Video tutorial 2: Fenol: propiedades químicas

Conferencia: Característica Propiedades químicas alcoholes saturados monohídricos y polihídricos, fenol

Alcoholes y fenoles

Dependiendo del tipo de radical hidrocarbonado, así como, en algunos casos, de las peculiaridades de unión del grupo -OH a este radical hidrocarbonado, los compuestos con función hidroxilo se dividen en alcoholes y fenoles.

Hay una división de compuestos orgánicos en alcoholes y fenoles. Esta división se basa en el tipo de radical hidrocarbonado y las peculiaridades de la unión de los grupos -OH al mismo.

Alcoholes (alcanoles)- derivados de limitación y hidrocarburos insaturados en el que el grupo OH está unido a un radical hidrocarbonado sin unión directa al anillo aromático.

Fenoles- sustancias orgánicas que tienen en la estructura Grupos OH directamente unidos al anillo aromático.

Estas características de la posición de los grupos OH afectan significativamente la diferencia en las propiedades de los alcoholes y fenoles. En compuestos fenólicos Comunicación O-N más polar en comparación con los alcoholes. Esto aumenta la movilidad del átomo de hidrógeno en el grupo OH. Los fenoles son mucho más brillantes que los alcoholes, se expresan propiedades ácidas.

Clasificación de alcoholes

Hay varias clasificaciones de alcoholes. Entonces, por la naturaleza del radical hidrocarbonado los alcoholes se clasifican en:

• Límite que contiene solo radicales hidrocarbonados saturados. En sus moléculas, uno o más átomos de hidrógeno se reemplazan por un grupo OH, por ejemplo:

Etanodiol-1,2 (etilenglicol)

• Ilimitado que contienen enlaces dobles o triples entre átomos de carbono, por ejemplo:

Propen-2-ol-1 (alcohol alílico)

• Aromático que contienen un anillo de benceno y un grupo OH en la molécula, que están unidos entre sí a través de átomos de carbono, por ejemplo:

Fenilmetanol (alcohol bencílico)

Atomicidad, es decir el número de grupos OH, los alcoholes se dividen en:

• Monoatómico, por ejemplo:

• Diatómico (glicoles) , por ejemplo:

Triatómico, por ejemplo:

Poliatómico que contiene más de tres grupos OH, por ejemplo:

Por la naturaleza del enlace entre el átomo de carbono y el grupo OH los alcoholes se clasifican en:

• Primario, en el que el grupo OH está unido al átomo de carbono primario, por ejemplo:

• Secundario, en el que el grupo OH está unido a un átomo de carbono secundario, por ejemplo:

Terciariomi, en el que el grupo OH está unido a un átomo de carbono terciario, por ejemplo:

El codificador USE en química requiere que usted conozca las propiedades químicas de los alcoholes limitantes monohídricos y polihídricos, considérelos.
Propiedades químicas de los alcoholes monohídricos saturados.

1. Reacciones de sustitución

Interacción con alcalinos, metales alcalinotérreos , como resultado, se forman alcoholatos metálicos y se libera hidrógeno. Por ejemplo, cuando el alcohol etílico y el sodio interactúan, se forma etilato de sodio:

2C 2 H 5 OH + 2Na → 2C 2 H 5 ONa + H2

Es importante recordar la siguiente regla para esta reacción: los alcoholes no deben contener agua, de lo contrario la formación de alcoholatos será imposible, ya que se hidrolizan fácilmente.

Reacción de esterificación , es decir. la interacción de alcoholes con ácidos orgánicos e inorgánicos que contienen oxígeno conduce a la formación de ésteres. Esta reacción es catalizada por ácidos inorgánicos fuertes. Por ejemplo, la interacción del etanol con ácido acético forma acetato de etilo (acetato de etilo):

El mecanismo de reacción de esterificación se ve así:

Esta es una reacción reversible, por lo tanto, para desplazar el equilibrio hacia la formación de un éster, la reacción se lleva a cabo con calentamiento, así como en presencia de ácido sulfúrico concentrado como sustancia deshidratante.

Interacción de alcoholes con haluros de hidrógeno ... Bajo la acción de los ácidos hidrohálicos sobre los alcoholes, el grupo hidroxilo es reemplazado por un átomo de halógeno. Como resultado de esta reacción, se forman alcanos halogenados y agua. Por ejemplo:

C 2 H 5 OH + HCl → C 2 H 5 Cl + H 2 O.

Esta es una reacción reversible.

2. Reacciones de eliminación (escisión)

Deshidratación de alcoholes puede ser intermolecular e intramolecular.

Cuando es intermolecular, una molécula de agua se forma como resultado de la eliminación de un átomo de hidrógeno de una molécula de alcohol y un grupo hidroxilo de otra molécula. Como resultado, se forman éteres (R-O-R). Las condiciones de reacción son la presencia de ácido sulfúrico concentrado y calentamiento a 140 0 C:

С 2 Н 5 ОC 2 H 5 → C 2 H 5 -O-C 2 H 5 + H 2 O

La deshidratación del etanol con etanol dio como resultado la formación de éter dietílico (etoxietano) y agua.

CH 3 OC 2 H 5 → CH 3 -O-C 2 H 5 + H 2 O

La deshidratación del metanol con etanol dio como resultado la formación de metil etil éter (metoxietano) y agua.

La deshidratación intramolecular de alcoholes, a diferencia de la deshidratación intermolecular, procede de la siguiente manera: una molécula de agua se separa de una molécula de alcohol:

Este tipo de deshidratación requiere un fuerte calentamiento. Como resultado, se forma una molécula de alcohol a partir de una molécula de alqueno y una molécula de agua.

Dado que la molécula de metanol contiene solo un átomo de carbono, la deshidratación intramolecular es imposible para ella. Con la deshidratación intermolecular del metanol, solo se puede formar un éter (CH 3 -O-CH 3):

2CH 3 OH → CH 3 -O-CH 3 + H 2 O.

Debe recordarse que en el caso de deshidratación de alcoholes asimétricos, la eliminación intramolecular del agua procederá de acuerdo con la regla de Zaitsev, es decir, se eliminará hidrógeno del átomo de carbono menos hidrogenado.

Deshidrogenación de alcoholes:

a) La deshidrogenación de alcoholes primarios cuando se calientan en presencia de cobre metálico conduce a la formación de aldehídos:

b) En el caso de alcoholes secundarios, condiciones similares conducirán a la formación de cetonas:

c) Los alcoholes terciarios no se someten a deshidrogenación.

3. Reacciones de oxidación

Combustión... Los alcoholes entran fácilmente en una reacción de combustión. Esto produce una gran cantidad de calor:

2СН 3 - ОН + 3O 2 → 2CO 2 + 4H 2 O + Q.

Oxidación los alcoholes se producen en presencia de catalizadores Cu, Cr, etc. cuando se calientan. La oxidación también ocurre en presencia de una mezcla de cromo (H 2 SO 4 + K 2 Cr 2 O 7) o permanganato de magnesio (KMnO 4). Los alcoholes primarios forman aldehídos, por ejemplo:

C 2 H 5 OH + CuO → CH 3 COH + Cu + + H 2 O.

Como resultado, obtuvimos acetaldehído (etanal, acetaldehído), cobre, agua. Si el aldehído formado no se elimina del medio de reacción, se forma el ácido correspondiente.

Los alcoholes secundarios en las mismas condiciones forman cetonas:

La reacción de oxidación no es típica de los alcoholes terciarios.

Propiedades químicas de los alcoholes polihídricos.

Los alcoholes polihídricos son más ácidos fuertes que monoatómico.

Para los alcoholes polihídricos, lo mismo que para los alcoholes monohídricos son característicos de las reacciones con metales alcalinos, alcalinotérreos. En este caso, se reemplaza un número diferente de átomos de hidrógeno de grupos OH en la molécula de alcohol. Como resultado, se forman sales. Por ejemplo:

Dado que los alcoholes polihídricos tienen propiedades más ácidas que los alcoholes monohídricos, reaccionan fácilmente no solo con los metales, sino también con sus hidróxidos de metales pesados. La reacción con hidróxido de cobre 2 es una reacción cualitativa para alcoholes polihídricos. El precipitado azul, al interactuar con el alcohol polihídrico, se convierte en una solución azul brillante.

• La reacción de esterificación, es decir interacción con ácidos orgánicos e inorgánicos que contienen oxígeno con la formación de ésteres:

C 6 H 5 ONa + CH 3 COCl → C 6 H 5 OCOCH 3 + NaCl

Los alcoholes polihídricos (polialcoholes, polioles) son compuestos orgánicos de la clase de alcohol que contienen más de un grupo hidroxilo -OH.

Glucosa С 6 Н 12 О 6 - monosacárido (monosa) - un compuesto polifuncional que contiene un grupo aldehído o ceto y varios grupos hidroxilo, es decir, polihidroxialdehídos y polihidroxicetonas.

Interacción de alcoholes polihídricos con hidróxido de cobre (II)

Las reacciones cualitativas con hidróxido de cobre (II) a alcoholes polihídricos tienen como objetivo determinar sus propiedades ácidas débiles.

Cuando se agrega hidróxido de cobre (II) recién precipitado, ambiente alcalino a una solución acuosa de glicerina (HOCH 2-CH (OH) -CH 2 OH), y luego a una solución de etilenglicol (etanodiol) (HO CH 2-CH 2 OH), el precipitado de hidróxido de cobre se disuelve en ambos casos y aparece un color azul brillante de la solución (color índigo profundo). Esto indica las propiedades ácidas de la glicerina y el etilenglicol.

СuSO 4 + 2NaOH = Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

La reacción con Cu (OH) 2 es una reacción cualitativa a alcoholes polihídricos con grupos OH vecinos, lo que provoca sus débiles propiedades ácidas. La formalina y el hidróxido de cobre dan la misma reacción cualitativa: el grupo aldehído reacciona de manera ácida.

Reacción cualitativa de glucosa con hidróxido de cobre (II)

La reacción de glucosa con hidróxido de cobre (II) al calentar demuestra propiedades reconstituyentes glucosa. Cuando se calienta, la reacción de glucosa con hidróxido de cobre (II) procede con la reducción del cobre cúprico Cu (II) a cobre cuproso Cu (I). Al principio, se forma un precipitado amarillo de óxido de cobre CuO. En el curso del calentamiento adicional, el CuO se reduce a óxido de cobre (I) - Cu 2 O, que precipita como un precipitado rojo. Durante esta reacción, la glucosa se oxida a ácido glucónico.

2 HOCH 2 - (CHOH) 4) - CH = O + Cu (OH) 2 = 2HOCH 2 - (CHOH) 4) - COOH + Cu 2 O ↓ + 2 H 2 O

Esta es una reacción cualitativa de glucosa con hidróxido de cobre a un grupo aldehído.

TEMA №4: ALCOHOLES UNO Y MULTIATÓMICO. ÉTROS.

Tema 4.1: Alcoholes mono y polihídricos. Éteres.

Preguntas de estudio:

1. Clasificación general alcoholes. Limitar alcoholes monohídricos, su serie homóloga, fórmula general, isomería, nomenclatura.

2. Propiedades fisicoquímicas y de riesgo de incendio de los alcoholes;

3. Básico reacciones químicas: oxidación (combustión, tendencia a la combustión espontánea, oxidación incompleta); sustitución (formación de alcoholatos, éteres y ésteres, derivados de halógeno); deshidrogenación y deshidratación de alcoholes.

4. Métodos industriales y de laboratorio para la producción de alcoholes a partir de hidrocarburos, sustancias azucaradas naturales, haluros de alquilo, mediante la reducción de compuestos carbonílicos. una breve descripción de alcoholes: metilo, etilo, propilo, butilo, bencilo y ciclohecanol.

5. Alcoholes polihídricos: isomería, nomenclatura, propiedades fisicoquímicas y peligrosas para el fuego (por ejemplo, etilenglicol y glicerina). Reacciones químicas básicas: oxidación (combustión, tendencia a la combustión espontánea, oxidación incompleta); sustitución (formación de éster alcoholatos); deshidración.

6. Métodos industriales de obtención de alcoholes polihídricos a partir de hidrocarburos polihalogenados por oxidación de alquenos.

7. Éteres: nomenclatura, isomería, propiedades fisicoquímicas y de riesgo de incendio. Reacciones químicas básicas: oxidación (combustión, tendencia a la combustión espontánea), autooxidación. Métodos de obtención de éteres. Breve descripción de los éteres: dietilo y dipropilo.

Alcoholes monohídricos.

Los alcoholes son derivados de los hidrocarburos, que son el producto de la sustitución del átomo (s) de hidrógeno en una molécula de hidrocarburo por un grupo hidroxilo –OH... Dependiendo de cuántos átomos de hidrógeno se reemplacen, los alcoholes son monohídricos y polihídricos. Aquellos. el número de grupos –OH en la molécula de alcohol caracteriza la atomicidad de este último.

Los más importantes son los alcoholes monohídricos saturados. La composición de los miembros de varios alcoholes monohídricos saturados se puede expresar mediante la fórmula general - C n H 2n + 1 OH o R-OH.

Primeros pocos miembros series homólogas los alcoholes y sus nombres de acuerdo con las nomenclaturas radical funcional, sustitucional y racional, respectivamente, se dan a continuación:

Según la nomenclatura funcional radical el nombre de los alcoholes se forma a partir del nombre de los radicales y la palabra "alcohol", que expresa el nombre funcional de la clase.

Nomenclatura internacional de sustitución: agregue la terminación -ol (alcanoles) al nombre del sustituyente del hidrocarburo derivado del alcohol. Lokant indica el número del átomo de carbono en el que el hidroxilo... La cadena principal de carbono se selecciona para incluir un carbono que lleva un grupo hidroxilo. El inicio de la numeración de la cadena también define el hidroxilo.

Nomenclatura racional: todos los alcoholes se consideran derivados del metanol (CH 3 OH), que en este caso se denomina carbinol: y en el que los átomos de hidrógeno se reemplazan por uno o más radicales. El nombre del alcohol se compone de los nombres de estos radicales y la palabra carbinol.

tabla 1

Isomería y nomenclatura de alcoholes butílicos (C 4 H 9 OH)

La isomería de los alcoholes monohídricos saturados se debe a la isomería de la estructura carbonada y la isomería de la posición del grupo OH. Los alcoholes metílico y etílico no tienen isómeros. Dependiendo de la posición del grupo hidroxilo en el átomo de carbono primario, secundario o terciario, los alcoholes pueden ser primarios, secundarios, terciarios:

Hay dos alcoholes propílicos:

Para el butanol, se pueden derivar 4 isómeros (ver tabla 1);

El número de isómeros en la serie de alcoholes está creciendo rápidamente: C 5 - ocho isómeros, C 6 - diecisiete, C 10 - quinientos siete.

Propiedades físicas

No hay gases en la serie homóloga. Son liquidos. De C 12 H 25 OH a C 20 H 41 OH - aceitoso y de C 21 H 43 OH - sólidos.

Punto de ebullición CH 3 OH = 65 ° C, punto de ebullición C 2 H 5 OH = 78 ° C, r (C 2 H 5 OH) = 0,8 g / cm 3

Los alcoholes primarios isostroyeniya tienen más temperaturas bajas punto de ebullición que los alcoholes primarios normales.

En los alcoholes, existe una asociación de moléculas entre sí debido a la formación de un enlace de hidrógeno. [La longitud del enlace de hidrógeno es más larga que la del enlace –OH habitual, y la fuerza es mucho menor (cada 10)]. Por lo tanto, el metanol es un líquido y el metano es un gas. Debe gastarse energía para destruir los enlaces de hidrógeno; esto se puede hacer calentando el alcohol.

Los alcoholes son más ligeros que el agua: su densidad es inferior a 1. Los alcoholes metílico, etílico y propílico son miscibles con agua en todas las proporciones. A medida que aumenta la complejidad de los radicales hidrocarbonados, la solubilidad de los alcoholes desciende drásticamente. El alcohol butílico es parcialmente soluble. Los alcoholes superiores no se disuelven en agua, es decir son empujados fuera del agua.

De lo anterior, podemos concluir que los alcoholes solubles se pueden extinguir por dilución (a una concentración menor al 25%); No se recomienda extinguir los alcoholes insolubles en agua con agua. mientras los alcoholes flotan a la superficie del agua y el proceso de combustión continúa. Las soluciones acuosas que contienen un 25% de alcohol o más son líquidos inflamables. Cabe señalar que las soluciones diluidas de alcoholes pertenecen a la categoría de sustancias difícilmente inflamables, es decir tienden a arder en presencia de una fuente de ignición.

Propiedades químicas

1.Los alcoholes reaccionan con Metales alcalinos(Na, K, etc.) para formar alcoholatos:

2R-OH + 2Na ® 2R-ONa + H 2

La reacción no es tan violenta como cuando se usa agua. Además, con un aumento masa molar alcohol, su actividad en esta reacción disminuye. Los alcoholes primarios son mucho más activos en reacciones con metales alcalinos que los alcoholes secundarios isoméricos y, especialmente, terciarios.

Los alcoholes en esta reacción exhiben las propiedades de los ácidos, pero son ácidos aún más débiles que el agua: K dis H 2 O = 10 -16; Kdis CH _ {3} OH = 10 - 17; Kdis C _ {2} H _ {5} OH = 10 ^ {- 18}. Esto último se explica por la influencia del radical sobre el grupo alquilo (donantes R).

En la práctica, los alcoholes son sustancias neutras: no muestran reacciones ácidas ni alcalinas al tornasol, no conducen corriente eléctrica .

2. Sustitución del grupo hidroxilo de los alcoholes por halógeno:

Donde H 2 SO 4 es un agente deshidratante.

3. La interacción de los alcoholes con los ácidos se llama reacción. esterificación... Como resultado, se forman ésteres:

Los alcoholes primarios son los más fáciles de esterificar y

alcoholes terciarios secundarios y más difíciles de esterificar.

4. Deshidratación de alcoholes bajo la acción de agentes deshidratantes (H 2 SO 4):

Intramolecular:

Se puede ver que el resultado de la reacción depende de las condiciones de su implementación.

Intermolecular:

En el primer caso, el alquilo ácido sulfurico se descompone cuando se calienta, liberando nuevamente ácido sulfúrico e hidrocarburo de etileno.

En el segundo caso, el ácido alquilsulfúrico formado inicialmente reacciona con la segunda molécula de alcohol para formar una molécula de éter:

5. A altas temperaturas, el oxígeno atmosférico oxida los alcoholes con la formación de CO 2 o H 2 O ( proceso de combustión). El metanol y el etanol arden con una llama casi no luminosa, las más altas, con una llama ahumada más brillante. Esto se debe a un aumento en el aumento relativo de carbono en la molécula.

Soluciones de KMnO 4 y K 2 Cr 2 O 7 (ácidas) oxidar alcoholes. La solución de KMnO 4 se decolora, la solución de K 2 Cr 2 O 7 se vuelve verde.

En este caso, los alcoholes primarios forman aldehídos, alcoholes secundarios - cetonas, la oxidación adicional de aldehídos y cetonas conduce a la producción de ácidos carboxílicos:

Los alcoholes terciarios en condiciones suaves son resistentes a la acción de oxidantes, en condiciones severas se destruyen, formando una mezcla de cetonas y ácidos carboxílicos:

6. Cuando los vapores de alcoholes primarios y secundarios pasan sobre la superficie de los metales finamente triturados amasados ​​(Cu, Fe), deshidrogenación:

Métodos de obtención

Los alcoholes libres son raros en la naturaleza.

1. Un gran número de El alcohol etílico, así como los alcoholes propílico, isobutílico y amílico se obtienen a partir de sustancias azucaradas naturales como resultado de la fermentación. Por ejemplo:

2. De hidrocarburos de etileno hidratación:

3. De acetileno hidratación (según la reacción de Kucherov):

4. En la hidrólisis de haloalquilos:

(para cambiar el equilibrio, la reacción se lleva a cabo en medio alcalino).

4. Al reducir los aldehídos hidrógeno en el momento de la liberación se forman alcoholes primarios, cetonas - secundario:

Representantes individuales.

Alcohol metílico. Debe tenerse en cuenta una fuerte toxicidad. CH 3 OH... Al mismo tiempo, se usa como solvente, de él se obtiene formaldehído (necesario para la producción de plásticos), se desnaturaliza el alcohol etílico y se usa como combustible. En la industria, se obtiene a partir de una mezcla de CO y H 2 bajo presión sobre un catalizador calentado (ZnO, etc.), durante la destilación en seco de la madera (alcohol de madera):

CO + 2H 2 ® CH 3 OH (metanol)

(Los vapores de alcohol con el aire forman mezclas explosivas. Líquidos inflamables, T vp. = 8 о С).

El metanol se enciende espontáneamente por contacto con oxidantes fuertes (HNO 3 fumante), CrO 3 y Na 2 O 2.

Etanol(etanol, alcohol de vino). Un líquido incoloro con un olor característico y un sabor acre. Forma un azeótropo con agua (96% C 2 H 5 OH + 4% H 2 O). Químicamente(secando CaO, CuSO 4, Ca) se puede obtener alcohol absoluto. Se utiliza en la producción de cauchos, así como disolvente, en perfumería (perfumes, colonias), combustible, desinfectante, bebida alcohólica, los medicamentos se preparan sobre la base. (Líquido inflamable, T aux. = 13 o C). Con la adición de sustancias venenosas malolientes, se llama alcohol desnaturalizado. El alcohol se obtiene como resultado de la fermentación de sustancias azucaradas, a partir de la celulosa (alcohol de hidrólisis), mediante la hidratación del etileno en presencia de ácido sulfúrico, la reducción del acetaldehído con hidrógeno, y el acetaldehído, a su vez, se obtiene mediante la reacción de Kucherov utilizando acetileno. (vea la página 66). La adición de alcoholes metílicos y etílicos al combustible de motor contribuye a la combustión completa del combustible y elimina la contaminación atmosférica.

Fisiológicamente, el alcohol etílico actúa sobre el organismo como una droga a la que aparece una adicción y que destruye la psique.

Alcoholes polivalentes.

Los alcoholes dihídricos se denominan glicoles, triatómico - gliceroles... Según la nomenclatura internacional de sustitución, los alcoholes dihídricos se denominan alcanodioles, triatómico - alcantioles. Alcoholes con dos hidroxilos en un átomo de carbono generalmente no existen en forma libre; al tratar de obtenerlos, se descomponen, liberan agua y se convierten en un compuesto con un grupo carbonilo: aldehídos o cetonas:

Los alcoholes trivalentes con tres hidroxilos en un átomo de carbono son incluso más inestables que los alcoholes diatómicos análogos y se desconocen en forma libre:

Por tanto, el primer representante de los alcoholes dihídricos es un derivado de etano de composición C 2 H 4 (OH) 2 con grupos hidroxilo con diferenteátomos de carbono - 1,2-etanodiol, o de otro modo - etilenglicol (glicol). El propano ya corresponde a dos alcoholes dihídricos: 1,2-propadiol o propilenglicol y 1,3-propanodiol o trimetilenglicol:

Los glicoles, en los que dos grupos hidroxilo alcohólicos se encuentran uno al lado del otro en una cadena, en átomos de carbono adyacentes, se denominan a-glicoles (por ejemplo, etilenglicol, propilenglicol). Los glicoles con grupos alcohol ubicados a través de un átomo de carbono se denominan b-glicoles (trimetilenglicol). Etc.

Entre los alcoholes dihídricos etilenglicol es de gran interés. Se utiliza como anticongelante para refrigerar cilindros de motores de automóviles, tractores y aviones; al recibir lavsan (poliéster de alcohol con ácido tereftálico).

Es un líquido almibarado incoloro, inodoro, de sabor dulce, venenoso... Miscible con agua y alcohol. T kip. = 197 sobre C, T pl. = -13 aproximadamente C, d 20 4 = 1,114 g / cm 3. Liquido inflamable.

Da todas las reacciones características de los alcoholes monohídricos, y en ellas pueden participar uno o ambos grupos alcohólicos. Debido a la presencia de dos grupos OH, los glicoles tienen propiedades ligeramente más ácidas que los alcoholes monohídricos, aunque no dan una reacción ácida al tornasol, no conducen corriente eléctrica. Pero a diferencia de los alcoholes monohídricos, disolver hidróxidos de metales pesados... Por ejemplo, cuando se agrega etilenglicol al precipitado gelatinoso azul de Cu (OH) 2, se forma una solución azul de glicolato de cobre:

Bajo la acción de PCl 5 con cloro, se reemplazan ambos grupos hidróxido, con la acción del HCl, uno y el llamado clorhidrinas glicoles:

A deshidración a partir de 2 moléculas de etilenglicol se forma dietilenglicol:

Este último, quizás, liberando una molécula de agua por vía intramolecular, se transforma en un compuesto cíclico con dos grupos éter: dioxano:

Por otro lado, el dietilenglicol puede reaccionar con la siguiente molécula de etilenglicol, formando un compuesto también con dos grupos éter simples, pero con una cadena abierta: trietilenglicol... La interacción secuencial de muchas moléculas de glicol en este tipo de reacción conduce a la formación poliglicoles- compuestos de alto peso molecular que contienen muchos grupos de éteres simples. Las reacciones de formación de poliglicol se refieren a reacciones policondensación.

Los poliglicoles se utilizan en la producción de detergentes sintéticos, agentes humectantes y agentes espumantes.

Oxidación

Durante la oxidación, los grupos primarios de glicoles se convierten en grupos aldehído y los secundarios en grupos cetona.

Métodos de obtención

El etilenglicol se obtiene por hidrólisis alcalina del 1,2-dicloroetano, y este último se obtiene por cloración del etileno:

El etilenglicol también se puede obtener a partir del etileno por oxidación en solución acuosa (reacción de E.E. Wagner, 1886):

En la naturaleza, casi nunca se encuentra en forma libre, pero sus ésteres con algunos ácidos orgánicos superiores, los llamados grasas y aceites, están muy extendidos y tienen una gran importancia biológica y práctica.

Se utiliza en perfumería, farmacia, en la industria textil, en la industria alimentaria, para la producción de nitroglicerina, etc. Es un líquido inflamable incoloro, inodoro, de sabor dulce. (Hay que decir que a medida que aumenta el número de grupos OH en la molécula, aumenta el dulzor de la sustancia). Es muy higroscópico, miscible con agua y alcohol. T kip. 290 aproximadamente C (con descomposición), d 20 4 = 1,26 g / cm 3. (Los puntos de ebullición son más altos que los de los alcoholes monohídricos; más enlaces de hidrógeno. Esto conduce a una mayor higroxopicidad y una mayor solubilidad).

La glicerina no debe almacenarse con oxidantes fuertes: el contacto con estas sustancias provoca un incendio. (Por ejemplo, la interacción con KMnO 4, Na 2 O 2, CaOCl 2 conduce a una combustión espontánea). Se recomienda extinguir con agua y espuma.

La acidez de los grupos alcohol en la glicerina es aún mayor. Uno, dos o tres grupos pueden participar en las reacciones. La glicerina, como el etilenglicol, disuelve el Cu (OH) 2, formando una solución azul intenso de glicerato de cobre. Sin embargo, además de los alcoholes monohídricos y dihídricos, es neutro al tornasol. Los grupos hidroxilo del glicerol se reemplazan por halógenos.

Con la acción de agentes deshidratantes o con calentamiento, dos moléculas de agua se separan de la glicerina (deshidratación). En este caso, se forma un alcohol insaturado inestable con hidroxilo en el carbono con un doble enlace, que se isomeriza a un aldehído insaturado. acroleína(tiene un olor irritante, como los humos de las grasas quemadas):

Cuando la glicerina interactúa con Ácido nítrico en presencia de H 2 SO 4, tiene lugar la siguiente reacción:

La nitroglicerina es un aceite pesado (d 15 = 1,601 g / cm 3), insoluble en agua, pero muy soluble en alcohol y otros disolventes orgánicos. Al enfriarse cristaliza (T pl. = 13 aproximadamente C), muy venenoso.

La nitroglicerina es un potente explosivo. [Este compuesto fue sintetizado por Alfred Nobel. En la producción de este compuesto, se creó una fortuna colosal. El interés de ese capital todavía se utiliza como fondo de bonificación. Premios Nobel]. En el impacto y la detonación, se descompone instantáneamente con la liberación de una gran cantidad de gases:

4С 3 Н 5 (ОNO 2) 3 ® 12СО 2 + 6N 2 + О 2 + 10Н 2 О

Para garantizar la seguridad durante las operaciones de voladura, se utiliza en forma de un llamado dinamita- una mezcla compuesta por un 75% de nitroglicerina y un 25% de tierra infusórica (roca de conchas silíceas de diatomeas). La solución alcohólica al 1% de nitroglicerina se usa como vasodilatador, no posee propiedades explosivas.

En tecnología, la glicerina se obtiene por hidrólisis (saponificación) de grasas y aceites naturales:

Otra forma de obtener glicerina es fermentar glucosa (obtenida por sacarificación del almidón) en presencia de, por ejemplo, bisulfito de sodio según el siguiente esquema:

En este caso, casi no se forma C 2 H 5 OH. V tiempos recientes La glicerina también se produce sintéticamente a partir de propileno a partir de gases de craqueo o propileno a partir de gases naturales. Según una de las opciones de síntesis, el propileno se clora a alta temperatura (400-500 ° C), el cloruro de alilo resultante se convierte en alcohol alílico por hidrólisis. Sobre este último actúa el peróxido de hidrógeno que, en presencia de un catalizador y con calentamiento moderado, se añade al alcohol mediante doble enlace con la formación de glicerina:

Éteres

Éteres se denominan derivados de alcoholes formados como resultado de la sustitución de hidrógeno del grupo hidroxilo del alcohol por un residuo de hidrocarburo... Estos compuestos también se pueden considerar como derivados del agua, en cuya molécula ambos átomos de hidrógeno son reemplazados por residuos de hidrocarburos:

Como puede verse en la fórmula general anterior, en la molécula de éter, dos residuos de hidrocarburos están conectados a través de oxígeno (oxígeno etérico). Estos residuos pueden ser iguales o diferentes; éteres en los que varios residuos de hidrocarburos se combinan con oxígeno se denominan mezcladoéteres simples.

Nomenclatura e isomería

Nombres radicalmente funcionales más comúnmente utilizado. Se forman a partir de los nombres de radicales relacionados con el oxígeno y la palabra "éter" (el nombre funcional de la clase); Los nombres de los diversos radicales se enumeran en orden de dificultad creciente. (La nomenclatura de la IUPAC recomienda una lista alfabética de radicales).

Isomería

Es fácil ver que los éteres dietílico y metilpropílico tienen la misma composición C 4 H 10 O, es decir, estos son isómeros. En sus moléculas, los radicales combinados con oxígeno difieren en composición. La isomería de la estructura de los radicales es inherente y común a los éteres. Por tanto, el isómero del metilpropil éter es metil isopropil éter. Cabe señalar que los éteres son isoméricos a los alcoholes monohídricos. Por ejemplo, dimetiléter CH 3 -O-CH 3 y alcohol etílico CH 3 -CH 2 –OH tienen la misma composición C 2 H 6 O. Y la composición С 4 Н 10 О corresponde no solo a dietil, metilpropil y metil isopropil éteres, sino también 4 butil alcoholes de la composición С 4 Н 9 ОН.

Propiedades físicas

El dimetiléter hierve a -23,7 o C, el metiletiléter - a +10,8 o C. Por tanto, en condiciones normales se trata de gases. El éter dietílico ya es líquido (punto de ebullición = 35,6 aproximadamente C). Los éteres inferiores hierven menos que los alcoholes de los que se obtienen, o que los alcoholes isoméricos. Por ejemplo, el dimetiléter, como ya se ha mostrado, es un gas, mientras que el alcohol metílico, a partir del cual se forma este éter, es un líquido con T hirviendo. = 64,7 aproximadamente C, y el alcohol etílico isomérico al dimetiléter es líquido, con T bp. = 78,3 aproximadamente C; esto se explica por moléculas de éter que no contienen hidroxilos, a diferencia de las moléculas de alcohol no asociado.

Los éteres son ligeramente solubles en agua; a su vez, el agua en una pequeña cantidad se disuelve en los éteres inferiores.

Propiedades químicas

Caracteristica principaléteres es su inercia química... A diferencia de los ésteres, no hidrolizado y no se descomponen en los alcoholes de partida por el agua. Éteres anhidros (absolutos) en lugar de alcoholes a temperaturas normales no reacciona con el sodio metálico ya que no hay hidrógeno activo en sus moléculas.

La escisión de los éteres se produce bajo la acción de ciertos ácidos. Por ejemplo, el ácido sulfúrico concentrado (especialmente humeante) absorbe vapor de éter para formar un éster de ácido sulfúrico (ácido etilsulfúrico) y alcohol. Por ejemplo:

éter dietílico ácido etil sulfúrico alcohol etílico

El ácido yodhídrico también descompone los éteres, lo que produce haloalquilo y alcohol:

Cuando se calienta El sodio metálico descompone los éteres para formar un alcoholato y un compuesto organosódico:

Métodos de obtención

Deshidratación intermolecular de alcoholes(vea la página 95).

Interacción de alcoholatos con haloalquilos... En este caso, se libera la sal del ácido hidrohálico y se forma un éter. Este método, propuesto por Williamson (1850), es especialmente conveniente para la preparación de éteres mixtos. Por ejemplo:

Éter dietílico (etílico)... Tiene muy gran importancia, generalmente se llama simplemente éter... Se obtiene principalmente por deshidratación de alcohol etílico bajo la acción de H 2 SO 4 concentrado. Este método se utilizó para obtener éter dietílico por primera vez en 1540. V. Cordus; durante mucho tiempo, el éter dietílico fue mal llamado éter sulfúrico ya que se supuso que debía contener azufre. Actualmente, el éter dietílico se obtiene pasando vapor de alcohol etílico sobre óxido de aluminio Al 2 O 3, calentado a 240-260 ° C.

Éter dietílico - un líquido incoloro, muy volátil y de olor característico. T kip. = 35,6 aproximadamente C, T cristal. = -117,6 aproximadamente C, d 20 4 = 0,714 g / cm 3, es decir el éter es más ligero que el agua. Si se agita con agua, entonces, al reposar, el éter "exfolia" y flota en la superficie del agua, formando la capa superior. Sin embargo, en este caso, una cierta cantidad de éter se disuelve en agua (6,5 horas en 100 horas de agua a 20 ° C). A su vez, a la misma temperatura en 100 horas de éter, se disuelven 1,25 horas de agua. El éter se mezcla muy bien con el alcohol.

Es importante tener en cuenta que debe tener mucho cuidado con el éter; es muy inflamable y sus vapores con el aire forman mezclas explosivas - explosivas. Además, durante el almacenamiento a largo plazo, especialmente a la luz, el éter es oxidado por el oxígeno atmosférico y el llamado compuestos de peróxido; este último por calentamiento puede descomponerse explosivamente. Tales explosiones son posibles durante la destilación de un éter de larga duración.

El éter es un muy buen solvente para grasas, aceites, resinas y otras sustancias orgánicas, y se usa ampliamente para este propósito, a menudo mezclado con alcohol.

El éter completamente purificado se utiliza en medicina como medio de anestesia general en operaciones quirúrgicas.

Éter dipropílico C 6 H 14 O. T bala. 90,7 aproximadamente C. Líquido incoloro muy inflamable. Solubilidad en agua 0,25% en peso a 25 ° C, Tsp. = -16 sobre C, T autoencendido. = 240 aproximadamente C; Autoencendido T mínimo = 154 aproximadamente C; límites de temperatura de ignición: inferior -14 о С, superior 18 о С.

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Los alcoholes polivalentes son compuestos orgánicos con varios grupos hidroxilo en una molécula. El representante más simple de este grupo. compuestos químicos es diatómico, o -1,2.

Propiedades físicas

Estas propiedades dependen en gran medida de la estructura del radical hidrocarbonado del alcohol, el número de grupos hidroxilo y su posición. Así, los primeros representantes de la serie homóloga son líquidos y los superiores son sólidos.

Si los alcoholes monohídricos son fácilmente miscibles con agua, entonces en los alcoholes poliatómicos este proceso ocurre más lentamente y con peso molecular la sustancia se desvanece gradualmente. Debido a la asociación más fuerte de moléculas en tales sustancias y, por lo tanto, a la aparición de enlaces de hidrógeno bastante fuertes, el punto de ebullición de los alcoholes es alto. La disociación en iones ocurre en un grado tan pequeño que los alcoholes dan una reacción neutra: el color o la fenolftaleína no cambian.

Propiedades químicas

Las propiedades químicas de estos alcoholes son similares a las de los alcoholes monohídricos, es decir, entran en reacciones de sustitución nucleofílica, deshidratación y oxidación a aldehídos o cetonas. Este último está excluido para los alcoholes trivalentes, cuya oxidación va acompañada de la destrucción del esqueleto de hidrocarburos.

Se lleva a cabo una reacción cualitativa a alcoholes polihídricos con hidróxido de cobre (II). Cuando el indicador se agrega al alcohol, se desprende un complejo de quelato azul brillante.

Métodos para la obtención de alcoholes polihídricos.

La síntesis de estas sustancias es posible mediante la reducción de monosacáridos, así como la condensación de aldehídos en un medio alcalino. A menudo obtengo alcoholes polihídricos de materias primas naturales: frutas de serbal.

El alcohol polihídrico más común, la glicerina, se obtiene mediante la introducción de nuevas tecnologías en industria química- por un método sintético a partir de propileno formado durante el craqueo de productos petrolíferos.

El uso de alcoholes polihídricos.

Los campos de aplicación de los alcoholes polihídricos son diferentes. El eritritol se utiliza para la preparación de explosivos, pinturas de secado rápido. El xilitol se utiliza ampliamente en la industria alimentaria en la preparación de productos para diabéticos, así como en la producción de resinas, aceites secantes y tensioactivos. Los plastificantes para PVC y aceites sintéticos se obtienen a partir del pentaeritritol. Manit está incluido en algunos productos cosméticos. Y el sorbitol ha encontrado aplicación en medicina como sustituto de la sacarosa.

Los alcoholes son derivados de hidrocarburos, en cuyas moléculas uno o más átomos de hidrógeno cerca del átomo de carbono saturado se reemplazan por un grupo hidroxi, OH. Se ha demostrado experimentalmente que el número de hidroxilos en una molécula de alcohol no puede exceder el número de átomos de hidrocarburos. Dependiendo de la naturaleza del radical, se distinguen los alcoholes acíclicos (alifáticos) y cíclicos; por el número de grupos hidroxilo - alcoholes uno, dos, tres y polihídricos; por saturación: saturado e insaturado; el lugar de localización del grupo hidroxilo en la cadena de hidrocarburos: alcoholes primarios, secundarios y terciarios.

Los alcoholes polihídricos son derivados de alcanos, en cuyas moléculas más de tres átomos de hidrógeno se reemplazan por grupos hidroxi - OH. Para los alcoholes polihídricos como derivados de monosacáridos, la isomería óptica y la isomería de la posición en la cadena de hidrocarburos del grupo OH son características. La isomería óptica está asociada con la capacidad de ciertos grupos de sustancias orgánicas en soluciones para exhibir actividad óptica. La actividad óptica de las sustancias se determina mediante un polarímetro.

Para alcoholes polihídricos

La reacción cualitativa más común a los alcoholes polihídricos es su interacción. Durante la reacción, el hidróxido se disuelve y se forma un complejo de quelato violeta.

Los alcoholes tetrahídricos C4H6 (OH) 4 se denominan tetritas, los alcoholes pentaatómicos C5H7 (OH) 5 se denominan pentitas y los alcoholes de seis alcoholes C6H8 (OH) 6 se denominan hexitas. En cada grupo, se distinguen los alcoholes individuales, que tienen nombres históricos: eritritol, arabitol, sorbitol, xilitol, dulcitol, señuelos, etc.

Obtener alcoholes polihídricos

Estos alcoholes se sintetizan por reducción de monosacáridos, condensación de aldehídos con formaldehído en medio alcalino. Muy a menudo, los alcoholes polihídricos se obtienen a partir de materias primas naturales. Algunos alcoholes se extraen de las frutas de serbal.

Los alcoholes polihídricos son compuestos ópticamente activos que son fácilmente solubles en agua. Los espectros IR y UV tienen bandas de absorción típicas de los grupos OH debido a la presencia de un grupo OH. Cuando estas sustancias interactúan, se forman alcoholatos: sacaratos. Durante la oxidación del hidroxilo, que se localiza cerca del primer átomo de carbono (C1), se forman monosacáridos.

Alcoholes polihídricos: principales representantes

Eritritol HOCH2 (CHOH) 2CH2OH - sustancia cristalina, funde a 121,5 ° C. El alcohol especificado se encuentra en líquenes y musgos. El eritritol se puede obtener mediante la reducción de 1,3-butadieno y eritrosa. El alcohol especificado se utiliza en la fabricación de compuestos explosivos, pinturas de secado rápido, emulsionantes.

Xilitol HOCH2 (CHOH) 3CHOH: cristales dulces, fácilmente solubles en agua, se funden a una temperatura de 61,5 grados. El alcohol especificado se puede sintetizar mediante reducción de xilosa. El xilitol se utiliza en la industria alimentaria en la fabricación de alimentos para diabéticos, así como en la producción de resinas alquídicas, aceites secantes y tensioactivos.

El pentaeritritol C (CH2OH) 4 es un sólido poco soluble en agua. Obtenido por la interacción de formaldehído con acetaldehído en presencia de Ca (OH) 2. Se utiliza en la producción de poliésteres, resinas alquídicas, tetrapentaeritritol, tensioactivos, plastificantes para la producción de cloruro de polivinilo, aceites sintéticos. Muestra propiedades narcóticas.

Llama a HOCH2 (CHON) 4CH2OH, una sustancia de sabor dulce que se derrite a una temperatura de 165 grados. Contenido en musgos, hongos, algas, plantas superiores... Se utiliza como diurético y como componente de productos cosméticos (ungüentos).

D-Sorbitol HOCH2 (CHOH) 4CH2OH: se derrite a una temperatura de 96 grados. Las frutas de serbal son ricas en este alcohol. El sorbitol se obtiene de la reducción de glucosa. El alcohol especificado es un producto intermedio en la síntesis de vitamina C, tiene un efecto diurético, se usa como sustituto de la sacarosa para los diabéticos.