SVYAT | BIOCHEM

Спирты (Алкоголи) • Полный разбор класса

Спирты — органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп (-OH), соединенных с углеводородным радикалом (обязательно с sp³-гибридизованным атомом углерода).
⚠️ ВАЖНО
Если OH-группа связана с бензольным кольцом — это фенолы (другой класс веществ с другими свойствами).
Если OH-группа связана с атомом углерода при двойной связи — это енолы (они неустойчивы и изомеризуются в альдегиды или кетоны).
Общая формула предельных одноатомных спиртов: CnH2n+1OH (или CnH2n+2O)
SVYAT | BIOCHEM
1
Классификация

По атомности (числу ОН-групп):

Одноатомные
CH3—OH
Метанол
CH3—CH2—OH
Этанол
Двухатомные (гликоли)
CH₂—OH | CH₂—OH
Этиленгликоль (этандиол-1,2)
Трехатомные
CH₂—OH | CH—OH | CH₂—OH
Глицерин (пропантриол-1,2,3)

По характеру радикала:

Предельные
CH3—CH2—CH2—OH
Пропанол-1
Непредельные
CH2═CH—CH2—OH
Аллиловый спирт
Ароматические
CH₂—OH
Бензиловый спирт
OH-группа находится в боковой цепи, а не в кольце!

По характеру атома углерода при ОН-группе (для одноатомных):

Первичные
R—CH2—OH
Пример: бутанол-1
Вторичные
R— CH OH —R'
Пример: бутанол-2
Третичные
R— R' C OH —R''
Пример: 2-метилпропанол-2
2
Номенклатура

К названию соответствующего алкана добавляется суффикс -ол. Нумерация цепи начинается с того края, к которому ближе OH-группа (она старше кратных связей и галогенов).

Пример 1: Заместители (радикалы)
Радикалы перечисляются перед корнем слова с указанием номера атома С.
CH3— CH CH₃ —CH2—CH2—OH
3-метилбутанол-1
Пример 2: Кратные связи
Группа -OH старше кратных связей, нумерация идет в ее сторону.
CH3—CH═CH— CH OH —CH3
Пентен-3-ол-2
Тривиальные названия, которые строго нужно знать:
CH3—OH
Метанол
древесный спирт
CH3—CH2—OH
Этанол
винный спирт
CH₂—OH | CH₂—OH
Этандиол-1,2
этиленгликоль
CH₂—OH | CH—OH | CH₂—OH
Пропантриол-1,2,3
глицерин
3
Изомерия
1. Углеродного скелета (с C₄)
CH₃—CH₂—CH₂—CH₂—OH
Бутанол-1
↑
C4H10O
↓
CH₃— CH CH₃ —CH₂—OH
2-метилпропанол-1
2. Положения ОН-группы (с C₃)
CH₃—CH₂—CH₂—OH
Пропанол-1
↑
C3H8O
↓
CH₃— CH OH —CH₃
Пропанол-2
3. Межклассовая (с C₂)
Изомерны простым эфирам. Общая формула: CₙH₂ₙ₊₂O
CH₃—CH₂—OH
Этанол (спирт)
↑
C2H6O
↓
CH₃—O—CH₃
Диметиловый эфир
4
Физические свойства
Водородные связи!
Молекулы образуют прочные водородные связи, что обуславливает аномально высокие температуры кипения. Среди спиртов нет газов (метанол — уже жидкость).
Растворимость:
Низшие спирты (до C₃) смешиваются с водой неограниченно. С ростом радикала растворимость падает. Многоатомные спирты (этиленгликоль, глицерин) — вязкие жидкости сладковатого вкуса, отлично растворимые в воде.
SVYAT | BIOCHEM
SVYAT | BIOCHEM
Способы получения
1
Щелочной гидролиз галогеналканов
Строго ВОДНЫМ раствором щелочи! Универсальный и важнейший метод. Спиртовой раствор даст алкен!
Для одноатомных (из моногалогеналканов):
CH3—CH2—Cl + NaOH(водн) t°→ CH3—CH2—OH + NaCl
Для многоатомных (ди- и тригалогеналканы):
Галогены обязательно у разных атомов С! (Если у одного — получится альдегид или кетон).
CH₂ Cl CH₂ Cl + 2NaOH(водн) t°→ CH₂ OH CH₂ OH + 2NaCl
2
Гидратация алкенов
Идет в присутствии кислоты (H₃PO₄ или H₂SO₄) при нагревании строго по правилу Марковникова.
CH3—CH═CH2 + H2O H⁺, t°→ CH3— CH OH —CH3
Важно: первичный спирт таким методом можно получить только один — этанол из этилена.
3
Восстановление альдегидов и кетонов
(гидрирование)
Альдегиды восстанавливаются до первичных спиртов:
CH3— C O H + H2 Ni/Pt, t°→ CH3—CH2—OH
Кетоны восстанавливаются до вторичных спиртов:
CH3— O C —CH3 + H2 Ni/Pt, t°→ CH3— CH OH —CH3
4
Специфические методы
Мягкое окисление алкенов (реакция Вагнера) — получение гликолей:
3 CH2═CH2 + 2 KMnO4 + 4 H2O 0°C→ 3 HO—CH2—CH2—OH + 2 MnO2↓ + 2 KOH
Получение метанола из синтез-газа:
CO + 2H2 ZnO, CuO, t°, p→ CH3OH
Спиртовое брожение глюкозы (получение этанола):
C6H12O6 ферменты→ 2 C2H5OH + 2 CO2↑
5
Гидролиз сложных эфиров
Кислотный гидролиз (обратимый процесс):
CH3— C O O—C₂H₅ + H2O H⁺, t°⇄ CH3— C O OH + C2H5OH
Щелочной гидролиз (омыление, необратимый процесс):
CH3— C O O—CH₃ + NaOH t°→ CH3— C O ONa + CH3OH
SVYAT | BIOCHEM
SVYAT | BIOCHEM
Спирты — слабые амфотерные соединения с преобладанием крайне слабых кислотных свойств (слабее воды).

Критическое различие: Многоатомные спирты проявляют более сильные кислотные свойства за счет взаимного влияния нескольких электроотрицательных OH-групп.
А. Реакции окисления и дегидрирования
1
Дегидрирование (кат: Cu, Ag, Ni, Pt)
Первичные спирты дают альдегиды, вторичные дают кетоны. Третичные спирты НЕ ВСТУПАЮТ В РЕАКЦИЮ!!!
CH3—CH2—OH t°, Cu→ CH3— C O H + H2
2
Мягкое окисление оксидом меди(II)
Качественная реакция: черный порошок CuO краснеет (восстанавливается медь), появляется резкий запах альдегида.
Первичные → альдегиды:
CH3—CH2—OH + CuO t°→ CH3— C O H + Cu↓ + H2O
Вторичные → кетоны:
CH3— CH OH —CH3 + CuO t°→ CH3— O C —CH3 + Cu↓ + H2O
Третичные: НЕ окисляются.
3
Окисление первичных спиртов
Продукт зависит от среды.
Кислая среда (H⁺): Окисляются до карбоновых кислот
5 CH3CH2OH + 4 KMnO4 + 6 H2SO4 →
5 CH3— C O OH + 4 MnSO4 + 2 K2SO4 + 11 H2O
Спец. случай: Окисление до альдегидов (жесткое, с отгонкой)
Чтобы реакция не пошла дальше до кислоты, альдегид немедленно отгоняют (он кипит при меньшей температуре). Часто используют дихромат.
3 CH3—CH2—OH + K2Cr2O7 + 4 H2SO4 →
3 CH3— C O H + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O
Нейтральная среда (t°): Окисляются до солей карбоновых кислот (с выпадением бурого осадка)
3 CH3—CH2—OH + 4 KMnO4 t°→
3 CH3— C O OK + 4 MnO2↓ + KOH + 4 H2O
Щелочная среда (OH⁻): Окисляются до солей карбоновых кислот
CH3CH2OH + 2 KMnO4 + 3 KOH →
CH3— C O OK + 2 K2MnO4 + 3 H2O
4
Окисление вторичных спиртов
В любой среде вторичный спирт дает кетон (в щелочной и нейтральной — без дополнительных солей продукта).
5 CH3— CH OH —CH3 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 →
5 CH3— O C —CH3 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O
Особые случаи: Метанол
Всегда окисляется жестко до углекислого газа (CO₂) в кислой среде или до карбоната в щелочной.
Пример в кислой среде:
5 CH3OH + 6 KMnO4 + 9 H2SO4 t°→
5 CO2↑ + 6 MnSO4 + 3 K2SO4 + 19 H2O
Б. Кислотные свойства (разрыв связи O-H)
1
Взаимодействие с активными металлами
Характерно для ВСЕХ спиртов в том числе многоатомных!!!:
2 CH3—CH2—OH + 2 Na → 2 CH3—CH2—ONa + H2↑
этилат натрия
Реакции алкоголятов (солей спиртов):
С водой — гидролиз алкоголята (вода кислее спирта, поэтому вытесняет его из соли):
CH3—CH2—ONa + H2O → CH3—CH2—OH + NaOH
⚠️ Кислотность: H₂O > ROH — вода вытесняет спирт из алкоголята, реакция необратима
С галогеналканами — синтез Вильямсона (ещё один способ получения простых эфиров):
CH3—CH2—ONa + CH3Cl → CH3—CH2—O—CH3 + NaCl
метилэтиловый эфир
2
Взаимодействие со ЩЕЛОЧАМИ
Одноатомные спирты:
НЕ РЕАГИРУЮТ
Многоатомные спирты:
РЕАГИРУЮТ (образуются гликоляты/глицераты)
HO—CH2—CH2—OH + 2 NaOH ⇄ NaO—CH2—CH2—ONa + 2 H2O
3
Взаимодействие с гидроксидами
Одноатомные: НЕ РЕАГИРУЮТ.
Многоатомные: КАЧЕСТВЕННАЯ РЕАКЦИЯ (с Cu(OH)₂)!
При добавлении к свежеосажденному голубому Cu(OH)₂ без нагревания осадок растворяется, образуется ярко-синий прозрачный раствор (внутрикомплексное соединение — глицерат меди).
2
CH₂—OH | CH—OH | CH₂—OH
+ Cu(OH)2↓ без t°→ H₂ C H C H₂ C O O O H Cu H₂ C H C H₂ C O O O H + 2H2O
Пунктирные стрелки — координационные связи O→Cu²⁺
ярко-синий раствор (глицерат меди)
4
Этерификация
Характерно для ВСЕХ спиртов (взаимодействие с кислотами):
С карбоновыми кислотами (образуются сложные эфиры):
CH3— C O OH + HO—CH3 H⁺, t°⇄ CH3— C O O—CH₃ + H2O
С минеральными кислотами (HNO₃, H₂SO₄):
CH3—OH + HNO3 H₂SO₄→ CH3—O—NO2 + H2O
метилнитрат
Классика ЕГЭ — нитрование глицерина:
CH₂ OH CH OH CH₂ OH + 3 HNO3 H₂SO₄→ CH₂ O—NO₂ CH O—NO₂ CH₂ O—NO₂ + 3 H2O
тринитроглицерин
В. Основно-нуклеофильные свойства (разрыв связи C-O)
1
Взаимодействие с галогеноводородами
CH3—CH2—OH + HBr ⇄ CH3—CH2—Br + H2O
2
Специфическое галогенирование
Для замещения OH-группы во второй части часто используют жесткие реагенты.
С хлоридом фосфора(V):
CH3—CH2—OH + PCl5 → CH3—CH2—Cl + POCl3 + HCl
С тионилхлоридом (SOCl₂):
CH3—CH2—OH + SOCl2 → CH3—CH2—Cl + SO2↑ + HCl↑
3
Дегидратация (отщепление воды)
Реакция идет в присутствии водоотнимающего агента (обычно H₂SO₄(конц)). Путь реакции строго зависит от температуры нагревания!

💡 Запоминалка: МЕжмолекулярная дегидратация идет при температуре МЕньше 140°C. При более высоких температурах (более 140°C, например 170°C) происходит внутримолекулярная дегидратация.
1. Межмолекулярная дегидратация (t° < 140°C)
Температуры "не хватает" для разрушения молекулы изнутри. Две молекулы спирта сталкиваются, и вода отщепляется между ними. Итог — простые эфиры.
2 CH3—CH2—OH H₂SO₄(к), < 140°C→ CH3—CH2—O—CH2—CH3 + H2O
2. Внутримолекулярная дегидратация (t° > 140°C)
При сильном нагревании вода отщепляется внутри одной молекулы (отрывается OH-группа и атом водорода от соседнего углерода). Итог — алкены (идет по правилу Зайцева).
📌 Правило Зайцева
При дегидратации водород отщепляется от наименее гидрированного соседнего атома углерода (то есть от того, у которого меньше атомов H). Образуется более замещённый (более устойчивый) алкен.
Пример: бутанол-2 → бутен-2 (а не бутен-1), т.к. C3 несёт 2H, а C1 несёт 3H — отщепляем от C3.
CH3— CH OH —CH2—CH3 H₂SO₄(к), > 140°C→ CH3—CH═CH—CH3 + H2O
бутен-2 (по Зайцеву), а не бутен-1
⚠️ Важно: дегидратация глицерина
Глицерин — трёхатомный спирт. При дегидратации образуется не алкен, а акролеин (пропеналь) — ненасыщенный альдегид.
CH₂—OH | CH—OH | CH₂—OH
H₂SO₄(к), t°→ CH2═CH— C O H + 2 H2O
акролеин (пропеналь) — резкий запах, раздражает слизистые
⚠️ Глицерин при дегидратации → акролеин, а НЕ алкен!
Г. Специфические реакции
1
Синтез Лебедева
Одновременная дегидратация и дегидрирование. Способ получения мономера для каучука.
2 CH3—CH2—OH 425°C, Al₂O₃, ZnO→ CH2═CH—CH═CH2 + 2 H2O + H2
2
Аммонолиз (Аминирование)
Промышленное получение аминов. Замещение OH-группы на аминогруппу.
CH3OH + NH3 Al₂O₃, 400°C→ CH3NH2 + H2O
ВАЖНО: С чем спирты НЕ реагируют
Составители часто играют на контрасте свойств спиртов, фенолов и кислот:
❌ С солями слабых кислот (Na₂CO₃, NaHCO₃)
НЕ реагируют! Спирты не могут вытеснить угольную кислоту. Выделения CO₂ не происходит!
❌ С бромной водой (Br₂(aq))
НЕ обесцвечивают! Это качественная реакция на непредельные связи и фенолы. Предельные спирты с водным раствором брома не взаимодействуют.
❌ С хлоридом железа(III) (FeCl₃)
НЕ реагируют! Фиолетовое окрашивание дает только фенол.
SVYAT | BIOCHEM
SVYAT | BIOCHEM
Применение
Метанол
Производство формальдегида, растворитель, добавка к топливу. Сильнейший яд.
Этанол
Медицина (антисептик), растворитель, получение бутадиена-1,3 (по Лебедеву).
Этиленгликоль
Производство антифризов (незамерзающих жидкостей), получение полимеров (лавсан). Ядовит.
Глицерин
Парфюмерия и косметика (удержание влаги), пищевая промышленность, медицина, производство взрывчатых веществ (нитроглицерин). Не ядовит.
SVYAT | BIOCHEM
СВЯТОСЛАВ | SVYAT-BIOCHEM.RU | ЛИЧНАЯ СВЯЗЬ В TG: @TELLARUSG