Som i deres sammensætning indeholder en eller flere hydroxylgrupper. Afhængigt af antallet af OH-grupper opdeles disse i monovalente alkoholer, trivalente osv. Oftest betragtes disse komplekse stoffer som derivater af kulbrinter, hvis molekyler har undergået ændringer, fordi. et eller flere hydrogenatomer er blevet erstattet af en hydroxylgruppe.

De enkleste repræsentanter for denne klasse er monovalente alkoholer, hvis generelle formel ser sådan ud: R-OH eller

Cn + H2n + 1OH.

1. Alkoholer indeholdende op til 15 kulstofatomer er væsker, 15 eller flere er faste stoffer.
2. Opløselighed i vand afhænger af molekylvægten, jo højere den er, jo dårligere opløses alkoholen i vand. Således er lavere alkoholer (op til propanol) blandbare med vand i alle forhold, mens højere alkoholer er praktisk talt uopløselige i det.
3. Kogepunktet stiger også med stigende atommasse, for eksempel t kip. CH3OH \u003d 65 ° С, og t bp. С2Н5ОН = 78 ° С.
4. Jo højere kogepunktet er, jo lavere er flygtigheden, dvs. stoffet fordamper ikke godt.

Disse fysiske egenskaber af mættede alkoholer med én hydroxylgruppe kan forklares ved forekomsten af ​​en intermolekylær hydrogenbinding mellem individuelle molekyler af selve forbindelsen eller alkohol og vand.

Monovalente alkoholer er i stand til at indgå i sådanne kemiske reaktioner:

Efter at have overvejet alkoholers kemiske egenskaber kan vi konkludere, at monovalente alkoholer er amfotere forbindelser, fordi. de kan reagere med alkalimetaller, der viser svage egenskaber, og med hydrogenhalogenider, der viser grundlæggende egenskaber. Alle kemiske reaktioner involverer brydning af O-H eller C-O bindingen.

Mættede monovalente alkoholer er således komplekse forbindelser med én OH-gruppe, der ikke har fri valens efter dannelsen af ​​en C-C-binding og udviser svage egenskaber af både syrer og baser. På grund af deres fysiske og kemiske egenskaber bruges de i vid udstrækning i organisk syntese, i produktionen af ​​opløsningsmidler, brændstoftilsætningsstoffer samt i fødevareindustrien, medicin og kosmetologi (ethanol).

Begræns monovalente alkoholer

Nomenklatur. Rationel og systematisk nomenklatur bruges til at navngive alkoholer.

Ifølge rationel nomenklatur er navnene på alkoholer dannet af navnet på det tilsvarende radikal forbundet med hydroxylgruppen og tilføjelsen af ​​ordet "alkohol".

Ifølge den systematiske nomenklatur er navnet givet ud fra navnet på carbonhydriden med tilføjelse af endelsen –ol.

isomerisme i alkoholer skyldes ændringer i strukturen af ​​kulbrinteskelettet og OH-gruppens position.

Metoder til at opnå alkoholer. Der er forskellige måder at få alkohol på. Her er blot nogle få af dem.

1. Enzymatisk hydrolyse og fermentering af kulhydrater. Ifølge denne metode opnås ethylalkohol fra produkter, der indeholder glucose eller andre sukkerarter. Under gæringen af ​​glucose under virkningen af ​​gærenzymer dannes ethanol:

Gæring af frugtjuice, især druesaft, giver alkoholopløsninger med et ethanolindhold på 10-15 %, som kaldes vine.

For at få ethanol i store mængder tages et billigere kulhydrat, stivelse, som udgangsmateriale. Dannelsen af ​​alkohol fra stivelsesholdige produkter består af følgende trin:

a) forsukring af stivelse:

Processen med dannelse af maltose forløber under påvirkning af enzymet amylase indeholdt i malt - spirede og tørrede bygkorn.

b) fermentering af den forsukket opløsning. Denne proces fortsætter under påvirkning af enzymer, der er indeholdt i gær:

Begge stadier er resultatet af den kombinerede virkning af en lang række enzymer, der findes i gær. Disse enzymer kaldes også enzymer. Den resulterende fermenteringsopløsning indeholder 18% ethanol. Denne blanding underkastes destillation, og der opnås rå alkohol med et ethanolindhold på 90%. Yderligere destillation giver rektificeret alkohol med et ethanolindhold på 95,5%. Absolut alkohol (100% ethanol) kan opnås ved azeotrop destillation med benzen.

