GL_11_Спирты (1125819), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Восстановление карбонильной группы комплексными гидридами относится к реакциям нуклеофильного присоединения, характерным для карбонильной группы (гл. 16, ч. 3). Роль нуклеофильного агента в этом случае выполняет гидрид-ион, при этом атом углерода карбонильной группы изменяет гибридизацию с sр2 до sp3:
11.1.2.е. СИНТЕЗ СПИРТОВ ИЗ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ МАГНИЙОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Здесь будут приведены только отдельные примеры. Подробнее о синтезах с магнийорганическими соединениями см. в гл. 19 (ч. З):
11.1.2.ж. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЭПОКСИДОВ (ОКСИРАНОВ) С ПОМОЩЬЮ АЛЮМОГИДРИДА ЛИТИЯ
Эпоксиды под действием LiAlH4 в эфире или ТГФ превращаются в спирты. Реакция состоит в нуклеофильной атаке гидрид-иона по наименее замещенному или пространственно незатрудненному атому углерода с образованием вторичного или третичного спирта. Раскрытие эпоксидного кольца происходит в результате аксиальной атаки гидрид-иона.
Эпоксидное кольцо размыкается также под действием диалкилкупратов лития (гл. 19, ч. 3). В качестве примера приведем образование транс-2-метилциклогексанола при взаимодействии циклогексаноксида с диметилкупратом лития:
11.1.2.з. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛКИЛГАЛОГЕНИДОВ И АЛКИЛТОЗИЛАТОВ С СУПЕРОКСИДОМ КАЛИЯ
Один из самых современных методов получения спиртов заключается во взаимодействии алкилгалогенидов и тозилатов с избытком супероксида калия КО2 в ДМСО в присутствии 18-краун-6 полиэфира:
В качестве побочных продуктов всегда получаются алкены, выход которых, естественно, возрастает при синтезе вторичных спиртов. Примером может служить получение октанола-1 и октанола-2 из 1-йодоктана и 2-йодоктана соответственно:
Замещение галогена или тозилоксигруппы на гидроксил сопровождается полным обращением конфигурации у асимметрического атома углерода, и из тозилата (S)-октанола-2 был получен (R)-октанол-2 с оптической чистотой 97-99%:
При использовании стехиометрических количеств алкилгалогенидов и супероксида калия вместо спиртов образуются взрывоопасные диалкилпероксиды ROOR.
Метанол получают в промышленности из оксида углерода (II) и водорода (синтез-газ) над сложным катализатором, состоящим из меди, оксидов цинка и хрома (III) в жестких условиях (гл. 28, ч. З):
Интересно отметить, что над родиевым или рутениевым катализатором вместо метанола получается этиленгликоль (гл. 28, ч. 3):
11.1.3. СВОЙСТВА ОДНОАТОМНЫХ СПИРТОВ
Многие свойства спиртов обусловлены наличием гидроксильной группы. Температура кипения метанола на 150°С выше, чем этана, несмотря на то что их молярные массы близки. Этанол имеет температуру кипения на 123° выше, чем пропан и т.д. С другой стороны, этанол кипит на 104° выше, чем изомерный ему газообразный диметиловый эфир (табл. 11.1). Эти особенности спиртов объясняются образованием прочной межмолекулярной водородной связи. Наличие межмолекулярных водородных связей обусловливает высокие температуры кипения низших спиртов по сравнению с другими соединениями близкой молярной массы, а также превосходную растворимость низших спиртов в воде, где возникают межмолекулярные водородные связи между молекулами спирта и воды.
Таблица 11.1
Физические свойства спиртов
Спирт | Формула | Температура плавления, оС | Температура кипения, оС | Плотность, г/моль |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Метанол | СН3ОН | -97 | 64,5 | 0,79 |
Этанол | СН3СН2ОН | -114 | 78 | 0,78 |
Пропанол-1 | СН3СН2СН2ОН | -126 | 97 | 0,80 |
Пропанол-2 | СН3СН(ОН)СН3 | -89 | 82,5 | 0,79 |
Бутанол-1 | CH3(CH2)3OH | -90 | 117 | 0,81 |
Бутанол-2 | СН3СН(ОН)СН2СН3 | -115 | 99,5 | 0,81 |
2-Метил-пропанол-1 | (СН3)2СНСН2ОН | -108 | 108 | 0,80 |
2-Метил-пропанол-2 (трет-Бутиловый спирт) | (СН3)3С-ОН | 25 | 82 | 0,79 |
Пентанол-1 | СН3(СН2)4ОН | -79 | 138 | 0,82 |
Пентанол-2 | СН3СН(ОН)СН2СН2СН3 | — | 119 | 0,81 |
2,2-Диметилпропанол-1 (нео-пентиловый спирт) | (СН3)3ССН2ОН | 52 | 113 | 0,81 |
Циклопентанол | цикло-С5Н9ОН | -19 | 141 | 0,95 |
Гексанол-1 | СН3(СН2)5ОН | -52 | 156 | 0,82 |
Циклогексанол | цикло-С6Н11ОН | 25 | 162 | 0,96 |
Гептанол-1 | СН3(СН2)6ОН | -34 | 176 | 0,82 |
Октанол-1 | СН3(СН2)7ОН | -16 | 194 | 0,83 |
Нонанол-1 | СН3(СН2)8ОН | -6 | 214 | 0,83 |
Деканол-1 | СН3(СН2)9ОН | 6 | 233 | 0,83 |
Пропен-2-ол-1 (аллиловый спирт) | СH2=CH-CH2OH | -129 | 97 | 0,86 |
Фенилметанол (бензиловый спирт) | C6H5CH2OH | -15 | 205 | 1,05 |
Дифенилметанол (дифенилкарбинол) | (С6Н5)2СНОН | 69 | 298 | — |
Продолжение табл. 11.1
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Трифенилметанол (трифенилкарбинол) | (С6Н5)3СОН | 162 | 380 | — |
Эгиленгликоль | СН2ОНСН2ОН | -11,5 | 198 | 1,10 |
1,2- Пропиленгликоль | СН3СН(ОН)СН2ОН | -8 | 188 | 1,07 |
Диэтиленгликоль | HOСН2СН2ОCH2CH2OН | -10 | 245 | 1,12 |
Триэтиленгликоль | HOСН2СН2ОСН2CH2- -ОCH2CH2OН | 5 | 285 | 1,12 |
Глицерин | НОСН2СН(ОН)СН2ОН | 18 | 290 | 1,26 |
Диметиловый эфир этиленгликоля (1,2-диметоксиэтан, моноглим) | CH3OCH2CH2OCH3 | -58 | 85 | 0,86 |
Диметиловый эфир | СН3O(СН2СН2O)2СН3 | -64 | 162 | 0,93 |
диэтиленгликоля (диглим) | ||||
Диметиловый эфир | СН3О(СН2СН2O)3СН3 | -45 | 218 | 0,98 |
триэтиленгликоля (триглим) | ||||
Диметиловый эфир тетраэтиленгликоля (тетраглим) | СН3O(СН2СН2O)4СН3 | -30 | 275 | 1,01 |
Тетрагидрофуран | | -108 | 65 | 0,88 |
Моноэтиловый эфир этиленгликоля (этилцеллозольв) | C2H5OCH2CH2OH | -90 | 135 | 0,93 |
Монометиловый эфир этиленгликоля (метилцеллозольв) | СН3ОСН2СН2ОН | -85 | 124 | 0,96 |
Монометиловый эфир диэтиленгликоля | CH3O(CH2CH2O)2H | -70 | 194 | 1,01 |
1,4-Диоксан | | 12 | 101 | 1,03 |
Анизол | С6Н5ОСН3 | -37 | 154 | 0,99 |
11.1.3.а. СПИРТЫ КАК СЛАБЫЕ ОН-КИСЛОТЫ
Образование межмолекулярной водородной связи в конденсированной фазе определяет различие в кислотности первичных, вторичных и третичных спиртов в газовой и конденсированной фазах. В газовой фазе кислотность спиртов уменьшается в ряду (гл. 3)
(СН3)3СОН > (СН3)2СНОН > СН3СН2ОН > СН3ОН > Н2О,
тогда как в водном растворе и в конденсированной фазе наблюдается прямо противоположная последовательность: