А.М. Евтушенко, И.Г. Крашенинникова
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
СПИРТЫ, ФЕНОЛЫ И НАФТОЛЫ.
Учебно-практическое пособие для студентов технологических специальностей, всех
форм обучения
www.msta . ru
Москва - 2004 4130
УДК: 547
© Домбровский В.А., Падалкина В.С., Евтушенко А.М., Крашенинникова И.Г. Органическая химия. Спирты, фенолы и нафтолы: Учебно-практическое пособие. – М., МГУТУ, 2004.
Учебное пособие содержит материал по разделу «Спирты», а также по разделам «Фенолы», Нафтолы». Указаны способы получения, химические свойства и применение. Для закрепления материала даны контрольные вопросы и тесты.
Пособие предназначено для студентов технологических специальностей 2, 3 курсов всех форм обучения.
Авторы: Домбровский Владимир Андреевич, Падалкина Валентина Стефановна, Евтушенко Анатолий Михайлович, Крашенинникова Ирина Геннадьевна.
Рецензенты: Профессор, д.х.н. каф. «Синтез полимеров» МГАТХТ им. М.В. Ломоносова Прокопов Н.И..
Доцент, к.х.н. каф. «Органической химии» МГУПБ Фонский Д.Ю.
Редактор: Свешникова Н.И.
© Московский государственный университет технологий и управления, 2004
109004, Москва, Земляной вал,73.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.. 4
1. АЛКАНОЛЫ (СПИРТЫ) 4
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ.. 4
1.2. ОДНОАТОМНЫЕ СПИРТЫ. 5
1.3. НОМЕНКЛАТУРА. 5
1.4. ИЗОМЕРИЯ.. 5
1.5. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ.. 7
1.6. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. 9
1.7. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. 10
1.7.1. КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СПИРТОВ.. ..10
1.7.2. РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ ВОДОРОДА ГИДРОКСИЛЬНОЙ ГРУППЫ... 10
1.7.3. РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ ГИДРОКСИЛЬНОЙ ГРУППЫ... 12
1.7.4. РЕАКЦИЯ С ГАЛОГЕНОВОДОРОДАМИ.. 12
1.7.5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ГАЛОИДНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ ФОСФОРА И С ХЛОРИСТЫМ ТИОНИЛОМ... 14
1.7.6. РЕАКЦИЯ ЭТЕРИФИКАЦИИ.. 15
1.7.7. ДЕГИДРАТАЦИЯ СПИРТОВ.. 15
1.7.8. ПРАВИЛО ЗАЙЦЕВА.. 16
1.7.9. АЛКИЛИРОВАНИЕ СПИРТОВ.. 16
1.7.10. ОКИСЛЕНИЕ СПИРТОВ.. 17
1.7.11. ИДЕНТИФИКАЦИЯ СПИРТОВ.. 19
1.7.12. ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ.. 19
1.8. ВЫСШИЕ СПИРТЫ... 21
2.НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ ОДНОАТОМНЫЕ СПИРТЫ... 22
3. ДВУХАТОМНЫЕ СПИРТЫ (ГЛИКОЛИ) 24
3.1. НОМЕНКЛАТУРА.. 25
3.2. ИЗОМЕРИЯ.. 25
3.3. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ.. 25
3.4. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.. 26
3.4.1. ПЕРЕГРУППИРОВКА 1,2-ГЛИКОЛЕЙ.. 30
4. ТРЕХАТОМНЫЕ СПИРТЫ (ГЛИЦЕРИН) 31
4.1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ.. 31
4.2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.. 32
4.2.1. ДИХЛОРГИДРИНЫ ГЛИЦЕРИНА.. 33
5. ФЕНОЛЫ... 34
5.1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОДНОАТОМНЫХ ФЕНОЛОВ.. 35
5.2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.. 35
5.2.1. РЕАКЦИИ ПО ГИДРОКСИЛЬНОЙ ГРУППЕ.. 36
5.2.2. РЕАКЦИИ АРОМАТИЧЕСКОГО ЯДРА.. 37
6. НАФТОЛЫ... 40
7. АРОМАТИЧЕСКИЕ СПИРТЫ... 42
7.1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ.. 42
7.2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.. 43
8. ФЕНОЛОСПИРТЫ... 44
9. ВЫСШИЕ СПИРТЫ. ВОСКИ.. 45
10. ПРИМЕНЕНИЕ В ПИЩЕВЫХ БИОТЕХНОЛОГИЯХ.. 46
ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.. 48
ТЕСТ ПО ТЕМЕ.. 499
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 550
ВВЕДЕНИЕ
Трудно назвать объекты народного хозяйства, где бы ни использовались органические соединения, содержащие одну или несколько гидроксильных групп. Например, этиловый спирт используется для получения синтетического каучука, уксусной кислоты, органических красителей, диэтилового эфира, сложных эфиров (фруктовых эссенций), фармацевтических препаратов и т.д. Этанол – прекрасный растворитель. Для органической химии он имеет такое же значение, как для неорганической химии – вода. Используют этиловый спирт также в парфюмерии, пищевой промышленности.
Спирты с длинными цепями встречаются в восках растений и найдены в насекомых и некоторых животных. Например, фенетиловый спирт PhCH2CH2OH является главным летучим компонентом розового масла, цетиловый спирт С16Н33ОН в виде эфира пальмитиновой кислоты найден в спермацете, а мирициловый спирт С30Н61ОН присутствует в воске. Большой интерес, проявляемый в последнее время к ненасыщенным спиртам, во многом обусловлен изучением феромонов насекомых (стимуляторов поведения).
В данном учебном пособии изложен материал по строению, свойствам и нахождению в природе одно-, двух-, трехатомных алифатических и ароматических спиртов.
Даны тестовые вопросы и упражнения для самостоятельной работы, приведен список рекомендуемой литературы.
Применение отдельных спиртов в пищевой промышленности выделено в отдельный раздел.
АЛКАНОЛЫ (СПИРТЫ)
Спирты – это производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на соответствующее количество гидроксильных групп – ОН. Спирты называют еще алкоголятами (от арабского ,,алкоголь” – спирт).
КЛАССИФИКАЦИЯ
Спирты классифицируют по количеству гидроксильных групп, которые содержатся в его молекуле, а также по характеру его углеродного атома (первичного, вторичного, третичного), с которым соединена гидроксильная группа. Количество гидроксильных групп в молекуле спирта называют его атомностью. По атомности спирты разделяют на одно-, двух-, трех- и многоатомные. Одноатомные спирты имеют одну гидроксильную группу, двухатомные – две, трехатомные – три гидроксильные группы и т.д. Спирты, которые имеют четыре и больше гидроксильных групп, называют многоатомными. Примером одноатомного спирта является этиловый спирт Н3С-СН2-ОН, двухатомного – этиленгликоль НО-СН2-СН2-ОН, трехатомного – глицерин СН2(ОН)-СН(ОН)-СН2-ОН, многоатомного – гексит СН2(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН2-ОН.
В зависимости от того, с каким углеродным атомом – первичным, вторичным или третичным – соединена гидроксильная группа, различают первичные, вторичные и третичные спирты. Например, первичный бутиловый спирт Н3С – СН2 – СН2 – СН2 – ОН, вторичный бутиловый спирт Н3С – СН2 – СН(ОН) – СН3, третичный бутиловый спирт (Н3С)3С – ОН. Ознакомление с классом спиртов начнем с простейших – насыщенных (предельных) одноатомных спиртов, которые имеют общую формулу CnH2n+1 – OH.
ОДНОАТОМНЫЕ СПИРТЫ.
Одноатомные спирты образуют гомологический ряд, который можно легко записать, используя гомологический ряд насыщенных (предельных) углеводородов, заменяя в них один атом водорода на гидроксильную группу (табл.1).
НОМЕНКЛАТУРА.
Одноатомные спирты называют по исторической (тривиальной или эмпирической), рациональной и систематической (международной или ИЮПАК) номенклатурам (табл.1). По исторической номенклатуре название одноатомного спирта происходит от названия радикала, с которым соединена гидроксильная группа. Например, метиловый спирт, этиловый спирт, пропиловый спирт и т.д. По рациональной номенклатуре спирты рассматривают как замещенные самого простого из спиртов – метилового, который называют карбинолом. Например, метилкарбинол, этилкарбинол и т. д. По систематической номенклатуре название спирта образуют от названия соответствующего предельного углеводорода, прибавляя к нему суффикс – ол. Положение гидроксильной группы обозначают номером атома углерода, возле которого она расположена. Углеводородную цепь нумеруют так, чтобы атом углерода с гидроксильной группой имел наименьшее числовое значение. Например:
|
|
Некоторые спирты имеют еще эмпирические названия, которые связаны с историей открытия или получения этого спирта из того или другого природного продукта. Например, метиловый спирт часто называют древесным, поскольку его получают сухой перегонкой древесины, этиловый спирт называют винным, поскольку его впервые обнаружили в виноградном вине и длительное время получали перегонкой вина. Отсюда пошло и латинское название этого спирта – Spiritus Vini - ,,дух вина”.
1.4. ИЗОМЕРИЯ
Изомерия спиртов может быть обусловлена разветвлением углеводородной цепи ее молекулы, положением гидроксильной группы в этой цепи, а также конформацией. Первые два члена гомологического ряда спиртов (табл. 1) - метиловый Н3С-ОН и этиловый Н3С-СН2-ОН – изомеров не имеют. Пропиловый спирт существует в виде двух изомеров – первичного и вторичного (изо-)пропилового спирта. Легко заметить, что эти спирты отличаются один от другого положением гидроксильной группы в молекуле. У бутилового спирта четыре изомера (табл. 1) – первичный и вторичный
|
| Н3С – СН2 – СН2 – СН3 | Н3С – СН2 – СН3 | Н3С – СН3 | СН4 | 1 | Формула | Насыщенные (предельные) углеводороды | |||||
