Р. Моррисон, Р. Бойд - Органическая химия (1125875), страница 117
Текст из файла (страница 117)
ферментативный гидролиз углеводов. Фрементативный гидролиз сахаров под действием дрожжей — наиболее древний синтетический химический процесс, используемый человеком,— до сих пор имеет огромное значение для получения этилового спирта и некоторых других спиртов.
Сахар получают из различных источников, но в основном это патока из сахарного тростника или крахмал, полученный из различных зерновых культур: по этой причине этиловому спирту и было дано название «хлебный спирт». При использовании крахмала в качестве исходного материала, кроме этилового спирта, образуется еще, правда в меньших количествах, сивушное масло (немецкое: РиЫ вЂ” плохой напиток), представляющее собой смесь первичных спиртов: главным образом изопеитиловый спирт в смеси с меньшими количествами и-пропилового спирта, изобутилового спирта и оптически активною пентилового спирта (2-метнлбутанола-1).
зздвче (б.э. Изопентнловый и оптически активный пентнловый спирты были получены при ферментвтивном преврэшения аминокислот — лейлина и яэолейлина, которые в свою очередь получены в реэуньтзте гидролизв бепковмх веществ крахмала. + + (СН )~СНСН~СН(ХН )СОО СН~СН~СНСН(ЫН»)СОО лейкин нэоэейпин з) Какой спирт обрзэуется из какой кнслотыс Хотя обе змииокисаоты оптически зктивиы и процессы превращения внзаогичны, лишь один из полученных спиртов оптически активен.
Почему« Гораздо более новой является реакция Вейцмана — ферментативный гндролиз крахмала с помощью бактерий С1оз(гйИипт асегооигд((сит, в результате которого образуется смесь и-бутилового спирта (60%), этилового спирта (10%) и ацетона (30%) СН,СОСНз. Открытый во время первой мировой войны Хаимом Вейцманом (который в то время работал в Манчестерском университете), этот процесс был сначала важным источником получения ацетона, используемого в производстве бездымною пороха; бутиловый спирт рассматривался как побочный продукт и его выбрасывали.
После войны развитие химии лаков для быстро развивающейся автомобильной промышленности сделало бутиловый спирт более ценным продуктом, а ацетон в какой-то степени стал побочным продуктом. Сейчас важное значение имеют оба продукта. Гидролиз алкилгалогенидов. При хлорировании смеси н-пентана и изопентана и последующем гидролизе образовавшейся смеси изомерных хлорпентанов (равд.
15.10 и 14.6) получают смесь пяти изомерных пентиловых спиртов. Эта смесь часто используется в качестве растворителя, Наиболее высококипящий изомер — чистый пентанол-1 — можно выделить из смеси перегонкой. 3(э Спирты. Д Получение и сризические саойстпа ~ 1ст Задача 15.4. Исходя из аышеукаэаиного процесса, покажите, как можно получить мета- нол а) иэ угля и б) из нефти. Альдольная конденсация. Описанные выше методы приводят к получению сра внительно простых спиртов.
Более сложные спирты в промышленных масштабах получают из альдегидов и кетонов и в основном в результате альдольной конденсации; этот метод, используемый также и в лаборатории, обсуждается в разд. 27.8. Оксо-синтез. Присоединение окиси углерода и водорода к алкенам (гидрофоржилироеаззие) в присутствии катализатора дает альдегиды и кетоны, которые могут быть восстановлены в спирты.
Этот оксо сингпез, открытый в США и первоначально получивший свое развитие в Германии, приобретает большое значение в химической промышленности, например: СНз ! СНа С СНз С вЂ” СНз СН, СН, СН, со, н,, го гсош, ! СН СН 1 Нз, катализатор сн, сн.,-1-сн=с-сн, ! ! СНз СЕ1з сн С На 1 СНз СН СНзСНз ОН сн, сн, Восстановление эфиров жирных кислот. Большие количества первичных спиртов с неразветвленной цепью, содержащих четное число атомов углерода, получают в чистом виде каталитическим восстановлением эфиров жирных кислот (равд. 20.24). Алфол-процесс.
Первичные спирты с неразветвленной цепью, содержащие четное число атомов углерода (С,— Сза), получают в виде смеси при полимеризации этилена (разд. 8.24) по видоизмененному способу Циглера — Натта, который называют алфол-пройессомэ аозлуз н;а. н,исаа м[сн,сноскам. монн.сны<в,сн, ' но[он,сна.сн.сн, аафолы Первоначально образовавшийся металлалкил окисляют воздухом, гидролизуют в присутствии кислоты и получают спирт (ср.
синтез алфеное, разд, 8.24). Синтез метилового спирта. Как очень часто бывает, первый представитель класса спиртов, метиловый спирт, получают совершенно отлично от других спиртов — из простых неорганических соединений. Окись углерода и водород реагируют при 850 — 400'С в присутствии окислов некоторых металлов с образованием метилового спирта. стзОз+Епе. ззэ-зее 'с.
210 атм СО+ анз СН ОН метнлоамй спирт Метпнол токаичеьх его употребление, вдыхание паров или нахождение на коже в течение длительного времени вызывает слепоту или приводит к смертельному исходу. 15 ~ Спирта. !. Получение и физические свойства 485 Если же нагревать металлалкил в присутствии этилена и катализатора, то образуются алкеньн! е неразеетвленной цепью. сн,-сн,. ш м(очачСн~ю сн =чнкн ао чнсн ччтреэанне алфен (анита-алиев) задача 1з.з. Какие спирты можно получить из этилена с помощью алфол-пропесса, если вместо триэтилалюминин использовать три-(и-пропил)алюминий? 15.7. Этиловый спирт Этиловый спирт, этанол, не только наиболее старое синтетическое органическое соединение, используемое человеком, но также и одно из наиболее важных соединений.
Этиловый спирт широко используется в промышленности в качестве растворителя для лаков, красок, в парфюмерии и в лаборатории в качестве растворителя для химических реакцийидляперекристаллизаций. Кроме того, он служит сырьем для многих синтезов; после того как мы изучим химические свойства спиртов (гл. 16), мы сможем лучше оценить важную роль, которую играет этиловый спирт. Для промышленных целей этиловый спирт синтезируют гидратацией этилена или ферментативным гидролизом сахара, получаемого из патоки (или иногда из крахмала); в основном его получают из нефти, сахарного тростника и различных зерновых культур. Этиловый спирт используется также для производства спиртных напитков. Для этих целей его получают ферментативным гидролизом сахара, выделяемого из различных растительных источников.
Свойства напитков зависят от сырья, используемого для ферментативного гидролиза (рожь или пшеница, виноград или ягоды бузины, мякоть кактусов или одуванчиков), метода проведения гидролиза (например, улетучивается двуокись углерода илн нет) и метода обработки продукта гидролиза (перегоняется спирт или нет). Специфичный аромат напитков обусловлен не этиловым спиртом, а другими вешествами, имевшимися в исходном сырье (используемом для получения спирта), или специальными добавками. С медицинской точки зрения спирт относится к наркотическим веществам; он менее токсичен, чем другие спирты. Поскольку этиловый спирт потребляют в виде различных спиртных напитков и он широко используется в промышленном синтезе, возникает проблема: спирт, используемый в промышленности, должен быть непригоден для питья.
Эта проблема решается прибавлением к спирту денатуранта — вешества, которое придает ему неприятный вкус нли даже делает его ядовитым. Двумя из восьмидесяти с лишним таких денатурантов являются, например, метиловый спирт и авиационный бензин. 15.8. 95'I -ный спирт: азеотропная. смесь Почти весь этиловый спирт, за исключением спиртных напитков, используется в виде смеси 95 спирта и 5% воды и называется просто 95 ' -ным спиртом.
Можно получить чистый (абсолютпныа) спирт, но он значительно дороже и используется только в случае необходимости. Чем же замечательна концентрация 99%? Этиловый спирт сначала получается в виде смеси с водой; затем зту смесь концентрируют фракционной спарта д получение и физические свойства ~ 15 48б перегонкой. Как и при любой перегонке сначала отгоняется более летучее вещество, т. е. имеющее наиболее низкую температуру кипения.
В смеси этилового спирта и воды наиболее низкую температуру кипения имеет не вода (т. кип. 100'С) и не этиловый спирт (т. кип. 78,3), а смесь 95% спирта и 5% воды (т. кип. 78,15 'С). При использовании эффективной ректификационной колонки сначала отгоняется 95%-ный спирт, затем небольшая промежуточная фракция с более низкой концентрацией спирта и после этого отгоняется вода. Но независимо от эффективности ректификационной колонки 95%-ный спирт больше сконцентрировать не удается. Известно, что разделение смеси перегонкой происходит, потому что пар имеет состав иной, чем жидкость, от которой он отгоняется; пар обогащен более летучим компонентом.
95е -ный спирт нельзя разделить на компоненты перегонкой, поскольку в этом случае пар имеет тот же состав, что и жидкость; при перегонке 95%-ный спирт ведет себя так же, как индивидуальное соединение. Жидкие смеси, обладаюи(ие особым свойством образовывать пары того оке соспшва„назывшотся азеотропамн или постоянно кипящими смесями. Поскольку 95еле-ный спирт состоит из двух компонентов, он называется бинарным азеотропом.
Температуры кипения большинства азеотропов, так же как и 95ее-ного спирта, ниже температур кипения своих компонентов. Такие азеотропы называются смесями с минимумом температуры кипения; азеотропы, температуры кипения которых выше температур кипения их компонентов, называются смесями с максимумом температуры кипения. 16.9.
Абсолютный спирт Если 95%-ный спирт нельзя больше сконцентрировать перегонкой, то как же получить 100%-ный этиловый спирт, так называемый абсолютный спирт? Его можно получить, используя возможность образования другого трехкомпонентного азеотропа (тройного азеотропа). Смесь 7,5% воды, 18,5 е/о этилового спирта и 74% бензола образует азеотроп с т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
