Bir atomli to`yingan spirtlar deb to`yingan uglevodorodlar molekulasidagi bitta vodorod atomi o`rnini gidroksil guruhi almashinishi natijasida hosil bo`ladigan organik birikmalarga aytiladi. Ularning xalqaro nomi alkanollar bo`lib, ular CnH2n+1OH yoki R–OH formulalar bilan ifodalanadi.
Gomologik qatori.
-
CH3OH metil spirt, methanol
C2H5OH etil spirt, etanol
C3H7OH propil spirt, propanol
C4H9OH butil spirt, butanol
C5H11OH amil spirt, pentanol
|
C6H13OH geksil spirt, geksanol
C7H15OH geptil spirt, geptanol
C8H17OH Oktil spirt, oktanol
C9H19OH Nonil spirt, nonanol
C10H21OH detsil spirt, dekanol
|
Tuzilishi, izomeriyasi va nomenklatirasi. Bir atomli to`yingan spirtlar molekulasidagi gidroksil guruhi qaysi uglerod atomiga birikkanligiga qarab spirtlar quyidagi turlarga bo`linadi:
1. Birlamchi spirtlar–gidroksil guruhi bilan bog`langan uglerod atomiga bitta boshqa uglerod atomi birikkan bo`ladi;
2. Ikkilamchi spirtlar–gidroksil guruhi bilan bog`langan ulerod atomiga ikkita boshqa uglerod atomi birikkan bo`ladi;
3. Uchlamchi spirtlar–gidroksil guruhi bilan bog`langan ulerod atomiga uchta boshqa uglerod atomi birikkan bo`ladi.
Bir atomli to`yingan spirtlarning izomeriyasi uglerod skeletining izomeriyasiga va gidroksil guruhining molekulada joylashgan holatiga bog`liq bo`ladi. Gomologik qatorning uchinchi a`zosi–propanoldan boshlab spirtlarda izomerlar paydo bo`ladi:
propil spirt yoki propanol–1 izopropil spirt yoki propanol–2
Spirtlarda izomerlar soni tegishli to`yingan uglevodorodlarnikiga ko`ra doimo ko`p bo`ladi. Masalan, butanning ukkita izomeri bor (n–butan va izobutan), butil spirtining izomeri esa to`rtta.
birlamchi butil spirti birlamchi izobutil spirti
ikkilamchi butil spirti uchlamchi butil spirti
Ratsional nomenklatura bo`yicha bir atomli to`yingan spirtlarning nomi radikallar nomiga spirt so`zi qo`shib hosil qilinadi. Ba`zi hollarda bir atomli to`yingan spirtlarni nomlashda ularni eng oddiy vakil metil spirt (karbinol) hosilasi deb qaraladi. Hamda spirtlarning nomi karbinolning metil guruhi vodorodlari almashingan radikallar nomiga karbinol so`zi qo`shib hosil qilinadi.
Xalqaro nomenklaturaga ko`ra bir atomli to`yingan spirtlarni nomlashda tegishli to`yingan uglevodorodlarning to`liq nomiga –ol qo`shimcha qo`shish yo`li bilan hosil qilinadi. Masalan:
CH3OH – metil spirt yoki metanol C2H5OH – etil spirt yoki etanol
Bu spirtlar gomologik qatorni hosil qiladi, chunki ular molekulalarining tarkibi jihatidan bir–biridan gomologik farq (CH2=) bilan farq qiladi. Gomologik qatorning umumiy formulasi CnH2n+1OH yoki R–OH, bunda R–uglevodorod radikali.
Xalqaro nomenklaturaga ko`ra gidroksil guruh qaysi uglevodorod atomi bilan bog`langanligi spirt nomidan keyin raqam bilan ko`rsatiladi, masalan:
geksanol–3
Spirtlarning olinishi: 1) Spirtlar (metil spirt) CO bilan H2 dan katalitik sintez qilish (Tq 250 0C, P 7MPa, kat–ZnO va CuO aralashmasi) yo`li bilan olinadi: CO + 2H2 CH3OH
2) Spirtlar (etil spirt) shakarli moddalarni achitqilar ishtirokida bijg`itish yo`li bilan olinadi: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
3) Neftni krekinglashda olinadigan etilenni gidratlash reaksiyasiga asoslanib olinadi: CH2=CH2 + HOH C2H5OH
Spirtlarning fizikaviy xossalari: Quyi spirtlar–suyuqliklar, uglerod atomlarining soni 12 tadan ko`p bo`lgan yuqori spirtlar–qattiq moddalar. Spirtlarning hammasi suvdan yengil. Ularning molekulyar massalari ortishi bilan suvda eruvchanligi kamayadi. Metil va etil spirtlar suv bilan istalgan nisbatda aralashadi.
Spirtlarning kimyoviy xossalari: 1) Spirtlar kimyoviy reaksiyalarga kirishganida bu bog`lanishlardan biri uziladi. Ikkala bog`lanish ham qutbli bo`lgani uchun ular ionli (geterolitik) mexanizm bo`yicha uzilib, organik anionlar yoki kationlar hosil qiladi:
ROH RO- + H+ ROH R+ + OH-
2) Spirtlar ishqoriy metallar bilan ta`sirlashib alkogolyatlar hosil qiladi, hosil bo`lgan alkogolyatlar suv ta`sirida gidrolizlanadi:
2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2
2C2H5ONa + H2O 2C2H5OH + NaOH
3) Spirtlar KMnO4, K2Cr2O7 kabi oksidlovchilar ta`sirida hamda katalizatorlar (Pt, Cu) ishtirokida havo kislorodida ancha oson oksidlanadi:
CH3OH + CuO CH2O + Cu + H2O
C2H5OH + CuO CH3CHO + Cu + H2O
4) Spirtlar havo kislorodida yonadi: 2CH3OH + 3O2 2CO2 + 2H2O
5) Spirtlar vodorod galogenidlar bilan reaksiyaga kirishadi:
C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O
6) Spirtlarning muhim xossasi–ularning degidratlanish xususiyatidir. Spirt suvni tortib oluvchi moddalar, masalan kons H2SO4 bilan qizdirilganda
(>140 0C) degidratlanadi:
CH3CH2OH CH2=CH2 + H2O
2CH3CH2OH C2H5OC2H5 + H2O
Aloxida vakillari: Metil spirt (metanol, karbinol, yog`och spirti)–eng oddiy bir atomli spirt, rangsiz suyuqlik. Kuchli zahar (ozroq ichilganda ko`zni ko`r qiladi, ko`pi–o`ldiradi).
U erituvchi sifatida va turli xil organik sintezlarda–formaldegid, ba`zi bo`yoqlar, fotoreaktivlar, formasevtika preparatlari olishda ishlatiladi.
Etil spirt (etanol)–rangsiz suyuqlik. 78,3 0C da qaynaydi, -114 0C da muzlaydi. Salgina shulalanadigan alanga berib yonadi. Etil spirt sintetik kauchuk olish va plastmassalar ishlab chiqarishda, atirlar, dori-darmonlar, bo`yoqlar tayyorlashda erituvchi sifatida, anatomik preparatlarni konservalashda, ko`plab organik moddalarni: dietil efir, bo`yoqlar, sirka kislota, tutunsiz o`q–dori va boshqalar olishda ishlatiladi
Tabiatda uchrashi va olinish usullari. Bir atomli to`yingan spirtlar ichida metanol va etanol kam miqdorda sof holatda, o`simliklardan ajratib olinadigan efir moylarida va o`simliklar a`zolarida uchraydi. Ular oddiy va murakkab efirlar holatida tabiatda keng tarqalgan. Bir atomli to`yingan spirtlar sanoatda quyidagi usullar bilan olinadi:
1. Murakkab efirlarni gidroliz qilish:
2. To`yingan uglevodorodlarning galogenli hosilalariga ishqorlarning suvli eritmalarini ta`sir ettirish:
3. Spirtlar (etil spirt) shakarli moddalarni achitqilar ishtirokida bijg`itish yo`li bilan olinadi:
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2↑
4. Neftni krekinglashda olinadigan etilenni gidratlash reaksiyasiga asoslanib olinadi:
CH2=CH2 + HOH C2H5OH
5. Spirtlar (metil spirt) CO bilan H2 dan katalitik sintez qilish (Tq 250 0C, P 7MPa, kat–ZnO va CuO aralashmasi) yo`li bilan olinadi:
CO + 2H2 CH3OH
Fizikaviy xossalari. Bir atomli spirtlarning dastlabki vakillari (C11H23OH gacha) oddiy sharoitda suyuqliklar, uglerod atomlarining soni 12 tadan ko`p bo`lgan yuqori spirtlar esa qattiq moddalar. Bu faqat normal zanjirli birlamchi spirtlarga xos bo`lib, tarmoqlangan zanjirli spirtlarga tegishli bo`lmaydi. Chunki tarmoqlangan zanjirli spirtlarda gidroksil guruhining holati, uglerod skeletining tarmoqlanganligi ularning fizikaviy xossalariga katta ta`sir ko`rsatadi.
Normal zanjirli spirtlar tarmoqlangan zanjirli spirtlarga nisbatan anchagina yuqori qaynash haroratiga ega. Molekuladagi uglerod atomlari soni bir xil bo`lgan birlamchi spirtlar ikkilamchi spirtlarga nisbatan, ikkilamchi spirtlar uchlamchi spirtlarga nisbatan yuqori haroratda qaynaydi. Spirtlarning hammasi suvdan yengil. Ularning molekula og`irliklari ortishi bilan suvda eruvchanligi kamayadi. Metil, etil, propil va butil spirtlar suv bilan istalgan nisbatda aralashadi, n–butil spirtdan boshlab ularning suvda eruvchanligi kamayib boradi, yuqori molekulali spirtlar amalda suvda erimaydi.
Kichik molekulali spirtlar o`ziga xos «spirt» hidiga ega, o`rta spirtlar o`tkir yoqimsiz hidga ega, yuqori molekulali spirtlar esa hidsiz moddalardir.
Kimyoviy xossalari. Bir atomli spirtlar kimyoviy reaksiyalarga ancha oson kirishadigan moddalar hisoblanadi. Spirtlarning kimyoviy xossalarini quyidagi guruhlarga ajratish mumkin:
I. Spirt gidroksilidagi vodorod atomining xossasi.
Spirt molekulasidagi R–O–H bog`i qutblanganligi sababli vodorod atomi qisman musbat, kislorod atomi esa qisman manfiy zaryadlanadi. Shuning hisobiga vodorod atomi harakatchan bo`ladi hamda metallga, radikalga va kislota qoldig`iga oson o`rin almashadi:
ROH RO– + H+
1. Spirtlar ishqoriy metallar bilan ta`sirlashib alkogolyatlar hosil qiladi, hosil bo`lgan alkogolyatlar suv ta`sirida gidrolizlanadi. Masalan:
2R–OH + 2Na 2R–ONa + H2↑
R–ONa + HOH R–OH + NaOH
2. Gidroksildagi vodorod atomi radikalga almashinishi natijasida oddiy efirlar hosil bo`ladi. Masalan:
R–OH + HO–R R–O–R + H2O
3. Gidroksildagi vodorod atomi kislota qoldig`iga almashinishi natijasida murakkab efirlar hosil bo`ladi. Masalan:
R–OH + HO–SO2–OH R–O–SO2–OH + H2O
R–OH + HO–CO–R R–O–CO–R + H2O
II. Spirt gidroksilining xossalari. Spirtlarning gidroksil guruhi dissotsiyalanmaydi, ion hosil qilmaydi, shuning uchun lakmus qog`ozi rangini o`zgartirmaydi. Biroq gidroksil guruhi ayrim reaksiyalarda harakatchan bo`ladi va almashinish reaksiyalariga kirishadi.
ROH R+ + OH–
1. Spirtlar vodorod galogenidlar, fosfor va oltingugurtning galogenli hosilalari bilan reaksiyaga kirishadi. Masalan,
C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O
3C2H5OH + PBr3 3C2H5Br + H3PO3
C2H5OH + O=SCl2 C2H5Cl + SO2 + HCl
2. Spirtlarning muhim xossasi–ularning degidratlanish xususiyatidir. Spirtlar suvni tortib oluvchi moddalar, masalan konsentrlangan H2SO4 bilan qizdirilganda (>170 0C) degidratlanadi:
CH3CH2OH CH2=CH2 + H2O
3. Spirtlar suvni tortib oluvchi moddalar, masalan konsentrlangan H2SO4 bilan qizdirilganda (>140 0C) degidratlanadi va oddiy efirlar hosil qiladi:
2CH3CH2OH C2H5OC2H5 + H2O
III. Spirt radikalining xossalari. Spirt radikalidagi vodorod atomlari har xil turdagi atomlar yoki atomlar guruhlari bilan almashinish reaksiyalariga kirishadi. Radikaldagi vodorod atomlari galogenlar bilan o`rin almashganda ham spirt, ham galogen xossaga ega bo`lgan moddalar hosil bo`ladi. Masalan, etil spirtining galogenli hosilalari narkolan yoki avertin (CBr3–CH2–OH) narkotik xossaga ega bo`lib, ginekologiyada va jarrohlikda keng qo`llaniladi.
CH3–CH2–OH + 3Br2 CBr3–CH2–OH + 3HBr
IV. Spirtlarning oksidlanish reaksiyalari. 1. Spirtlarning oksidlanish reaksiyalari kuchli oksidlovchilar (KMnO4, K2Cr2O7) yoki 300–400 0C da katalizatorlar (Pt, Cu) ishtirokida olib boriladi. Oksidlanish reaksiyalari spirtlarning birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi bo`lishiga qarab turlicha amalga oshadi.
a) Birlamchi spirtlar oksidlanganda aldegidlar hosil bo`ladi, masalan:
b) Ikkilamchi spirtlar oksidlanganda ketonlar hosil bo`ladi, masalan:
2. Spirtlar havo kislorodida yonadi:
2CH3OH + 3O2 2CO2 + 2H2O
Metil spirt CH3OH (metanol, karbinol, yog`och spirti)–eng oddiy bir atomli spirt bo`lib, 65 0C da qaynaydigan rangsiz suyuqlik. Yaxshilab tozalangan metanol vino spirtining hidiga o`xshash hidga ega, texnik metanol esa o`ziga xos yoqimsiz hidga ega bo`lib, kuchli zahar (ozroq ichilganda ko`zni ko`r qiladi, ko`pi–o`ldiradi).
U erituvchi sifatida va turli xil organik sintezlarda–formaldegid, ba`zi bo`yoqlar, fotoreaktivlar, farmatsevtika preparatlari, metilatsetat, metilalanin, dimetilalanin, metilamin, metilxlorid, dimetilsulfat tayyorlashda ishlatiladi.
Etil spirt C2H5OH (etanol)–rangsiz, kuydiruvchi mazali, o`tkir hidli suyuqlik, 78,3 0C da qaynaydi, –114 0C da muzlaydi. Salgina shu`lalanadigan alanga berib yonadi. Etil spirt sintetik kauchuk olish va plastmassalar ishlab chiqarishda, atirlar, dori–darmonlar, bo`yoqlar tayyorlashda erituvchi sifatida, anatomik preparatlarni konservalashda, ko`plab organik moddalarni, dietil efir, sirka kislota, tutunsiz o`q–dori va boshqalar olishda ishlatiladi. Bundan tashqari rektifikat etil spirt aroq, konyak kabi ichimliklar, farmatsevtikada esa spirtli nastoykalar tayyorlashda ishlatiladi. Etil spirt ozroq miqdorda kishini mast qiladi, ko`p miqdorda iste`mol qilinsa narkozga o`xshash holatga olib keladi.
Vinil spirt turiga mansub bo`lgan to`yinmagan spirtlar juda beqaror moddalar bo`lib, ular erkin holda uchramaydi. To`yinmagan spirtlar darhol izomerlanadi hamda aldegid va ketonlarga aylanadi. Bu hodisani 1887 yilda rus olimi Eltekov kashf etganligi uchun uning nomi bilan Eltekov qoidasi deb ataladi:
Bu turdagi to`yinmagan spirtlarni ko`pincha yenollar deb ham ataladi.
Vinil spirtning oddiy va murakkab efirlari barqaror moddalar bo`lib, sanoatda keng ko`lamda ishlatiladi. Ular birinchi marta rus olimi A. Ye. Favorskiy tomonidan sintez qilingan.
HC≡CH + HO–R CH2=CH–O–R
HC≡CH + HO–CO–CH3 CH2=CH–O–CO–CH3
Vinilatsetat–CH2=CH–O–CO–CH3 73 0C da qaynaydigan suyuqlik. U oson polimerlanadi va polivinilatsetatga aylanadi:
Polivinilatsetat qattiq modda bo`lib, ishqoriy muhitda yoki kislotalar ta`sirida gidrolizlanganda polivinilspirt hosil bo`ladi:
Polivinilspirt oddiy sharoitda qattiq shishasimon polimer modda bo`lib, suvda yaxshi eriydi. U sintetik tolalar, dorivor moddalar va lak ishlab chiqarishda keng ko`lamda ishlatiladi.
Molekulasida ikki yoki undan ortiq gidroksil guruhlar mavjud bo`lgan spirtlar ko`p atomli spirtlar deb ataladi. Ular ikki sinfga bo`linadi:
1. Ikki atomli spirtlar–molekulasida ikkita gidroksil guruhi mavjud bo`lgan spirtlar.
2. Uch atomli spirtlar–molekulasida uchta gidroksil guruhi mavjud bo`lgan spirtlar.
Uglevodorodlarning har xil uglerod atomlaridagi ikkita vodorod atomi o`rnini ikkita gidroksil guruhi almashinishi natijasida hosil bo`ladigan organik birikmalar ikki atomli spirtlar deb ataladi. Ularning umumiy formulasi CnH2n(OH)2 bo`lib, glikollar yoki diollar deb ham ataladi. Ularning birinchi vakili etilenglikol bo`lib, undagi ikkita gidroksil guruhi ikkita uglerod atomiga birikkan.
Ikki atomli spirtlarni ratsional nomenklatura bilan nomlashda etilen qatori uglevodorodlari nomiga glikol so`zi qo`shib nomlanadi.
Ularni xalqaro nomenklaturaga ko`ra nomlashda tegishli metan qatori uglevodorodlari nomiga diol so`zi qo`shib nomlanadi.
CH2OHCH2OH
CH2OHCH2CH2OH
CH2OHCH2CH2CH2OH
|
Etilenglikol, etandiol
Propilenglikol, propandiol
Butilenglikol, butandiol
|
Etilenglikol ikki atomli spirtlarning eng oddiy vakili bo`lib, sanoatda quyidagi usul bilan olinadi.
Olinish usullari. 1. Dastlab etilenga galogen ta`sir ettiriladi va galogenli hosila olinadi. So`ngra galogenli hosilaning galogen atomlari soda ishtirokida va bosim ostida gidroksilga almashtiriladi. Bu reaksiya 1856 yilda fransuz kimyogari A. Vyurs tomonidan amalga oshirilgan:
a) CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl–CH2Cl
b) CH2Cl–CH2Cl + 2HOH CH2OHCH2OH + 2HCl
2. Etilen qatori uglevodorodlarga KmnO4 katalizatori ishtirokida vodorod peroksid ta`sir ettirib olinadi. Bu reaksiya rus olimi Ye. Ye. Vagner tomonidan ishlab chiqilgan:
CH2=CH2 + H2O2 CH2OH–CH2OH
Fizikaviy xossalari. Glikollar–rangsiz, hidsiz, shirinroq ta`mli, quyuq sharbatsimon suyuqliklar hisoblanadi. Ular suv va spirt bilan yaxshi aralashadi, suv tortuvchan. Ikki atomli spirtlarning qaynash haroratlari bir atomli spirtlarning qaynash haroratlaridan yuqori bo`ladi. Masalan, etil spirt 78,3 0C da qaynaydi, etilenglikol esa 197 0C da qaynaydi.
Kimyoviy xossalari. Ikki atomli spirtlar bir atomli spirtlar kirishadigan hamma kimyoviy reaksiyalarga kirishadi. Bunda reaksiyalar bitta OH guruhidan ham, ikkita OH guruhidan ham borishi mumkin. Masalan, etilenglikol alkogolyatlar, oddiy va murakkab efirlar, galogenli hosilalar hosil qiladi, oksidlanib aldegid yoki ketonlarga aylanadi.
Spirtlarda gidroksil guruhlar sonining ortishi bilan ular molekulasidagi gidroksil vodorodida kuchsiz kislotalilik xossasi paydo bo`ladi. Shuning uchun ikki atomli spirtlar bir atomli spirtlardan farqli ravishda ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi, og`ir metallar gidroksidlarini eritadi va glikolyatlar hosil qiladi. Masalan:
Ikki atomli spirtlarning degidratlanishi (suv ajralib chiqishi) o`ziga xos tarzda amalga oshadi. Masalan, etilenglikol molekulasidan suv ajralib chiqishi sharoitga qarab ikki xil bo`lishi mumkin: ichki molekulyar degidratlanish va molekulalararo degidratlanish.
Ichki molekulyar degidratlanish deb faqat bitta molekuladan suv ajralib chiqishi hisobiga amalga oshadigan degidratlanishga aytiladi. Etilenglikol ichki molekulyar degidratlanishga uchraganda sirka aldegid hosil bo`ladi:
Molekulalararo degidratlanish deb ikki yoki undan ortiq molekulalarning birikishi natijasida suv ajralib chiqishiga aytiladi. Etilenglikol molekulalararo degidratlanishga uchraganda siklik birikma–dioksan hosil bo`ladi:
Dioksan birinchi bo`lib 1906 yilda A. Ye. Favorskiy tomonidan sintez qilingan bo`lib, u rangsiz, tiniq suyuqlik, 101 0C da qaynaydi, erituvchi sifatida ishlatiladi.
Ishlatilishi. Etilenglikol xalq xo`jaligining turli tarmoqlarida keng ko`lamda qo`llaniladi. Etilenglikol suv bilan aralashtirilganda suvning muzlash haroratini pasaytirib yuboradi, shuning uchun antifrizlar, ya`ni past haroratda qotadigan aralashmalar tayyorlashda ishlatiladi. Aviatsiya va avtomobil motorlarining radiatorlarida qishda suv o`rniga antifrizlar ishlatiladi. Hozirgi vaqtda etilenglikol qimmatli sintetik tola–lavsan va turli xil plastmassalar ishlab chiqarishda keng qo`llaniladi.
Uglevodorodlar molekulalaridagi uchta uglerod atomida uchta gidroksil guruhi mavjud bo`ladigan organik birikmalar uch atomli spirtlar deb ataladi. Ularning tarixiy nomi glitserinlar, xalqaro nomi esa triollar deyiladi. Uch atomli spirtlarning eng oddiy vakili glitserin yoki propantriol bo`lib, uning tuzilish formulasi quyidagichadir:
CH2OH–CHOH–CH2OH
Glitserinni birinchi bo`lib kimyogar va farmatsevt K. B. Sheele yog`ni qo`rg`oshin oksid bilan qizdirish natijasida hosil qilgan. Glitserinning tuzilishi va xossalarini Shevrel, Bertlo va boshqalar chuqur o`rgangan.
Glitserin yuqori molekulali kislotalar bilan murakkab efir holida o`simlik moyini hamda hayvon yog`larini tashkil etadi. Shuning uchun glitserin asosan yog` va moylarni gidroliz qilish yo`li bilan olinadi.
Olinish usullari. Glitserin sanoatda quyidagi usullar bilan olinadi.
1. Yog`larni va moylarni gidroliz qilish:
2. Monosaxaridlar maxsus fermentlar bilan bijg`itilganda glitserin hosil bo`ladi:
3. Glitserin sintetik yo`l bilan neftni krekinglash gazlaridan (propilendan), ya`ni ovqat bo`lmaydigan xomashyodan olinadi. Bunda dastlab propilen oksidlanib akroleinga, akrolein gidrogenlanib allil spirtga, allil spirt oksidlanib glitseringa aylanadi. Masalan,
CH2=CHCH3 + 2(O) CH2=CHCH=O + H2
→ CH2=CHCH2OH + O + H2O CH2OHCHOHCH2OH
Fizikaviy xossalari. Glitserin rangsiz, quyuq, shirin ta`mli, 290 0C da qaynaydigan, gigroskopik suyuqlik. Suv va spirt bilan istalgan nisbatda aralashadi, efir va xloroformda erimaydi. Ko`pchilik moddalarni yaxshi eritadi.
Dostları ilə paylaş: |