Jednofunkcyjne pochodne

węglowodorów

• Związki organiczne oprócz węgla i wodoru mogą

zawierać także tlen, fluorowace, azot, siarkę i
fosfor. Atomy tych pierwiastków wchodzą w skład

grupy funkcyjnej

.

• GRUPA FUNKCYJNA

TO ATOM LUB ZESPÓŁ

POŁACZONYCH ATOMÓW BEDĄCYCH FRAGMENTEM
CZĄSTECZKI ZWIĄZKU ORGANICZNEGO, W
ZNACZNYM STOPNIU DECYDUJACA O JEGO
WŁAŚCIWOŚCIACH.

• Związki organiczne mogą zawierać jeden rodzaj

grup funkcyjnych – to związki jednofunkcyjne.

Wyróżniamy alkohole

•monohydroksylowe (zawier. jedną grupę OH)
• wielohydroksylowe (zawierają wiele grup
OH)

•nienasycone
•aromatyczne

Alkohole

• Alkoholami nazywamy związki zawierające grupę lub

grupy

hydroksylowe

-OH połączone z nasyconymi atomami węgla.

• Można je zatem uważać za pochodne węglowodorów, w których

wodór podstawiony jest przez grupę wodorotlenową.

• Nazwy alkoholi szeregu nasyconego

(Ar)R--CH

2

—OH

• wprowadza się od nazwy grupy węglowodorowej wchodzącej w

skład alkoholu: alkohol metylowy, etylowy, propylowy,
benzylowy itd.

• Według słownictwa racjonalnego nazwę alkoholu wprowadza

się z nazwy odpowiedniego węglowodoru przez

dodanie

końcówki -ol

np. metanol, etanol, propanol.

• Reszta R--O-- powstała przez odłączenie wodoru z grupy

hydroksylowej alkoholu nosi nazwę

grupy alkoksylowej

;

grupę CH

3

O- nazywamy grupę metoksylową,

C

2

H

5

O- etoksylową,

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

Podział alkoholi

alifatycznych

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

R

O

H

R

O

H

R

O

H

R

O

H

R

O

H

R

O

H

R

O

H

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 3 atomów węgla doskonale
rozpuszczają się w wodzie. Butanol
rozpuszcza się trochę gorzej.

O

H

Część

hydrofobowa

Część

hydrofilowa

Właściwości fizyczne

alkoholi

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

1

2

3

4

5

4 3
2

Nazewnictwo

OH

OH

OH

benzenol

fenol

naftalen-1-ol
-naftol

nafalen-2-ol
-nafol

Nazewnictwo aromatycznych alkoholi

OH

OH

hydrochinon

CH

3

CH

2

CH CH

2

C

O

CH

3

OH

OH

COOH

4-hydroksyhekan-2-on

Kwas 3-hydroksybenzoesowy

3

Nazewnictwo alkoholi

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 1

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-

Nazewnictwo 2

Alkohol

alkilowy

Alkohol

butylowy

n-butanol

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-

bytylowy

Alkohol sec-

bytylowy

Alkohol izopentylowy

Nazewnictwo 3

Wykrywanie alkoholi

• Wykrywanie grupy hydroksylowej:

• - acetylowanie chlorkiem acetylu, wykrywanie – zapach estru

• - reakcja z sodem, wykrywanie – pęcherzyki wodoru

• Rozróżnianie rzędowości alkoholi:

•

Próba Lucasa (wytrząsanie z roztworem ZnCl

2

w stężonym HCl, tworzenie chlorków alkilowych):

• roztwór klarowny (brak reakcji): alkohole pierwszorzędowe do pentanolu (C5)

• dwie rozdzielone, klarowne warstwy (brak reakcji): alkohole pierwszorzędowe wyższe, niż pentanol

• zmętnienie roztworu po kilku minutach, następnie rozdzielenie się faz: alkohole drugorzędowe i allilowe

