Органическая химия
Шрифт:
3) от характера заместителя R (его длины, наличия сопряженной системы, делокализации электронной плотности).
Например: СН3– ОН, СН3– СН2– ОН, СН3– СН2– СН2– ОН. Кислотность меньше, так как увеличивается длина радикала.
При одинаковом кислотном центре сила спиртов, фенолов и карбоновых кислот не одинакова. Фенолы являются более сильными кислотами, чем спирты за счет р, s-сопряжения (+М) группы (-ОН). Связь О—Н более поляризуется в фенолах. Фенолы могут взаимодействовать даже с солями (FeC13) –
4) от введения заместителей в радикал. ЭА-замести-тели увеличивают кислотность, ЭД-заместители уменьшают кислотность;
5) от характера растворителя.
6. Спирты
Спирты – это производные УВ, у которых один или несколько атомов Н замещено на – ОН-группу. Классификация.
1. По количеству групп ОН различают одноатомные, двухатомные и многоатомные спирты:
СН3 —СН2 —ОН (этанол);
СН2ОН-СН2ОН (этиленгликоль);
СН2ОН-СНОН-СН2ОН (глицерин).
2. По характеру R различают спирты: предельные, непредельные, циклические, ароматические.
3. По положению группы (-ОН) различают первичные, вторичные и третичные спирты.
4. По количеству атомов С различают низкомолекулярные и высокомолекулярные:
СН3(СН2)14– СН2– ОН либо (C16 H33OH);
цетиловый спирт
СН3– (СН2)29– СН2ОН (С31Н63, ОН).
мирициловый спирт
Цетилпальмитат – основа спермацета, мирицил-пальмитат – содержится в пчелином воске. Номенклатура
Тривиальный, рациональнаый, МН (корень + окончание «-ол» + арабская цифра). Изомерия
Возможны варианты: изомерии цепи, положения группы – ОН, оптическая изомерия.
Спирты – слабые кислоты.
Спирты – слабые основания. Присоединяют Н+ лишь от сильных кислот, но они более сильные Nu.
(—I) эффект группы (-ОН) увеличивает подвижность Н у соседнего углеродного атома. Углерод приобретает d+ (электрофильный центр, SE) и становится центром нуклеофильной атаки (Nu). Связь С-О рвется более легко, чем Н-О, поэтому характерными для спиртов являются реакции SN. Они, как правило, идут в кислой среде, так как протонирование атома кислорода увеличивает d+ атома углерода и облегчает разрыв связи. К этому типу относятся реакции образования эфиров, галогенопроизводных.
Смещение электронной плотности от Н в радикале приводит к появлению СН-кислотного центра. В этом случае идут реакции окисления и элиминирования.
Физические свойства
Низшие спирты (С1—С12) – жидкости, высшие – твердые вещества.
Химические свойства
Кислотно-основные.
Спирты – слабые амфотерные соединения.
Алкоголяты легко гидролизуются, это доказывает, что спирты более
R-ONa + НОН -> R—OH + NaOH.
7. Химические свойства спиртов
Группа – ОН является «плохо уходя щей группой» (связь малополярна), поэтому большинство реакций проводят в кислой среде.
Механизм реакции:
СН3 —СН2 —ОН+ Н+ -> СН3 —СН2 + Н2O.
карбокатион
Если реакция идет с галогеноводородами, то присоединяться будет галогенид-ион: СН3 —СН2 + Сl -> СН3 —СН2 СI1.
Анионы в таких реакциях выступают в качестве нуклеофилов (Nu) за счет «-» заряда или неподеленной электронной пары. Анионы являются более сильными основаниями и нуклеофильными реагентами, чем сами спирты. Поэтому на практике для получения простых и сложных эфиров используются алкоголяты, а не сами спирты. Если нуклеофилом является другая молекула спирта, то она присоединяется к карбокатиону:
СН3 —СН2 + R-0– Н -> CH3 —CH2 —O-R.
простой эфир
Реакции Е (отщепления, или элиминирования). Эти реакции конкурируют с реакциями SN.
СН3 —СН2 —ОН + Н+ -> СН3 —СН2 —O – Н -> СН3 —СН2 + Н2O.
Реакция протекает при повышенной температуре и катализаторе H2SO4.
При избытке H2SO4 и более высокой температуре, чем в случае реакции образования простых эфиров, идет регенерация катализатора и образуется алкен:
СН3 —СН2 + HS04 -> СН2 = СН2 + H2SO4.
Легче идет реакция Е для третичных спиртов, труднее – для вторичных и первичных, т. к. в последних случаях образуются менее стабильные катионы. В данных реакциях выполняется правило А. М. Зайцева: «При дегидратации спиртов атом Н отщепляется от соседнего атома С с меньшим содержанием атомов Н».