Alkohole
Budowa

Alkohole są związkami organicznymi, w których grupa hydroksylowa OH przyłączona jest bezpośrednio do łańcucha węglowego (R) o wzorze ogólnym:

R-OH

Podział ze względu na nasycenie:

  • Alkohole nasycone - alkohol, który posiada w łańcuchu węglowym tylko wiązania pojedyncze
  • Alkohole nienasycone - alkohol, który posiada w łańcuchu węglowym wiązania wielokrotne

Podział alkoholi ze względu na liczbę grup -OH:

  • Jednowodorotlenowe
  • Wielowodorotlenowe

Podział ze względu na rzędowość atomów węgla:

  • I-rzędowe (te, w których grupa -OH przyłączona jest do I-rzędowego atomu węgla)
  • II-rzędowe
  • III-rzędowe
Nazewnictwo
  • Nazwy systematyczne

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,

w przypadku alkoholi nienasyconych pierwszeństwo w numeracji ma grupa -OH a nie wiązanie wielokrotne, tzn. grupa -OH musi mieć jak najniższy lokant)

Przykłady:

  • Nazwy zwyczajowe, np. alkohol metylowy dla metanolu, etylowy dla etanolu

Własności fizyczne:

  • Pierwsze pięć alkoholi to ciecze, pozostałe są ciałami stałymi
  • Wodne roztwory alkoholi nie przewodzą prądu elektrycznego
  • 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
  • W alkoholach, w których występują wiązania wodorowe mają duże temperatury wrzenia pomimo małej masy cząsteczkowej; temperatura wrzenia obniża się, jeżeli w cząsteczce związku obecne są rozgałęzienia

Grupa -OH alkoholi wpływa na ich właściwości polarne. Cząsteczki tych substancji oddziaływają ze sobą tworząc wiązania wodorowe, przedstawiane poniżej:

Właściwości chemiczne:
  • Wodne roztwory alkoholi posiadają odczyn obojętny
  • Ulegają reakcjom z rozerwaniem wiązania C-O (wskazujące na charakter zasadowy alkoholi)
  • reakcja z kwasami chlorowcopochodnymi

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

  • Ulegają reakcjom z rozerwaniem wiązania O-H
  • reakcja substytucji wodoru alkalicznym metalem (reakcja wskazująca na kwasowe właściwości alkoholi - oprócz metanolu)

  • reakcja estryfikacji (reakcja z kwasami karboksylowymi)

Jak widać alkohole zachowują się jak słaby kwas lub słaba zasada, posiadają więc właściwości amfoteryczne.

  • Utlenianie alkoholi
  • alkohole pierwszorzędowe utleniają się do aldehydów lub kwasów karboksylowych:

  • alkohole drugorzędowe utleniają się do ketonów

  • alkohole trzeciorzędowe nie utleniają się

Ulegają tautomerii keto-enolowej, polegającej na wzajemnym przechodzeniu jednego izomeru strukturalnego

w drugi, aż do osiągnięcia stanu równowagi.

Enole są związkami zawierającymi przy atomie węgla z podwójnym wiązaniem grupę OH; są nietrwałe, szybko ulegają tautomerii do odpowiedniego aldehydu lub ketonu.

Otrzymywanie:

  • 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 metanolu i etanolu

Właściwości, tych dwóch najważniejszych alkoholi jednowodorotlenowych przedstawino w Tabeli 1.

metanol

etanol

Własności fizyczne
  • lotne, bezbarwne ciecze o charakterystycznym zapachu i smaku
  • bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie
  • są dobrymi rozpuszczalnikami wielu substancji organicznych

temp. wrzenia 65 C

temp. wrzenia78,5 C

Właściwości chemiczne

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

otrzymywanie

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:
  • otrzymywany jest obecnie w wyniku fermentacji cukru:

  • na drodze syntetycznej z etylenu w reakcji addycji wody w środowisku kwaśnym

zastosowanie

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

Tabela 1 . Właściwości metanolu i etanolu

Alkohole wielowodorotlenowe

Budowa

Składają się one z więcej niż jednej grupy hydroksylowej.

Nazewnictwo

  • Systematyczne

Analogiczne jak przy alkoholach jednowodorotlenowych, tylko przed końcówką -ol występuje krotność występowania grup hydroksylowych i wymienione są lokanty ich występowania. Poniżej podano przykłady alkoholi najbardziej popularnych:

  • Zwyczajowe, np. glikol etylowy dla etno-1,2-diolu lub gliceryna (glicerol) dla propano-1,2,3-triolu

Właściwości fizyczne, otrzymywanie i zastosowanie glikolu etylenowego i gliceryny (Tabela 2)

glikol

gliceryna

Własności fizyczne
  • ciecz o słodkim smaku, bezbarwna
  • rozpuszczalna w wodzie, trujący
  • wysoka temperaturze wrzenia (wyższa niż etanolu)
 syropowata ciecz o słodkim smaku, bezbarwna rozpuszczalna w wodzie ma właściwości higroskopijne

Otrzymywanie
  • oksiranu (tlenku etylenu)

  • z etynu lub etenu w wyniku utleniania KMnO4
  • w reakcji z 1,2-dichloroetanem w reakcji z KOH
 gliceryna powstaje w reakcji 1,2,3 - trichloropropanu w reakcji z KOH:

Zastosowanie
  • stosowany do produkcji płynu borygo
 kojące właściwości czynią ją bardzo przydatną w kosmetykach stosowanych przy goleniu, w mydłach toaletowych w kroplach i syropach przeciwkaszlowych

Tabela 2. Właściwości fizyczne, zastosowanie i otrzymywanie glikolu etylenowego i gliceryny

Właściwości chemiczne:

  • alkohole wielowodorotlenowe mają większe właściwości kwasowe, niż alkohole jednowodorotlenowe

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

  • Właściwości zasadowe uwidaczniają się podczas reakcji:
  • gliceryna i glikol reagują z metalami alkalicznymi tworząc alkoholany: gliceryniany i glikolany:

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

  • glikol etylenowy ulega utlenieniu do kwasu szczawiowego:

Fenole

Budowa

W fenolach grupa hydroksylowa jest bezpośrednio połączona z pierścieniem aromatycznym.

Wzór ogólny fenoli to:

ArOH

Gdzie Ar - grupa arylowa

Nazewnictwo

  • Systematyczne tworzy się dodając przedrostek hydroksy do nazwy węglowodoru

  • Zwyczajowe

Własności fizyczne:

  • Bezbarwne ciecze lub ciała stałe
  • Charakterystyczny zapach
  • Niskie temperatury wrzenia i topnienia w porównaniu do alkoholi o porównywalnej masie cząsteczkowej
  • Słabo rozpuszczalne w wodzie
  • Działanie bakteriobójcze

Właściwości chemiczne:

  • Wykazują bardziej kwasowe właściwości niż alkohole - wodny roztwór fenolu wykazuje odczyn słabo kwaśny i nosi nazwę kwasu karbolowego.
  • reagują z roztworami wodorotlenków dając sole zwane fenolanami:

  • reagują bezpośrednio z diazometanem z wytworzeniem eterów metylowo-arylowych (reakcja alkilowania)

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

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

 

  • Fenol reaguje z chloroformem dając aldehyd salicylowy (substytucja):

  • Fenole redukują się do benzenu pod wypływem płynu cynkowego
  • Reagują z FeCl3 barwiąc roztwór na fioletowo