I fermenteringsprocessen opnås sammen med ethanol fuselolier, som sænker kvaliteten af ​​alkohol. De er en blanding af isomere alkoholer med antallet af carbonatomer C 3 - C 5 .

Fuselolier opnås ved at nedbryde de proteinkomponenter, der udgør de originale stivelsesholdige råvarer.

Ethanol opnået ved denne teknologi, efter yderligere rensning, bruges til fremstilling af alkoholholdige drikkevarer. Hvis cellulose anvendes som råmateriale i stedet for stivelse, opnås "hydrolytisk" alkohol, som kun bruges til tekniske behov. Processen med at opnå ethanol fra cellulose består af følgende trin:

a) cellulosehydrolyse:

b) gæring under indvirkning af gærenzymer:

C 6 H 12 O 6 ® 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

Affald fra træbearbejdningsindustrien anvendes som råmateriale, og hydrolyse udføres under barske forhold i nærværelse af H 2 SO 4 .

2. Hydrering af alkener. I nærvær af katalysatorer tilsætter olefiner vand for at danne alkoholer. Tilsætning af vand til usymmetriske alkener sker i henhold til Morkovnikov-reglen med dannelse af sekundære og tertiære alkoholer.

3. Hydrolyse af halogenderivater:

4. Genvinding af aldehyder og ketoner:

Reduktion af aldehyder giver primære alkoholer, reduktion af ketoner - sekundær.

5. Genvinding af estere:

6. Hydrolyse af estere. Reaktionen er reversibel og kræver regulering for at øge udbyttet af alkoholer:

7. Syntese af aldehyder gennem organometalliske forbindelser:

Kemiske egenskaber af alkoholer. Det vigtigste strukturelle element, der bestemmer reaktiviteten af ​​alkoholer, er hydroxogruppen. De vigtigste reaktivitetsretninger er reaktioner med spaltning af bindinger i retning I og II. Acceptoregenskaberne af oxygen giver en høj polaritet af bindinger i disse retninger.

I retning.

På grund af polariteten af ​​OH-bindingen har alkoholer en vis surhed og dissocierer i henhold til skemaet:

Primære alkoholer har større surhedsgrad, tertiære alkoholer har mindre surhedsgrad, og sekvensen observeres:

Den lavere surhedsgrad af tertiære alkoholer forklares af de positive induktive virkninger af alkylgrupper, som øger elektrontætheden på kulstof og oxygen.

1. Interaktion med metaller:

2. Esterificeringsreaktion:

3. Oxidationsreaktioner. Afhængigt af alkoholens beskaffenhed forløber oxidationsreaktionerne på forskellige måder. Disse reaktioner kan finde sted som dehydrogeneringsreaktioner og som oxidationsreaktioner. Oxidation af primære alkoholer giver aldehyder:

Oxidation af sekundære alkoholer giver ketoner:

Tertiære alkoholer oxideres med et brud i kulbrintekæden og dannelsen af ​​en blanding af syrer og ketoner:

II retning.

1. Hydrohalogenering af alkoholer. Reaktionen udføres i nærværelse af vand-fjernende stoffer:

Alkoholers reaktivitet ændres i rækkefølgen:

tertiær > sekundær > primær

2. Interaktion med phosphorhalogenider:

3. Intramolekylær og intermolekylær dehydrering af alkoholer. Under barske forhold, ved t > 180 0 C, finder intramolekylær dehydrering sted i overensstemmelse med Zaitsev-reglen:

Under milde forhold forekommer intermolekylær dehydrering med dannelsen af ​​estere:

Fysiske egenskaber af alkoholer og deres anvendelse. Alkoholer med antallet af kulstofatomer C 1 - C 10 - væsker, over - faste stoffer. Opløseligheden af ​​alkoholer falder med stigende molekylvægt, og kogepunktet stiger. Unormalt høje kogepunkter for alkoholer forklares med muligheden for dannelse af associerede forbindelser på grund af hydrogenbindinger

Isostrukturalkoholer har højere kogepunkter end normale alkoholer.

methanol. Dens hovedmængde blev opnået ved tør destillation af træ. I øjeblikket produceres methanol i industrien efter følgende skema:

Methanol har en bred og alsidig anvendelse. Betydelige mængder af det forbruges for at opnå formaldehyd, methylamin, farvestoffer og farmakologiske præparater. Methanol er et godt opløsningsmiddel og bruges til at opløse alkali, det bruges til at rense benzin, i maling- og lakindustrien osv. Man skal huske, at methanol er den stærkeste gift, der forårsager blindhed og lammelse.

Det lumske ved methylalkohol er, at det minder meget om ethanol.

Ethanol. Det bruges i fødevareindustrien til fremstilling af alkoholholdige drikkevarer, til fremstilling af estere, der anvendes i konfektureindustrien. I parfumeri bruges ethanol som opløsningsmiddel. Dens indhold i cremer er 5-10%, lotion - 10-60%, deodoranter - op til 80%).

Primære alkoholer med høj molekylvægt.

Cetylalkohol (C 15 H 31 CH 2 OH) som en ester er en del af spermaceti, der udskilles fra hvalers kranieknogler. Spermaceti bruges i parfumeri og syntetiske rengøringsmidler.

Myricylalkohol (C 30 H 61 -CH-OH) i bundet tilstand er en del af bivoks:

Divalente alkoholer (glykoler)

Divalente alkoholer indeholder to hydroxylgrupper i deres sammensætning. Den generelle formel for glykoler er C n H 2 n (OH) 2.

Ifølge den systematiske nomenklatur er navnene på divalente alkoholer dannet ud fra navnet på de tilsvarende alkaner med tilføjelsen af ​​slutningen "diol", positionen af ​​-OH-grupper er angivet med tal

DEFINITION

Begræns monovalente alkoholer kan betragtes som derivater af kulbrinter af metanserien, i hvis molekyler et brintatom er erstattet af en hydroxylgruppe.

Så mættede monovalente alkoholer består af et carbonhydridradikal og en funktionel gruppe -OH. I navnene på alkoholer er hydroxylgruppen betegnet med suffikset -ol.

Den generelle formel for mættede monovalente alkoholer er C n H 2 n +1 OH eller R-OH eller C n H 2 n +2 O. Alkoholens molekylformel afspejler ikke molekylets struktur, da to helt forskellige stoffer kan svarer til den samme bruttoformel, for eksempel er molekylformlen C 2 H 5 OH fælles for både ethylalkohol og acetone (dimethylketon):

CH3-CH2-OH (ethanol);

CH3-O-CH3 (acetone).

Ligesom kulbrinterne i methanserien danner mættede monovalente alkoholer den homologe serie af methanol.

Lad os sammensætte denne serie af homologer og overveje mønstrene for ændringer i de fysiske egenskaber af forbindelserne i denne serie afhængigt af stigningen i kulbrinteradikalet (tabel 1).

Homolog serie (ufuldstændig) af mættede monovalente alkoholer

Tabel 1. Homolog serie (ufuldstændig) af mættede monovalente alkoholer.

Limit monovalente alkoholer er lettere end vand, da deres massefylde er mindre end enhed. Lavere alkoholer er blandbare med vand i alle henseender, med en stigning i kulbrinteradikalen falder denne evne. De fleste alkoholer er meget opløselige i organiske opløsningsmidler. Alkoholer har højere koge- og smeltepunkter end de tilsvarende kulbrinter eller halogenderivater på grund af muligheden for deres dannelse af intermolekylære bindinger.

De vigtigste repræsentanter for mættede monovalente alkoholer er methanol (CH 3 OH) og ethanol (C 2 H 5 OH).

Eksempler på problemløsning

EKSEMPEL 1

EKSEMPEL 2

Alkoholer er en stor gruppe af organiske kemikalier. Det omfatter underklasser af monovalente og polyvalente alkoholer såvel som alle stoffer med en kombineret struktur: aldehydalkoholer, phenolderivater, biologiske molekyler. Disse stoffer indgår i mange typer reaktioner både ved hydroxylgruppen og ved det carbonatom, der bærer den. Disse kemiske egenskaber af alkoholer bør studeres i detaljer.

