Основные химические свойства спиртов, фенолов

И простых эфиров

1. Реакции замещения:

а) реакции замещения ОН-группы спиртов на галоген. Гидроксильную группу в спиртах можно заместить на галоген действием концентрированных бромо- или иодоводородных кислот, реагента Лукаса (НCl + ZnCl₂), галогенидов фосфора и тионилхлорида:

Фенолы (за исключением нитрофенолов) не вступают в реакции замещения ОН-группы.

б) реакции с неорганическими кислородсодержащими кислотами являются общим способом получения сложных эфиров неорганических кислот. Многоосновные кислоты дают как кислые, так и средние эфиры:

Фенолы, в отличие от спиртов, не образуют сложные эфиры минеральных кислот. В этих условиях в фенолах протекают реакции замещения Н-атома в бензольном кольце (см. ниже реакции подпункта «е»)

в) реакции дегидратации спиртов протекают под действием сильных минеральных кислот(H₂SO₄; H₃PO₄) или Al₂O₃ при нагревании. В зависимости от температуры и строения спирта возможны два направления реакции: межмолекулярная дегидратация (с образованием простого эфира) и внутримолекулярная дегидратация (с образованием алкена). Чем выше температура реакции, тем больше вклад реакции элиминирования (отщепления). Третичные спирты отщепляют воду с образованием алкенов в присутствии менее концентрированных кислот при более низких температурах. Такие спирты практически не образуют простые эфиры.

Фенолы, в отличие от спиртов, не вступают в реакции дегидратации.

г) реакции О-алкилирования - замещение подвижного Н-атома или металла на алкильный (или арильный) заместитель. Спирты и фенолы алкилируются в виде солей активных металлов (алкоголятов и фенолятов) с образованием простых эфиров - реакция Вильямсона.

д) реакции О-ацилирования - замещение подвижного Н-атома или металла на ацильный заместитель. В качестве ацилирующих средств используются карбоновые кислоты, их ангидриды и галогенангидриды. В результате реакций ацилирования образуются сложные эфиры. Спирты ацилируются всеми перечисленными ацилирующими средствами. Фенолы ацилируются только в виде фенолятов и только сильными ацилирующими средствами: ангидридами и галогенангидридами кислот.

е) реакции фенолов по бензольному кольцу протекают легко, чаще всего не требуют катализаторов. Реакция фенола с бромной водой является качественной - происходит обесцвечивание бромной воды и выпадает светлый осадок 2,4,6-трибромфенола.

2. Реакции окисления:

а) жесткое окисление спиртов приводит к образованию альдегидов, кетонов и карбоновых кислот. Первичные спирты окисляются в соответствующие альдегиды, а затем в кислоты. Вторичные спирты при окислении образуют кетоны. Третичные спирты довольно устойчивы к действию окислителей, однако в кислотных растворах окислителей может происходить разрыв С-С связей возле гидроксильной группы с образованием смеси кислот и кетонов с меньшим числом С-атомов.

Под действием высоких температур в присутствии катализаторов - тонкодисперсной меди, серебра или оксида цинка - спирты дегидрируются до соответствующих альдегидов (первичные спирты) или кетонов (вторичные спирты).

б) окисление простых алифатических эфиров происходит на свету под действием кислорода воздуха. Окислению подвергается α-углеродный атом, образуются взрывоопасные неустойчивые гидропероксиды и пероксиды.

в) окисление фенолов жесткими окислителями сопровождается разрушением бензольного кольца с образованием трудноразделимой смеси индивидуальных соединений. При окислении броматами можно получить определенные продукты:

3. Реакции расщепления простой эфирной связи:

а) расщепление простых эфиров концентрированной иодоводороной кислотой происходит при нагревании и приводит к образованию спирта и иодалкана. Если эфир несимметричный, то могут образовываться два различных спирта и два иодалкана. При расщеплении алкилариловых эфиров всегда образуется фенол и иодалкан:

б) расщепление простой эфирной связи металлическим натрием или литием происходит при нагревании с образованием алкоголятов или фенолятов и металлорганических соединений.

 

Решение

Напишите уравнения реакций субстратов А, Б и В с соответствующими реагентами, указанными в табл. 35. Назовите по возможности конечные продукты реакций.

 

Х

А) метилвинилкарбинол; Б) 2,6-динитрофенол; В) 1-метоксибутан

А) PCl5; KMnO4, H2SO4; полимеризация; Б) NaHCO3; FeCl3; C2H5I, NaOH; В) H2SO4, 0°C; HI, 100°C; Na, 100°C

 

А)

Б)

В)

Пример решения задачи 24

Для решения данного задания необходимо изучить основные химические свойства спиртов, фенолов и простых эфиров и способы их получения.

 

Способы получения спиртов

1. Присоединение воды к алкенам и алкадиенам происходит по правилу Марковникова.

2. Гидролиз галогенопроизводных углеводородов.

3. Мягкое окисление алкенов и алкадиенов реактивом Вагнера приводит к образованию вицинальных многоатомных спиртов.

4. Восстановление альдегидов и кетонов позволяет получать первичные и вторичные спирты. Альдегиды восстанавливаются до первичных спиртов, а кетоны - до вторичных.

5. Синтез спиртов по Гриньяру - взаимодействие альдегидов и кетонов с магнийорганическими соединениями (реактивами Гриньяра):

 

а) при взаимодействии формальдегида с реактивами Гриньяра всегда образуются первичные спирты:

б) при взаимодействии других альдегидов с реактивами Гриньяра всегда образуются вторичные спирты:

в) при взаимодействии кетонов с реактивами Гриньяра всегда образуются третичные спирты:

 

Способы получения фенолов

1. Кумольный метод основан на окислении изопропилбензола (кумола) кислородом воздуха в присутствии катализаторов с образованием двух ценнейших продуктов органического синтеза - фенола и пропанона (ацетона):

2. Взаимодействие арилгалогенидов со щелочами приводит к образованию фенолятов, которые при подкислении образуют фенолы.

3. Сплавление со щелочью солей бензолсульфокислот также приводит к образованию фенолятов, которые при подкислении образуют фенолы.