Основные свойства спиртов

Что про­ис­хо­дит с водой, если к ней до­ба­вить кис­ло­ту?

1. В ре­зуль­та­те дис­со­ци­а­ции кис­ло­ты об­ра­зу­ет­ся ион во­до­ро­да:

HCl  H⁺+Cl^-

2. Ион во­до­ро­да при­со­еди­ня­ет­ся к непо­де­лен­ной элек­трон­ной паре атома кис­ло­ро­да воды. Об­ра­зу­ет­ся ион гид­рок­со­ния:

+H⁺ 

ион гид­рок­со­ния

Вода в дан­ной ре­ак­ции вы­сту­па­ет ос­но­ва­ни­ем, т.к. при­со­еди­ня­ет ион во­до­ро­да.

Что про­ис­хо­дит со спир­том, если к нему до­ба­вить кис­ло­ту?

То же самое:

   +   H⁺      

Об­ра­зу­ет­ся ион ал­кок­со­ния.

Что надо пом­нить об этих ре­ак­ци­ях?

1. На­ря­ду с ин­фор­ма­ци­ей о кис­лот­ных свой­ствах воды и спир­тов (см. преды­ду­щий урок), эти ре­ак­ции го­во­рят об ам­фо­тер­но­сти[1] воды и спир­тов.

2. Эти ре­ак­ции об­ра­ти­мы.

Нуклеофильное замещение

От­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ный анион кис­ло­ты может «вы­тес­нить» мо­ле­ку­лу воды из иона ал­кок­со­ния, заняв ее место:

 + Cl^- → CH₃CH₂Cl + H₂O

В ре­зуль­та­те ре­ак­ции про­ис­хо­дит нук­лео­филь­ноеза­ме­ще­ние гид­рок­силь­ной груп­пы спир­та на анион кис­ло­ты:

 + HCl → CH₃CH₂Cl + H₂O

Нук­лео­филь­ные ре­ак­ции – ре­ак­ции, за­клю­ча­ю­щи­е­ся в атаке ре­а­ген­та, име­ю­ще­го из­бы­точ­ную элек­трон­ную плот­ность, на атом уг­ле­ро­да с ча­стич­ным по­ло­жи­тель­ным за­ря­дом.

Нук­лео­филь­ное за­ме­ще­ние (S_N) от­ли­ча­ет­ся от дру­гих ре­ак­ций за­ме­ще­ния тем, что

атом уг­ле­ро­да, по ко­то­ро­му про­ис­хо­дит атака ре­а­ген­та, несет ча­стич­ный по­ло­жи­тель­ный заряд. Ре­а­гент яв­ля­ет­ся нук­лео­фи­лом (Nu) – ча­сти­цей с из­быт­ком элек­трон­ной плот­но­сти.

Пример нуклеофильного замещения – реакция этерификации

Ре­ак­ция эте­ри­фи­ка­ции — ре­ак­ция об­ра­зо­ва­ния слож­но­го эфира[2] при вза­и­мо­дей­ствии спир­та и кис­ло­ты:

CH₃CH₂–OH + H₂SO₄ → + H₂O

этил­суль­фат

В из­быт­ке спир­та:

2CH₃CH₂–OH + H₂SO₄ →  + 2H₂O.

ди­этил­суль­фат

При на­гре­ва­нии эти эфиры раз­ла­га­ют­ся с вы­де­ле­ни­ем сер­ной кис­ло­ты:

CH₂=CH₂ + H₂SO₄

эти­лен

  CH₃–CH₂–O–CH₂–CH₃ + H₂SO₄

ди­эти­ло­вый эфир

Т.е. вза­и­мо­дей­ствие спир­та с сер­ной кис­ло­той при на­гре­ва­нии сво­дит­ся к де­гид­ра­та­ции спир­та, а сер­ная кис­ло­та иг­ра­ет роль ка­та­ли­за­то­ра (от­би­ра­ет воду):

CH₃–CH₂–OH  CH₂=CH₂ + H₂O

2CH₃–CH₂–OH  CH₃–CH₂–O–CH₂–CH₃ + H₂O

Простые эфиры

Про­стые эфиры – ве­ще­ства, в ко­то­рых два уг­ле­во­до­род­ных ра­ди­ка­ла со­еди­не­ны между собой через атом кис­ло­ро­да:R₁–O–R₂

1. Про­стые эфиры на­зы­ва­ют, пе­ре­чис­ляя уг­ле­во­до­род­ные ра­ди­ка­лы в ал­фа­вит­ном по­ряд­ке и до­бав­ляя слово «эфир». Если ра­ди­ка­лы оди­на­ко­вы, это обо­зна­ча­ют ча­сти­цей «ди»:

СН₃-О-С₂Н₅ ме­ти­л­эти­ло­вый эфир

С₄Н₉-О-СН₃ бу­тил­ме­ти­ло­вый эфир

С₄Н₉-О-С₄Н₉ ди­бу­ти­ло­вый эфир

2. Про­стые эфиры изо­мер­ны спир­там:

На­при­мер, ве­ще­ству со­ста­ва С₂Н₆О будут со­от­вет­ство­вать изо­ме­ры: С₂Н₅ОН эти­ло­вый спирт и СН₃-О-СН₃ ди­ме­ти­ло­вый эфир.

3. Про­стые эфиры не могут об­ра­зо­вы­вать во­до­род­ные связи, т.к. в них нет связи Н-О. По­это­му они плохо рас­тво­ри­мы в воде, и тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния эфи­ров на­мно­го ниже тем­пе­ра­тур ки­пе­ния со­от­вет­ству­ю­щих спир­тов.

             Но:                 

на­зва­ние	фор­му­ла	Ткип, оС
эти­ло­вый спирт	С2Н6О              (С2Н5ОН)	78,4
ди­ме­ти­ло­вый эфир	С2Н6О              (СН3-О-СН3)	-23,7

Табл. 1

Раз­ли­чие в фи­зи­че­ских свой­ствах спир­тов и эфи­ров (см. Табл. 1) из-за того, что в эфи­рах нет во­до­род­ной связи. Это также объ­яс­ня­ет вы­со­кую ле­ту­честь этих ве­ществ.

Под­ве­де­ние итога

Вы рассмотрели тему «Хи­ми­че­ские свой­ства спир­тов – 2. Нук­лео­филь­ное за­ме­ще­ние в спир­тах». Вы по­вто­ри­ли, в чём со­сто­ит сход­ство и раз­ли­чие между хи­ми­че­ски­ми свой­ства­ми спир­тов и воды. Затем рас­смот­ре­ли новый тип ре­ак­ции, ко­то­рый на­зы­ва­ет­ся нук­лео­филь­ным за­ме­ще­ни­ем в спир­тах. По­дроб­но узна­ли, как ведёт себя спирт в ре­ак­ции с дру­ги­ми ве­ще­ства­ми.