Typer af alkoholer

Alkoholer indeholder en hydroxylgruppe knyttet til et bærercarbonatom. Afhængigt af antallet af carbonatomer, som bæreren C er forbundet med, er alkoholer opdelt i:

• primær (forbundet til terminalen carbon);
• sekundær (forbundet til en hydroxylgruppe, en hydrogen og to carbonatomer);
• tertiær (forbundet til tre carbonatomer og en hydroxylgruppe);
• blandede (polyvalente alkoholer, hvori der er hydroxylgrupper ved sekundære, primære eller tertiære carbonatomer).

Alkoholer opdeles også afhængigt af antallet af hydroxylradikaler i monovalente og polyvalente. Førstnævnte indeholder kun én hydroxylgruppe ved det bærende carbonatom, for eksempel ethanol. Polyvalente alkoholer indeholder to eller flere hydroxylgrupper på forskellige bærende carbonatomer.

Kemiske egenskaber af alkoholer: tabel

Det er mest bekvemt at præsentere materialet af interesse for os gennem en tabel, der afspejler de generelle principper for alkoholers reaktivitet.

Reaktivitet af alkoholer

På grund af tilstedeværelsen af ​​et kulbrinteradikal i molekylet af monovalent alkohol - C-O-bindingen og O-H-bindingen - indgår denne klasse af forbindelser i adskillige kemiske reaktioner. De bestemmer alkoholers kemiske egenskaber og afhænger af stoffets reaktivitet. Sidstnævnte afhænger igen af ​​længden af ​​carbonhydridradikalet, der er knyttet til bærercarbonatomet. Jo større den er, jo lavere er polariteten af ​​O-H-bindingen, på grund af hvilken reaktionerne, der forløber med eliminering af brint fra alkohol, vil forløbe langsommere. Dette reducerer også dissociationskonstanten for det nævnte stof.

Alkoholers kemiske egenskaber afhænger også af antallet af hydroxylgrupper. Man forskyder elektrontætheden mod sig selv langs sigma-bindingerne, hvilket øger reaktiviteten mod O-H-gruppen. Da dette polariserer C-O-bindingen, er reaktioner med dens brud mere aktive i alkoholer, der har to eller flere O-H-grupper. Derfor er der større sandsynlighed for, at polyvalente alkoholer, hvis kemiske egenskaber er flere, reagerer. De indeholder også flere alkoholgrupper, hvorfor de frit kan reagere med hver af dem.

Typiske reaktioner af monovalente og polyvalente alkoholer

Typiske kemiske egenskaber af alkoholer vises kun i reaktionen med aktive metaller, deres baser og hydrider, Lewis-syrer. Typiske er også interaktioner med hydrogenhalogenider, phosphorhalogenider og andre komponenter til fremstilling af haloalkaner. Alkoholer er også svage baser, derfor reagerer de med syrer og danner hydrogenhalogenider og estere af uorganiske syrer.

Ethere dannes af alkoholer ved intermolekylær dehydrering. De samme stoffer indgår i dehydrogeneringsreaktioner med dannelse af aldehyder fra den primære alkohol og ketoner fra den sekundære. Tertiære alkoholer indgår ikke i sådanne reaktioner. Også de kemiske egenskaber af ethylalkohol (og andre alkoholer) giver mulighed for deres fuldstændige oxidation med oxygen. Dette er en simpel forbrændingsreaktion, ledsaget af frigivelse af vand med kuldioxid og noget varme.

Reaktioner på hydrogenatomet i О-Н bindingen

De kemiske egenskaber af monovalente alkoholer tillader brydning af O-H-bindingen og eliminering af hydrogen. Disse reaktioner forløber, når de interagerer med aktive metaller og deres baser (alkalier), med aktive metalhydrider og også med Lewis-syrer.

Alkoholer reagerer også aktivt med standard organiske og uorganiske syrer. I dette tilfælde er reaktionsprodukterne en ester eller en halogencarbon.

