CHEMIA

CHEMIA

ORGANICZNA

ORGANICZNA

Dr Jolanta Piekut

POCHODNE

WĘGLOWODORÓW

Grupa związków organicznych w których atomy wodoru w

cząsteczkach węglowodorów zastąpione są atomami lub grupami

atomów innych pierwiastków nazywamy pochodnymi węglowodorów.

Cząsteczki tych połączeń zbudowane są

z grupy węglowodorowej (alkilowej lub arylowej)

oraz podstawnika, zwanego grupą funkcyjną.

Grupa funkcyjna - jest to atom lub grupa atomów, które w połączeniu

z grupą węglowodorową tworzą cząsteczkę pochodnej

węglowodorowej i nadają danej grupie połączeń charakterystyczne

właściwości.

Obecność jednej grupy funkcyjnej zalicza dany związek do

jednofunkcyjnych pochodnych węglowodorów.

Grupa

Grupa

funkcyjna

funkcyjna

Nazwa grupy funkcyjnej

Nazwa grupy funkcyjnej

(Z)

(Z)

Nazwa pochodnych

Nazwa pochodnych

-F, -Cl, -Br, -I

Fluorowce (halogenki)

Fluorowcopochodne węglowodorów

-OH

Hydroksylowa

Jeżeli jest połączona z grupą alkilową -

alkohole

Jeżeli jest połączona z grupą arylową -

fenole

Aldehydowa

Aldehydy

Ketonowa

Ketony

Karboksylowa

Kwasy karboksylowe

-NH

2

Aminowa

Aminy

-NO

2

Nitrowa

Związki nitrowe

CHLOROWCOPOCHODNE

Chlorowcopochodne mogą być pochodnymi alkilowymi i

aromatycznymi.
Symbol chlorowcopochodnych - RX (X = F, Cl, Br, I).

Nazewnictwo

Grupa funkcyjna Z = -X (-F, -Cl, -Br, -I) w połączeniach tworzy związki
typu
R-X, Ar-X - halogeno(chlorowco) -pochodne
Nazwy systematyczne tworzy się przez dodanie przed nazwę
węglowodoru:
liczb oznaczających położenie chlorowca
liczebnika określającego liczbę atomów chlorowca
nazw: fluoro-, chloro-, bromo-, jodo-.
Nazwy potoczne: halogenek + nazwa grupy alkilowej lub arylowej:

CH

3

-Cl

chlorometan, chlorek metylu

Cl-CH

2

-CH

2

-Cl

1,2-dichloroetan, chlorek etylenu

CHCl

2

-CH

3

1,1-dichloroetan

dla węglowodorów aromatycznych

Właściwości fizyczne

Z powodu większej masy cząsteczkowej halogenoalkany mają

znacznie wyższe temperatury wrzenia niż alkany o tej samej liczbie

atomów węgla w cząsteczce. Przy określonej grupie alkilowej

temperatura wrzenia wzrasta ze wzrostem masy atomowej halogenu,

w związku z czym temperatura wrzenia fluorku jest najniższa, a

jodku najwyższa.

Halogenki alkilów mimo swej polarności nie rozpuszczają się

w wodzie, prawdopodobnie dlatego, że nie mogą tworzyć wiązań

wodorowych. Rozpuszczają się one natomiast w typowych

rozpuszczalnikach organicznych. Chlorowcopochodne są dobrymi

rozpuszczalnikami. Wprowadzenie chlorowca do łańcucha

węglowodorowego obniża palność.

Jodo-, bromo- i polichloropochodne alkanów mają większą gęstość

niż woda.

Otrzymywanie

Chlorowcopochodne można otrzymać w wyniku bezpośredniego

chlorowcowania i innymi metodami. Metoda bezpośredniego

chlorowcowania została opisana podczas prezentacji reakcji

weglowodorów. Z innych metod należy wymienić:
wymiana grupy hydroksylowej OH
przyłączanie chlorowcowodorów HX i chlorowców X

chlorek etylu H

2

C=CH

2

+ HCl --> H

2

CCl-CH

3

1,2-dichloroetan H

2

C=CH

2

+ Cl

2

--> H

2

CCl-CH

2

Cl

wymiana grupy hydroksylowej OH w alkoholach

R-OH --> R-X (z udziałem HX

lub PX

3

)

Przykłady:

otrzymywanie 1-bromopropanu

(czynnikiem bromującym jest stęż.HBr lub NaBr + H

2

SO

4

)

CH

3

CH

2

CH

2

OH --> CH

3

CH

2

CH

2

Br

otrzymywanie 1-bromo-1-fenyloetanu (czynnikiem bromującym jest

PBr

3

)

C

6

H

5

CH(OH) -CH

3

--> C

6

H

5

CH(Br) -CH

3

Fluoropochodne otrzymuje się działając F

2

rozcieńczonym N

2

albo

fluorkami metali AgF, SbF

3

, CoF

2

Przykład - otrzymywanie freonów

CHCl

3

--> HCClF

2

+ HCCl

2

F + CHF

3

Właściwości chemiczne

Pochodne halogenowe szeregu alifatycznego charakteryzują
się dużą aktywnością chemiczną i służą do otrzymywania
innych pochodnych.

Substytucja nukleofilowa S

N

W wyniku reakcji substytucji nukleofilowej S

N

otrzymujemy:



alkohole



aminy



nitryle a dalej kwasy karboksylowe



tiole (merkaptany)



sulfidy (tioestry)

Przykłady:
Otrzymywanie alkoholi

R-X + HOH --> R-OH + HX

R-X + OH

-

--> R-OH + X

-

Otrzymywanie amin

R-X + NH

3

--> R-NH

2

R-X + R'-NH

2

--> R'-NH-R

R-X + R'-NH-R" --> R'-NRR"

Otrzymywanie nitryli

R-X + CN

-

--> R-CN + X

-

R-CN + H

2

O --> R-COOH + NH

3

Otrzymywanie tioli

R-X + SH- --> R-SH + X

-

R-SH --> utlenianie R-SO

3

H (kwas sulfonowy)

Otrzymywanie tioestrów

R-X + -SR' --> R-SR'

Dehydrohalogenacja
Jest to reakcja eliminacji i polega ona na równoczesnym oderwaniu atomu
halogenu od atomu węgla oraz atomu wodoru od sąsiedniego atomu węgla:

Reakcja przebiega z udziałem
mocnej zasady (KOH w alkoholu) i
podwyższonej temperaturze.
W niektórych przypadkach reakcja
ta prowadzi do powstania jednego
alkenu, w innych natomiast do
powstania mieszaniny. Przykładem
są prezentowane reakcje
chemiczne chlorku n-butylu i
chlorku sec-butylu. W przypadkach,
w których mogą powstać oba
alkeny, głównym produktem jest
but-2-en, co jest zgodne z ogólnym
mechanizmem reakcji.
Udowodniono, że
uprzywilejowanym produktem jest
alken, który ma większą liczbę grup
alkilowych przy atomach węgla
połączonych wiązaniem
podwójnym.

R

2

C=CR

2

> R

2

C=CHR > R

2

C=CH

2

> RCH=CHR > RCH=CH

2

Zastosowanie
Chorowcopochodne są związkami chemicznymi, które znajdują zastosowanie
jako półprodukty do otrzymywania ważnych związków chemicznych.
Jednym z takich związków chemicznych jest związek Grignarda.

Związek Grignarda ma ogólny wzór RMgX i nazwę halogenek
alkilomagnezowy.
Jest to jeden z najbardziej użytecznych i uniwersalnych odczynników znanych
chemikom organikom. Charakteryzuje się dużą reaktywnością. Reaguje m.in.
z wodą, dwutlenkiem węgla i tlenem, oraz większością związków
organicznych.
Wiązanie węgiel - magnez jest wiązaniem kowalencyjnym, lecz silnie
polarnym, gdyż atom węgla przyciąga elektrony należące do
elektrododatniego atomu magnezu, natomiast wiązanie magnez - halogen
jest w zasadzie jonowe. Ten charakter wiązania nadaje związkowi Grignarda
dużą reaktywność.

CH

3

CH

2

Br + Mg ---> CH

3

CH

2

MgBr

Reakcja otrzymywania odczynnika Grignarda przebiega w środowisku
suchego eteru dietylowego. Reakcja zachodzi dosyć energicznie.
Z innych związków metaloorganicznych o podobnych właściwościach należy
wymienić związki z metalami: litu, potasu, sodu, cynku, rtęci, ołowiu, talu, itd.
Każdy rodzaj związku metaloorganicznego wykazuje charakterystyczne
właściwości i od nich zależy jego zastosowanie.

Reakcja Friedla-Craftsa

Ponadto chlorowcopochodne wykorzystywane są do produkcji alkilobenzenów

w reakcji Friedla-Craftsa

R-X + ArH + AlCl

3

--> Ar-R

Innymi ważniejszymi chlorowcopochodnymi znajdującymi
zastosowanie praktyczne są:

Chloroform (trichlorometan - CHCl

3

) - znany jako środek używany

podczas narkozy. Obecnie do tego celu stosowany coraz rzadziej. Jest
to substancja słabo rozpuszczalna w wodzie ale jest dobrym
rozpuszczalnikiem żywic, tłuszczów i innych substancji. Stąd jego
zastosowanie jako rozpuszczalnika. Chloroform pod wpływem
wilgoci, powietrza i światła rozpada się na silnie trujący fosgen i
chlorowodór.

Tetrachlorometan (czterochlorek węgla - CCl

4

) - stosuje się jako

rozpuszczalnik do tłuszczów, olejów, żywic i wosków. Jego zaletą jest
to, że jest on substancją niepalną. Jako substancja działa toksycznie i
odurzająco, stąd coraz to mniejsze jego zastosowanie.

Chlorek winylu (chloroeten - CH

2

=CHCl) - ulega polimeryzacji, stąd

jego zastosowanie do produkcji tworzywa sztucznego o nazwie
polichlorek winylu (PCV).

Freony (CCl

2

F

2

, CCl

3

F) - są to bezbarwne gazy, łatwo poddające się

skropleniu, niepalne i odporne termicznie oraz chemicznie. Były
szeroko stosowane jako środek chłodniczy i wypełniacz pojemników
dla różnego rodzaju kosmetyków. Przypuszcza się, że uwalniany do
atmosfery jest jednym z czynników niszczących warstwę ozonową,
stąd ograniczenie jego stosowania.

Związki organiczne z grupą funkcyjną -OH i -OR (alkohole i

etery)

Związki organiczne zawierające grupę funkcyjną Z = -OH można
podzielić na trzy zasadnicze typy:

alkohole

fenole

etery.

ALKOHOLE

Grupa funkcyjna -OH

grupa hydroksylowa w połączeniach tworzy związki typu:

alkanole o wzorze ogólnym C

n

H

2n+1

OH (alkohole)

alkandiole o wzorze ogólnym C

n

H

2n

(OH)

2

alkantriole o wzorze ogólnym C

n

H

2n-1

(OH)

3

Hybrydyzacja atomów tlenu - sp

3

.

FENOLE

Fenole są to związki organiczne powstałe przez wprowadzenie do
pierścienia aromatycznego w miejsce wodoru grupy (grup) -OH.

Wzór ogólny – ArOH

ETERY

Etery są to związki organiczne pochodne alkoholi, fenoli o wzorze
ogólnym

R'-O-R, R-O-Ar, Ar-O-Ar (etery)

NAZEWNICTWO

Alkohole

W użyciu mają zastosowanie nazwy zwyczajowe i systematyczne.
nazewnictwo zwyczajowe (dotyczy prostszych alkoholi). Składają się one z
nazwy grupy alkilowej, poprzedzonej słowem alkohol.
nazewnictwo systemowe w którym:
- jako strukturę podstawową wybiera się najdłuższy łańcuch węglowy.
- struktura podstawowa ma nazwę w zależności od ilości atomów węgla,
etanol,
propanol,....; nazwę tworzy się przez dodanie końcówki

-ol

- określamy cyfrą położenie grupy -OH
- położenie każdej z pozostałych grup przyłączonych do łańcucha
podstawowego
określa się również odpowiednią cyfrą, np. 2-metylobutan-1-ol
- alkohole zawierające w cząsteczce dwie grupy wodorotlenowe nazywane są
ogólnie
diolami (dawniej glikolami)
- alkohole zawierające w cząsteczce trzy grupy wodorotlenowe nazywane są
glicerynami

Alkohole propan-1-ol i propan-2-ol są przykładem występowania izomerii
łańcuchowej wśród alkoholi.
Grupa węglowodorowa -R w cząsteczce alkoholu może pochodzić również od
węglowodorów nienasyconych i wówczas otrzymuje się alkohole nienasycone,
np.

prop-2-en-1-ol CH

2

=CH-CH

2

-OH

Przykłady alkoholi:

metanol, alkohol metylowy CH

3

-OH

etanol, alkohol etylowy C

2

H

5

-OH

propan-1-ol, alkohol propylowy CH

3

-CH

2

-CH

2

-OH

Przykłady alkoholi

wielowodorotlenowych:

