Подготовка к ЕГЭ по химии. Спирты.
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии

1. Щелочной гидролиз галогенпроизводных алканов.

CH3–Br + NaOH(водн.) 🡪CH3–OH +NaBr

2. Гидратация алкенов: присоединение воды к несимметричным алкенам идет по правилу Марковникова с образованием вторичных и третичных спиртов.

CH2=CH2 + H2O –(H+)🡪CH3CH2OH

CH3–CH=CH2 + H2O–(H+)🡪CH3CHCH3
                                            /

            ОН                                                                                  

                    ОН

               /

CH3–C=CH2 + H2O –(H+)->CH3 –C–СH3 

       ⎮                                    ⎮

       СН3                                 СН3

3.Восстановление карбонильных соединений.

При гидрировании альдегидов получаются первичные спирты:

СН3-С=О  + Н2 -(t,kat)🡪 CH3-CH2-OH

      ⎮                              этанол

      Н

При гидрировании кетонов образуются вторичные спирты:

СН3-С=О  + Н2 -(t,kat)🡪 CH3-CH-OH

      ⎮                                   ⎮

      СН3                                СН3

                                                           пропанол-2

4. Гидролиз сложных эфиров.

CH3-C=O  + H2O –(H2SO4,t)🡪

      │          

      OC2H5     

                    🡪 CH3-COOH + C2H5OH

                                            этанол

5. Получение метанола из синтез-газа.

  1. Конверсия природного газа в синтез-газ:  СН4 +Н2О = СО + 3Н2

  2. Каталитический синтез метанола из монооксида углерода и водорода при температуре 300-400°С и давления 300—500 атм в присутствии катализатора — смеси оксидов цинка, хрома и др. Сырьем для синтеза метанола служит синтез-газ

(CO + H2), обогащенный водородом:  CO + 2 H2 ⇄ CH3OH

   Газ на выходе из реактора содержит 3-5% CH3OH, затем газ охлаждают и конденсируют полученный метанол, а оставшийся газ смешивают с исходным газом и направляют снова в реактор.

6. Получение этанола спиртовым брожением.

Спиртовое брожение глюкозы.

С6Н12О6 –(фермент)-> 2С2Н5ОН + 2СО2

1.Одноатомные спирты реагируют с активными металлами (Na, K, Mg), образуя соли - алкоголяты (алкоксиды):

Реакционная способность одноатомных спиртов в реакциях по связи О–Н:  

CH3OH > первичные > вторичные > третичные.

2R–OH + 2Na 🡪 2 R-ONa + H2
2C2H5-OH + 2K 🡪2 C2H5-OK + H2

                       этилат калия (алкоголят)

Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла:  

C2H5OК + H2O 🡪C2H5OH + КOH

Со щелочами одноатомные спирты НЕ реагируют.

2.Окисление одноатомных спиртов.

1) Горение: 2CH3OH + 3O2 🡪2CO2 + 4H2O

2) Окисление первичных спиртов до альдегидов:

   Реагенты – CuO (to), O2 (Cu, to), а также дегидрирование при нагревании над медной сеткой.

   СН3-СН2-ОН +СuO –(to)🡪 CH3-C=O + Cu + H2O

     этанол                                 ⎮  этаналь

                                               H

2) Дегидрирование:

СН3-СН2-СН2-ОН –(Сu, to)🡪 CH3-CH2-C=O + H2

     пропанол                                  ⎮  пропаналь

                                                     H

3) Окисление подкисленным раствором перманганата калия приводит к образованию карбоновых кислот:

СН3-СН2-ОН + KMnO4 + H2SO4 -> CH3-COOH + MnSO4 + K2SO4 +H2O                                      уксусная кислота

При окислении метанола образуется углекислый газ!!!

5СН3ОН +6KMnO4 + 9H2SO4 -> 5CО2 + 6MnSO4 + 3K2SO4 +19H2O

4) При окислении вторичных спиртов любым окислителем образуются кетоны.

3. Реакции замещения ОН на галоген: происходит в реакции с галогеноводородами в присутствии сильной кислоты (конц. H2SO4).

Реакционная способность одноатомных спиртов в реакциях по связи С–О: третичные > вторичные > первичные > CH3OH

4. Образование сложных эфиров.

Спирты вступают в реакции с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры.

5. Реакции дегидратации спиртов.

Внутримолекулярная дегидратация: образуются алкены.

 Внутримолекулярная дегидратация спиртов с образованием алкенов идет в присутствии концентрированной серной кислоты при повышенной температуре:

Основной продукт – бутен-2.

Правило Зайцева – водород отщепляется от менее гидрогенизированного атома углерода.

Межмолекулярная дегидратация: образуются простые эфиры.

При межмолекулярной дегидратации спиртов также происходит нуклеофильное замещение: ОН-группа в одной молекуле спирта замещается на группу OR другой молекулы.

1.Окисление алкенов холодным водным раствором KMnO4:

R-CH=CH2 + KMnO4 + H2O🡪 R- CH-CH2 +MnO2 + KOH

 алкен                                               │    │ диол

                                                        OH  OH

2. Замещение галогенов на гидроксогруппу:

СН2- СН - СН2   + 3KOH 🡪 СН2- СН - СН2   + 3KCl

│      │     │   (вод.р-р)            │    │     │      

Cl     Сl    Cl                            OH  OH   OH                                                  

3.Восстановление поликарбонильных соединений:

O=CH – CH =O + H2 –(t,kat)🡪 CH2-CH2  

диальдегид                                  │     │

                                                    OH   OH

1.Кислотные свойства. Этиленгликоль, глицерин вследствие взаимного влияния атомов (-I-эффект ОН-групп) являются более сильными кислотами, чем одноатомные спирты.

Образуют соли не только в реакциях с активными металлами, но и под действием  щелочей (частично и обратимо):

HO–CH2-CH2–OH +  2Na 🡪 CH2-CH2   +H2

                                                  │    │

                                                ONa ONa

HO–CH2-CH2–OH +2NaOH  ⇄  CH2-CH2   +2H2O

                                                      │    │

                                                     ONa ONa

2.Взаимодействуют с раствором гидроксида меди (II) в присутствии щелочи, образуя комплексные соединения (качественная реакция на многоатомные спирты ):

- ярко-синий раствор гликолята меди.

3.Образование сложных эфиров азотной кислоты: реакция с азотной кислотой.

4. Замещение ОН на галоген: также, как и одноатомные спирты, реагируют с галогеноводородами.

HO–CH2-CH2–OH +  2HBr 🡪 CH2-CH2   + 2H2O

                                                     │    │

                                                     Br   Br

Можно заместить 1 или 2 группы ОН.

5. Окисление. Так же, как и одноатомные спирты – оксидом меди или над медной сеткой многоатомные спирты  окисляются в карбонильные соединения.

CH2-CH2   –(t,Сu)🡪 O=CH–CH=O + H2

│    │                   диальдегид - глиоксаль

OH  OH

1. Из хлорбензола.    

+ Cl2 –(AlCl3)🡪 C6H5Cl + HCl

Хлорбензол обрабатывают избытком щелочи, получая водный раствор фенолята натрия:

C6H5Cl + 2NaOH –(t,p)🡪C6H5ONa + NaCl  

хлорбензол                   фенолят натрия

Затем фенол выделяют,  пропуская углекислый газ.

С6H5ONa + CO2 +H2O 🡪 C6H5OH + Na2CO3 

2. Из кумола. 

1) Алкилирование бензола пропеном:

+ CH3-CH=CH2  –(H3PO4)🡪

2) Окисление кумола кислородом на катализаторе:

Сходство: как фенол, так и спирты реагируют с щелочными металлами с выделением водорода.

Отличие:

-фенол не реагирует с галогеноводородами:  ОН- группа очень прочно связана с бензольным кольцом, её нельзя заместить;

-фенол не вступает в реакцию этерификации, эфиры фенола получают косвенным путем;

-фенол не вступает в реакции дегидратации.

Кислотные свойства фенолов.

1. Как и спирты, реагируют с активными металлами.

2C6H5OH + 2Na ->2C6H5ONa + H2

Феноляты легко гидролизуются:

  C6H5ONa + HСl 🡪 C6H5OH + NaCl

 C6H5ONa +H2О +СО2 🡪 C6H5OH + NaНСО3

2. Реагируют с гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов, образуя соли – феноляты.

C6H5OH + NaOH 🡪C6H5ONa + H2O

Реакции фенола по бензольному кольцу.

3. Галогенирование. Фенол легко при комнатной температуре взаимодействует с бромной водой с образованием белого осадка 2,4,6-трибромфенола (качественная реакция на фенол №1).

4. Нитрование. Под действием 20% азотной кислоты HNO3 фенол легко превращается в смесь орто- и пара-нитрофенолов. При использовании концентрированной HNO3 образуется 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота).

5. Конденсация с альдегидами. С формальдегидом фенол образует фенолоформальдегидные смолы.

5. Окисление. Фенолы легко окисляются даже под действием кислорода воздуха.

При энергичном окислении фенола хромовой смесью основным продуктом окисления является хинон. Двухатомные фенолы окисляются еще легче. При окислении гидрохинона образуется хинон:

6. Гидрирование (восстановление)

C6H5OН +3Н2 –(Ni)🡪 C6H11OH

                                циклогексанол

7. Качественная реакция на фенол №2: с хлоридом железа (III). Одноатомные фенолы дают устойчивое сине-фиолетовое окрашивание, что связано с образованием комплексных соединений железа.