ALKOHOLE - Alkohol nasycony, Alkohol nienasycony

ALKOHOLE

Alkohole – związki organiczne o wzorze ogólnym R-OH w których grupa hydroksylowa OH przyłączona jest bezpośrednio do łańcucha węglowego.

Alkohol nasycony – alkohol, który posiada w łańcuchu węglowym tylko wiązania pojedyncze.

Alkohol nienasycony – alkohol, który posiada w łańcuchu węglowym wiązania wielokrotne; szczególną grupę stanowią enole.

Enole – związki zawierające przy atomie węgla z podwójnym wiązaniem grupę OH; są nietrwałe, szybko ulegają tautomerii do odpowiedniego aldehydu lub ketonu

Tautomeria – zjawisko polegające na wzajemnym przechodzeniu jednego izomeru strukturalnego w drugi, aż do osiągnięcia stanu równowagi.

5) Alkohole jednowodorotlenowe – posiadające jedną grupę -OH

- nazewnictwo

do członu oznaczającego alifatyczny łańcuch węglowy dodajemy końcówkę –ol, a przed nią odpowiedni lokant; łańcuch główny numerujemy tak, aby grupa –OH miała jak najniższy lokant; jeżeli grupa OH znajduje się na końcu łańcucha, a łańcuch jest nierozgałęziony, to nie podajemy lokantu, tzn. 1, przed końcówką –ol; w przypadku alkoholi nienasyconych pierwszeństwo w numeracji ma grupa –OH a nie wiązanie wielokrotne, tzn. grupa –OH musi mieć jak najniższy lokant, np.

można również stosować nazwy zwyczajowe, np. alkohol metylowy dla metanolu, etylowy dla etanolu itd.

- właściwości fizyczne:

*alkohole są związkami polarnymi, ponieważ w cząsteczce związku występuje polarna grupa

–OH

*atom wodoru obecny w grupie hydroksylowej powoduje, że pomiędzy cząsteczkami tych substancji powstaje wiązanie wodorowe

R

|

R – O ----- ----- ------ H – O

|

H

	wiązanie wodorowe

*wiązanie wodorowe powoduje, że substancje, w których ono występuje mają duże temperatury wrzenia pomimo małej masy cząsteczkowej; temperatura wrzenia obniża się, jeżeli w cząsteczce związku obecne są rozgałęzienia

*alkohole, które w cząsteczce posiadają małą ilość atomów węgla rozpuszczają się w wodzie bardzo dobrze; wraz ze wzrostem ilości węgli w łańcuchu związku rozpuszczalność substancji w wodzie maleje – dobrze rozpuszczalne są tylko pierwsze trzy alkohole w szeregu homologicznym

*w wyniku zmieszania alkoholu z wodą następuje kontrakcja, czyli objętość mieszaniny jest mniejsza niż suma objętości składników

*wodne roztwory alkoholi nie przewodzą prądu elektrycznego

*alkohole mają odczyn obojętny

*pierwsze pięć alkoholi to ciecze, pozostałe są ciałami stałymi

metanol i etanol:

*lotne, bezbarwne ciecze o charakterystycznym zapachu i smaku, bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie;

*są dobrymi rozpuszczalnikami wielu substancji organicznych;

*metanol jest trujący (wchłanianie par albo wypicie kilkunastu gramów już może spowodować ślepotę lub nawet śmierć), gdyż w organizmie utlenia się do bardzo reaktywnego formaldehydu

*metanol wrze w temperaturze 65 C, a etanol w 78,5 C.

*metanol otrzymywany był dawniej w procesie suchej destylacji drewna, stąd nazywany tez jest spirytusem drzewnym; obecnie duże ilości metanolu powstają w reakcji katalitycznego uwodornienia tlenku węgla:

*etanol otrzymywany jest obecnie w wyniku fermentacji cukru:

lub też na drodze syntetycznej z etylenu w reakcji addycji wody w środowisku kwaśnym

*metanol wykorzystywany jest do produkcji formaldehydu i innych związków, jako rozpuszczalnik i ciecz zapobiegająca zamarzaniu

*etanol wchodzi w skład fermentowanych napojów (piwo, wino, wódka), stosowany jest jako rozpuszczalnik, jako miejscowy płyn antyseptyczny, wykorzystywany do produkcji eteru i estrów etylowych; handlowy etanol, zwany spirytusem, jest roztworem zawierającym 95% alkoholu i 5% wody; wody nie można usunąć w wyniku destylacji, dlatego też aby uzyskać alkohol absolutny (100%) dodaje się wapno palone (CaO), które w reakcji z wodą daje wodorotlenek wapnia

otrzymywanie alkoholi:

*w wyniku hydratacji alkenów w środowisku kwaśnym:

*w wyniku reakcji chlorowcopochodnej alkanu z mocnym wodorotlenkiem:

*w wyniku reakcji chlorowcopochodnej alkanu z wodą

*w wyniku redukcji związków karbonylowych

właściwości chemiczne:

*wodne roztwory alkoholi mają odczyn obojętny

*alkohole posiadają właściwości amfoteryczne (mogą w reakcjach zachowywać się jak słaby kwas lub słaba zasada)

*reakcje z rozerwaniem wiązania C-O (wskazujące na zasadowy charakter alkoholi)

• reakcja z kwasami chlorowcopochodnymi

• dehydratacja alkoholi do alkenów lub eterów (w zależności od środowiska reakcji: temperatury i stężenia kwasu oraz budowy alkoholu):

	etylen

CH₂=CH₂ + H₂O

	H+, temp

CH₃ – CH₂ – OH

	eter dietylowy (etoksyetan)

CH₃–CH₂–O–CH₂–CH₃ + H₂O

*reakcje z rozerwaniem wiązania O-H

• reakcja substytucji wodoru alkalicznym metalem (reakcja wskazująca na kwasowe właściwości alkoholi – oprócz metanolu)

• reakcja estryfikacji (reakcja z kwasami karboksylowymi)

*reakcje utleniania alkoholi

• alkohole pierwszorzędowe (te, w których grupa –OH przyłączona jest do I-rzędowego atomu węgla) utleniają się do aldehydów lub kwasów karboksylowych:

	pomarańczowa barwa roztworu		etanal (aldehyd octowy)		zielona barwa roztworu

	purpurowa barwa roztworu		brunatny osad

• alkohole drugorzędowe utleniają się do ketonów

OH  OH

K2Cr2O7 lub CrO3

| |

CH₃ – CH₂ – CH₃ CH3 – C – CH3

	propan-2-ol		purpurowa barwa roztworu

• alkohole trzeciorzędowe nie utleniają się

6) Alkohole wielowodorotlenowe – posiadające wiele grup OH

propano-1,2,3-triol

etano-1,2-diol

- nazewnictwo – takie same jak przy jednowodorotlenowych, tylko przed końcówką –ol występuje krotność występowania grup hydroksylowych i wymienione są lokanty ich występowania, np.:

można stosować również nazwy zwyczajowe: glikol etylowy dla etno-1,2-diolu lub gliceryna (glicerol) dla propano-1,2,3-triolu

właściwości fizyczne i zastosowanie

*glikol etylowy – ciecz o słodkim smaku, bezbarwna, rozpuszczalna w wodzie, trujący, o wysokiej temperaturze wrzenia (wyższej niż etanolu), stosowany do produkcji płynu borygo

*gliceryna – syropowata ciecz o słodkim smaku, bezbarwna, rozpuszczalna w wodzie, jej kojące właściwości czynią ją bardzo przydatną w kosmetykach stosowanych przy goleniu, w mydłach toaletowych, a także w kroplach i syropach przeciwkaszlowych; ma właściwości higroskopijne

otrzymywanie:

*glikol otrzymujemy z

• oksiranu (tlenku etylenu)

CH₂

O + H₂O

CH₂

• z etynu lub etenu w wyniku utleniania KMnO₄
• w reakcji z 1,2-dichloroetanem w reakcji z KOH (porównać z gliceryną)

*gliceryna powstaje w reakcji 1,2,3 - trichloropropanu w reakcji z KOH

3KOH + 3KCl

właściwości chemiczne:

*obecność większej ilości grup hydroksylowych zwiększa polarność alkoholi i ich reaktywność

*alkohole polihydroksylowe (wielowodorotlenowe) mają większe właściwości kwasowe, niż alkohole jednowodorotlenowe

*gliceryna reaguje z kwasem azotowym , tworząc triazotan (V) glicerolu (nitroglicerynę)

3HNO₃ 3H₂O +

*gliceryna i glikol reagują z metalami alkalicznymi tworząc alkoholany: gliceryniany i glikolany, np.

+ Na + H₂

	glikolan sodu

*gliceryna i glikol reagują z wodorotlenkami lub tlenkami metali ciężkich (np. CuO) dając alkoholany:

+ Cu(OH)₂ 2H₂O +

	glicerynian miedzi (II)

*glikol etylenowy utlenia się do kwasu szczawiowego

FENOLE

Fenole – związki, w których grupa hydroksylowa jest bezpośrednio połączona z pierścieniem aromatycznym – ArOH

Nazewnictwo

nazwy systematyczne dla fenoli tworzy się dodając przedrostek hydroksy do nazwy węglowodoru, np.

Dla niektórych fenoli zachowano nazwy zwyczajowe:

	hydrochinon

	α-naftol		β-naftol

Właściwości fizyczne

Fenole to przeważnie ciecze lub ciała stałe o niskich temperaturach wrzenia lub topnienia w porównaniu do alkoholi o porównywalnej masie cząsteczkowej. Słabo rozpuszczają się w wodzie. Są substancjami bezbarwnymi. Między cząsteczkami fenoli, podobnie jak w alkoholach, powstaje wiązanie wodorowe.

Fenol – substancja stała, krystaliczna, o charakterystycznym zapachu, słabo rozpuszczalna w zimnej wodzie, zaś dobrze w ciepłej; działa bakteriobójczo

Otrzymywanie fenoli

-poprzez stapianie sulfonianów z alkaliami:

	300 C

+ NaOH NaHSO₃ +

	sulfonian sodu		fenolan sodu

+ HCl NaCl +

-z aromatycznych halogenopochodnych poprzez stapianie z NaOH – reakcja zachodzi w bardzo drastycznych warunkach (temp 360C, ciśnienie 300 atm)

+ NaOH H₂O HCl +

+ HCl NaCl +

Właściwości chemiczne

-fenole wykazują bardziej kwasowe właściwości niż alkohole

-wodny roztwór fenolu wykazuje odczyn słabo kwaśny i nosi nazwę kwasu karbolowego

-fenole reagują z roztworami wodorotlenków dając sole zwane fenolanami (pod wpływem kwasów nieorganicznych fenolany przekształcają się z powrotem w odpowiednie fenole – patrz otrzymywanie)

+ NaOH H₂O +

-w przeciwieństwie do alkoholi fenole reagują bezpośrednio z diazometanem z wytworzeniem eterów metylowo-arylowych (reakcja alkilowania)

CH₂N₂ N₂ +

	metoksybenzen

-reagują z chlorkami kwasowymi , a produktami są estry (reakcja acylowania)

+

CH₃ – CO – Cl HCl +

	octan fenylu

-ulegają reakcji substytucji elektrofilowej (np. bromowania lub nitrowania)

+ Br₂ + HBr

+ H₂O

	o-nitrofenol

+ HNO_{3(rozcieńczony)}

p-nitrofenol

+ H₂O

- Fenol reaguje z chloroformem dając aldehyd salicylowy (substytucja)

	NaOH

+ CHCl₃

redukuje się do benzenu w reakcji z płynem cynkowym

fenole dają charakterystyczne zabarwienie roztworu FeCl₃, który barwi się pod wpływem fenolu na fioletowo