилировании аренов спиртами

или суммарно:

в реакции дегидратации спиртов

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: