Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

14.4: Реакції спиртів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    22010

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    1. Наведіть два основних типи реакцій спиртів.
    2. Опишіть результат окислення первинного спирту.
    3. Опишіть результат окислення вторинного спирту.

    Хімічні реакції в спиртах відбуваються в основному на функціональній групі, але деякі включають атоми водню, прикріплені до атома вуглецю, що несе OH, або до сусіднього атома вуглецю. З трьох основних видів алкогольних реакцій, які узагальнені на малюнку\(\PageIndex{1}\), два - дегідратація і окислення - розглядаються тут. Третій тип реакції - етерифікація - охоплюється в інших місцях.

    Блок-схема трьох можливих реакцій алкоголю. Кінцеві продукти реакцій також показані в кінці блок-схеми.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Реакції спиртів. Тут розглядається окислення і зневоднення спиртів.

    • Зневоднення

      Як зазначається на малюнку\(\PageIndex{1}\), спирт піддається зневодненню в присутності каталізатора з утворенням алкена і води. Реакція видаляє групу OH з атома вуглецю спирту і атом водню з сусіднього атома вуглецю в тій же молекулі:

      Структурна формула зневоднення етанолу при надлишку концентрованої сірчаної кислоти при 180 градусах Цельсія. Продукти є етилен і побічний продукт молекули води.

      За належних умов можливе зневоднення між двома молекулами алкоголю. Видаляється вся OH група однієї молекули і тільки атом водню групи ОН другої молекули. Дві етилові групи, прикріплені до атома кисню, утворюють молекулу ефіру.

      Дві молекули етанолу зневоднюються під концентрованою сірчаною кислотою при 140 градусах Цельсія і надлишку етанолу, щоб дати діетиловий ефір і молекулу води.

      (Ефіри обговорюються в інших місцях) Таким чином, залежно від умов, можна готувати або алкени, або ефіри шляхом зневоднення спиртів.

      Як дегідратація, так і реакції гідратації відбуваються безперервно в клітинному метаболізмі, при цьому ферменти служать каталізаторами і при температурі близько 37° C, наступна реакція відбувається на шляху «Емден—Мейєргоф»

      Структурна формула 2 фосфогліцерату, що утворює фосфоенолпіруват і молекулу води за допомогою ферментів.

      Хоча беруть участь сполуки складні, реакція однакова: усунення води з вихідного матеріалу. Ідея полягає в тому, що якщо ви знаєте хімію певної функціональної групи, ви знаєте хімію сотень різних сполук.

      Окислення

      Первинний і вторинний спирти легко окислюються. Ми бачили раніше, як метанол і етанол окислюються печінковими ферментами з утворенням альдегідів. Оскільки різні окислювачі можуть призвести до окислення, ми можемо вказати окислювач, не вказавши конкретний, написавши рівняння із символом [O] над стрілкою. Наприклад, ми пишемо окислення етанолу - первинного спирту - для утворення ацетальдегіду - альдегіду - наступним чином:

      Формула етанолу, що реагує з утворенням ацетальдегіду з O в дужці над стрілкою вправо.

      Ми побачимо, що альдегіди ще легше окислюються, ніж спирти, і дають карбонові кислоти. Вторинні спирти окислюються до кетонів. Окислення ізопропілового спирту дихроматом калію (K 2 Cr 2 O 7) дає ацетон, найпростіший кетон:

      На відміну від альдегідів, кетони відносно стійкі до подальшого окислення, тому не потрібно особливих запобіжних заходів для їх виділення в міру їх утворення. Зверніть увагу, що при окисленні як первинних (RCH 2 OH), так і вторинних (R 2 CHOH) спиртів з молекули спирту видаляються два атоми водню, один з групи OH, а інший - з атома вуглецю, який несе групу OH.

      Ці реакції також можуть проводитися в лабораторії з хімічними окислювачами. Одним з таких окислювачів є дихромат калію. Збалансоване рівняння (показує тільки види, що беруть участь в реакції) в даному випадку виглядає наступним чином:

      Хімічне рівняння 8 іона водню, що вступає в реакцію з іоном дихромата і 3 етанолу з утворенням 3 ацетальдегіду, 2 хрому надскрипт 3 позитивного іона і 7 води.

      Окислення алкоголю має важливе значення в живих організмах. Реакції окислення, керовані ферментами, забезпечують енергетичні клітини, необхідні для корисної роботи. Один етап метаболізму вуглеводів передбачає окислення вторинної алкогольної групи в ізолимонній кислоті до кетонової групи:

      Ізоцитрат утворює оксалосукцинат за допомогою ферментів.

      Загальний тип реакції такий же, як і при перетворенні ізопропілового спирту в ацетон.

      Третинні спирти (R 3 COH) стійкі до окислення, оскільки атом вуглецю, який несе групу OH, не має приєднаного атома водню, а замість цього пов'язаний з іншими атомами вуглецю. Описані нами реакції окислення передбачають утворення подвійного зв'язку вуглець-кисень. Таким чином, атом вуглецю, що несе групу OH, повинен мати можливість вивільнити один із приєднаних до нього атомів, утворюючи подвійний зв'язок. Зв'язка вуглець-водень легко порушується в окислювальних умовах, але вуглецево-вуглецеві зв'язки - ні. Тому третинні спирти нелегко окислюються.

      Приклад\(\PageIndex{1}\)

      Напишіть рівняння окислення кожного спирту. Використовуйте [O] над стрілкою, щоб вказати окислювач. Якщо ніякої реакції не відбувається, напишіть «немає реакції» після стрілки.

      1. СН 3 СН 2 СН 2 СН 2 СН 2 ОН
      2. Зліва направо на прямому ланцюзі алкану є чотири вуглецю з метиловою і гідроксильною групою на вуглеці 2.
    • Зліва направо на прямому ланцюзі алкану є шість вуглеців з гідроксильною групою на вуглеці 2.
      • Рішення

      Першим кроком є визнання класу кожного алкоголю первинним, вторинним або третинним.

      1. Цей спирт має групу OH на атомі вуглецю, який приєднаний лише до одного іншого атома вуглецю, тому він є первинним спиртом. Окислення утворює спочатку альдегід і подальше окислення утворює карбонову кислоту.
      2. Цей алкоголь має групу OH на атомі вуглецю, який приєднаний до трьох інших атомів вуглецю, тому це третинний спирт. Ніякої реакції не відбувається.
      3. Цей алкоголь має групу OH на атомі вуглецю, який приєднаний до двох інших атомів вуглецю, тому він є вторинним спиртом; окислення дає кетон.
      Вправа\(\PageIndex{1}\)

      Напишіть рівняння окислення кожного спирту. Використовуйте [O] над стрілкою, щоб вказати окислювач. Якщо ніякої реакції не відбувається, напишіть «немає реакції» після стрілки.

      1. Зліва направо на прямому ланцюзі алкану є шість вуглеців з гідроксильною групою та метильною групою на вуглеці 3.
    • Зліва направо на прямому ланцюзі алкану є чотири вуглеці з метильною групою на вуглеці 3, а також гідроксильна група на вуглеці 4.
    • Зліва направо на прямому ланцюзі алкану є шість вуглеців з метильною групою на вуглеці 2 і гідроксильною групою на вуглеці 3.

      • Резюме

      Спирти можуть зневоднюватися з утворенням або алкенів (більш висока температура, надлишок кислоти), або ефірів (нижча температура, надлишок алкоголю). Первинні спирти окислюються з утворенням альдегідів. Вторинні спирти окислюються з утворенням кетонів. Третинні спирти не легко окислюються.

    1. Back to top
    • Was this article helpful?

    Recommended articles

    1. Article type
      Section or Page
      License
      CC BY-NC-SA
      License Version
      3.0
      Show Page TOC
      No on Page
    2. Tags
      1. source[translate]-chem-86276