Химические свойства. Химические свойства спиртов обусловлены наличием в молекуле полярных связей С-О и О-Н и неподеленных электронных пар на атоме кислорода.

Химические свойства спиртов обусловлены наличием в молекуле полярных связей С-О и О-Н и неподеленных электронных пар на атоме кислорода.

а) кислотные свойства

Спирты являются слабыми О-Н-кислотами. Ряд кислотности: RСООН > НОН > RОН.

В водном растворе кислотность самих спиртов уменьшается в следующем направлении: метанол > первичные > вторичные > третичные.

Кислотные свойства спиртов проявляются в образовании солей (алкоголятов или алкоксидов) при взаимодействии с металлами:

2С₂Н₅ОН + 2Nа → 2 С₂Н₅О^- Nа⁺ + Н₂

этанол этилат(этоксид) натрия

В водных растворах соли гидролизуются с образованием спиртов и щелочей:

С₂Н₅О^- Nа⁺ + НОН → С₂Н₅ОН + NаОН

б) основные и нуклеофильные свойства

Основные и нуклеофильные свойства спиртов обусловлены неподеленной электронной парой на атоме кислорода.

Основные свойства увеличиваются в следующем направлении

метанол < первичные < вторичные < третичные спирты и проявляются в образовании оксониевых солей: С₂Н₅ОН + Н⁺ → С₂Н₅ОН₂⁺. Образование оксониевых солей играет важную роль в реакциях нуклеофильного замещения и отщепления.

Таким образом, спирты являются амфотерными соединениями.

Слабые нуклеофильные свойства спиртов и алкоголятов проявляются в реакциях

-алкилирования - взаимодействия со спиртами и алкоголятами с образованием простых эфиров (реакция Вильямсона, протекает при нагревании): СН₃ Br + С₂Н₅О Nа → С₂Н₅ОСН₃ + NаBr

метилбромид этилат натрия метоксиэтан,

-ацилирования - взаимодействия с карбоновыми кислотами и их производными с образование сложных эфиров (реакция этерификации, протекает в присутствии катализатора):

СН₃СО ОН + С₂Н₅О Н ↔ СН₃СООС₂Н₅ + НОН

уксусная кислота этанол этилацетат,

-с карбонильными соединениями - образование полуацеталей и ацеталей:

этаналь метанол 1-метоксиэтанол 1, 2-диметоксиэтанол.

Алкоголяты по сравнению со спиртами являются более сильными основаниями и нуклеофилами.

в) реакции замещения гидроксильной группы (нуклеофильное замещение - S_N )

Часто в этих реакциях ОН-группу модифицируют с помощью минеральных кислот или кислот Льюиса (образование оксониевых солей RОН₂⁺). Модифицированная гидроксильная группа легко замещается на атом галогена, амино- и алкоксигруппу и другие группы. Реакционная активность спиртов в этих реакциях увеличивается в следующем направлении: первичные < вторичные < третичные.

Примеры реакций. Замещение гидроксильной группы на атом галогена:

R- ОН + SO Cl ₂→ R-Cl + НCl + SО₂

R- ОН + Р Нal ₅ → R-Нal + Н-Нal + РОНal₃

R- ОН + Н- Нal → R-Нal + НОН

Реакционная активность галогеноводородов увеличивается в направлении НСl < НBr< НJ. Однако иодоводород практически не используют в реакциях этого типа, поскольку он легко восстанавливает спирты до углеводородов.

Замещение гидроксильной группы на амино- и алкоксигруппу:

R- ОН + Н -NН₂ → R- NН_{2 +} НОН

R- ОН + RО- Н→ R-О-R ₊ НОН.

Взаимодействие с минеральными кислотами с образованием сложных эфиров:

R- ОН + Н -ОNО₂ → R-ОNО_{2 +} НОН

алкилнитрат

R- ОН + Н -ОSО₃ → R-ОSО_{3 +} НОН

алкилсульфат

Реакции нуклеофильного замещения протекают по мономолекулярному (S_N 1) или бимолекулярному (S_N2) механизму.

г) реакции отщепления гидроксильной группы (Е-типа, дегидратация спиртов)

Отщепление воды происходит при нагревании в присутствии катализатора - серной или фосфорной кислот, оксида цинка или алюминия. Дегидратация спиртов с образованием алкенов протекает в соответствии с правилом Зайцева: гидроксильная группа отщепляется от α -углеродного атома, водород - от менее гидрированного β -атома углерода спирта:

1-бутанол 2-бутен

Реакционная активность спиртов увеличивается в следующем направлении: первичные < вторичные < третичные.

Реакции отщепления протекают по мономолекулярному (Е1) или бимолекулярному (Е2) механизму.

д) окисление спиртов

В реакциях окисления более активны первичные спирты, третичные спирты в аналогичных условиях не окисляются. Окислители: перманганат калия или бихромат калия в кислой среде.Первичные спирты окисляются с образованием альдегидов и далее - карбоновых кислот, вторичные спирты - кетонов:

R-ОН + [ О ] → R-СН=О → R-СООН

R₂СН-ОН + [ О ] → R₂С=О

Первичные и вторичные спирты могут быть превращены в карбонильные соединения при дегидрировании. Реакции протекают при 400-500⁰С в присутствии катализатора - Cu/Аg: