Отдельные представители

Метиловый спирт (метанол) – бесцветная жидкость с резким запахом, легче воды (плотность 0,79 г/мл), легко воспламеняется. Растворим в воде и полярных органических растворителях.Метанол получают в больших количествах в промышленности из оксида углерода (II) и водорода:

СО + 2Н₂ ® СН₃ОН.

Эту реакцию долгое время проводили над катализаторами (оксиды цинка и хрома) при 350–400°С и давлении до 30 МПа. В настоящее время разработан новый катализатор (смесь оксидов цинка и меди), который позволяет осуществлять синтез в более мягких условиях (250°С, 7 МПа). Это дает большой экономический эффект, позволяет упростить аппаратуру.

При сухой перегонке дерева среди других веществ в качестве побочного продукта образуется и метиловый спирт (названный из-за этого «древесным»). В настоящее время этот способ сохранил значение лишь при переработке отходов древесины.

Главное промышленное применение метилового спирта – получение формальдегида. Он используется также для синтеза метилирующих средств (метилхлорид, диметилсульфат), диметиланилина, для получения уксусной кислоты. При реакции метанола с изобутиленом получают трет -бутилметиловый эфир – антидетонатор, который в отличие от тетраэтил-свинца не токсичен.

Метиловый спирт – растворитель органических веществ. Токсичен в любых дозах, в малых количествах вызывает слепоту, в больших – смерть.

Этиловый спирт (этанол, винный спирт) – бесцветная жидкость с характерным алкогольным запахом, жгучим вкусом. Легко воспламеняется. Смешивается с водой в любых соотношениях.

Получаемый в промышленности спирт-ректификат представляет собой смесь 95,6% этанола и 4,4% воды, которая кипит при постоянной температуре 78,15°С (смеси определенного состава, кипящие при постоянной температуре и нераздельно перегоняющиеся, называют азеотропными смесями).

Для получения абсолютного (безводного) спирта воду можно удалить химическим путем – кипячением спирта с оксидом кальция или безводным сульфатом меди.

Абсолютный спирт смешивается во всех отношениях с бензином (в отличие от 95%-го), что дает возможность использовать его в составе смесей топлива для двигателей внутреннего сгорания. Спирт является хорошим растворителем многих органических веществ, обладает антисептическими свойствами, консервирует белок.

В промышленности этанол получают гидратацией этилена (см. выше) или из природных сложных углеводов (крахмал, целлюлоза).

Сущность самого старого способа производства спирта – спиртового брожения сахаристых веществ – заключается в том, что углеводы (в первую очередь, глюкоза С₆Н₁₂О₆) в присутствии особых микроорганизмов – дрожжей – подвергаются расщеплению (брожению). Механизм реакции брожения сложен, суммарно процесс можно выразить уравнением:

С₆Н₁₂О₆ 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН

Сырьем могут служить ягоды, виноград, свекловичная патока, которые содержат сахаристые вещества в свободном состоянии, а также крахмалсодержащие вещества – зерна хлебных злаков, кукуруза, картофель. Крахмал (C₆H₁₀O₅)_n сначала подвергают «осахариванию» – гидролизу до глюкозы, а затем брожению. Для получения спирта, применяемого для технических целей, в промышленности используют также целлюлозу (C₆H₁₀O₅)_n. Для этого отходы лесотехнической промышленности (опилки, щепа и др.) гидролизуют 5%-й серной кислотой под давлением 1 МПа. В продуктах гидролиза содержится главным образом глюкоза. Гидролизат нейтрализуют известью (известь реагирует с серной кислотой, при этом осаждается CaSO₄), фильтруют и затем сбраживают, получая гидролизный спирт:

(С₆Н₁₀О₅)_n С₆Н₁₂О₆ С₂Н₅ОН

крахмал (или целлюлоза – опилки, щепа) гидролизный спирт

Из 1 т сухих опилок можно получить столько же спирта, сколько из 1 т картофеля или 300 кг зерна.

Спирт используют как растворитель для экстракции и кристаллизации, для изготовления лаков и красок, для консервирования анатомических препаратов, как дезинфицирующее средство в медицине, для изготовления лекарственных веществ, в парфюмерной промышленности для изготовления одеколона и духов. Большие количества спирта расходуются для синтеза диэтилового эфира, этилхлорида, сложных эфиров органических кислот, хлороформа, йодоформа и др.

Этиловый спирт входит в состав алкогольных напитков. Их употребление – большое социальное зло. Прием внутрь даже небольших количеств этанола понижает восприимчивость органов чувств, вызывает сильное поражение центральной нервной системы. Хотя этиловый спирт менее ядовит, чем метиловый, но острое отравление этанолом может вызвать смерть, а постоянное употребление спиртных напитков разрушает физическое и психическое здоровье.

Высшие жирные спирты (ВЖС). В начале XIX века французский химик Шёврель впервые выделил высший жирный спирт С₁₆Н₃₃ОН из жироподобного вещества, имеющегося в голове кашалота, и назвал его цетиловым (лат. cetus – кит). Это вещество внешне напоминает жир; Т_пл. = 50°С. В зависимости от длины радикала и от консистенции различают спирты: С₆ – C₁₂ – сиропообразные жидкости, Т_кип. 157–263°С; С₁₃ – С₂₀ – мазеобразные вещества, напоминающие застывшее сало, Т_пл. 31–66°С, по свойствам они более близки к углеводородам; и C₂₁–С₄₀ – твердые вещества, Т_пл. 69–95°С.

До конца 40-х годов основным источником получения ВЖС оставался китовый жир. В настоящее время ВЖС производят в большом количестве синтетически. Мировое производство этих спиртов составляет около 1 млн. т в год. Сырье для их получения поставляет нефтеперерабатывающая промышленность. Один из способов синтеза – восстановление высших жирных кислот, получаемых окислением парафина. Вторичные ВЖС можно приготовлять прямым окислением нормальных алканов кислородом в присутствии борной кислоты. Первичные нормальные спирты С₆–С₂₀ получают полимеризацией этилена по способу Циглера с последующим окислением и гидролизом.

Применяют ВЖС в качестве поверхностно-активных веществ– антииспарителей (защита водоемов), пенообразователей (флотация руд) и др. Они являются хорошими растворителями. Диэфиры на основе ВЖС – хорошие пластификаторы, смазочные масла для авиационных двигателей, работающие при температурах от –50 до +200°С. В большом количестве ВЖС используют для получения синтетических моющих средств, которые полностью разрушаются при биохимической очистке сточных вод и потому не загрязняют водоемы. На основе ВЖС получают четвертичные аммониевые соли, микродобавки которых в воду обеззараживают (стерилизуют) ее, что имеет большое значение в пищевой промышленности при переработке мясных продуктов, рыбы, фруктов, овощей, промывке аппаратуры и др.

Аллиловый спирт СН₂=СН–СН₂ОН – представитель ненасыщенных спиртов. В промышленности его получают гидролизом аллилхлорида. Более новым промышленным способом получения аллилового спирта является каталитическое окисление пропилена в акролеин и восстановление последнего:

СН₂=СН–СН₃ СН₂=СН–СНО СН₂=СН–СН₂ОН

Аллиловый спирт – промежуточный продукт синтеза глицерина.

Ненасыщенные спирты типа винилового спирта СН₂=СНОН, которые содержат гидроксильную группу у атома углерода, связанного двойной связью, так называемые енолы,в свободном состоянии неустойчивы (правило А.П. Эльтекова). Неустойчивость винилового спирта связана с тем, что свободные электронные пары кислорода вступают в сопряжение с p-электронами двойной связи:

Атом водорода гидроксильной группы, приобретая повышенный положительный заряд, легко отрывается в виде иона Н⁺, который затем присоединяется к имеющему избыток электронной плотности атому углерода СН₂-группы.

В момент образования такие спирты изомеризуются в карбонильные соединения – альдегиды и кетоны:

Бензиловый спирт С₆Н₅–СН₂ОН – простейший ароматический спирт – в свободном состоянии и в виде сложных эфиров содержится в эфирных маслах жасмина и других цветов. Применяется в парфюмерии. Получают его гидролизом бензилхлорида, а также восстановлением бензальдегида.

Поиск по сайту: