Кислотно-основні властивості спиртів

Зв’язок ОН- у спиртах досить полярний, тому спирти дисоціюють із утворенням протонів, через що вони проявляють кислотні властивості.

Однак, кислотні властивості спиртів нижчі, ніж у води.

Кислотність спиртів підтверджується взаємодією їх з лужними металами (К, Na, тощо). При цьому утворюються алкоголяти, R—ОNa:

У водному середовищі алкоголяти легко гідролізують, тому одержати їх взаємодією спирту з лугом неможливо

R—ONa + H₂O R—OH + NaOH

Що ж таке кислотність і від чого вона залежить?

Чим краще молекула спирту дисоціює та іони, тим більшою буде концентрація іонів водню, а значить і вищою буде кислотність спирту. Здатність до дисоціації спиртів залежить, в першу чергу, від полярності Н—О-зв’язку, різної для первинних, вторинних та третинних спиртів та стабільності алкоксилат-аніонів RO^­, що утворюються в результаті дисоціації. Чим полярніший Н—О-зв’язок та чим стабільніший аніон, тим краще спирт дисоціює і тим вищі його кислотні властивості.

Порівняємо стабільність аніонів, що утворюються при дисоціації первинного (СН₃­СН₂­ОН), вторинного [(СН₃)₂СН­ОН], третинного [(СН₃)₃С­ОН] спиртів та води (НОН).

Відомо, що стабільність зарядженої частинки визначається можливістю делокалізації (розосередження) її заряду. Якщо заряд делокалізований, то частинка є стабільною, якщо ж він зконцентрований на одному атомі – частинка нестабільна.

В етоксилатному аніоні (СН₃→СН₂→О¯) делокалізації негативного заряду атома кисню протидіє +І-ефект метильної групи (позначений стрілкою). Отже, етоксилатний аніон має меншу стабільність, ніж гідроксилатний аніон ( НО¯ ), що утворюється при дисоціації води.

При наявності двох електронодонорних метильних груп, а тим більше трьох делокалізація негативного заряду буде ще гіршою.

Отже, аніони, що утворюються з наведених вище спиртів за зменшенням стабільності можна розташувати в ряд:

З цього ряду витікає, що спирти є слабшими кислотами, ніж вода, їх кислотність зменшується в ряді: первинний > вторинний > третинний.

При наявності сильних електроно-акцепторних груп при атомі вуглецю, зв’язаному з атомом кисню, кислотні властивості спиртів зростають. Так, трифторометанол є доволі сильною кислотою завдяки відносно високій стабільності трифторометоксилатного аніона:

Поряд з кислотними властивостями, спирти проявляють основні властивості за рахунок наявності на атомі кисню двох неподілених пар електронів (за теорією Льюїса основи - це донори електронів).

Тому електронодонорні замісники збільшують основність спиртів, а електроно-акцепторні зменшують. Отже, основність спиртів, на відміну від кислотності, зростає від первинних до третинних. Утворені алкоксонієві іони можуть легко відщеплювати воду, перетворюючись у карбокатіони (див.стор. ).

Таким чином, спиртам характерні амфотерні властивості; слабка кислотність або основність будуть переважати, залежно від природи спирту. Крім того, наявність неподілених пар електронів на атомі кисню надає їм нуклеофільності. Особливо сильні нуклеофіли алкоксианіони R—O^–, які утворюються при дисоціації алкоголятів: