Gesättigte einwertige Alkohole weisen die folgenden Arten der Isomerie auf. Nomenklatur und Isomerie von Alkoholen

Es ist offensichtlich, dass man für Methan und Ethan, in denen alle Wasserstoffatome äquivalent sind, durch Ersetzen eines Wasserstoffs durch Hydroxyl einen einzigen Alkohol erhalten kann: Dies sind Methyl-CH 3 OH- und Ethyl-CH 3 CH 2 OH-Alkohole. Propan hat bereits zwei Möglichkeiten – einen der Wasserstoffe der Methylgruppen und einen der Wasserstoffe der Methylengruppe durch Hydroxyl zu ersetzen. Tatsächlich gibt es zwei Propylalkohole: primäre Alkohole, bei denen die Hydroxylgruppe an das primäre Kohlenstoffatom gebunden ist (Propylalkohol oder Propanol-1), und sekundäre Alkohole, bei denen die Hydroxylgruppe am sekundären Kohlenstoffatom gebunden ist (Isopropylalkohol oder Propanol-2). ).

Somit hat die Isomerie von Alkoholen sowie die Isomerie substituierter Kohlenwasserstoffe im Allgemeinen einen doppelten Charakter – die Isomerie des Kohlenwasserstoffgerüsts, die uns bereits von Alkanen bekannt ist, und die Isomerie der Position der Hydroxylfunktion in diesem Gerüst. Tatsächlich stammen Alkohole für das vierte Mitglied der homologen Reihe von Alkanen – Butan – aus zwei verschiedenen Kohlenwasserstoffketten: von N-Butan und Isobutan.

Für Alkohole sind alle Haupttypen der Stereoisomerie möglich.

13.2. Physikalische Eigenschaften von Alkoholen

Aus einem Vergleich der Siedepunkte von Alkoholen ähnlicher Struktur wird deutlich, dass beim Übergang von einem Mitglied einer homologen Reihe zu einem anderen der Siedepunktanstieg etwa 20 °C beträgt. Kettenverzweigungen wie bei Kohlenwasserstoffen erhöhen den Schmelzpunkt (besonders stark bei tertiären Alkoholen, bei denen das „verzweigte“ Kohlenstoffatom der funktionellen Gruppe benachbart ist) und senken den Siedepunkt. Im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen sieden Alkohole bei einer viel höheren Temperatur.

Um Anomalien der Siedepunkte zu erklären, wurde das Konzept verwendet Wasserstoffverbindung. Man kann davon ausgehen, dass in Alkoholen das Wasserstoffatom der Hydroxylgruppe als Brücke zwischen zwei elektronegativen Sauerstoffatomen dient und mit einem von ihnen durch eine kovalente Bindung und mit dem anderen durch elektrostatische Anziehungskräfte verbunden ist. Die Wasserstoffbindungsenergie in Alkoholen beträgt etwa 20 kJ/mol (für die meisten kovalenten Bindungen beträgt sie 210–420 kJ/mol).

Moleküle, die durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten werden, werden als assoziiert bezeichnet; Ihre ungewöhnlich hohen Siedepunkte sind auf die zusätzliche Energie zurückzuführen, die zum Aufbrechen von Wasserstoffbrückenbindungen erforderlich ist. Weitere Informationen zur Wasserstoffbrückenbindung finden Sie in Kapitel 3 „Grundlagen der Theorie der elektronischen Struktur organischer Moleküle“.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen Alkoholen und Kohlenwasserstoffen besteht darin, dass niedere Alkohole in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar sind. Aufgrund der Anwesenheit der OH-Gruppe werden Alkoholmoleküle durch die gleichen intermolekularen Wechselwirkungskräfte zusammengehalten, die auch im Wasser herrschen. Dadurch ist eine Vermischung zweier Molekülarten möglich und die Energie, die zur Trennung von Wasser- oder Alkoholmolekülen voneinander erforderlich ist, wird aus der Bildung ähnlicher Bindungen zwischen Wasser- und Alkoholmolekülen gewonnen. Dies gilt jedoch nur für niedere Alkohole, bei denen die OH-Gruppe einen wesentlichen Teil des Moleküls ausmacht. Die lange aliphatische Kette mit einer kleinen OH-Gruppe ähnelt weitgehend Alkanen, und die physikalischen Eigenschaften solcher Verbindungen spiegeln dies wider. Die Abnahme der Löslichkeit in Wasser mit zunehmender Anzahl an Kohlenstoffatomen erfolgt allmählich: Die ersten drei primären Alkohole sind unbegrenzt mit Wasser mischbar; Löslichkeit N-Butylalkohol beträgt 8 g pro 100 g Wasser, N-Pentyl – 2 g, N-Hexyl – 1 g und höhere Alkohole noch weniger.

Abhängig vom Wert der Dipolmomente (μ=1,6–1,8 D) sind Alkohole polare Substanzen, die aufgrund der Anwesenheit eines freien Elektronenpaars am Sauerstoffatom schwache elektronenspendende oder nukleophile Eigenschaften haben.

13.2.1. Spektroskopie von Alkoholen

· UV-Spektroskopie . Alkohole absorbieren im UV-Bereich praktisch nicht. Die vorhandene schwache Bande mit l max entspricht 180-185 nm N→σ*-Übergang des freien Elektronenpaars des Sauerstoffatoms.

· IR-Spektroskopie. Im IR-Spektrum von Alkoholen werden für stark verdünnte und konzentrierte Lösungen mit Wasserstoffbrücken starke Streckschwingungen von ν OH bei 3635–3615 cm –1 bzw. 3600–3200 cm –1 beobachtet. Darüber hinaus treten Deformationsschwingungen δ OH bei 1410–1250 cm –1 und Streckschwingungen ν C-O bei 1150–1050 cm –1 auf, abhängig von der Struktur der Alkohole.

· Massenspektrometer . Alkohole, beginnend mit Butyl, zeichnen sich durch eine geringe Intensität des Molekülionenpeaks aus. Sie nimmt mit steigendem Molekulargewicht der Alkohole sowie beim Übergang vom primären zum sekundären Alkohol ab. Bei tertiären Alkoholen fehlt der Molekülionenpeak praktisch. Bei primären und sekundären Alkoholen beginnt die Hauptfragmentierung mit der Abspaltung eines Wassermoleküls. Bei tertiären Alkoholen wird zunächst unter Elektroneneinwirkung das längste Kohlenstoffradikal abgespalten und es entsteht ein Fragmention mit einer Hydroxylgruppe.

· PMR-Spektroskopie . In PMR-Spektren erscheint das Hydroxyl-Protonensignal je nach Konzentration und Art des Lösungsmittels im Bereich von 1,0 bis 5,5 ppm.

13.3. Herstellung einwertiger Alkohole in der Industrie

Die Anforderungen an industrielle Synthesen sind andere als an Labormethoden. Insbesondere ist es wirtschaftlicher, die Produktion in großem Maßstab kontinuierlich mit wiederholter Rückführung großer Mengen reagierender Substanzen durchzuführen. Daher sind Gasphasenprozesse für solche Industrien vorzuziehen.

Für die industrielle Herstellung von Alkoholen werden vor allem zwei Methoden verwendet: die Hydratisierung von Alkenen, die beim Cracken von Erdöl gewonnen werden, und die enzymatische Hydrolyse von Kohlenhydraten. Zusätzlich zu diesen beiden Methoden gibt es einige andere, deren Anwendung eingeschränkter ist.

v Hydratisierung von Alkenen . Es ist bekannt, dass aus dem beim Cracken von Erdöl erhaltenen Gemisch Alkene mit bis zu fünf Kohlenstoffatomen isoliert werden können. Diese Alkene lassen sich leicht in Alkohole umwandeln, entweder durch direkte Zugabe von Wasser oder durch Zugabe von Schwefelsäure und anschließende Hydrolyse der resultierenden Alkylsulfate. Weitere Informationen finden Sie in Kapitel 8, Alkene.

Auf diese Weise können nur solche Alkohole synthetisiert werden, die nach der Markownikow-Regel entstehen: zum Beispiel Isopropyl, aber nicht Propyl; Di-Butyl, aber nicht N-Butyl, reibt-Butyl, aber nicht Isobutyl. Mit diesen Methoden kann nur ein primärer Alkohol hergestellt werden – Ethyl. Darüber hinaus mangelt es dieser Methode an Stereospezifität, und während des Hydratationsprozesses sind Umlagerungen möglich. Diese Probleme können durch eine zweistufige Synthese von Alkoholen über Oxiran umgangen werden, die letztendlich zu führt Anti-Hydratation(siehe unten) .

In der Industrie liegt die säurekatalysierte Hydratation von Alkenen der Herstellung von Ethanol aus Ethylen und Propanol-2 aus Propen zugrunde:

Für die Herstellung anderer Alkohole hat diese Methode einen sehr begrenzten Anwendungsbereich, da die Hydratisierung von Alkenen häufig mit einer Isomerisierung des Kohlenstoffgerüsts aufgrund von Umlagerungen von Carbokationen einhergeht. Dieser Umstand schränkt die Synthesemöglichkeiten einer scheinbar einfachen Methode zur Herstellung sekundärer und tertiärer Alkohole erheblich ein. Im Labor wurde sie durch eine andere Methode ersetzt, die auf der Hydroxymercuration-Demercuration-Reaktion von Alkenen basiert. Mehr dazu später.

v Enzymatisch Hydrolyse kohlenhydrathaltigen Rohstoffen (Trauben, Beeren, Weizen, Kartoffeln etc.) ist insbesondere für die Herstellung von Ethylalkohol von großer praktischer Bedeutung:

C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

Der Großteil davon wird für die Zubereitung alkoholischer Getränke verwendet. Daher der Name „Wein- oder Speisealkohol“. Bei der Verwendung von Stärke als Ausgangsmaterial zusätzlich zu Ethylalkohol, Fuselöle, eine Mischung aus Pentylalkoholen sowie Propyl- und Isobutylalkoholen, die toxisch wirken.

Für industrielle Zwecke wird Ethanol verwendet, das durch Hydrolyse und Fermentation von Abfällen aus der Holz-, Zellstoff- und Papierindustrie gewonnen wird ( Hydrolysealkohol).

§ Interessant ist Weizmann-Reaktion– enzymatische Hydrolyse von Kohlenhydraten unter dem Einfluss von Bakterien Clostridium acetobutylicum, wodurch eine Mischung entsteht N-Butylalkohol (60 %), Ethylalkohol (10 %) und Aceton CH 3 COCH 3 (30 %).

v Hydrolyse Alkylhalogenide . Die Reaktion ist nicht signifikant, weil Die Halogenderivate von Alkanen selbst werden häufig aus Alkoholen gewonnen. In der Industrie wird jedoch die Chlorierung von Gemischen eingesetzt N-Pentan und Isopentan und anschließende Hydrolyse von Halogenalkanen erzeugen ein Gemisch aus fünf isomeren Alkoholen, das als Lösungsmittel verwendet wird. Daraus wird durch Destillation das schwer zu findende reine Pentanol-1 gewonnen.

v Oxosynthese . Beim Erhitzen einer Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff über Katalysatoren entstehen verschiedene Alkohole, deren Zusammensetzung sowohl von den Reaktionsbedingungen als auch vom Verhältnis der Reaktanten abhängt, zum Beispiel:

§ Carbonylierung von Alkoholen ermöglicht es Ihnen, die Kohlenstoffkette zu verlängern.

· Hydroformylierung von Alkenen . Durch die Addition von Kohlenmonoxid und Wasserstoff an Alkene in Gegenwart eines Katalysators entstehen Aldehyde und Ketone, die zu Alkoholen reduziert werden können.

Die in den USA entdeckte (T. Reulen, 1938) und zunächst in Deutschland entwickelte Oxosynthese gewinnt derzeit in der chemischen Industrie zunehmend an Bedeutung. Zum Beispiel, um zu bekommen N-Butylalkohol aus Propylen und N- Propylalkohol aus Ethylen.

v Alfol-Prozess . Die Hauptkonkurrenz zur bisherigen Methode ist das Alfol-Verfahren – Methode zum Erhalten N-Alkanole durch Telomerisation von Ethylen in Gegenwart eines Katalysators auf Basis von Titanchlorid und Triethylaluminium nach Ziegler (nähere Einzelheiten siehe Kapitel 8 „Alkene“), gefolgt von der Oxidation der Telomerisationsprodukte. Insbesondere werden mit dieser Methode primäre Alkohole C 12 -C 18 synthetisiert.

v Oxidation Alkane. Bei der Oxidation höherer Alkane mit molekularem Sauerstoff entstehen hauptsächlich sekundäre Alkohole C 12 -C 20, die zur Herstellung von Tensiden verwendet werden. Die Reaktion wird durch Salze oder Komplexe von Übergangsmetallen katalysiert: Kobalt, Kupfer, Eisen, Mangan und verläuft über die Zersetzung von Hydroperoxiden. Weitere Einzelheiten finden Sie in Kapitel 7 „Alkane“.

13.4. Methoden zur Synthese einwertiger Alkohole im Labor

v Hydrolyse Alkylhalogenide . Typischerweise werden Alkohole durch Hydrolyse von Chloralkanen durch Erhitzen mit Wasser oder einer wässrigen Lösung von Alkalien gewonnen. Im ersten Fall ist die Reaktion reversibel, im zweiten geht sie oft mit der Abspaltung von Halogenwasserstoffen einher, zum Beispiel:

Um Nebenprozesse zu vermeiden, werden vorzugsweise zunächst Ester aus Chloralkanen synthetisiert, die dann zu Alkoholen verseift werden.

Um die Reaktionsmischung besser zu homogenisieren, wird ihr eine bestimmte Menge eines wassermischbaren Lösungsmittels, beispielsweise Dioxan, zugesetzt.

v Hydroborierung-Oxidation von Alkenen . Alkene reagieren mit Diboran (BH 3) 2 und bilden zunächst Alkylborane, die bei Oxidation in Alkohole umgewandelt werden.

Die Reaktion wird in Tetrahydrofuran durchgeführt. Diboran wird durch die Reaktion zwischen zwei kommerziellen Reagenzien hergestellt: häufig Natriumborhydrid und Borfluorid vor Ort(in einer Reaktionsmischung in Gegenwart eines Alkens) oder Bor(III)-chlorid mit Wasserstoff reduzieren.

Alkylborane werden nicht isoliert, sondern im selben Reaktionsgefäß mit einer alkalischen Lösung von Wasserstoffperoxid behandelt. Wie aus den obigen Reaktionen hervorgeht, verlaufen sie entgegen der klassischen Markownikow-Regel und ohne Umlagerungen.

Es ist zu beachten, dass nicht Diboran an der Reaktion beteiligt ist, sondern sein in Lösung gebildetes Monomer:

.

Neben Diboran wird in der organischen Synthese ein Borankomplex in Tetrahydrofuran verwendet.

§ Mechanismus Hydroborierungsreaktionen können als typische elektrophile Addition von Borhydrid an eine Doppelbindung dargestellt werden, bei der das Elektrophil ein Boratom ist. Aus moderner Sicht wird diese Reaktion als ein Prozess betrachtet, der durch abläuft vierzentriert Zwischenkomplex.

Offenbar beginnt die Hydroborierungsreaktion von Alkenen mit einem elektrophilen Angriff des Boratoms. Im resultierenden p-Komplex erhöht sich die negative Ladung am Boratom mit der Tendenz, ein sekundäres Carbokation zu bilden. Letzteres entsteht jedoch nicht, da das Boratom, das eine negative Ladung erhält, bei der synchronen Bildung des Produkts leicht ein Wasserstoffatom in Form eines Hydridions verliert cis- Beitritte.

Die Oxidationsreaktion von Alkylboranen verläuft wie folgt. Im ersten Schritt greift das Hydroperoxid-Anion das elektronenarme Boratom an.

Das resultierende Zwischenprodukt ordnet sich aufgrund der Wanderung der Alkylgruppe mit ihren Elektronen zum Sauerstoffatom nach einem Schema um, das der Umlagerung von Carbokationen ähnelt.

Die Wechselwirkung mit Hydroperoxid in alkalischem Medium verläuft schnell und setzt Wärme frei.

Der resultierende Borsäureester zersetzt sich unter Reaktionsbedingungen leicht unter Freisetzung von Alkohol.

Um eine weitere Oxidation der Reaktionsprodukte zu Aldehyden und Säuren zu verhindern, wird der Prozess in einer Stickstoffatmosphäre in Gegenwart von Borsäure (A. Bashkirov) durchgeführt, die mit Alkoholen oxidationsbeständige Ester der Borsäure B(OR) 3 bildet . Letztere werden dann leicht durch Alkalien hydrolysiert. Auf diese Weise wird in der Industrie insbesondere Cetylalkohol C 16 H 33 OH gewonnen.

Die Hydroborierungsreaktion ist einfach und bequem, liefert sehr hohe Ausbeuten und kann zur Synthese von Verbindungen verwendet werden, die auf andere Weise nur schwer aus Alkenen zugänglich sind. Für acyclische, mono- und disubstituierte Alkene bietet die Hydroborierung/Oxidation eine einzigartige Möglichkeit zur Synthese primärer Alkohole mit einer Gesamtausbeute von 80–95 %.

v Alkylborierung von Kohlenmonoxid. Methoden zur Herstellung von Alkoholen aus Alkylboranen wurden in den Arbeiten von G. Braun und M. Raschke weiterentwickelt, die Kohlenstoff(II)-oxid als Alkylboran-Akzeptor vorschlugen. Die Reaktion findet bei Temperaturen von 100–125 °C statt. Im Zwischenkomplex erfolgt eine sequentielle Wanderung der Alkylgruppen vom Boratom zum Kohlenstoffatom.

Mit dieser Methode können je nach Reaktionsbedingungen primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole in hoher Ausbeute erhalten werden.

v Hydroxymercuration-Demercuration von Alkenen führt zur Bildung von Alkoholen und geht nicht mit einer Umlagerung einher. Die Richtung der Reaktion entspricht der Regel von Markownikow; es läuft unter milden Bedingungen ab und die Ausbeuten liegen nahezu theoretisch.

Der Mechanismus dieser Reaktion kann wie folgt dargestellt werden. Zunächst dissoziiert Quecksilber(II)acetat unter Bildung des CH 3 COOHg + -Ions. Das Acetoxymercurat-Kation reagiert mit der C=C-Doppelbindung des Alkens wie ein Proton. Das Carbokation reagiert dann mit Wasser und bildet ein Alkylquecksilbersalz.

Die Entmerkurierung der resultierenden quecksilberhaltigen Alkohole erfolgt quantitativ, wenn sie mit Natriumborhydrid behandelt werden.

Zum Beispiel:

Durch Ersetzen von Wasser durch einen Alkohol oder eine Carbonsäure entstehen Ether oder Ester. Im Labor ersetzte diese Methode die Hydratationsreaktion von Alkenen vollständig.

v Erholung Ester und Carbonsäuren führt zu primären Alkoholen.

§ Katalytische Hydrierung Ester werden üblicherweise an Platin-, Raney-Nickel- oder Kupfer-Chromit-Katalysatoren durchgeführt.

§ Unter Laborbedingungen wird es viel häufiger als Reduktionsmittel verwendet. Lithiumaluminiumhydrid.

§ Große Mengen geradkettiger Alkohole mit gerader Kohlenstoffzahl wurden bisher in reiner Form durch Reduktion von Estern von Fettsäuren oder Fetten mit Natrium in Ethyl- oder Butylalkohol erhalten Bouvo-Blanc-Methode.

v Erholung Oxoverbindungen zu Alkoholen kann mit Wasserstoff durchgeführt werden in Gegenwart von Katalysatoren wie Raney-Nickel oder Platin sowie Lithiumaluminiumhydrid oder Natriumborhydrid. Dabei werden primäre Alkohole aus Aldehyden und sekundäre Alkohole aus Ketonen gewonnen.

Es ist zu beachten, dass Natriumborhydrid im Gegensatz zu Lithiumaluminiumhydrid die Carboxyl- und Estergruppen nicht reduziert, was die Reduktion der Carbonylgruppe in ihrer Gegenwart ermöglicht.

Alkyl- und Aryl-substituierte Borhydride sorgen neben der Reduktionsselektivität auch für Stereoselektivität.

v Synthesen basierend auf Grignard-Reagenz. Grignard-Reagenzien reagieren leicht mit Carbonylverbindungen. Formaldehyd bildet einen primären Alkohol, die übrigen Aldehyde bilden sekundäre Alkohole und Ketone bilden tertiäre Alkohole.

Wenn das Grignard-Reagenz mit Estern reagiert, werden tertiäre Alkohole erhalten, mit Ausnahme von Ameisensäureestern, die sekundäre Alkohole erzeugen.

Das resultierende Keton ist reaktiver als der Ester und reagiert daher zuerst mit dem Grignard-Reagenz.

v Quittung Alkohole auf Basis von Oxiranen.

§ Organische a-Oxide (Oxirane oder Epoxide) kommen ebenfalls vor Reaktionen mit Alkylmagnesiumhalogeniden, wodurch primäre Alkohole entstehen.

§ Epoxide in Aktion Lithiumaluminiumhydrid in Alkohole verwandeln. Die Reaktion besteht aus einem nukleophilen Angriff des Hydridanions am am wenigsten substituierten (weniger abgeschirmten) Kohlenstoffatom unter Bildung eines sekundären oder tertiären Alkohols.

Aufgrund der Tatsache, dass a-Oxide üblicherweise aus Olefinen gewonnen werden, kann ein solcher zweistufiger Prozess als Alternative zur Hydratisierungsreaktion von Alkenen angesehen werden. Im Gegensatz zur letzten Reaktion verläuft die Reduktion von Epoxiden regio- und stereospezifisch. In Systemen, in denen eine freie Rotation um S-Bindungen unmöglich ist, sind die Hydroxylgruppe und das Wasserstoffatom vorhanden Anti-Konfiguration, daher der Name dieses Prozesses - Anti-Hydratation.

v Interaktion primäre Amine mit salpetriger Säure führt zur Bildung von Alkoholen .

C n H 2n+1 NH 2 + HONO → C n H 2n+1 OH + N 2 + H 2 O

Die Reaktion hat keine wirkliche synthetische Bedeutung, da sie mit der Bildung einer Vielzahl von Nebenprodukten einhergeht.

v Interaktion Haloalkane mit Kaliumsuperoxid – eine der modernsten Methoden zur Synthese von Alkoholen.

Der Ersatz des Halogenatoms an den sekundären asymmetrischen Kohlenstoffatomen durch Hydroxy geht mit einer vollständigen Umkehr der Konfiguration einher.

13.5. Chemische Eigenschaften einwertiger Alkohole

Reaktionen von Alkoholen können in zwei Typen unterteilt werden: solche, die mit der Spaltung der C-OH- und CO-H-Bindungen ablaufen, da Alkohole Säure-Base-Eigenschaften aufweisen.

13.5.1. Spaltung der C-OH-Bindung

v Ersatz der Hydroxylgruppe durch Halogen . Es gibt eine große Anzahl von Reaktionen der Substitution einer Hydroxylgruppe durch ein Halogen. Die bekanntesten davon sind die Wechselwirkung von Alkoholen mit Halogenwasserstoffsäuren sowie Phosphor- und Schwefelhalogeniden. Abhängig von der Struktur des Ausgangsalkohols kann die Substitutionsreaktion nach dem S N 1- oder S N 2-Mechanismus ablaufen.

· Wechselwirkung von Alkoholen mit Halogenwasserstoffen . Der Erfolg der Reaktion wird neben den Bedingungen auch von der Art des Alkohols und der Acidität des Halogenwasserstoffs bestimmt. Die Reaktivität der letzteren nimmt in der Reihe HI > HBr > HCl >> HF ab, und in der Reihe der Alkohole nimmt die Substitutionsrate der OH-Gruppe beim Übergang von einem tertiären zu einem primären Alkohol stark ab. So reagiert tertiärer Alkohol mit Halogenwasserstoffsäuren, mit Ausnahme von Fluorwasserstoff, bereits in der Kälte. Primäre und sekundäre Alkohole werden durch mehrstündiges Erhitzen mit einer Mischung aus Halogenwasserstoff- und Schwefelsäure in Halogenalkane umgewandelt.

Manchmal werden Halogenwasserstoffsäuren in einem Reaktionsgemisch aus ihren Natrium- und Kaliumsalzen durch Einwirkung von konzentrierter Schwefelsäure hergestellt.

§ Es ist zu beachten, dass das Chloridion aufgrund seiner hohen Solvatisierung in wässrigen Medien ein sehr schwaches Nukleophil ist. Um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen Fügen Sie Zinkchlorid hinzu, was die Substitution durch Chloridionen erleichtert.

Nach dem S N 2 -Mechanismus reagieren also Methanol und die meisten sterisch ungehinderten primären Alkohole. Durch Protonierung von Alkoholen wird die Hydroxylgruppe in eine Abgangsgruppe umgewandelt.

Bei S N 2-Reaktionen ist die Reaktivität der primären Alkohole R – CH 2 OH geringer als bei Methanol selbst. Dies ist auf die erhöhte sterische Hinderung für den Angriff des Halogenidions auf den protonierten Alkohol zurückzuführen.

§ Tertiäre und teilweise sekundäre Alkohole reagieren über den S N 1-Mechanismus, bei dem ein protonierter Alkohol leicht und schnell ein Wassermolekül freisetzt und ein Carbokation bildet. Seine weitere Stabilisierung wird durch den Angriff eines stärkeren Nukleophils, eines Halogenidanions, als Wasser bestimmt.

§ Es ist zu berücksichtigen, dass das aus sekundären Alkoholen gebildete Carbokation dazu in der Lage ist 1,2-Hydrid- oder Alkylverschiebung in Tertiärbereich umwandeln, zum Beispiel:

Der letzte Schritt wird durch die Nebenreaktion E1 erschwert – die Entfernung eines Protons unter Bildung eines Alkens.

§ Manche gehinderte primäre Alkohole kann über den S N 1-Mechanismus reagieren, beispielsweise Neopentylalkohol. Das resultierende primäre Carbokation lagert sich aufgrund einer 1,2-Methylverschiebung schnell in ein tertiäres Carbokation um:

Sekundäre Alkohole können sowohl nach dem S N 1- als auch S N 2-Mechanismus reagieren. Dies wird durch die Konzentration des Alkohols, die Säure, die Reaktionstemperatur und die Art des Lösungsmittels bestimmt.

· Lucas' Probe . Ob der Alkohol primär, sekundär oder tertiär ist, kann mit bestimmt werden Lucas-Proben, was auf der unterschiedlichen Reaktivität der drei Klassen von Alkoholen gegenüber Halogenwasserstoffen beruht. Tertiäre Alkohole reagieren sofort mit Lucas' Reagenz (einer Mischung aus konzentrierter HCl mit wasserfreiem ZnCl 2), was durch die sofortige Trübung der Reaktionsmischung belegt wird, sekundäre Alkohole – innerhalb von 5 Minuten und primäre Alkohole – reagieren bei Raumtemperatur nicht merklich. Tertiäre Alkohole bilden leicht Carbokationen, sekundäre Alkohole bilden langsamer Carbokationen und primäre Alkohole reagieren nicht. Da Alkohole in Gegenwart von Zinkchlorid in konzentrierter Salzsäure löslich sind, die daraus gebildeten Halogenide jedoch nicht, wird daher eine Trübung beobachtet. Eine Ausnahme bilden primäre Allyl- und Benzylalkohole, die stabile Carbokationen bilden und daher eine positive Reaktion hervorrufen.

· Wechselwirkung von Alkoholen mit Phosphor- und Schwefelhalogeniden . Im Vergleich zu Halogenwasserstoffen sind Phosphor- und Schwefelhalogenide sowie Säurehalogenide einiger anorganischer Säuren, beispielsweise SOCl 2, PCl 3, PCl 5, POCl 3, COCl 2, geeignetere Reagenzien zur Herstellung von Halogenalkanen aus Alkoholen.

R-OH + PCl 5 → R-Cl + POCl 3 + HCl

3 R-OH + PBr 3 → 3 R-Br + H 3 PO 3

6 CH 3 OH + 2 P + 3 I 2 → 6 CH 3 I + H 3 PO 3 (P + 3 I 2 → 2PI 3)

§ Für Reaktionen mit Phosphortrihalogenide Der wahrscheinlichste Reaktionsmechanismus ist der folgende. Zunächst entsteht Trialkylphosphit, und wenn das Verfahren in Gegenwart von Basen durchgeführt wird, kann diese Verbindung das Endprodukt der Reaktion sein.

Wenn Bromwasserstoff nicht neutralisiert wird, wird das Trialkylphosphit-Zwischenprodukt leicht protoniert und die Alkylgruppen werden in Halogenalkane umgewandelt.

§ Reaktionen von Alkoholen mit Phosphorpentahalogenide gehen in der Regel nicht mit Umlagerungen einher und führen zu einer Änderung der Konfiguration des mit der Hydroxylgruppe verbundenen asymmetrischen Kohlenstoffatoms.

§ Bei Reaktionen von Alkoholen mit Thionylchlorid Zunächst entsteht ein Chlorsulfitester.

Wenn das Lösungsmittel nicht an der Reaktion teilnimmt, erfolgt der Angriff des Chloridanions des Chlorsulfitestermoleküls von hinten, wodurch die Konfiguration des Reaktionsprodukts umgekehrt wird.

v Verwendung von n-Toluolsulfonylchloriden bei der Substitution von Hydroxygruppen . Es ist bekannt, dass Alkohole mit Alkohol interagieren P-Toluolsulfonylchlorid (TsCl) in Gegenwart von Pyridin unter Bildung von Alkyl- P-Toluolsulfonate ( Tosylate).

Weil das P Da das -Toluolsulfat-Ion eine sehr leicht austretende Gruppe ist, kann es bei Reaktionen mit Nukleophilen, einschließlich Halogenidionen, leicht und ohne Umlagerungen ersetzt werden.

v Dehydrierung Alkohole mit Hilfe von Säuren wie Schwefelsäure, Phosphorsäure und Oxalsäure kommt es zur Bildung von Alkenen.

Wie bereits erwähnt, sind tertiäre Alkohole am einfachsten zu dehydrieren, dann sekundäre und schließlich primäre. Der Prozess der Dehydrierung von Alkoholen unterliegt Zaitsevs Herrschaft, wonach ein Wasserstoffatom vom am wenigsten hydrierten Kohlenstoffatom, das in b-Stellung zur OH-Gruppe steht, abgespalten wird, zum Beispiel:

.

Die Dehydrierung von Alkoholen erfolgt in zwei Stufen. Zuerst wird die OH-Gruppe protoniert, und dann wird das Wassermolekül durch den E2-Mechanismus, wenn es sich um primäre Alkohole handelt, oder durch den E1-Mechanismus, wenn es sich um tertiäre Alkohole handelt, eliminiert. Sekundäre Alkohole können je nach Reaktionsbedingungen über den E2- oder E1-Mechanismus dehydratisieren.

§ Zum Beispiel, durch E1-Mechanismus es kommt zu einer Dehydrierung reibt-Butylalkohol.

Tertiäre Alkohole dehydrieren so leicht, dass dies möglich ist Selektive Diol-Dehydrierung enthält primäre und tertiäre Hydroxylgruppen.

Die Dehydratisierung tertiärer Alkohole kann bereits in 20–50 %iger Schwefelsäure bei 85–100 °C durchgeführt werden. Sekundäre Alkohole werden unter strengeren Bedingungen einer Dehydratisierung unterzogen: 85 %ige Phosphorsäure, erhitzt auf 160 °C oder 60–70 %ige Schwefelsäure bei einer Temperatur von 90–100 °C.

§ Alkenbildung wird durch die Stabilität des intermediären Carbokations und die thermodynamische Stabilität des verzweigten Alkens bestimmt. Beispielsweise sollte für Isoamylalkohol nach der Zaitsev-Regel nur 3-Methylbuten-1 gebildet werden, in Wirklichkeit werden jedoch drei Alkene erhalten.

Das zuerst gebildete primäre Carbokation ist am instabilsten und wandelt sich daher aufgrund der 1,2-Hydridverschiebung in ein stabileres sekundäres Carbokation um.

Das sekundäre Carbokation lässt sich wiederum leicht in ein tertiäres umwandeln, da es am stabilsten ist.

Die meisten Reaktionsprodukte enthalten 2-Methylbuten-2 als am stärksten verzweigtes Alken.

Es ist zu beachten, dass Isoamylalkohol ein primärer Alkohol ist, dessen Dehydratisierung jedoch über den E1-Mechanismus erfolgt, was durch die Unmöglichkeit der Umsetzung des E2-Mechanismus aufgrund sterischer Hinderungen erklärt wird.

§ Primäre Alkohole in konzentrierter Schwefelsäure im Temperaturbereich von 170–190 °C dehydrieren.

Für sie ist der Mechanismus der E2-Eliminierung realisiert. Dabei reagiert nicht der Alkohol selbst, sondern das Alkylsulfat, und die Rolle des Nukleophils übernimmt das Hydrogensulfat-Anion bzw. Wasser.

Es ist interessant festzustellen, dass der Prozess bei Durchführung der Reaktion bei niedriger Temperatur auf der Alkylsulfatstufe gestoppt werden kann.

§ Zur Dehydrierung von Alkoholen in der Industrie Anstelle von Schwefelsäure ist es zweckmäßiger, Aluminiumoxid als Entwässerungsmittel zu verwenden. Die heterogene katalytische Dehydratisierung wird für primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole durchgeführt.

Zur Dehydratisierung von Alkoholen werden neben Schwefel- und Phosphorsäure auch Aluminiumoxid, Oxalsäure, Benzolsulfonsäure, Zinkchlorid und Thoriumoxid ThO 2 eingesetzt. Es ist bemerkenswert, dass beim Erhitzen sekundärer Alkohole mit Thorium(IV)oxid Alkene entstehen Terminal(terminale) Doppelbindung.

Neben der Bildung von Alkenen können je nach Reaktionsbedingungen (Temperatur und Säurekonzentration) Alkohole in Ether umgewandelt werden, worauf im entsprechenden Kapitel eingegangen wird.

v Synthese von Sulfonsäureestern. Alkohole reagieren mit Sulfochloriden unter Bildung von Estern:

Die am häufigsten verwendeten Säurechloride sind Toluolsulfonsäure, Methansulfonsäure und Trifluormethansulfonsäure:

Ester von Sulfonsäuren sind geeignete Verbindungen für verschiedene nukleophile Reaktionen, weil Die Sulfonatgruppe unterliegt leicht, häufig bei Raumtemperatur, einer Substitution, dies gilt insbesondere für die „Triflate“ R-O-SO 2 CF 3.

Die Reaktionen verlaufen stereospezifisch unter Konfigurationsumkehr.

v Synthese von Aminen aus Alkoholen . Die Alkylierung von Ammoniak oder Aminen mit Alkoholen erfolgt durch Erhitzen der Reagenzien in einer sauren Umgebung.

Je nach Verhältnis der Reagenzien können primäre, sekundäre und tertiäre Amine sowie quartäre Ammoniumsalze gewonnen werden. Die Verwendung von Aluminiumoxid als Katalysator bei 300 °C führt zu den gleichen Ergebnissen.

13.5.2. Aufbrechen der O-H-Bindung

v Reaktionen von Alkoholen als Säuren . Bekanntlich wird die Stärke einer Säure durch ihre Fähigkeit charakterisiert, ein Proton zu entfernen. Bei Alkoholen wird sie durch den Unterschied in der Elektronegativität der Sauerstoff- und Wasserstoffatome sowie durch die Art und Anzahl der Substituenten am hydroxylhaltigen Kohlenstoffatom bestimmt. Das Vorhandensein von Alkylsubstituenten, die einen positiv induktiven Effekt (+I-Effekt) haben, verringert den Säuregehalt von Alkoholen. Tatsächlich nimmt der Säuregehalt von Alkoholen in der folgenden Reihenfolge ab:

CH 3 OH > primär > sekundär > tertiär.

Mit der Einführung elektronenziehender Substituenten erhöht sich der Säuregehalt von Alkoholen, und beispielsweise ist der Alkohol (CF 3) 3 СОН im Säuregehalt mit Carbonsäuren vergleichbar.

§ Alkohole reagieren als schwache Säuren mit Alkali, Erdalkalimetallen, Aluminium, Gallium und Thallium unter Bildung Alkoholate mit ionischen oder kovalenten Bindungen und können als starke Basen und gute Nukleophile wirken.

§ Alkoholate kann auch durch Behandlung von Alkoholen mit Natrium- und Kaliumhydriden oder -amiden unter Verwendung des Grignard-Reagenzes erhalten werden.

CH 3 CH 2 OH + NaNH 2 → CH 3 CH 2 ONa + NH 3

CH 3 OH + CH 3 MgI → CH 3 OMgI + CH 4

Die letztere Reaktion wird zur Quantifizierung mobiler Wasserstoffatome verwendet. Sie ist als Chugaev-Tserevitinov-Terentyev-Reaktion bekannt.

Alkohole sind deutlich weniger sauer als Wasser, sodass sich das Gleichgewicht auch unter Einwirkung konzentrierter Laugen nach links verschiebt.

Diese Reaktion wird jedoch manchmal in der Industrie verwendet, um Alkoxide der einfachsten Alkohole zu erhalten. Hierzu wird dem Reaktionsgemisch Benzol zugesetzt, wodurch Wasser in Form eines azeotropen Gemisches entfernt werden kann.

Unter den Alkoholalkoxiden ist Isopropylat ( ich- PrO) 3 Al und reibt-Butylat ( T- BuO) 3 Al von Aluminium, die als Reagenzien für die Oppenauer-Oxidation und die Meyerwein-Ponndorf-Reduktion dienen.

v Oxidation oder katalytische Dehydrierung von Alkoholen. Durch Oxidation von Alkoholen entstehen Carbonylverbindungen. Primäre Alkohole werden in Aldehyde umgewandelt, die dann zu Carbonsäuren oxidiert werden können. Sekundäre Alkohole werden zu Ketonen oxidiert. Tertiäre Alkohole oxidieren unter normalen Bedingungen nicht.

Die Oxidation von primären und sekundären Alkoholen zu Aldehyden oder Ketonen erfolgt mit folgenden Reagenzien: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, CrO 3, MnO 2, Ag 2 O, Ag 2 CO 3 usw. Mit Kaliumbichromat verläuft die Reaktion nach der Gleichung:

Der folgende Reaktionsmechanismus wurde festgestellt:

Während die Oxidation sekundärer Alkohole auf der Stufe der Ketonbildung endet, werden primäre Alkohole unter diesen Bedingungen in Aldehyde umgewandelt, die über die Hydratform zu Carbonsäuren oxidiert werden:

Wenn die Reaktion auf der Aldehydstufe gestoppt werden muss, wird der Prozess in wasserfreiem Methylenchlorid durchgeführt. In diesem Fall ist die Bildung von Aldehydhydrat unmöglich und daher wird die Carbonsäure nicht synthetisiert.

Die Oxidation von Alkoholen mit Kaliumbichromat geht mit einem Wechsel der gelben Farbe der Chromlösung (Cr 6+) nach grün (Cr 3+) einher und kann als Kontrolle für den Reaktionsfortschritt dienen.

Tertiäre Alkohole oxidieren unter normalen Bedingungen nicht, können aber in einer sauren Umgebung zu Alkenen dehydrieren, die dann unter Zerstörung der Kohlenstoffkette oxidiert werden.

· Katalytische Oxidation . In jüngster Zeit wird damit begonnen, primäre Alkohole mit Luftsauerstoff in guter Ausbeute an einem Mischkatalysator zu Aldehyden zu oxidieren:

· Katalytische Dehydrierung . Die Dehydrierung primärer und sekundärer Alkohole erfolgt durch Überleiten über Kupferdraht oder einen Kupfer-Silber-Katalysator bei 400–500 °C.

· Jodoform Reaktion. Das Vorhandensein eines Strukturfragments CH 3 -CH-OH in Alkohol kann anhand beurteilt werden Iodoform-Reaktion. Dazu wird Alkohol mit Jod und Natriumhydroxid behandelt. Letztere bilden beim Schmelzen Natriumhypioiodit NaOI; Alkohole mit dem genannten Strukturfragment ergeben einen gelben Niederschlag CHI 3 .

13.6. einzelne Vertreter einwertiger Alkohole

§ Methylalkohol erhalten durch die Reaktion:

.

Dies ist der Hauptweg zur Herstellung von Methanol. Methanol wird in der Technik häufig zur Methylierung von Anilin, zur Herstellung von Dimethylsulfoxid und Formalin verwendet. Wird als Lacklösungsmittel verwendet. Es ist zu beachten, dass bereits geringe Mengen Methanol bei Einnahme zu schweren Vergiftungen des Körpers führen. Die tödliche Dosis für den Menschen beträgt 25 ml. Methanol.

§ Ethanol gewonnen durch Hydratisierung von Ethylen oder enzymatische Hydrolyse von Kohlenhydraten. Es wird in Form einer 96%igen Lösung verwendet. Wird bei der Herstellung von Diethylether, Ethylacetat und Acetaldehyd verwendet. Im Gegensatz zu Methanol wirkt Ethylalkohol in geringen Mengen anregend auf den Körper, in großen Mengen jedoch zu Vergiftungen. Es ist in Bier, Wein, Wodka und anderen alkoholischen Getränken enthalten. Ethanol bildet mit Wasser ein Azeotrop bestehend aus 96 % Alkohol und 4 % Wasser. Daher ist es unmöglich, durch normale Destillation 100 % („absoluten“) Alkohol zu erhalten. Um reinen Alkohol zu erhalten, wird das darin enthaltene Wasser chemisch gebunden, beispielsweise wird vor der Destillation Kalziumoxid zugesetzt.

§ n-Propyl Alkohol entsteht bei der alkoholischen Gärung von Kohlenhydraten.

§ Isopropyl Alkohol wird durch Hydratisierung von Propylen synthetisiert. Propylalkohole werden als Ersatz für Ethylalkohol und zur Herstellung von Aceton verwendet.

§ Butylalkohol wird in großen Mengen aus einer Mischung gewonnen, die bei der Gärung von Zuckern unter Einfluss entsteht Bakterium Acetobutylicum, wobei sein Gehalt 60 % beträgt, 30 % Aceton und 10 % Ethylalkohol sind. Außerdem, N-Butylalkohol wird industriell durch Hydroformylierung von Propylen hergestellt. Es wird bei der Herstellung von Butylacetat und Herbiziden sowie als Lösungsmittel bei der Herstellung von Lacken und Farben verwendet.

§ sec-Butyl Alkohol wird durch Hydratisierung von Butylen synthetisiert.

§ Isobutyl Alkohol wird aus Wassergas in Gegenwart von Kobaltsalzen gewonnen. Es wird zur Herstellung von Fruchtestern oder Essenzen verwendet.

§ tert-Butyl Alkohol entsteht durch Hydratation von Isobutylen, das beim Cracken von Erdöl entsteht. Wird als Alkylierungsmittel und Lösungsmittel verwendet.

§ Langkettige Alkohole kommt in Pflanzenwachsen vor, kommt in Insekten und einigen Tieren vor. Sie werden durch Hydroformylierung und Oxidation von Aluminiumalkyl sowie durch Hydrierung von Fetten gewonnen.

13.7. Ungesättigte Alkohole und ihre Ether

Enole

Es ist bekannt, dass Olefine am Kohlenstoffatom keine Hydroxylgruppe tragen können S. 2-Hybridzustand, daher sind Strukturen (1) instabil und isomerisieren in (2), entsprechend Eltekov-Erlenmeyer-Regel.

Für Strukturen, die eine Hydroxylgruppe an einem ungesättigten Kohlenstoffatom tragen, das nicht mit elektronenziehenden Gruppen verbunden ist (>C=O, –NO2 usw.), gilt die Eltekov-Erlenmeyer-Regel in vollem Umfang. Vinylalkohol und seine Homologen existieren daher nicht, und wenn versucht wird, sie zu gewinnen, lagern sie sich in Acetaldehyd bzw. seine Homologen um.

Derzeit sind viele Verbindungen bekannt, wenn auch meist komplexer oder mit mehreren Sauerstoffatomen, die stabil sind und nicht nur in der Carbonylform, sondern auch in Form eines ungesättigten Alkohols isoliert werden können – Enol, Zum Beispiel:

Auf das Phänomen bezieht sich die Isomerie zwischen einer Carbonylverbindung und dem daraus durch die Bewegung eines Wasserstoffatoms gebildeten ungesättigten Alkohol-Enol Tautomerie, oder Desmotropie. Man nennt flüssige Gemische tautomerer Formen, in denen sich beide Isomere im Gleichgewicht befinden allelotrop Mischungen. Weitere Informationen zur Tautomerie finden Sie in Kapitel 5, Isomerie.

Der Grund für die Umlagerung ist die Manifestation des mesomeren Effekts, wie im Fall von Vinylchlorid, aber in diesem Fall das Erreichen des Endes.

Durch den mesomeren Effekt wird das Wasserstoffatom der Hydroxylgruppe protoniert und am zweiten ungesättigten Kohlenstoffatom mit seiner δ–-Ladung entsteht ein geeigneter Ort für einen Protonenangriff.

Alkohole sind Kohlenwasserstoffderivate, die eine oder mehrere -OH-Gruppen enthalten, die als Hydroxylgruppe oder Hydroxyl bezeichnet werden.

Alkohole werden klassifiziert:

1. Entsprechend der Anzahl der im Molekül enthaltenen Hydroxylgruppen werden Alkohole in einwertige (mit einer Hydroxylgruppe), zweiatomige (mit zwei Hydroxylgruppen), dreiatomige (mit drei Hydroxylgruppen) und mehratomige Alkohole unterteilt.

Einwertige Alkohole bilden wie gesättigte Kohlenwasserstoffe eine natürlich aufgebaute Reihe von Homologen:

Wie in anderen homologen Reihen unterscheidet sich jedes Mitglied der Alkoholreihe in der Zusammensetzung durch einen homologen Unterschied (-CH 2 -) von den vorherigen und nachfolgenden Mitgliedern.

2. Je nachdem, an welchem ​​Kohlenstoffatom sich die Hydroxylgruppe befindet, werden primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole unterschieden. Die Moleküle primärer Alkohole enthalten eine -CH 2 OH-Gruppe, die mit einem Rest oder mit einem Wasserstoffatom in Methanol (Hydroxyl am primären Kohlenstoffatom) verbunden ist. Sekundäre Alkohole zeichnen sich durch eine >CHOH-Gruppe aus, die an zwei Reste (Hydroxyl am sekundären Kohlenstoffatom) gebunden ist. In den Molekülen tertiärer Alkohole gibt es eine >C-OH-Gruppe, die mit drei Resten (Hydroxyl am tertiären Kohlenstoffatom) verbunden ist. Wenn wir den Rest mit R bezeichnen, können wir die Formeln dieser Alkohole in allgemeiner Form schreiben:

Gemäß der IUPAC-Nomenklatur wird bei der Bildung des Namens eines einwertigen Alkohols das Suffix -ol an den Namen des Ausgangskohlenwasserstoffs angehängt. Wenn eine Verbindung höhere Funktionen enthält, wird die Hydroxylgruppe mit der Vorsilbe hydroxy- bezeichnet (im Russischen wird oft die Vorsilbe oxy- verwendet). Als Hauptkette wird die längste unverzweigte Kette von Kohlenstoffatomen ausgewählt, zu der ein an eine Hydroxylgruppe gebundenes Kohlenstoffatom gehört; ist die Verbindung ungesättigt, so ist in dieser Kette auch eine Mehrfachbindung enthalten. Es ist zu beachten, dass bei der Bestimmung des Nummerierungsbeginns in der Regel die Hydroxylfunktion Vorrang vor Halogen, Doppelbindung und Alkyl hat, daher beginnt die Nummerierung am Kettenende, das näher an der Hydroxylgruppe liegt:

Die einfachsten Alkohole werden nach den Resten benannt, mit denen die Hydroxylgruppe verbunden ist: (CH 3) 2 CHOH – Isopropylalkohol, (CH 3) 3 SON – tert-Butylalkohol.

Für Alkohole wird häufig eine rationale Nomenklatur verwendet. Nach dieser Nomenklatur gelten Alkohole als Derivate des Methylalkohols – Carbinol:

Dieses System ist in Fällen praktisch, in denen der Name des Radikals einfach und leicht zu konstruieren ist.

2. Physikalische Eigenschaften von Alkoholen

Alkohole haben höhere Siedepunkte und sind deutlich weniger flüchtig, haben höhere Schmelzpunkte und sind in Wasser besser löslich als die entsprechenden Kohlenwasserstoffe; Allerdings nimmt der Unterschied mit zunehmendem Molekulargewicht ab.

Der Unterschied in den physikalischen Eigenschaften ist auf die hohe Polarität der Hydroxylgruppe zurückzuführen, die aufgrund von Wasserstoffbrückenbindungen zur Assoziation von Alkoholmolekülen führt:

So sind die höheren Siedepunkte von Alkoholen im Vergleich zu den Siedepunkten der entsprechenden Kohlenwasserstoffe auf die Notwendigkeit zurückzuführen, Wasserstoffbrückenbindungen aufzubrechen, wenn Moleküle in die Gasphase übergehen, was zusätzliche Energie erfordert. Andererseits führt diese Art der Assoziation zu einer Erhöhung des Molekulargewichts, was natürlicherweise zu einer Verringerung der Flüchtigkeit führt.

Alkohole mit niedrigem Molekulargewicht sind in Wasser sehr gut löslich. Dies ist verständlich, wenn man die Möglichkeit der Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen berücksichtigt (Wasser selbst ist in sehr großem Maße assoziiert). In Methylalkohol macht die Hydroxylgruppe fast die Hälfte der Molekülmasse aus; Es ist daher nicht verwunderlich, dass Methanol in jeder Hinsicht mit Wasser mischbar ist. Mit zunehmender Größe der Kohlenwasserstoffkette im Alkohol nimmt der Einfluss der Hydroxylgruppe auf die Eigenschaften von Alkoholen entsprechend ab, die Löslichkeit von Stoffen in Wasser nimmt ab und ihre Löslichkeit in Kohlenwasserstoffen nimmt zu. Die physikalischen Eigenschaften einwertiger Alkohole mit hohem Molekulargewicht sind den Eigenschaften der entsprechenden Kohlenwasserstoffe bereits sehr ähnlich.

Isomerie von Alkoholen – Abschnitt Bildung, Modul I Klassifizierung von Alkoholen Alkohole zeichnen sich durch Strukturisomerie aus: · Isomerie von Kohlenstoff...

Feierabend -

Dieses Thema gehört zum Abschnitt:

Modul I Klassifizierung von Alkoholen

Ich unterscheide nach der Anzahl der Gruppen zwischen einwertigen, zweiwertigen und mehrwertigen Alkoholen.. sn sn he.. Ethanol Ethylenglykol Glycerin..

Wenn Sie zusätzliches Material zu diesem Thema benötigen oder nicht gefunden haben, was Sie gesucht haben, empfehlen wir Ihnen die Suche in unserer Werkdatenbank:

Was machen wir mit dem erhaltenen Material:

Wenn dieses Material für Sie nützlich war, können Sie es auf Ihrer Seite in sozialen Netzwerken speichern:

Alle Themen in diesem Abschnitt:

Chemische Eigenschaften
I. Säure-Base-Eigenschaften. Alkohole sind schwache amphotere Verbindungen. 1. Wechselwirkung mit Natrium (saure Eigenschaften) 2C2H5–OH + 2Na ®

Mehrwertige Alkohole
Unter mehrwertigen Alkoholen versteht man Derivate von Kohlenwasserstoffen, bei denen mehrere Wasserstoffatome durch OH-Gruppen ersetzt sind. Es gibt drei zweiwertige Alkohole, Diole oder Glykole genannt

Chemische Eigenschaften von Alkoholen
Mehrwertige Alkohole zeichnen sich durch Reaktionen einwertiger Alkohole aus und können unter Beteiligung einer oder mehrerer –OH-Gruppen erfolgen. 1. Wechselwirkung mit aktiven Metallen:

Die Struktur von Phenol, die gegenseitige Beeinflussung des Benzolrings und der Hydroxylgruppe
In einem Phenolmolekül beeinflussen sich der Benzolring und die OH-Gruppe gegenseitig. Das freie Elektronenpaar des Sauerstoffatoms der OH-Gruppe steht in p,π-Konjugation mit dem Benzolring. Deshalb in

Reaktionen mit Beteiligung der Hydroxylgruppe
1. Dissoziation in wässrigen Lösungen: Phenolat - Ion 2. Wechselwirkung mit Wirkstoffen

Isomerie
Für primäre Amine - Isomerie der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kette und die Position des Gr. – NH2 (1, 2); für sekundäre und tertiäre Amine – Isomerie des Radikals – Metamerie 1) CH3 – CH

Aminmolekülstruktur
Die N-H-, C-N-Bindungen sind polar, aber die Polarität der NH-Bindung ist aufgrund der unterschiedlichen EO der N-, C- und H-Atome größer als die der CN-Bindungen. Daher sind primäre und sekundäre Amine wie Alkohole anfällig zur Bildung von H-Bindungen.

Chemische Eigenschaften
I. Grundlegende Eigenschaften Amine sind stärkere Basen als NH3. Dies wird durch den + I-Effekt von Radikalen erklärt. Je größer die Elektronendichte am N-Atom ist, desto größer ist die Basizität. IN

Aminoalkohole
Dies sind Verbindungen, die beide gr in einem Molekül enthalten. –NH2 und –OH. Erstes Mitglied der homologen Serie

Übungen
1. Zeichnen Sie die Struktur des Ethylalkoholmoleküls. Nennen Sie vier Reaktionszentren. 2. Schreiben Sie eine Reaktion auf, die die sauren Eigenschaften von Propanol beweist. 3. Schreiben Sie die Veresterungsreaktion auf

Labor arbeit
„Eigenschaften von Alkoholen, Phenolen“ Experiment 1 Herstellung von Kupfer(II)-glycerat Geben Sie 2-3 Tropfen Su-Lösung in ein Reagenzglas

Städtische Haushaltsbildungseinrichtung

„Nowoshimkussk-Sekundarschule

Bezirk Jaltschik der Republik Tschuwaschien

Zusammenfassung einer offenen Lektion in Chemie
in der 10. Klasse

« Struktur gesättigter einwertiger Alkohole.

Isomerie und Nomenklatur»

Vorbereitet von einem Chemielehrer

Mit. Neuer Shimkus

Motto: Das Unsichtbare kennen,

Schauen Sie genau hin, was sichtbar ist.

(Alte Weisheit)

Ziel: Kennenlernen der Studierenden mit der Struktur gesättigter einwertiger Alkohole, Isomerie und Nomenklatur , der Einfluss von Alkoholen auf einen lebenden Organismus.

Aufgaben:

lehrreich: Studieren Sie die Zusammensetzung, die physikalischen Eigenschaften, die Nomenklatur und die Isomerie von Alkoholen und lernen Sie, wie man ein chemisches Experiment durchführt. Identifizieren Sie die Ursachen der Toxizität von Ethylalkohol und stellen Sie sicher, dass während des Unterrichts grundlegende Begriffe und Konzepte zum Thema wiederholt werden. Entwicklung: Bedingungen schaffen für die Entwicklung des logischen Denkens der Schüler, der Fähigkeit, zu analysieren, zu vergleichen, ihren Standpunkt vernünftig auszudrücken und Schlussfolgerungen zu ziehen; lehrreich: Fördern Sie einen gesunden Lebensstil, entwickeln Sie eine aktive Position zum Schutz Ihrer Gesundheit und vermitteln Sie Verantwortung.

Ausrüstung und Reagenzien:

Begleithinweise, Reagenzien (Wasser, Ethylalkohol, Eiweißlösung), Laborausrüstung; Multimedia-Projektor, Leinwand, Computer; CD „Chemieunterricht von Cyril und Methodius. Klasse 10-11.“

Während des Unterrichts:

Zeit organisieren. Wiederholung der Hauptklassen der Kohlenwasserstoffe – Übungen, chemisches Diktat. Neues Material lernen.

3.1. Festlegung der kognitiven Aufgabe der Lektion.

3.2. Das Konzept der Alkohole: Zusammensetzung und Struktur von Alkoholen.

3.3. Nomenklatur der Alkohole und Klassifizierung der Alkohole.

3.4. Isomerie von Alkoholen.

3.5. Gruppenarbeit.

3.6. Studentenpräsentation „Der Einfluss von Ethanol auf den menschlichen Körper.“

4. Befestigung.

5. Reflexion.

6. Hausaufgabe Abs. 20, Übung. 5-7, Seite 88

1. Organisatorischer Moment.

2.Wiederholung der Zusammensetzung und Eigenschaften von Kohlenwasserstoffen.

Welche Kohlenwasserstoffe werden in den Rätseln besprochen?

Wir haben ähnliche Eigenschaften wie Alkene

Wir interagieren auch mit Bromwasser.
In Molekülen sind P-Bindungen Strafe,
Unser Suffix -in verrät Ihnen den Namen... (Alkins)

Wir lieben es, uns mit Wasserstoff und Wasser zu verbinden.
Aber wir mögen es nicht, ersetzt zu werden,
Stört deinen Frieden.
Sie können es bei uns bekommen
Polymere sind die höchste Klasse! (Alkene, Diene, Alkine)

Jetzt machen wir ein kleines chemisches Diktat.

Der Lehrer liest die Aussage vor und kann jeden Schüler einzeln bitten, seine Antwort zu erläutern. Das Diktat wird schriftlich durchgeführt und die Studierenden arbeiten zu zweit. Einer der Schüler erledigt die Aufgabe an der Tafel, der andere arbeitet am Computer und macht den Test.

1. Die Namen haben das Suffix - an. (Alkane)

2. Sie zeichnen sich durch sp2-Hybridisierung von Atomorbitalen aus. (Alkene, Diene)

3. Moleküle enthalten nur Sigma-Bindungen. (Alkane, Cycloalkane)

4. In den Molekülen gibt es eine Doppelbindung. (Alkene)

5. Das Molekül muss ein zyklisches Fragment enthalten. (Cycloalkane)

6. Sie zeichnen sich durch sp-Hybridisierung von Atomorbitalen (Alkinen) aus.

7. Die allgemeine Formel dieser Kohlenwasserstoffe lautet SpN2p. (Alkene, Cycloalkane)

8. Sie zeichnen sich hauptsächlich durch Substitutionsreaktionen aus. (Alkane, Cycloalkane)

9. Moleküle müssen eine Dreifachbindung haben. (Alkine)

10. Die Namen haben das Suffix –in (Alkine)

o Wählen Sie die Strukturformeln der Homologen und Isomere von Buten-1 aus und geben Sie ihnen Namen:

3. Festlegung der kognitiven Aufgabe der Lektion.

Wir sind keine einfachen Substanzen
Und seit der Antike bekannt.
Anwendbar in der Medizin:
Bekämpfe die Infektion.
Wir sind nicht so einfach in den Eigenschaften,
Und wir heißen... (Alkohole)

Das Thema unserer heutigen Lektion lautet also

„Struktur gesättigter einwertiger Alkohole. Isomerie und Nomenklatur.“

Heute werden wir uns mit der Zusammensetzung, Struktur, Isomerie und Nomenklatur dieser Verbindungen vertraut machen. Außerdem erfahren wir, welche Arten von Alkoholen es gibt und welche Gefahren sich in den physikalischen Eigenschaften von Alkoholen verbergen können.

4. Zusammensetzung und Struktur von Alkoholen.

Aufgabe: Der Stoff ist dem Menschen seit der Antike bekannt. Sein Name bedeutet auf Arabisch „berauschend“. Es wird häufig in verschiedenen Bereichen der Volkswirtschaft eingesetzt. Hat desinfizierende Eigenschaften. Von welchem ​​Stoff sprechen wir, wenn bekannt ist, dass bei der Verbrennung von 3,45 g davon 6,6 g CO2 und 4,05 g Wasser entstanden? Die Dampfdichte dieses Stoffes in Luft beträgt 1,59. (Die Antwort ist Ethanol C2H5OH.)

Die allgemeine Formel aller einwertigen Alkohole lautet SpH2n + 1OH oder ROH. Betrachten wir die Struktur des Alkoholmoleküls am Beispiel von C2H5OH – Ethylalkohol.

Eines der Wasserstoffatome unterscheidet sich von den anderen Atomen (Frage an die Schüler: Warum?) Es ist über Sauerstoff mit einem Kohlenstoffatom verbunden. Daher ist davon auszugehen, dass er sich anders verhalten wird. Worauf basiert diese Annahme? Sie können diese Frage selbst beantworten, da Sie wissen, dass Sauerstoff eine höhere Elektronegativität aufweist. Es wird Elektronen vom Wasserstoffatom zu sich selbst ziehen. Die O-H-Bindung erweist sich als polar. Dies wird durch einen Richtungspfeil angezeigt:

O  H. Es ist diese Gruppe, OH, in Alkoholen, die ihre chemischen Eigenschaften, d. h. ihre chemische Funktion, bestimmt. Solche Gruppen werden aufgerufen funktionell.

Funktional ist eine Gruppe von Atomen, die die chemischen Eigenschaften eines Stoffes bestimmt.

Was nach gedanklicher Entfernung der funktionellen Gruppe im Alkoholmolekül verbleibt, wird als Kohlenwasserstoffradikal bezeichnet.

Jetzt können wir die Definition von Alkoholen ableiten... (von den Schülern selbst formuliert und bietet verschiedene Optionen für die Definition von Alkoholen)

Alkohole sind organische Substanzen, deren Moleküle eine oder mehrere funktionelle Hydroxylgruppen enthalten, die mit einem Kohlenwasserstoffrest verbunden sind.

Alkohole – das sind Derivate von Kohlenwasserstoffen, in deren Molekülen ein oder mehrere Wasserstoffatome durch funktionelle (Hydroxyl-)Gruppen ersetzt sind.

Alkohole - Dies sind organische Verbindungen, deren Moleküle eine oder mehrere Hydroxylgruppen enthalten, die mit einem Kohlenwasserstoffrest verbunden sind.

5. Nomenklatur der Alkohole .

CH3OH – Methylalkohol. (C2H5OH, C3H7OH – sie werden unabhängig voneinander genannt.)

CH3OH – Methanol.

Grundprinzipien der Alkoholnomenklatur:

Die längste Kohlenstoffkette wird vom Ende der Kette, das der Hydroxogruppe am nächsten liegt, ausgewählt und nummeriert. Die Substituenten in der Hauptkohlenstoffkette werden benannt und ihre Positionen durch Zahlen angegeben. Benennen Sie die Hauptkette als Alkan und fügen Sie das Suffix –ol hinzu. Die Zahl gibt die Position der OH-Gruppe an.

(Die Schüler lösen die an der Tafel geschriebene Aufgabe zur Nomenklatur von Alkoholen.)

Aufgabe an der Tafel: Benennen Sie die Alkohole anhand der systematischen Nomenklatur:

6. Klassifizierung von Alkoholen . ( CD von Cyril und Methodius )

(Auf den Schülertischen liegt ein Klassifizierungsschema für Alkohole)

Alkohole werden auf unterschiedliche Weise klassifiziert.

Alkohole werden unterschieden: einatomig zweiatomig triatomisch

3. Aufgrund der Natur des Kohlenstoffatoms. Abhängig von der Wertigkeit der Alkoholgruppe Alkohole sind: primär – eine einwertige Alkoholgruppe –CH2OH (zum Beispiel CH3-CH2OH-Ethanol) enthalten; sekundär – eine zweiwertige Alkoholgruppe =CHOH enthalten (zum Beispiel CH3-CHOH-CH3 Propanol-2); Tertiär- – eine dreiwertige Alkoholgruppe =C-OH enthalten (zum Beispiel 2-Methylbutanol-2:

(Aus den zuvor vorgestellten Formeln finden die Schüler Alkohole, Formeln von Alkoholen unterschiedlicher Klassifizierung)

Übung 1 . Welche der folgenden Alkohole sind: a) primär; b) sekundär; c) Tertiärbereich?

https://pandia.ru/text/78/431/images/image006_67.gif" alt="http://*****/2003/07/16-3.gif" width="350" height="157">!}

Aufgabe 3.

(Auf den Schreibtischen der Schüler befindet sich ein Diagramm der Isomerietypen von Alkoholen; die Konzepte „Isomere“ und „Isomerie“ werden wiederholt.)

7. Isomerie von Alkoholen

Für Alkohole sind folgende Isomeriearten charakteristisch:

Zum Beispiel,

Zum Beispiel,

Zum Beispiel,

Übung:

8.Gruppenarbeit (5 Gruppen arbeiten. Gruppe 1 – Bauarbeiter erstellen ein Kugel-Stab-Modell aus Ethanol und Methanol. Gruppe 2 – Praktiker, die die physikalischen Eigenschaften von Ethanol untersuchen. Gruppe 3 – Theoretiker sprechen anhand zusätzlicher Informationen über Methylalkohol. Gruppe 4 – Theoretiker sprechen anhand zusätzlicher Informationen über Ethylalkohol. Gruppe 5 – Praktiker, die die Wirkung von Ethanol auf Proteinmoleküle untersuchen) Jede Gruppe beantwortet die gestellten Fragen.

9. Studentenrede „Der Einfluss von Ethanol auf den menschlichen Körper.“

4. Konsolidierung.

5. Betrachtung. Was haben Sie aus der heutigen Lektion Neues gelernt? Wo können Sie Ihr erworbenes Wissen in die Praxis umsetzen? Hat Ihnen unsere Lektion gefallen? Warum?

6. Hausaufgaben. Abs.20. ex. 5,6,7. Seite 88.

C2H5OH ist ein Medikament. Unter dem Einfluss von Ethanol wird die Aufmerksamkeit einer Person geschwächt, Reaktionen werden gehemmt und die Korrelation von Bewegungen wird gestört. Bei längerem Gebrauch kommt es zu schweren Störungen des Nervensystems, Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems, des Verdauungstrakts und es kommt zu einer schweren Krankheit – Alkoholismus.

Klassifizierung von Alkoholen.

1. Aufgrund der Natur des Kohlenwasserstoffrests Alkohole sind: Grenze – Kohlenwasserstoffrest enthält nur Einfachbindungen (zum Beispiel CH3OH Methanol, C4H9OH Butanol); unbegrenzt – einen ungesättigten Kohlenwasserstoffrest enthalten (zum Beispiel CH2=CH-CH2OH Allylalkohol); aromatisch – einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest enthalten (z. B. C6H5-CH2OH-Benzylalkohol).

2. Nach der Anzahl der Hydroxylgruppen Alkohole werden unterschieden: einatomig – eine OH-Gruppe enthalten (z. B. CH3-CH2-OH-Ethanol); zweiatomig – zwei OH-Gruppen enthalten (z. B. HO-CH2-CH2-OH, Ethylenglykol oder Ethandiol-1,2); triatomisch – drei OH-Gruppen im Molekül enthalten (zum Beispiel HO-CH2-CHOH-CH2-OH Glycerin oder Propantriol-1,2,3).

Zum Beispiel,

Zum Beispiel,

Zum Beispiel,

(Die Schüler erledigen die Konsolidierungsaufgabe auf separaten Karten.)

Übung: Finden Sie unter den angegebenen Formeln die Isomere von Pentanol-1 und bestimmen Sie die Art der Isomerie. Geben Sie allen Verbindungen Namen:

Aufgabe 3. Schreiben Sie alle möglichen Isomere des Stoffes C4H9OH auf.