Rzędowość alkoholi

Alkohole klasyfikuje się

według rzędowości

węgla

Fenole Ar-OH

Fenole są związkami o ogólnym wzorze
Ar-OH, w którym Ar oznacza fenyl,
naftyl.....
Fenole różnią się od alkoholi tym, że
grupa -OH związana jest bezpośrednio
z pierścieniem aromatycznym.
Nazwy fenoli tworzy się na ogół od
nazwy najprostszego przedstawiciela,
a mianowicie fenolu.
Metylofenole mają specyficzną nazwę
krezole.

Alkoh

ol

e

Nazewnictwo

R

OH

R

H

alkan

alkan

ol

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

OH

CH

3

CH

2

CH CH

3

OH

butan

butan-1-

ol

butan-2-

ol

Alkohol

alkilowy

Alkohol

butylowy

Nazewnictwo

Alkoh

ol

e

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

OH

CH

3

CH

2

CH CH

3

OH

CH

3

C CH

3

OH

CH

3

CH

3

CH CH

2

CH

2

OH

CH

3

Alkohol tert-

butylowy

Alkohol sec-

butylowy

Alkohol izopentylowy

CH

2

C CH CH

3

CH

3

OH

Cl

Cl

1,2-dichloro-2-metylobutan-3-ol

3,4-dichloro-3-metylobutan-2-ol

O

H

Br

CH

3

2-bromo-1-metylocykloheksan-4-ol

3-bromo-4-metylocykloheksanol

Alkoh

ol

e

Nazewnictwo

Alkoh

ol

e

Nazewnictwo

OH

OH

OH

benzenol

fenol

naftalen-1-ol
-naftol

nafalen-2-ol
-nafol

OH

NO

2

NO

2

O

2

N

OH

OH

kwas pikrynowy

hydrochinon

Niektóre grupy w nomenklaturze podstawnikowej nigdy nie są
traktowane jako grupy funkcyjne, nazywamy je grupami podrzędnymi.
W nazwie związku ich obecność wskazywana jest wyłącznie w formie
przedrostka:

Niektóre grupy charakterystyczne (podrzędne) wskazywane w
nomenklaturze podstawnikowej wyłącznie przedrostkami

Grupa

Przedrostek

-Br

bromo-

-N

3

azydo-

-Cl

chloro-

-NO

nitrozo-

-F

fluoro-

-NO

2

nitro-

-I

jodo-

-O-R

alkoksy- (alkiloksy-)    

-S-R

alkilosulfanylo-

Alkoh

ol

e

Nazewnictwo

Alkoh

ol

e

Nazewnictwo

Chociaż znanych jest wiele związków wielofunkcynych, to w nazwie
nigdy nie mogą pojawić się dwie grupy funkcyjne w formie przyrostka.
Wsród grup głównych ustalono pewną kolejność pierwszeństwa
(ważność). Tylko grupa o największym pierwszeństwie może być
pokazana w nazwie w formie przyrostka. Pozostałe grupy w
nazwie związku występują w formie przedrostka.

Grupy

główne

wg

pierwszeństwa

kwasy karboksylowe -COOH
bezwodniki kwasowe
estry
halogenki kwasowe
amidy
nitryle
aldehydy i ketony

alkohole i fenole

-ol (hydroksy-)

tiole
aminy
iminy

Nazewnictwo

Alkoh

ol

e

CH

3

CH

2

CH CH

2

C

O

CH

3

OH

OH

COOH

OH

Br

HO

3

S

OH

Br

C

H

3

4-hydroksyheksan-2-on

Kwas 3-hydroksybenzoesowy

2-bromo-7-metylonaftalen-1-ol

2-bromo-7-metylo-1-naftol

Kwas 7-bromo-8-

hydroksynaftaleno-2-

sulfonowy

Alkohole

podział

Alkohole

monowodorotlenowe

wielowodorotlenowe

alifatyczne
(nasycone)

alifatyczne
(nasycone)

aromatyczne

(fenole)

aromatyczne

(fenole)

CH

3

CH

CH

2

CH

3

OH

CH

2

CH

CH

3

OH

OH

CH

3

CH CH

CH

3

OH

OH

CH

2

CH

2

OH

OH

.

OH

OH

O

H

Alkohole

podział

Alkohole alifatyczne

Pierwszorzędowe

1

o

Drugorzędowe

2

o

Trzeciorzędowe

3

o

CH

3

CH

2

CH

2

C

OH

H

H

CH

3

CH

2

C

CH

3

OH

H

CH

3

C

CH

3

OH

CH

3

Etery

Nazwy systematyczne wyprowadza się z nazw alkanów, w których

jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono grupami -OR (grupa

alkoksylowa) lub -OAr (grupa aryloksylowa). Nazwę eteru tworzy się

również i w ten sposób, że po słowie eter podaje się w kolejności

alfabetycznej nazwy dwóch grup, które są przyłączone do atomu

tlenu.

Przykłady:

eter dimetylowy, metoksymetan CH

3

-O-CH

3

eter etylometylowy, metoksyetan CH

3

-O-C

2

H

5

Etery – właściwości fizyczne

R

1

O

R

2

Pomiędzy cząsteczkami eterów nie tworzą się wiązania wodorowe,

dlatego posiadają stosunkowo niskie temperatury wrzenia.

Również dość słabo rozpuszczają się w wodzie

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE

Alkohole

Alkohole jednowodorotlenowe o małych masach cząsteczkowych są
bezbarwnymi cieczami. Alkohole zawierające więcej niż 12 atomów C w
cząsteczce w temp. pokoj. są ciałami stałymi. Alkohole o małej liczbie
atomów węgla w cząsteczce są dobrze rozp. w wodzie. Temp. wrzenia
poszczególnych alkoholi w szeregu homologicznym rośnie ze wzrostem
łańcucha węglowego. Ze wzrostem łańcucha węglowego maleje ich
rozp. w wodzie.

Fenole

Najprostsze fenole są cieczami lub ciałami stałymi o niskich
temperaturach topnienia. Stosunkowo wysokie temperatury wrzenia
fenoli spowodowane są występowaniem między cząsteczkowych wiązań
wodorowych. Fenol jest nieco rozpuszczalny w wodzie a większość
pozostałych fenoli zasadniczo nie rozpuszcza się w wodzie.
Fenole są bezbarwne, chyba że ich cząsteczki zawierają jakąś grupę
nadającą zabarwienie.

Etery

Cząsteczki eterów wykazują mały średni moment dipolowy i dlatego

ta słaba polarność nie wpływa w widoczny sposób na temperatury

wrzenia eterów, które są mniej więcej takie same jak temperatury

wrzenia alkanów o porównywalnych masach cząsteczkowych i

znacznie niższe niż temperatury wrzenia izomerycznych alkoholi.

Rozpuszczalność eterów w wodzie jest porównywalna z

rozpuszczalnością alkoholi, np. zarówno eter dietylowy, jak i alkohol

n-butylowy rozpuszcza się w stosunku ok. 8 g na 100 g wody.

Etery stosowane są jako rozpuszczalniki. Nie tworzą wiązań

wodorowych i dlatego mają stosunkowo niskie temperatury wrzenia.

eter dimetylowy CH

3

-O-CH

3

temp. wrzenia -24°C

eter etylometylowy CH

3

-O-C

2

H

5

temp. wrzenia 6,4°C

eter dietylowy C

2

H

5

-O-C

2

H

5

temp. wrzenia 34°C

Alkohole

R

O

H

R

O

H

R

O

H

R

O

H

R

O

H

R

O

H

R

O

H

Właściwości fizyczne

Tworzenie wiązań wodorowych pomiędzy cząsteczkami alkoholu
powoduje, że mają one wysoką temperaturę wrzenia

H

O

H

R

O

H

H

O

H

Tworzenie wiązań wodorowych pomiędzy
wodą a alkoholem powoduje, że alkohole
zawierające

do

4

atomów

węgla

doskonale rozpuszczają się w wodzie

O

H

Część

hydrofobowa

Część

hydrofilowa

Otrzymywanie

Alkohole

Otrzymuje się je w wyniku

hydrolizy chlorowcopochodnych
przyłączenia wody do alkenów
fermentacji
redukcji aldehydów i ketonów
syntezy Grignarda

Przykłady:

Hydroliza chlorowcopochodnych

R-X + HOH --> ROH + HX

Addycja wody do alkenów
Reakcja addycji wody przebiega z udziałem octanu rtęci (OAc)

2

Hg a

orientacja addycji zgodna jest z regułą Markownikowa. Sama reakcja
nazywana jest reakcją hydroksyrtęciowania

CH

2

=CH

2

+ HOH --> CH

3

-CH

2

OH

Reakcja hydroksyrtęciowania polega na elektrofilowej addycji do podwójnego
wiązania węgiel-węgiel, gdzie czynnikiem elektrofilowym jest jon rtęciowy.

Fermentacja
Fermentacja jest to najstarsza synteza chemiczna stosowana przez człowieka.
Fermentacji podlegają cukry znajdujące się w owocach, zbożu i ziemniakach
za pomocą drożdży. Produktem fermentacji jest głównie alkohol etylowy.

C

6

H

12

O

6

--> 2C

2

H

5

OH + 2CO

2

Drożdże, które uczestniczą w procesie fermentacji, wytwarzają enzym, zwany
zymazą, która działa jako katalizator przemiany. Podczas produkcji piwa
zboże, np. jęczmień lub owies, przemienia się w "słód" przez moczenie w
wodzie w celu umożliwienia kiełkowania. W wyniku kiełkowania wytwarza się
enzym, zwany diastazą, który katalizuje przemianę skrobi w cukier. Następnie
przez fermentację otrzymuje się alkohol etylowy. Piwo zawiera niewielką ilość
alkoholu (3 - 6%), osiągając swój charakterystyczny smak dzięki dodatkowi
chmielu. Wina są zwykle nieco mocniejsze (10 - 14% alkoholu). Maksymalna
zawartość alkoholu osiągana przez destylację zwykła wynosi 95%
objętościowych. Pozostałą zawartość wody (5% obj.) można usunąć za
pomocą chemicznych środków odwadniających (CaCl

2

).

REDUKCJA ALDEHYDÓW I KETONÓW

RCHO + H

2

--> R-CH

2

-OH

(CH

3

)

2

C=O + H

2

--> (CH

3

)

2

CH-OH

Synteza alkoholi metodą Grignarda
Otrzymywanie związku Grignarda (środowisko bezwodnego eteru)

RX + Mg --> RMgX

Przebieg reakcji z udziałem związku Grignarda.

Rodzaj alkoholu powstającego w syntezie metodą Grignarda zależy od typu
użytego związku karbonylowego:
z formaldehydu HCHO, powstają alkohole I-rzędowe

z RCHO - alkohole II-go rzędowe

z R

2

CO - alkohole III-cio rzędowe

z formaldehydu

HCHO + RMgX --> R-CH

2

-OMgX dalej + H

2

O --> R-CH

2

OH

z aldehydu RCHO

RCHO + R'MgX --> RR'CH-OMgX dalej + H

2

O --> RR'CH-OH

z ketonu RR'C=O

RR'C=O + R"MgX --> RR'R"C-OH

Fenole

Hydroksypochodne aromatyczne otrzymuje się z kwasów
sulfonowych w reakcji stapiania z NaOH lub KOH

C

6

H

5

SO

3

H + NaOH --> C

6

H

5

SO

3

Na + H

2

O

C

6

H

5

SO

3

Na + NaOH --> C

6

H

5

OH + Na

2

SO

3

Etery

Etery dwu alkilowe otrzymuje się przez odwodnienie alkoholi w
silnie kwaśnym środowisku

2ROH --> R-O-R + H

2

O

Inna metoda polega na reakcji alkoholanów lub fenolanów z
halogenowęglowodorami

RBr + R-O--Na

+

--> R-O-R + NaBr

Właściwości chemiczne

Alkohole
O właściwościach chemicznych alkoholi decyduje obecność grupy
hydroksylowej w cząsteczce. Reakcje alkoholi mogą polegać na
rozerwaniu jednego z dwóch wiązań: wiązania C-OH z
odszczepieniem grupy -OH, albo wiązania O-H z oderwaniem atomu
H.
Każda z tych przemian może polegać na reakcji substytucji, w której
następuje wymiana grupy -OH lub atomu wodoru na inną grupę, albo
na reakcji eliminacji,
w wyniku której zostaje utworzone wiązanie podwójne.

Reakcja z halogenowodorami

R-OH + HX --> RX + H

2

O

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

-OH + H

Br

(48%)

<===>

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

-OH

2

(+)

Br

(-)

---->

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

-

Br

+ H

2

O

S

N

2

(CH

3

)

3

C-OH + H

Cl

(37%)

<===>

(CH

3

)

3

C-OH

2

(+)

Cl

(-)

<===>

(CH

3

)

3

C

(+)

Cl

(-)

+H

2

O --->

 (CH

3

)

3

C-

Cl

+H

2

O

S

N

1

Reakcja z trójhalogenkami fosforu

R-OH + PX

3

--> RX + H

3

PO

4

(PX

3

= PBr

3

, PI

3

)

Reakcja dehydratacji
Rekcja dehydratacji przebiega w środowisku kwasowym np. H

2

SO

4

. Przebieg i

mechanizm reakcji był już opisany w punkcie opisującym otrzymywanie
alkenów.

CH

3

-CH

2

OH --> CH

2

=CH

2

+ H

2

O

Reakcje alkoholi z metalami aktywnymi
Metalami aktywnymi są: Na, K, Al

2CH

3

-CH

2

OH + 2Na --> 2CH

3

-CH

2

ONa + H

2

Reakcja tworzenia estrów
Reakcja tworzenia estrów przebiega w środowisku kwasowym np.H

2

SO

4

CH

3

-CH

2

OH + CH

3

COOH --> CH

3

COOC

2

H

5

+ H

2

O

Mechanizm reakcji

Estrami są:

tłuszcze

substancje zapachowe

woski

inne

Estry o miłym zapachu wykorzystywane są w przemyśle kosmetycznym i
spożywczym (aromaty spożywcze). Zapach kwiatów i owoców to zapach
estrów. Szczególną grupę estrów stanowią tłuszcze.

Fenole

Najbardziej charakterystyczną właściwością chemiczną fenoli jest ich
kwasowość i zdolność tworzenia soli.

ArOH + H

2

O <=> ArO

-

+ H

3

O

+

Oprócz kwasowości, fenole charakteryzują się dużą reaktywnością

pierścienia w reakcjach substytucji elektrofilowej.

Fenole ulegają nie tylko reakcjom podstawienia elektrofilowego, typowym

dla większości związków aromatycznych, lecz także wielu innym reakcjom,

które możliwe są tylko dzięki niezwykłej reaktywności pierścienia. Do tych

reakcji zaliczamy:

reakcja tworzenia eterów - synteza Williamsona

ArO

-

+ RX ----> ArOR + X

-

reakcja tworzenia estrów

Substytucja w pierścieniu

Przykładami reakcji substytucji elektrofilowej są następujące reakcje
chemiczne.

reakcja nitrowania

W wyniku działania stężonego kwasu azotowego na fenol powstaje

2,4,6-trinitrofenol (kwas pikrynowy)

reakcja sulfonowania

reakcja halogenowania

Bromowanie w obecności CS

2

i w temperaturze 0°C daje produkt

o nazwie p-bromofenol.

tworzenie aldehydów

- reakcja Reimera-
Tiemanna

alkilowananie metodą Friedla-
Craftsa
acylowanie metodą Friedla-
Craftsa
karboksylowanie

Etery

Wiązanie eterowe jest wiązaniem trwałym, trudno ulega działaniom
czynników chemicznych. Rozerwanie wiązania eterowego powoduje działanie
jodowodoru HI

R-O-R + HI --> R-I + ROH

Najważniejszymi alkoholami mającymi praktyczne zastosowanie są:

metanol, etanol a z alkoholi aromatycznych fenol.

Metanol

jest bezbarwną cieczą, bardzo dobrze rozpuszczalną w wodzie. Na

powietrzu pali się niebieskawym płomieniem. Metanol (spirytus drzewny) jest
śmiertelną trucizną. Niektórzy ludzie mogą pamiętać metanol jako truciznę,
która oślepiła lub zabiła wielu ludzi. Metanol ma następujące zastosowanie:

służy jako rozpuszczalnik farb i lakierów oraz paliwo
używa się go do produkcji tworzyw sztucznych, leków, barwników,
włókien
syntetycznych
stosowany w przemyśle chemicznym m.in. do wytwarzania aldehydu
mrówkowego (formalina), estrów, metyloamin, chlorku metylu

Etanol

jest bezbarwną, łatwo palną cieczą. Rozpuszcza się w wodzie,

benzenie i benzynie. Większość etanolu stosuje się do wyrobu różnego
rodzaju napoi alkoholowych. Przyjmowany w niewielkich ilościach obniża próg
wrażliwości narządów zmysłu. Jest szkodliwy dla zdrowia. Nadmierne picie
napojów alkoholowych powoduje różnego rodzaju uszkodzenia tkanek oraz
doprowadzenie do alkoholizmu, tj. nałogowego zatruwania się i całkowitego
uzależnienia od alkoholu. Dobrą ilustracją działania alkoholu na organizm
człowieka, może być praktyczny pokaz działania alkoholu na białko kurze.

Białko kurze poddane działaniu alkoholu etylowego ulega ścinaniu
czyli zachowuje się podobnie jak białko kurze rzucone na rozgrzaną
patelnię. Jest to proces nieodwracalny w wyniku którego struktura
białka ulega zniszczeniu.
W organizmie uszkodzeniu ulega: serce, wątroba, przewód
pokarmowy i układ nerwowy.

Fenol

jest silnie toksyczny. Głownie jest wykorzystywany jako

półprodukt do wyrobu tworzyw sztucznych.

Wśród związków organicznych zawierających grupę karbonylową =C=O
można wyróżnić 3 zasadnicze typy:

aldehydy, ketony i kwasy karboksylowe

.

Aldehydami

nazywamy pochodne węglowodorów zawierające w

cząsteczce grupę aldehydową -CHO, natomiast

ketonami

nazywamy

pochodne węglowodorów zawierające w cząsteczce grupę ketonową

=C=O.

Symbol aldehydów - RCHO, ketonów - RCOR

1

Hybrydyzacja atomów grupy karbonylowej: C sp

2

i O sp.

Podstawowe wiązanie w grupie karbonylowej - σ i π

NAZEWNICTWO

Nazwy zwyczajowe aldehydów

pochodzą od nazw zwyczajowych

odpowiednich kwasów karboksylowych, w których słowo "kwas" zastąpiono
słowem "aldehyd", np. aldehyd mrówkowy.
W nazwach systematycznych nazwy wyprowadzamy od nazwy węglowodoru
dodając końcówkę

-al

Przykłady:

metanal, aldehyd mrówkowy

HCHO

etanal, aldehyd octowy

CH

3

-CHO

aldehyd benzoesowy (aromatyczny)

C

6

H

5

-CHO

Nazewnictwo ketonów

Ketony mogą być: alifatyczne, alifatyczno-aromatyczne i aromatyczne.

Zasady nazewnictwa ketonów są podobne do tych które były opisywane przy
aldehydach.
Nazwę ketonu tworzy się przez dodanie końcówki

-on

do nazwy

węglowodoru.

Przykłady:

propanon, aceton

butan-2-on, keton etylo-metylowy

C

2

H

5

COCH

3

acetofenon (aromatyczny)

C

6

H

5

COCH

3

Właściwości fizyczne

Właściwości fizyczne aldehydów i ketonów zależne są od liczby atomów
węgla w cząsteczce:

Aldehydy

Stan skupienia
C1 - występuje w stanie gazowym
> C2 - występują w stanie ciekłym
Charakterystyczny zapach
C1 - C3 - mają nieprzyjemny zapach
C4 - C7 - mają odrażającą woń
> C8 - mają przyjemny zapach

Ketony

1. Są cieczami
2. Są lotniejsze niż odpowiadające im alkohole
3. Rozpuszczają się w wodzie i w rozpuszczalnikach organicznych w
tym samym stopniu co alkohole
4. Są dobrymi rozpuszczalnikami organicznymi
5. Mają małą zdolność do krystalizacji

Otrzymywanie

Aldehydy otrzymuje się następującymi metodami

utlenianie alkoholi I-szo rzędowych w obecności K

2

Cr

2

O

7

utlenianie metylowych pochodnych benzenu
redukcja chlorków kwasowych
synteza Reimera-Tlemanna (otrzymywanie fenolo-aldehydów)

Przykłady
Utlenianie alkoholi I-szo rzędowych

RCH

2

OH --> RCHO

Pogłębione utlenianie alkoholi I-szo rzędowych daje nam produkt
końcowy - kwas karboksylowy

Synteza Reimera-Tiemanna (otrzymywanie fenolo-aldehydów)
W wyniku działania chloroformu i wodnego roztworu wodorotlenku
na fenol grupa aldehydowa -CHO zostaje wprowadzona do
pierścienia aromatycznego, na ogół w położenie -orto do grupy
-OH.

C

6

H

5

OH + (CHCl

3

, NaOH) --> HOC

6

H

4

CHO