Reaktioner til syntese af haloalkaner (via C-O-bindingen)

Halogenalkaner er typiske forbindelser, der kan opnås fra alkoholer ved flere typer kemiske reaktioner. Især gør de kemiske egenskaber af monovalente alkoholer det muligt at interagere med hydrogenhalogenider, tri- og pentavalente phosphorhalogenider, kvasi-phosphoniumsalte og thionylchlorid. Haloalkaner fra alkoholer kan også opnås på en mellemliggende måde, det vil sige ved syntese af et alkylsulfonat, som senere vil indgå i en substitutionsreaktion.

Et eksempel på den første reaktion med hydrogenhalogenid er angivet i det grafiske appendiks ovenfor. Her reagerer butylalkohol med hydrogenchlorid og danner chlorbutan. Generelt kaldes klassen af ​​forbindelser, der indeholder chlor og et carbonhydridmættet radikal, et alkylchlorid. Biproduktet af kemisk interaktion er vand.

Reaktioner med produktion af alkylchlorid (iodid, bromid eller fluorid) er ret talrige. Et typisk eksempel er interaktionen med phosphortribromid, phosphorpentachlorid og andre forbindelser af dette grundstof og dets halogenider, perchlorider og perfluorider. De fortsætter ved mekanismen for nukleofil substitution. Alkoholer reagerer også med thionylchlorid for at danne chloralkan og frigive SO 2 .

Visuelt præsenteres de kemiske egenskaber af monovalente mættede alkoholer indeholdende et mættet kulbrinteradikal i form af reaktioner i illustrationen nedenfor.

Alkoholer reagerer let med kvasi-phosphoniumsaltet. Imidlertid er denne reaktion mest fordelagtig, når man fortsætter med monovalente sekundære og tertiære alkoholer. De er regioselektive og tillader "implantation" af en halogengruppe på et nøje defineret sted. Produkterne fra sådanne reaktioner opnås med en høj massefraktion af udbyttet. Og polyvalente alkoholer, hvis kemiske egenskaber er noget anderledes end monovalente, kan isomerisere under reaktionen. Derfor er det svært at opnå målproduktet. Et eksempel på en reaktion på billedet.

Intramolekylær og intermolekylær dehydrering af alkoholer

Hydroxylgruppen placeret ved det understøttende carbonatom kan fraspaltes ved hjælp af stærke acceptorer. Sådan forløber intermolekylære dehydreringsreaktioner. Når et alkoholmolekyle interagerer med et andet i en opløsning af koncentreret svovlsyre, spaltes et vandmolekyle fra begge hydroxylgrupper, hvis radikaler kombineres og danner et ethermolekyle. Med intermolekylær dehydrering af ethanol kan dioxan opnås - et dehydreringsprodukt af fire hydroxylgrupper.

Ved intramolekylær dehydrering er produktet en alken.

Disse er derivater af carbonhydrider, hvor et brintatom er erstattet af en hydroxygruppe. Den generelle formel for alkoholer er C&H 2 n +1 Åh.

Klassificering af monovalente alkoholer.

Afhængigt af hvor HAN- gruppe, skelne mellem:

Primære alkoholer:

Sekundære alkoholer:

Tertiære alkoholer:

.

Isomerisme af monovalente alkoholer.

Til monovalente alkoholer karakteristisk isomerisme af kulstofskelettet og isomerisme af positionen af ​​hydroxygruppen.

Fysiske egenskaber af monovalente alkoholer.

Reaktionen forløber efter Markovnikovs regel, derfor kan kun primær alkohol opnås fra primære alkener.

2. Hydrolyse af alkylhalogenider under påvirkning af vandige opløsninger af alkalier:

Hvis opvarmningen er svag, sker der intramolekylær dehydrering, hvilket resulterer i dannelsen af ​​ethere:

B) Alkoholer kan reagere med hydrogenhalogenider, hvor tertiære alkoholer reagerer meget hurtigt, mens primære og sekundære alkoholer reagerer langsomt:

Brugen af ​​monovalente alkoholer.

Alkoholer De bruges hovedsageligt i industriel organisk syntese, i fødevareindustrien, i medicin og apotek.