Примерное время на чтение статьи: 21 минуты

КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ.

Органические соединения, в состав которых, кроме углерода и водорода, входят атомы кислорода, называются кислородсодержащими. Гидроксисоединения – это органические вещества, молекулы которых содержат, помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН. Гидроксисоединения делят на спирты и фенолы.Спирты – это гидроксисоединения, в которых группа ОН соединена с алифатическим углеводородным радикалом R-OH. Если гидроксогруппа ОН соединена с бензольным кольцом, то вещество относится к фенолам.

СПИРТЫ.

СПИРТЫ рассматривают как  продукт замещения атомов водорода в молекулах углеводородов на гидроксильную группу. 

Общая формула спиртов: R – (OH)_m , m ≥ 1. R — УВ радикал,  m — число групп –ОН, которое определяет атомность спирта.

Классификация спиртов.

Классификация спиртов.

Гомологический ряд предельных одноатомных спиртов.

Предельными одноатомными спиртами  или   алканолами  называются  органические соединения, в молекулах которых алкильный радикал (R) связан с гидроксильной группой. 

Общая формула алканолов:

C_nH_2n+1ОН  где n ≥ 1

Изомерия предельных одноатомных спиртов.

Номенклатура алканолов.

Правила составления названий алканолов с разветвлённой цепью. — Найдите в молекуле самую длинную прямую углеродную цепь, связанную с гидроксильной группой. — Пронумеруйте  атомы углерода в этой цепи так, чтобы атом углерода, связанный с группой –ОН, имел наименьший номер. — Назовите алкан, соответствующий самой длинной цепи, указав положение всех заместителей. — Обозначьте гидроксильную группу суффиксом – ол. — Цифрой укажите положение группы –ОН.

Выполните задание.

Назовите следующие спирты по номенклатуре ИЮПАК.

Особенности строения молекулы алканолов.

                   

                                                                

Такая запись обозначает, что в молекуле спирта содержится гидроксильная группа, которая связана с углеводородным радикалом. В молекуле спирта атомы связаны между собой ковалентными сигма связями. Подвижность атома водорода гидроксильной группы спирта объясняется взаимным влиянием атомов. Атомы углерода в алканолах находятся в состоянии sp³-гибридизации. Молекулы алканолов представляют собой диполи. Они содержат полярные связи С-Н, С-О, О-Н. Дипольные моменты связей С→О и О←Н направлены в сто-рону атома кислорода, поэтому атом «О» имеет частичный отрицательный заряд  δ-, а атомы «С» и «Н»- частичные положительные за-ряды δ+.  Полярность связи О-Н больше полярности связи С-О вследствие большой разности электроотрицательностей кислорода и водорода. Однако полярность этой связи недостаточна для диссоциации её с образованием ионов Н⁺. Поэтому спирты являются неэлектролитами.

Физические свойства .

Строение спиртов объясняет их некоторые физические свойства. В отличие от гомологического ряда  насыщенных и ненасыщенных углеводородов спирты не имеют газообразных соединений. Спирты, имеющие в составе до 12-ти атомов углерода- это жидкости, а более 12-ти атомов углерода- это твёрдые соединения.  Спирты имеют высокие температуры кипения. Это объясняется наличием водородной связи между молекулами спирта.

Водородная связь — это особый вид связи, которая осуществляется при участии атома водорода гидроксильной или аминогруппы одной молекулы и атома с большей электроотрицательностью (О,N,F,Cl) другой молекулы. 

При выпаривании водородные связи разрываются, это вызывает дополнительную трату энергии.  Как результат — высокая температура кипения.  Кроме того, метанол, этанол и пропанол смешиваются с водой в любых отношениях. Все спирты легче воды. Средние спирты, содержащие от 4 атомов углерода до 6 имеют неприятный запах, а высшие спирты – запаха не имеют. Физиологическое действие спиртов на организм человека отрицательно. Метиловый спирт — сильный яд. В малых количествах вызывает слепоту, а в больших- смерть.

Для лучшего усвоения учебного материала, посмотрите видео по ссылке: https://yandex.ru/video/preview/2116268357956840791

Химические свойства предельных одноатомных спиртов.

В химических реакциях гидроксисоединений возможно разрушение одной из двух связей: С–ОН с отщеплением ОН-группы; О–Н с отщеплением водорода. Это могут быть реакции замеще-ния, в которых происходит замена ОН или Н, или реакции отщепления (элиминирования), когда образуется двойная связь.

Полярный характер связей С–О и О–Н способствует гетеролитическому их разрыву и протеканию реакций по ионному механизму. При разрыве связи О–Н с отщеплением протона (Н+) проявляются кислотные свойства гидроксисоединения, а при разрыве связи С–О – свойства основания и нуклеофильного реагента.

С разрывом связи О–Н идут реакции окисления, а по связи С–О – восстановления. Таким образом, гидроксисоединения могут вступать в многочисленные реакции, давая различные классы соединений. Вследствие доступности гидроксильных соединений, в особенности спиртов, каждая из этих реакций является одним из лучших способов получения определенных органических соединений.

Реакции спиртов имеют некоторые общие закономерности: реакционная способность первичных одноатомных спиртов выше, чем вторичных, в свою очередь, вторичные спирты химически более активны, чем третичные.

1. Кислотные свойства

Спирты – неэлектролиты, в водном растворе не диссоциируют на ионы; кислотные свойства у них выражены слабее, чем у воды.

1.1. Взаимодействие с раствором щелочей

При взаимодействии спиртов с  растворами щелочей реакция практически не идет, т. к. образующиеся алкоголяты почти полностью гидролизуются водой.

Равновесие в этой реакции так сильно сдвинуто влево, что прямая реакция не идет. Поэтому спирты не взаимодействуют с растворами щелочей. Многоатомные спирты также не реагируют с растворами щелочей.

1.2. Взаимодействие с металлами (щелочными и щелочноземельными)

Спирты взаимодействуют с активными металлами (щелочными и щелочноземельными). При этом образуются алкоголяты. При взаимодействии с металлами спирты ведут себя, как кислоты.

Например, этанол взаимодействует с калием с образованием этилата калия и водорода.

Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла. Например, этилат калия разлагается водой:

Кислотные свойства одноатомных спиртов уменьшаются в ряду: CH₃OH > первичные спирты > вторичные спирты > третичные спирты

2. Реакции замещения группы ОН.

2.1. Взаимодействие с галогеноводородами. При взаимодействии спиртов с галогеноводородами группа ОН замещается на галоген и образуется галогеналкан.Например, этанол реагирует с бромоводородом.

Реакционная способность одноатомных спиртов в реакциях с галогеноводородами уменьшается в ряду:третичные > вторичные > первичные > CH₃OH.

2.2. Взаимодействие с аммиаком

Гидроксогруппу спиртов можно заместить на аминогруппу при нагревании спирта с аммиаком на катализаторе.Например, при взаимодействии этанола с аммиаком образуется этиламин.

2.3. Этерификация (образование сложных эфиров)

Одноатомные и многоатомные спирты вступают в реакции с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры.

Например, этанол реагирует с уксусной кислотой с образованием этилацетата (этилового эфира уксусной кислоты):

2.4. Взаимодействие с кислотами-гидроксидами

Спирты взаимодействуют и с неорганическими кислотами, например, азотной или серной. Например, при взаимодействии этанола с азотной кислотой образуется сложный эфир этилнитрат:

3. Реакции замещения группы ОН

В присутствии концентрированной серной кислоты от спиртов отщепляется вода. Процесс дегидратации протекает по двум возможным направлениям: внутримолекулярная дегидратация и межмолекулярная дегидратация.

3.1. Внутримолекулярная дегидратация. При высокой температуре (больше 140^оС) происходит внутримолекулярная дегидратация и образуется соответствующий алкен. Например, из этанола под действием концентрированной серной кислоты при температуре выше 140 градусов образуется этилен:

В качестве катализатора этой реакции также используют оксид алюминия.

Отщепление воды от несимметричных спиртов проходит в соответствии с правилом Зайцева: водород отщепляется от менее гидрогенизированного атома углерода. Например, в присутствии концентрированной серной кислоты при нагревании выше 140^оС из бутанола-2 в основном образуется бутен-2:

3.2. Межмолекулярная дегидратация. При низкой температуре (меньше 140^оС) происходит межмолекулярная дегидратация по механизму нуклеофильного замещения: ОН-группа в одной молекуле спирта замещается на группу OR другой молекулы. Продуктом реакции является простой эфир. Например, при дегидратации этанола при температуре до 140^оС образуется диэтиловый эфир:

4. Окисление спиртов. Реакции окисления в органической химии сопровождаются увеличением числа атомов кислорода (или числа связей с атомами кислорода) в молекуле и/или уменьшением числа атомов водорода (или числа связей с атомами водорода). В зависимости от интенсивности и условий окисление можно условно разделить на каталитическое, мягкое и жесткое. При окислении первичных спиртов они последовательно превращаются сначала в альдегиды, а потом в карбоновые кислоты. Глубина окисления зависит от окислителя. Первичный спирт → альдегид → карбоновая кислота. Метанол окисляется сначала в формальдегид, затем в углекислый газ: Метанол → формальдегид → углекислый газ. Вторичные спирты окисляются в кетоны: вторичные спирты → кетоны. Типичные окислители — оксид меди (II), перманганат калия KMnO₄, K₂Cr₂O₇, кислород в присутствии катализатора. Легкость окисления спиртов уменьшается в ряду: метанол < первичные спирты < вторичные спирты < третичные спирты.

4.1. Окисление оксидом меди (II). Спирты можно окислить оксидом меди (II) при нагревании. При этом медь восстанавливается до простого вещества. Первичные спирты окисляются до альдегидов, вторичные до кетонов, а метанол окисляется до метаналя. Например, этанол окисляется оксидом меди до уксусного альдегида:

Например, пропанол-2 окисляется оксидом меди (II) при нагревании до ацетона.

Третичные спирты окисляются только в жестких условиях.

4.2. Окисление кислородом в присутствии катализатора. Спирты можно окислить кислородом в присутствии катализатора (медь, оксид хрома (III) и др.). Первичные спирты окисляются до альдегидов, вторичные до кетонов, а метанол окисляется до метаналя. Например, при окислении пропанола-1 образуется пропаналь:

Например, пропанол-2 окисляется кислородом при нагревании в присутствии меди до ацетона:

Третичные спирты окисляются только в жестких условиях.

4.3. Жесткое окисление. При жестком окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) первичные спирты окисляются до карбоновых кислот, вторичные спирты окисляются до кетонов, метанол окисляется до углекислого газа. При нагревании первичного спирта с перманганатом или дихроматом калия в кислой среде может образоваться также альдегид, если его сразу удаляют из реакционной смеси. Третичные спирты окисляются только в жестких условиях (в кислой среде при высокой температуре) под действием сильных окислителей: перманганатов или дихроматов. При этом происходит разрыв углеродной цепи и могут образоваться углекислый газ, карбоновая кислота или кетон, в зависимости от строения спирта.

Спирт/ Окислитель	KMnO4, кислая среда	KMnO4, H2O, t
Метанол СН3-ОН	CO2	K2CO3
Первичный спирт  R-СН2-ОН	R-COOH/ R-CHO	R-COOK/ R-CHO
Вторичный спирт  R1-СНОН-R2	R1-СО-R2	R1-СО-R2

При взаимодействии метанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется углекислый газ

При взаимодействии этанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется уксусная кислота

При взаимодействии изопропанола с перманганатом калия в серной кислоте образуется ацетон

4.4. Горение спиртов. При горении спиртов образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.

C_nH_2n+1ОН + 3n/2O₂ → nCO₂ + (n+1)H₂O + Q

2CH₃OH + 3O₂ = 2CO₂ + 4H₂O

5. Дегидрирование спиртов. При нагревании спиртов в присутствии медного катализатора протекает реакция дегидрирования. При дегидрировании метанола и первичных спиртов образуются альдегиды, при дегидрировании вторичных спиртов образуются кетоны. Например, при дегидрировании этанола образуется этаналь:

При дегидрировании этиленгликоля образуется диальдегид (глиоксаль)

Получение предельных одноатомных спиртов.

1. Щелочной гидролиз галогеналканов. При взаимодействии галогеналканов с водным раствором щелочей образуются спирты. Атом галогена в галогеналкане замещается на гидроксогруппу. При нагревании хлорметана с водным раствором гидроксида натрия образуется метанол

2. Гидратация алкенов. Гидратация (присоединение воды) алкенов протекает в присутствии минеральных кислот. При присоединении воды к алкенам образуются спирты. При взаимодействии этилена с водой образуется этиловый спирт.

Гидратация алкенов также протекает по ионному (электрофильному) механизму. Для несимметричных алкенов реакция идёт преимущественно по правилу Марковникова. При взаимодействии пропилена с водой образуется преимущественно пропанол-2.

3. Гидрирование карбонильных соединений. Присоединение водорода к альдегидам и кетонам протекает при нагревании в присутствии катализатора. При гидрировании альдегидов образуются первичные спирты, при гидрировании кетонов — вторичные спирты,  а из формальдегида образуется метанол. При гидрировании этаналя образуется этанол:

При гидрировании ацетона образуется изопропанол

4. Окисление алкенов холодным водным раствором перманганата калия. Алкены реагируют с водным раствором перманганата калия без нагревания. При этом образуются двухатомные спирты (гликоли).

5. Промышленное получение метанола из «синтез-газа». Каталитический синтез метанола из монооксида углерода и водорода при 300-400°С и давления 500 атм в присутствии смеси оксидов цинка, хрома и др. Сырьем для синтеза метанола служит «синтез-газ» (смесь CO и H₂), обогащенный водородом:

CO + 2H₂ ⇄ CH₃OH

6. Получение этанола спиртовым брожением глюкозы. Для глюкозы характерно ферментативное брожение, то есть распад молекул на части под действием ферментов. Один из вариантов — спиртовое брожение.

Физиологическое действие предельных одноатомных спиртов на организм человека.

Многие спирты являются участниками важных биохимических процессов, происходящих в живом организме. Среди низших спиртов наибольший интерес с точки зрения физиологического воздействия на организм представляет этанол. В организме человека этанол является естественным метаболитом и в норме присутствует в крови в очень низких концентрациях. Этанол может также поступать в организм с пищей. Многие напитки (квас, кефир, молочнокислые продукты) содержат этанол в низких концентрациях. Этанол в организме человека метаболизиру-ется преимущественно в печени. Под действием специального фермента алкогольдегидрогеназы этанол окисляется в ацетальдегид, который далее превращается в уксусную кислоту, а затем окисляется до углекислого газа и воды. Однако при высокой концентрации алкоголя в крови ферменты не справляются с окислением ацетальдегида до кислоты, и в организме происходит накопление ацетальдегида, который в  раз токсичнее самого этанола, за счёт чего происходит отравление (токсикация) организма, так называемое похмелье. Кроме того, этанол нарушает другие метаболические процессы: ингибирует, то есть замедляет, глюконеогенез (это является причиной гипогликемии при приёме больших доз алкоголя), ускоряет производство цитокинов, изменяет концентрацию гормонов. Алкогольные напитки содержат очень мало витаминов и минеральных веществ, что также может оказать негативное влияние на здоровье. 

Одноатомные предельные спирты вводят организм в наркозоподобное или гипнотическое состояние, а также оказывают токсическое действие.

Метиловый спирт, или метанол (древесный спирт) — сильный яд (особенно при приёме внутрь) нервного и сердечно-сосудистого действия с выраженным кумулятивным эффектом; поражает органы зрения вплоть до полной слепоты. В больших дозах ( г и более) вызывает смерть. Внешне, по запаху и по опьянению метиловый спирт не отличается от этилового. Но если продукты распада этанола полностью выводятся нашим организмом, при переизбытке вызывая лишь похмелье, то метанол действует по-другому. Смертельная доза метилового спирта — 25-100 мл. Метанол всасывается практически мгновенно. И быстро превращается в формальдегид и муравьиную кислоту, которые и отравляют организм. Поражаются почки, мочевыделитель-ная система, и тем самым вывести продукты распада организм уже не может. Нарушается работа нервной системы, формальдегид блокирует нервные импульсы. Симптомы легкого и среднего отравления проявляются спустя 12-18 часов после употребления: головокружение или головная боль, тошнота, постоянная рвота, желудочные спазмы и рези, расстройство зрения умеренного характера. Могут длиться от двух до семи дней, затем исчезают. При средней форме отравления симптомы более выражены. Как правило, на второй день исчезает зрение. У 85 процентов пострадавших оно возвращается. Симптомы тяжелого отравления в зависимости от количества выпитого, симптомы могут появиться как через 7-12 часов, так и чрез двое суток: резкое начало всех симптомов, характерных для легкого отравления, чувство оглушенности, резкое падение артериального давления, кожа синеет, дыхание становится редким, начинаются болезненные судороги, появляется резкий запах ацетона изо рта. Через 12 часов после отравления человек впадает в кому. Летальный исход возможен уже к концу дня. Если больного успе-вают спасти, то в 80 процентах случаев человек теряет зрение. При очень больших дозах смерть может наступить в течение 2-3 часов после употребления яда.

ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ.

1. Вызвать скорую помощь.

2. Важно как можно быстрее оказать помощь, чтобы человек не потерял зрение. Меры помощи, как и при любом отравлении:

— Раскрыть все окна, чтобы обеспечить приток кислорода больному, уложить в удобную позу, лучше набок, чтобы было правильное дыхание (и так проще контролировать рвоту).

— Если человек в сознании, дать выпить 1-1,5 литра теплого содового раствора. Или обычной воды.

— Вызвать рвоту.

— Повторить промывание желудка.

— Дать слабительное, чтобы избавить кишечник от продуктов распада.

Этиловый спирт, или этанол, обладает токсическим эффектом. Быстро всасывается через слизистую оболочку желудка и тонкого кишечника, достигая максимальной концентрации в крови через  минут после его приёма. Этанол вызывает сначала возбуждение, а затем резкое угнетение центральной нервной системы (в том числе разрушает мозговую оболочку); его употребление приводит к нарушению важнейших функций организма, тяжелому поражению органов и систем. Оказывает эмбриотоксическое и тератогенное действие. Этиловый спирт оказывает преимущественно негативное влияние на человека. Он представляет собой летучую прозрачную жидкость со специфическим запахом и резким вкусом, хорошо растворимую в воде. Спирт легко возгорается, часто используется в медицине для наружной обработки, как антисептик. Он также применяется, как растворитель в технических целях. В результате ряда биохимических реакций у человека вырабатывается свой собственный, эндогенный этанол. Его присутствие необходимо для синтеза гормонов, улучшения адаптации к агрессивным внешним факторам. Алкоголь является продуктом жизнедеятельности дрожжевых грибков, а также может синтезироваться химическим способом. Попав внутрь, спирт быстро всасывается из полости рта, через слизистую пищевода и желудка, самая большая часть алкоголя поступает в кровь через стенки двенадцатиперстной кишки. Скорость усвоения снижается, если потребление происходит не натощак. Поэтому распространенный совет о том, что, выпивая, нужно закусывать, имеет под собой почву. А вот присутствие углекислоты, наоборот, ускоряет этот процесс усвоения. Метаболизм этанола после попадания в кровь заключается в последующем его накоплении в тканях. Наибольшее его количество аккумулируется в головном мозге и половых железах. В центральной нервной системе алкоголь начинает влиять на активность нейромедиаторов:

• увеличивается уровень катехоламинов;
• повышается количество дофамина;
• усиливается производство норадреналина;
• возникает торможение ГАМК-системы;
• угнетаются глутаматные рецепторы.

Такова химия дурманящего действия спиртного, а в результате образования этих биоактивных веществ у человека наступает состояние, которое и называется опьянением:

• исчезает эмоциональное напряжение;
• приходит расслабленность и спокойствие;
• пропадают плохие воспоминания;
• повышается болевой порог.

Выводится спирт через легкие (около 10%), почки и потовые железы. Но большая его часть проходит биотрансформацию в печени с превращением в ацетальдегид под действием алкогольдегидрогеназы.  Он является источником других метаболитов, которые по строению напоминают морфин и действуют примерно таким же образом. Именно этот механизм лежит в основе развития пристрастия к алкоголю. Большое количество принятого этилового спирта приводит к разрушению гепатоцитов. Использование алкоголя приводит к нарушению баланса жидкости в организме. Многие знают, какая жажда появляется через некоторое время после обильного застолья. Физиологическое действие этанола на головной мозг заключается в торможении выработки антидиуретического гормона. Это приводит к нарушению выделительной функции почек. Следствием воздействия алкоголя на организм является потребность в воде для биохимических реакций с целью его расщепления. Получается, что влага теряется в процессе его переработки. У выпившего человека увеличивается частота дыхания, так как включение защитных механизмов происходит с целью выведения спиртного с воздушными парами. В них также присутствует немало жидкости, и, если в норме легкие выводят в сутки 0,9 л воды, то после приема алкогольного напитка потеря составит до 1,5 л. И это еще более усиливает обезвоживание организма.

Изопропиловый спирт — один из основных компонентов сивушных масел. По своему токсическому воздействию напоминает этанол, вызывая угнетение центральной нервной системы и поражая внутренние органы. В высокой концентрации приводит к коме, конвульсиям и летальному исходу (около  г/кг веса). Широкое использование простейших спиртов в различных отраслях промышленности, в частности в качестве растворителей, делает опасным их ингаляционное воздействие (при вдыхании паров). 

Применение спиртов.

Спирты в различных формах используются в медицине в качестве антисептика, дезинфицирующего средства и противоядия. Спирты, наносимые на кожу, используются для дезинфекции кожи перед уколом и перед хирургическим вмешательством. Они также могут использоваться в качестве дезинфицирующего средства для рук, для очистки других поверхностей и для полоскания рта.  При приёме внутрь или введения в вену этанол используется для лечения отравления метанолом или этиленгликолем. этиловый спирт хорошо растворяет жиры, поэтому он  «вытягивает» из травы в первую очередь жирорастворимые вещества. Настойка на воде соответственно насыщена  только водорастворимыми веществами. Таким образом водные и спиртовые настойки будут обладать разными свойствами. Использование этилового спирта 40% концентрации позволяет настаивать и водо – и жирорастворимые  вещества. При местном применении спирты обладают выраженными антисептическими свойствами, основанными на способности коагулировать белки микробной клетки. При контакте молекул этилового спирта с белковыми оболочками клеток последние разрушаются, что связано с денатурацией белка. Когда рана протирается спиртом, то тем самым  разрушаются клетки бактерий и других микроорга-низмов, которые могли бы вызвать заражение. При этом погибает и значительная  часть клеток самого организма, но это незначительный ущерб по сравнению с возможным заражением и гибелью  большого числа клеток организма. Спиртом обтирают тело больного с высокой температурой. Молекулы жидких одноатомных спиртов ассоциированы за счет водородных связей. Для испарения необходима энергия, способная разрушить водородные связи. При испарении с  тела больного  поглощается большое количество тепла, при этом происходит охлаждение и быстрое понижение температуры. Спирты используют для компрессов. Этиловый спирт влияет на теплорегуляцию путем повышения теплоотдачи  (угнетение сосудодвигательного центра, расширение сосудов кожи). На участке, к которому приложен спиртовой компресс,  расширяются сосуды, активизируется кровоток, ускоряется выведение шлаков, а ткани насыщаются кислородом.  Компресс снимает воспаление, отечность. Кроме того спирты, как мы знаем, прекрасные растворители. Если добавить в предназначенный для компресса спиртовой раствор травяные экстракты, то полезные вещества гораздо быстрее впитываются в кровь. Спирты используют, как анальгетики. Реабсорбция этилового спирта происходит преимущественно в ЦНС, угнетающее действие возрастает с увеличением концентрации алкоголя в крови. При повышении концентрации спирта в крови следует стадия анальгезии, сонливости, затем нарушается сознание. Угнетаются спинальные рефлексы, наступает стадия наркоза и вскоре переходит в агональную стадию. Поскольку у этилового спирта небольшая наркотическая широта, то он не может быть использован в качестве средства для наркоза. В медицинской практике  резорбтивное действие этилового спирта практически не используется, редко в качестве противошо-кового, снотворного и седативного средства.

ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ.

Простые эфиры соединения общей формулы R-O-R’. Способы получения простых эфиров и эпоксидов , в которых функциональная оксигруппа (-О-) связана с углеводородными радикалами.

Классификация простых эфиров.

Различают алифатические, ароматические, ациклические и циклические простые эфиры. К циклическим простым эфирам относятся эпоксиды (оксираны) — насыщенные трёхчленные гетероциклы, содержащие в цикле один атом кислорода. 

Алифатические ациклические эфиры

 Ароматические эфиры

 Алкилароматические эфиры

Циклические эфиры

Номенклатура простых эфиров.

Согласно тривиальной номенклатуре простые эфиры называют по радикалам, связанным с атомом кислорода, добавляя слово «эфир».

По номенклатуре ИЮПАК эфиры рассматривают как алкоксиалканы. Корень слова определяет самая длинная алкильная группа.

Физические свойства простых эфиров.

Простые эфиры, как правило, представляют собой бесцветные жидкости с характерным запахом. Простые эфиры плохо растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях и сами являются растворителями многих органических веществ. 

Способы получения простых эфиров и эпоксидов.

1. Алкилирование спиртов и фенолов

Для синтеза простых эфиров часто используют реакцию Вильямсона — взаимодействие между алкоксидом и галогенопроизводным углеводорода. Например:

С₂Н₅ONa + C₃H₇Cl → C₂H₅-O-C₃H₇ + NaCl

Вместо алкилгалогенидов можно использовать диалкилсульфаты. Этот вариант используется для метилирования и этилирования спиртов:

 2. Циклические эфиры получают внутримолекулярной реакцией Вильямсона. Например, 1,2-эпоксипропан синтезируют из 2-бром-1-пропанола в присутствии NaOH:

3. Межмолекулярная дегидратация спиртов

Важнейший способ образования простых эфиров — дегидратация первичных спиртов под действием минеральных кислот (концентрированной серной, фосфорной), например:

C₅H₁₁-OH + HO-C₅H₁₁ → C₅H₁₁-O-C₅H₁₁ + Н₂О

Аналогичным образом можно получить циклические эфиры, например, 2,5-диметил-тетрагидрофуран: 

4. Присоединение спиртов или фенолов к ненасыщенным углеводородам

Присоединение спиртов к алкенам катализируется кислотами. Реакция протекает по правилу Марковникова и представляет собой электрофильное присоединение, например:

Присоединение спиртов к алкинам происходит в жёстких условиях (, – атм.) в присутствии их алкоголятов, например:

5. Окисление алкенов пероксикислотами (реакция Н.А. Прилежаева)

Эта реакция является одним из способов получения эпоксидов. В качестве эпоксидирующих реагентов используют надкислоты карбоновых кислот, например надуксусную кислоту, м-хлорнадбензойную кислоту. Эти реакции протекают стереоселективно, если в качестве исходного алкена используют цис-алкен, то и продукт реакции будет иметь соответствующую конфигурацию. Например, при действии на транс-2-бутен надбензойной кислотой получается транс-2,3-эпоксибутан:

6. В промышленности эпоксиды получают каталитическим окислением алкенов кислородом воздуха в присутствии серебра при высоких температурах:

Химические свойства простых эфиров и эпоксидов.

Простые эфиры обладают ограниченной реакционной способностью, что предопределило их использование на практике в качестве инертных растворителей. Химические свойства этого класса веществ обусловлены наличием атома кислорода с неподелёнными парами электронов, за счёт которых эфиры проявляют слабые основные и нуклеофильные свойства.Простые эфиры относятся к числу малореакционноспособных веществ и стабильны по отношению ко многим реагентам, но они чувствительны по отношению к кислороду и легко образуют взрывчатые гидроперекиси, которые являются причиной взрыва при неосторожном обращении.

1. Расщепление простых эфиров галогеноводородами

Концентрированные бромоводородная и иодоводородная кислоты (48 %) при нагревании до 120—150 °С расщепляют простые эфиры с образованием спирта и галогеналкана. Легче всего расщепляются простые эфиры, имеющие третичную алкильную группу.Реакция расщепления простого эфира протекает под действием кислот. Так, простые эфиры разлагаются концентрированной иодоводородной кислотой уже на холоду с образованием алкилиодида и спирта, например:

В алкилариловых эфирах под действием галогеноводородных кислот всегда разрывается связь , в результате чего образуются алкилгалогенид и фенол. Например, пирокатехин образуется при взаимодействии гваякола с :

2. Раскрытие эпоксидных циклов

Для эпоксидов характерны реакции расщепления трёхчленного цикла под действием разнообразных нуклеофильных агентов. Особенности химического поведения эпоксидов обусловлены строением трёхчленного гетероцикла, представляющего собой почти правильный треугольник с сильно деформированными валентными углами, что обусловливает «напряжение» цикла. Реакции нуклеофильного замещения протекают для них легко, особенно в условиях кислотного или основного катализа. Реакции, характерные для эпоксидов, представлены на схеме:

апряжением», существующем в цикле.