Одноатомные первичные, вторичные и третичные спирты. Химические свойства одноатомных спиртов – взаимодействие с металлами, реакция этерификации

 

Спиртами называют производные углеводородов, содержащие вместо одного или нескольких атомов водорода одну или несколько гидроксигрупп (-OH). Общая формула спиртов, таким образом, R-OH.

Некоторые химические свойства спиртов зависят от числа свободных атомов водорода, находящихся при углероде, несущем гидроксильную группу, поэтому различают три их типа: первичные спирты строения R–CH2ОН, вторичные спирты — R2–CHОН и третичные спирты — R3–COH.

Различия в их свойствах выраженно проявляются при окислении: первичные спирты превращаются в альдегиды, которые при дальнейшем окислении переходят в карбоновые кислоты: R–CH2OH → R–CHO → R–COOH; вторичные спирты образуют кетоны: R2–CH(OH) + O = R2–CO + H2O; третичные спирты или совсем не окисляются или расщепляются, образуя соединения с меньшим числом углеродных атомов.

 

Многие свойства спиртов обусловлены наличием гидроксильной группы. Температура кипения метанола на 150о выше, чем этана, несмотря на то, что их молекулярные массы близки. Этанол имеет температуру кипения на 123о выше, чем пропан и т.д. С другой стороны этанол кипит на 104о выше, чем изомерный ему газообразный диметиловый эфир. Эти особенности спиртов объясняются образованием прочной межмолекулярной водородной связи; этим же объясняется превосходная растворимость низших спиртов в воде, где возникают межмолекулярные водородные связи между молекулами спирта и воды.

Этерификация — реакция образования сложных эфиров при взаимодействии кислот и спиртов:

RCOOH + R’OH ⇔ RCOOR' + Н2О

Реакция протекает в условиях кислотного катализа и проходит по механизму нуклеофильного замещения. На первой стадии происходит протонирование атома кислорода карбонильной группы карбоновой кислоты с образованием резонансно стабилизированного карбкатиона:

после чего происходит нуклеофильная атака атома кислорода гидроксильной группы спирта на карбониевый центр с образованием алкилоксониевого иона, эта стадия является лимитирующей. Затем в алкилоксониевом ионе происходит миграция протона на один из гидроксилов с образованием уходящей группы —O⁺H₂:

Завершающей стадией является отщепление промежуточного продукта присоединения воды и протона — катализатора с образованием сложного эфира:

Механизм реакции подтвержден экспериментом с использованием изотопных меток: при использовании спирта, меченного изотопом 18O, метка оказывается в составе сложного эфира: