Что образуется при окислении спиртов

в торичные спирты → кетоны

Типичные окислители — гидроксид меди (II), перманганат калия KMnO₄, K₂Cr₂O₇, аммиачный раствор оксида серебра (I).

Кетоны окисляются только при действии сильных окислителей и нагревании.

2.1. Окисление гидроксидом меди (II)

Происходит при нагревании альдегидов со свежеосажденным гидроксидом меди, при этом образуется красно-кирпичный осадок оксида меди (I) Cu₂O. Это — одна из качественных реакций на альдегиды.

HCHO + 2Cu(OH)₂ = 2Cu + CO₂ + 3H₂O

Чаще в этой реакции образуется оксид меди (I):

2.2. Окисление аммиачным раствором оксида серебра

Альдегиды окисляются аммиачным раствором оксида серебра (реакция «серебряного зеркала»).

Поскольку раствор содержит избыток аммиака, продуктом окисления альдегида будет соль аммония карбоновой кислоты.

Образование осадка серебра при взаимодействии с аммиачным раствором оксида серебра — качественная реакция на альдегиды.

Упрощенный вариант реакции:

2.3. Жесткое окисление

При окислении под действием перманганатов или соединений хрома (VI) альдегиды окисляются до карбоновых кислот или до солей карбоновых кислот (в нейтральной среде). Муравьиный альдегид окисляется до углекислого газа или до солей угольной кислоты (в нейтральной среде).

Кетоны окисляются только в очень жестких условиях (в кислой среде при высокой температуре) под действием сильных окислителей: перманганатов или дихроматов.

Реакция протекает с разрывом С–С-связей (соседних с карбонильной группой) и с образованием смеси карбоновых кислот с меньшей молекулярной массой или СО₂.

2.4. Горение карбонильных соединений

При горении карбонильных соединений образуются углекислый газ и вода и выделяется большое количество теплоты.

3. Замещение водорода у атома углерода, соседнего с карбонильной группой

Карбонильные соединения вступают в реакцию с галогенами, в результате которой получается хлорзамещенный (у ближайшего к карбонильной группе атома углерода) альдегид или кетон.

Полученное из ацетальдегида вещество называется хлораль. Продукт присоединения воды к хлоралю (хлоральгидрат) устойчив и используется как лекарство.

4. Конденсация с фенолами

Формальдегид может взаимодействовать с фенолом. Катализатором процесса выступают кислоты или основания:

Дальнейшее взаимодействие с другими молекулами формальдегида и фенола приводит к образованию фенолоформальдегидных смол и воды:

Фенол и формальдегид вступают в реакцию поликонденсации.

Поликонденсация — это процесс соединения молекул в длинную цепь (полимер) с образованием побочных продуктов с низкой молекулярной массой (вода или др.).

5. Полимеризация альдегидов

Полимеризация характерна в основном для легких альдегидов. Для альдегидов характерна линейная и циклическая полимеризация.

Например, в растворе формалина (40 %-ного водного раствора формальдегида) образуется белый осадок полимера формальдегида, который называется полиформальдегид или параформ:

Источник

§ 24. Химические свойства, получение и применение спиртов

Оглавление

Химические свойства, получение и применение спиртов

Многие химические свойства спиртов определяются наличием в их молекулах гидроксильной группы, поэтому гидроксильную группу называют функциональной.

Рассмотрим химические свойства насыщенных одноатомных спиртов.

1. Взаимодействие со щелочными металлами

Если в стаканчик с этиловым спиртом поместить кусочек натрия, начнётся бурная реакция, сопровождающаяся выделением водорода:

В этой реакции происходит замещение атома водорода гидроксильной группы атомом металла.

Так же реагируют с натрием и другие спирты. Приведём уравнение реакции пропанола-1 с натрием:

При взаимодействии с активными металлами спирты проявляют кислотные свойства. Кислотные свойства спиртов выражены очень слабо (слабее, чем у воды!), поэтому спирты не изменяют окраску индикаторов, не реагируют со щелочами и могут взаимодействовать только с самыми активными металлами, например со щелочными металлами натрием и калием.

Продукты замещения атома водорода гидроксильной группы спирта атомом металла называются алкоголятами. Приведём названия некоторых алкоголятов:

Алкоголяты представляют собой твёрдые солеподобные вещества. Они разлагаются водой с образованием спирта и щёлочи:

2. Взаимодействие с галогеноводородами

Спирты взаимодействуют с галогеноводородами (HCl, HBr, HI). При этом гидроксильная группа замещается на галоген. Приведём уравнение реакции этилового спирта с бромоводородом:

Так же реагируют с галогеноводородами и другие спирты. Например, при взаимодействии пропанола-2 с хлороводородом происходит замещение гидроксильной группы и образуется 2-хлорпропан:

3. Дегидратация. Отщепление воды

При нагревании с сильными водоотнимающими средствами, такими как концентрированная серная кислота, от спиртов отщепляется молекула воды. Реакция отщепления молекулы воды называется реакцией дегидратации (§ 16).

В данных реакциях от одной молекулы спирта отщепляется одна молекула воды. Такая реакция называется внутримолекулярной дегидратацией. В результате внутримолекулярной дегидратации спиртов образуются алкены.

При менее сильном нагревании одна молекула воды может отщепляться от двух молекул спирта:

Эта реакция называется межмолекулярной дегидратацией.

Продукт реакции межмолекулярной дегидратации этилового спирта — диэтиловый эфир — представляет собой бесцветную жидкость со специфическим запахом и низкой температурой кипения (t_кип = 35 °С). Он используется в медицинской практике для наркоза и дезинфекции кожи при проведении инъекций.

Приведём уравнение реакции межмолекулярной дегидратации метанола:

При этом образуется диметиловый эфир — газообразное при нормальных условиях вещество с температурой кипения –25 °С.

Обратите внимание, что температуры кипения простых эфиров намного ниже, чем изомерных спиртов. На рисунке 24.1 изображены шаростержневые модели молекул этанола и диметилового эфира и указаны их температуры кипения.

Этанол и диметиловый эфир являются изомерами, их молекулы имеют примерно одинаковые размеры, поэтому, казалось бы, температуры кипения должны быть близки. Тем не менее, температура кипения этанола более чем на 100° С выше температуры кипения диметилового эфира. Напомним, что высокие температуры кипения спиртов объясняются образованием водородных связей между их молекулами. Водородная связь образуется между атомом водорода гидроксильной группы одной молекулы спирта и атомом кислорода другой молекулы. Между молекулами простых эфиров водородные связи не образуются, так как в молекулах простых эфиров нет гидроксильных групп.

4. Окисление

Спирты горят при поджигании, в этом мы можем убедиться, зажигая спиртовку:

В результате образуются углекислый газ и вода. Такая реакция называется полным окислением.

Возможно и неполное окисление спиртов. Его можно осуществить следующим образом. Нагреем в пламени спиртовки медную проволоку до красного каления. При этом блестящая поверхность проволоки покроется чёрным налётом оксида меди(II) вследствие окисления меди:

После этого раскалённую проволоку быстро поместим в стакан с небольшим количеством этилового спирта. Проволока при этом опять становится блестящей (видео 24.1). Это свидетельствует о том, что из чёрного оксида меди(II) образовалась медь. То есть произошло восстановление оксида меди(II). Восстановителем является этиловый спирт. В ходе реакции он окисляется до уксусного альдегида:

Уксусный альдегид имеет яблочный запах, который ощущается при проведении описанного эксперимента.

С окислением вторичных спиртов вы можете познакомиться, перейдя по ссылке в QR-коде.

Получение и применение спиртов

Некоторые реакции, в результате которых образуются спирты, вы уже знаете (§ 15).

1. Гидратация алкенов

Спирты образуются в результате присоединения воды к алкенам. Эта реакция называется реакцией гидратации:

2. Взаимодействие галогеналканов с водным раствором щёлочи

Спирты можно получить из галогеналканов, действуя на них водным раствором щёлочи:

В результате реакции атом галогена замещается на гидроксильную группу. В свою очередь, галогенпроизводные алканов могут быть получены из углеводородов. Например, хлорэтан образуется при взаимодействии этана с хлором:

Хлорэтан можно получить также из этилена путём присоединения к нему хлороводорода:

Таким образом, можно синтезировать спирты, используя в качестве исходных веществ углеводороды.

Метанол и этанол применяются в качестве растворителей. Кроме того, они используются в химической промышленности в качестве реагентов для получения многих органических веществ. Этанол используется в пищевой промышленности.

Спирты реагируют со щелочными металлами, при этом атом водорода гидроксильной группы замещается атомом металла.

Спирты взаимодействуют с галогеноводородами, при этом гидроксильная группа замещается на галоген.

Спирты вступают в реакции внутримолекулярной и межмолекулярной дегидратации с образованием алкенов и простых эфиров.

Спирты вступают в реакции окисления. При полном окислении спиртов образуются углекислый газ и вода. Неполным окислением первичным спиртов могут быть получены альдегиды.

Спирты получают взаимодействием галогеналканов с водным раствором щёлочи и присоединением воды к алкенам.

*Окисление спиртов

При окислении первичных спиртов образуются альдегиды. Приведём схему реакции окисления этанола:

В органической химии в схемах процессов окисления часто используют символ кислорода в квадратных скобках [O]. Окислителями при этом могут быть различные вещества, в случае окисления спиртов это, как правило, хромовая смесь (смесь дихромата калия K₂Cr₂O₇ и концентрированной серной кислоты).

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны, так, продуктом окисления пропанола-2 является ацетон:

Окисление третичных спиртов протекает в жёстких условиях. При этом разрушается углеродный скелет молекулы.

*Получение метанола в промышленности

Метанол, в отличие от этанола, нельзя получить гидратацией алкена. Раньше метанол получали нагреванием древесины без доступа воздуха, так называемой сухой перегонкой древесины, отсюда его тривиальное название — древесный спирт. Современный метод промышленного получения метанола — взаимодействие оксида углерода(II) с водородом. Реакцию проводят при высоком давлении (10 МПа) и температуре 250 °С в присутствии катализаторов на основе оксидов цинка и меди:

Напомним, что смесь оксида углерода(II) с водородом называется синтез-газ.

Вопросы и задания

2. Напишите уравнения реакций: а) этанола с иодоводородом; б) пропанола-2 с бромоводородом; в) 2-метилпропанола-2 с хлороводородом. Назовите образующиеся галогенпроизводные по номенклатуре ИЮПАК.

3. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно получить метанол из метана.

4. Предложите два способа получения этанола из этана.

5. Даны реагенты: натрий, бромоводород, гидроксид калия, бромная вода. С какими из перечисленных веществ реагирует этанол? Напишите уравнения реакций.

7*. Напишите схемы реакций, с помощью которых можно получить из этанола: а) бромэтан; б) ацетилен; в) бензол; г) этиленгликоль.

Источник

• ← Что образуется при окислении 1г белка
• Что образуется при окислении углеводов и жиров ответ →