Получение спиртов и фенола. Сравнение кислотности

Спирты занимают в органической химии центральное место: из них получают алкены, галогеналканы, альдегиды, кетоны, кислоты и сложные эфиры, и сами они получаются из многих классов. Поэтому способы получения спиртов — одна из самых частых тем цепочек превращений.

Получение спиртов

Гидратация алкенов — присоединение воды в присутствии кислоты (по правилу Марковникова). Так в промышленности получают этанол:

\[ \ce{CH2=CH2 + H2O ->[H3PO4, t^\circ, p] CH3-CH2-OH}; \qquad \ce{CH2=CH-CH3 + H2O ->[H+] CH3-CH(OH)-CH3} \]

Гидролиз галогеналканов водным раствором щёлочи — нуклеофильное замещение галогена на группу \(\ce{OH}\):

\[ \ce{CH3-CH2-Cl + NaOH ->[H2O, t^\circ] CH3-CH2-OH + NaCl} \]

Восстановление альдегидов и кетонов водородом на никеле: из альдегидов получаются первичные спирты, из кетонов — вторичные:

\[ \ce{CH3-CHO + H2 ->[Ni, t^\circ] CH3-CH2-OH}; \qquad \ce{CH3-CO-CH3 + H2 ->[Ni, t^\circ] CH3-CH(OH)-CH3} \]

Гидролиз сложных эфиров и жиров: \(\ce{CH3-COO-CH2-CH3 + NaOH -> CH3-COONa + CH3-CH2-OH}\).

Спиртовое брожение глюкозы под действием ферментов дрожжей — древнейший способ получения этанола:

\[ \ce{C6H12O6 ->[\text{дрожжи}] 2CH3-CH2-OH + 2CO2 ^} \]

Метанол получают из синтез-газа на катализаторе при нагревании и давлении: \(\ce{CO + 2H2 ->[\text{кат.}, t^\circ, p] CH3-OH}\). Раньше его выделяли при сухой перегонке древесины, отсюда название «древесный спирт».

Получение фенола

Главный промышленный способ — кумольный: изопропилбензол окисляют кислородом, а образовавшийся гидропероксид разлагают серной кислотой на фенол и ацетон. В цепочках ЕГЭ чаще встречается получение из хлорбензола: атом хлора, связанный с кольцом, замещается на \(\ce{OH}\) только в жёстких условиях — при нагревании под давлением с раствором щёлочи. Получается фенолят, из которого кислота вытесняет фенол:

\[ \ce{C6H5-Cl + 2NaOH ->[t^\circ, p] C6H5-ONa + NaCl + H2O}; \qquad \ce{C6H5-ONa + HCl -> C6H5-OH + NaCl} \]

Фенол образуется и при сплавлении солей бензолсульфокислоты со щёлочью; кроме того, его выделяют из каменноугольной смолы.

Сравнение кислотных свойств

Кислотные свойства гидроксильных соединений возрастают в ряду: спирты \(<\) вода \(<\) фенол \(<\) угольная кислота \(<\) карбоновые кислоты. Положение в ряду определяет, какие реакции возможны: более сильная кислота вытесняет более слабую из её соли.

Отсюда обратные реакции: алкоголят разлагается водой, фенолят — угольной кислотой (\(\ce{CO2}\) с водой), ацетат — только более сильной кислотой, например соляной.

Метанол — сильный яд: 30 мл могут быть смертельны, меньшие количества вызывают слепоту, а по запаху и вкусу он не отличается от этанола. Этанол при длительном употреблении разрушает печень и нервную систему.