1. Оксипроизводные углеводородов

К гидроксилпроизводным (оксипроизводным) углеводородов относят продукты замещения одного или нескольких атомов водорода в молекуле углеводорода на гидроксильную группу.

По степени замещения различают:

• одноатомные;

• двухатомные;

• многоатомные.

Один атом углерода может быть связан с двумя гидроксильными группами, такие соединения называют гидратными формами или гемдиолами. Гемдиолы обычно неустойчивы, легко теряют воду, превращаясь в карбонильные соединения.

По строению углеводородного радикала:

• насыщенные;

• ненасыщенные;

• ароматические.

По типу атома углерода, соединенного с гидроксильной группой:

• гидроксилпроизводные со связью С(sp³)–ОН;

• гидроксилпроизводные со связью С(sp²)–ОН;

• гидроксилпроизводные со связью С(sp)–ОН.

Гидроксилпроизводные со связью С(sp³)–ОН называют спиртами. Группу производных со связью С(sp²)–ОН можно разделить на два класса:

• енолы;

• фенолы.

Фенолы содержат гидроксильную группу, связанную с ароматическим ядром, а в енолах гидроксильная группа связанна с одним из атомов углерода двойной связи. Енолы неустойчивы и легоко изомеризуются в карбонильные соедениения. Соединения со связью С(sp)–ОН не описаны, известны только их производные – эфиры С(sp)–ОR.

3.1 Алканолы

Производные алканов, общей формулой С_nН_2n+1OH. Алканолы, в зависимости от того, с каким атомом углерода связана гидроксильная группа подразделяют:

• первичные;

• вторичные;

• третичные.

Номенклатура. Для названия низших спиртов используют следующие номенклатуры:

• тривиальную;

• радикально-функциональную (заместительную);

• рациональную;

• систематическую.

Тривиальная. Метиловый спирт называют древесным, т. к. получают сухой перегонкой древесины, этиловый спирт, содержащийся в виноградном вине, носит тривиальное название винный спирт.

Радикально-функциональная (заместительная) используется для соединений с простым углеводородным скелетом и соответственно легко называемым радикалом с указанием типа атома углерода. По радикально-функциональной номенклатуре алканолы называют спиртами (от латинского spiritus – дуновение, дух, душа).

Рациональная, или карбинольная. По этой номенклатуре спирты рассматриваются как производные метилового спирта, называемого карбинолом.

Систематическая (заместительная, международная, ИЮПАК). Название строится по общим правилам, т. е. с учетом старшинства функциональной группы над алкильными радикалами. Гидроксильная группа, как старшая характеристическая группа, обозначается суффиксом -ол.

Изомерия. Для спиртов характерны следующие виды изомерии:

Структурная

• скелетная;

• изомерия положения функциональной группы;

• метамерия.

Пространственная

• конформационная;

• оптическая.

Способы получения. Среди старых традиционных методов получения алканолов, в частности этанола, следует отметить два: гидратацию алкенов и брожение сахаристых веществ.

1. Гидратация алкенов. В промышленности реакцию осуществляют пропуская газы крекинга нефти через концентрированный раствор серной кислоты (H₃PO₄, Al₂O₃ или другие носители, обработанные кислотами), являющейся катализатором процесса:

Реакция гидратации алкена осуществляется с присоединения кислоты и последующим гидролизом образовавшегося алкилсульфата:

Условия реакции существенно зависят от строения алкена. Чем больше алкильных радикалов при двойной связи, тем легче идет реакция. Направление реакции определяется правилом Марковникова.

2. Гидрирование карбонильных и карбоксильных соединений. Альдегиды, кетоны и сложные эфиры карбоновых кислот восстанавливаются до спиртов. В качестве восстановителей используются: H₂ / Ni, Pd, Pt, NaBH₄ (спирт); LiAlH₄ (абс. эфир).

2.1

2.2

Механизм реакции гидрирования карбонильных и карбоксильных соединений:

2.3 Восстанавление сложных эфиров, при нагревании с Na в растворе C₂H₅OH (метод Буво–Блана, 1903):

3. Гидрирование оксида углерода и оксосинтез. Процесс проводят под давлением 0,5–12 МПа и температуре 250–400 ^оС, в качестве катализаторов гидрирования применяют: ZnO + Cr₂O₃, CuO + ZnO + Cr₂O₃ + Al₂O₃, CuO + ZnO + Al₂O₃, Ni, Pd, Pt, Ir:

СО + 2Н₂ СН₃ОН

Модификацией катализаторов и температурных условий возможно получение низкомолекулярных спиртов, например: ZnO + Cr₂O₃ – метанола, Co + Rh – пропанолов, Fe + Co, 180–300 ^oC – смеси спиртов (синтола).