• natychmiastowe zmętnienie roztworu, i rozdzielenie się faz: alkohole trzeciorzędowe i benzylowe

• Odróżnienie alkoholi drugo- i trzeciorzędowych

- reakcja ze stężonym HCl (wytrząsanie):

• - roztwór klarowny: alkohole drugorzędowe (i pierwszorzędowe)

• - zmętnienie po kilku minutach: alkohole trzeciorzędowe

Przemysłowe metody otrzymywania

alkoholi

1. Hydratacja alkenów C

2

-C

4

uzyskanych z ropy naftowej w

procesie krakingu

2. Hydroformylowanie alkenów-proces okso

3. Synteza metanolu metodą Fischera –Tropscha

4. Synteza etanolu metodą fermentacyjną

2(C

6

H

10

O

5

)

n

+n H

2

O  n C

12

H

22

O

11

( disacharyd)

C

12

H

22

O

11

+ H

2

O  2 C

6

H

12

O

6

(monosacharyd)

C

6

H

12

O

6

 2 C

2

H

5

OH + 2 CO

2

CH

3

CH

CH

2

CH

3

CH

CH

2

H

C

O

H

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

OH

+

+

ciśnienie

[Co(CO)

4

]

2

H

2

CO

[H]

HCo(CO)

3

CH

3

OH

+

350-400°C, 200atm.

Cr

2

O

3

/ZnO

2H

2

CO

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

O

SO

3

H

CH

3

CH

2

OH

+

hydroliza

H

2

O

H

2

SO

4

drewno (1 tona)  celuloza  celobioza  glukoza  etanol

(200 litrów)

Otrzymywanie alkoholi

2.

Redukcja związków karbonylowych

1.

Addycja wody do wiązania podwójnego C = C

b) borowodorowanie

CH

3

CH

CH

2

CH

3

CH

CH

2

H

B

CH

3

CH

2

CH

2

OH

B

2

H

6

H

2

O

2

/NaOH

Przyłączenie wody niezgodnie z regułą

Markownikowa!

CH

3

CH

2

C

O

H

CH

3

CH

2

CH

2

OH

[H]

CH

3

CH

2

C

O

CH

3

CH

3

CH

2

CH OH

CH

3

[H]

Otrzymywanie alkoholi

3. Hydroliza halogenków alkilowych

4. Synteza alkoholi o różnej rzędowości

metodą Grignarda

CH

3

CH

2

CH

2

Cl

CH

3

CH

2

CH

2

OH

NaOH

CH

3

C

Cl

CH

3

CH

3

CH

3

C

OH

CH

3

CH

3

H

2

O

CH

3

CH

2

Cl

CH

3

CH

2

MgCl

Mg/eter

C

H

2

O

CH

2

OH

CH

2

CH

3

CH

3

CH

O

CH

3

CH

OH

CH

2

CH

3

CH

3

C

O

CH

3

CH

3

C

OH

CH

2

CH

3

CH

3

C

2

H

5

MgCl

C O

C

H

3

C

H

3

C

2

H

5

C

CH

3

O-MgCl

CH

3

C

2

H

5

C

CH

3

OH

CH

3

+

HCl

-MgCl

2

C

2

H

5

MgCl

C O

C

H

3

MeO

C

2

H

5

C

CH

3

O-MgCl

C

2

H

5

C

2

H

5

C

CH

3

OH

C

2

H

5

C

2

H

5

C

CH

3

O

+

HCl

-MgCl

2

2

-Mg(OCH

3

)Br

Synteza alkoholi III rz. z ketonów

lub estrów kwasów

karboksylowych

z odczynnikiem Grignarda

Fenole

Fenole

-

Hydroksylowe

pochodne

węglowodorów

aromatycznych, w których
grupa

hydroksylowa

związana jest z atomem
węgla

pierścienia

aromatycznego

X

OH

1. NaOH/H

2

O

NH

2

OH

SO

3

H

OH

1. NaNO

2

/H

+

2. 

1. NaOH/H

2

O

Metody otrzymywania

fenoli

Metoda kumenowa ….

• -OH ma nr 1
• orto- dla 1,2
• para- for 1,4.

OH

Cl

3-chlorofenol

meta-chlorofenol

OH

H

3

C

4-metylofenol

para-cresol
=>

Kwas
pikrynowy

Kwas pikrynowy

• Kwas pikrynowy jest materiałem

wybuchowym

kruszącym

o

wyglądzie żółtych jasno żółtych
płatków

lub

kryształów.

Jest

bardzo gorzki i stąd jego nazwa:
pikrynowy z greckiego ”pikros”,
czyli gorzki.

Fenol reakcje

reakcje charakterystyczne

:

1) reagują z roztworami
wodorotlenków litowców

dając sole - fenolany.

2) rekcje tworzenia barwnych związków kompleksowych z
solami żelaza (III) – kolor fioletowy, granatowy lub
czerwonobrunatny

3) reakcje podstawienia wodoru w pozycjach orto i para
względem grupy hydroksylowej w pierścieniu aromatycznym.

a) reakcje nitrowania fenolu (zachodzi bardzo łatwo - powstaje mieszanina
orto i para nitrofenoli).

Fenol reakcje 2

b) chlorowanie lub bromowanie fenolu. Reakcja zachodzi
bardzo łatwo, jest używana do oznaczania zawartości
fenolu,

na przykład w ściekach przemysłowych.

3) reakcja ze stężonym kwasem bromowodorowym w obecności
stężonego kwasu siarkowego nie zachodzi w przeciwieństwie do
alkoholi

(odróżnianie fenoli i alkoholi).

Fenol reakcje 2

4) Reakcja uwodornienia

5) reakcje estryfikacji z kwasami
karboksylowymi.

R

CH

2

O

H

..

..

>

c.E

centrum Nukleofilowe

centrum elektrofilowe

atom wodoru

o charakterze kwasowym

Właściwości chemiczne

OH

O

H

+

-

O

-

+

..

..:

..

..

:

H

2

O

pK

a

=10

-10

Właściwości chemiczne 1

Jaki odczyn ma Fenol ?

OH

ONa

CH

3

OH + NaOH reakcja nie zachodzi

+ NaOH

+ H

2

O

fenolan sodu

R O

R

1

X

R O

R

1

O

R

1

X

O

R

1

+

+ X

-

+

+ X

-

R

C

OH

O

R

1

O

H

R C

O

O R

1

R

C

OH

O

O

H

O

H

+

+

c.E

c.N

..

..

+ H

2

O

H

+

+

c.E

..

..

..

..

Synteza eterów Williamsona

halogenek alkilowy powinien być 1

o

Synteza estrów kwasów
karboksylowych

alkan

ian

alkilu:

etani

an

etylu

propan

ian

metylu

alkanokarboksyl

an

alkilu:

cykloheksanokarboksyl

an

propylu

Właściwości chemiczne 2

Synteza halogenków alkilowych

R OH

R X

+ PX

3

+ H

3

PO

3

3

3

R OH

R Cl

+ SOCl

2

+ HCl + SO

2

CH

3

CH

2

CH

2

O

H

CH

3

CH

2

CH

2

O

H

H

+

CH

3

CH

2

CH

2

X

-

+ H

+

+ X

-

X

+ H

2

O

chlorek tionylu

Według mechanizmu S

N

2 ulegają reakcji alkohole 1

o

i 2

o

X=Cl

,

Br, I

R OH

R X

+ X

2

P

-H

3

PO

3

2P + 3X

2

2PX

3

X=Br, I

Właściwości chemiczne 3,

synteza halogenków alkilowych

1

o

rzędowe alkohole utleniane są do

kwasów karboksylowych

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

OH

CH

3

CH

2

CH

2

C

O

OH

KMnO

4

/H

+

Na

2

Cr

2

O

7

/H

+

2

o

rzędowe alkohole utleniane są do kwasów karboksylowych

CH

3

CH

2

CH CH

3

OH

CH

3

CH

2

C CH

3

O

KMnO

4

/H

+

Na

2

Cr

2

O

7

/H

+

CH

3

CH

2

C CH

3

OH

CH

3

KMnO

4

/H

+

Na

2

Cr

2

O

7

/H

+

Utlenianie alkoholi

Utlenianie 2

Gdy

do

klarownego

pomarańczowego

r-ru

dwuchromianu dodamy alkohol 1 lub 2 rzędowy
roztwór zmienia barwę na

zielonkawo-mętną

od

produktów

utlenienia

Cr(III).

Był

podstawą

analizatorów –alkoholomierzy (baloników).

Glikole

Oprócz alkoholi

jednowodorotlenowych

(zawierających

jedną grup -OH w cząsteczce) mogą istnieć również
alkohole dwu-, trój i wielowodorotlenowe, z tym jednak
zastrzeżeniem, że przy tym samym atomie węgla nie może
znajdować się więcej niż jedna grupa wodorotlenowa.
Przykładem alkoholu dwuwodorotlenowego może być tzw.

glikol

zawierający w cząsteczce dwie grupy funkcyjne

-OH,

a alkoholu trójwodorotlenowego -

gliceryna

z trzema

grupami -OH

CH

2

CH

2

CH

3

OH OH

1

,2-propanediol

glikol propylenowy

HO

OH

1,6-heksanediol

Otrzymywanie glikolu

Glikol
etylenowy

CH

2

=CH

2

+

Cl

2

Cl

-CH

2

-CH

2

-Cl (1,2

dichloroetan)

Cl

-CH2-CH2

-Cl

+ 2Na

OH

OH

-CH

2

-CH

2

-

OH

+ 2Na

Cl

(hydroliza fluorowcopochodnych węglowodorów)

Na skalę przemysłową glikol etylenowy
otrzymywany jest z tlenku etylenu

1.

2.

+ H

2

O OH

-CH

2

-

CH

2

-

OH

Ostre zatrucie:

• Etanol: śmiertelne po przyjęciu

150 – 500g

w

ciągu 1 h, obj.: zaburzenia mowy, widzenia,

bezwład ruchowy, ataksja, osłupienie, depresja

układu oddechowego,

• Metanol: DL 30g, działa szybko bo całkowicie

wchłania się z pp, metabolizowany jest do kwasu

mrówkowego (silna kwasica), uszkadza nerw

wzrokowy (konieczne jest podanie etanolu i

dializa)

• Glikol etylenowy – metabolizowany jest do kwasu

szczawiowego (szczawiany działają

nefrotoksycznie), obj.: krwawe wymioty, drgawki,

śpiączka, kwasica, obrzęk płuc, uszkodzenie nerek,

• Glikol etylenowy reaguje z aktywnymi

metalami, np. z sodem tworzy etanodiolan

sodu.

• Glikol etylenowy stosowany jest w płynach

niezamarzających do chłodnic silników (40 -

62% roztwór wodny) oraz w instalacjach

chłodniczych jako czynnik pośredni

.

• Ponadto glikol wykorzystuje się do produkcji

żywic poliestrowych, włókien syntetycznych,

rozpuszczalników,

plastyfikatorów

oraz

materiałów wybuchowych.

Wykrywanie gliceryny

Alkohole nienasycone

Najprostszym nienasyconym alkoholem otwierającym
szereg homologiczny alkenoli jest 2-propen-1-ol zwany
zwyczajowo allilowym.

Alkohol allilowy

tworzy się

podczas ogrzewania gliceryny z kwasem szczawiowym.

Jako produkt pośredni reakcji powstaje obojętny

ester kwasu

szczawiowego

i gliceryny, który podczas dalszego ogrzewania

rozpada się na

alkohol allilowy

i dwutlenek węgla

.

Alkohol winylowy ???

Czy istnieje alkohol winylowy ?

Nie można otrzymać najprostszego alkenolu jakim jest alkohol
winylowy (etenol), gdyż jest bardzo nietrwały i ulega przemianie w
izomeryczny etanal (aldehyd octowy).

W reakcji przyłączenia wody do acetylenu otrzymać powinniśmy
alkohol winylowy (enol - alkohol z grupą OH przy węglu z podwójnym
wiązaniem):

H-C≡C-H + H

2

0 → CH

2

═ CH(OH) → CH

3

-COH

Acetylen

alkohol winylowy

aldehyd

octowy

Jest to reakcja KUCZEROWA.

To przegrupowanie nazywa się

TAUTOMERIĄ KETONOWO-ENOLOWĄ

2-Propanol

CH

2

CH CH

2

H

2

O

100-300 atm, 300°C

catalyst

+

CH

3

CH

OH

CH

3

Otrzymujemy w katalitycznej hydratacji propenu

Nienasycone alkohole

wyższe

Wyższe alkohole o

jednym lub dwóch wiązaniach podwójnych

w łańcuchu znaleziono w olejkach eterycznych różnych roślin.
Wyróżniają się one przyjemnym zapachem i należą do
głównych substancji

zapachowych tych olejków

. Należą do

nich, między innymi występujące w olejku różanym geraniole
i cytronelole oraz posiadający zapach konwali - linalool.

Alkohole nienasycone cd.

Najprostszym alkoholem z potrójnym wiązaniem jest

a l k o h o l   p r o p a r g i l o w y

(2-propyn-1-ol).

HC≡C-CH

2

-OH  

Związek ten powstaje podczas polimeryzacji acetylenu
z formaldehydem.

Alkohol

propargilowy

ulega

charakterystycznym

reakcjom zarówno grupy alkoholowej jak i potrójnego
wiązania. Acetylenowy atom wodoru może być
podstawiony metalem; tworzą się wówczas trudno
rozpuszczalne, wybuchowe sole.     

Rozpuszczalność alkoholi w wodzie

Rozpuszczalność maleje ze
wzrostem łańcucha alkilowego

Hydrofobowa
część

Hydrofilow
a

część

Acidity of Alcohols

• pK

a

range: 15.5-18.0 (water: 15.7)

• Acidity decreases as alkyl group

increases.

• Halogens increase the acidity.
• Phenol is 100 million times more acidic

than cyclohexanol!

=>

pKa

=
>

Związek

pKa

-2

15.5
15.7

15.9

17

18

4.8

CH

3

OH

H

2

O

CH

3

CH

2

OH

(CH

3

)

2

CHOH

(CH

3

)

3

COH

CH

3

CO

2

H

HCl

Kwas solny

Kwas octowy

METANOL

woda

etanol

2-propanol

2-metylo-2-propanol

Wzór

Słaby kwas

Kwasowość Alkoholi

RSH(tiole)

8.5

Ostre zatrucie alkoholem

etylowym

Alkohol etylowy należy do trucizn, które łatwo wchłaniają się z

przewodu pokarmowego. Główną przyczyną zatruć
etanolem jest nadmierne jego spożywanie jako używki.

Wchłania się szybko:
• z przewodu pokarmowego
• przez skórę
• drogi oddechowe.

CH

3

CH

2

OH

CH

3

CHO

Metabolizm zachodzi w wątrobie (z szybkością 100-125 mg/kg
mc/h) z udziałem dehydrogenazy alkoholowej do
TRUJĄCEGO

aldehydu octowego

. Etanol częściowo

wydalany z ustroju w postaci niezmienionej: przez nerki (2-
10%) i z powietrzem wydechowym (kilka procent).

Chińczycy i Japończycy nie piją dużo wysokoprocentowego
alkoholu, bo ich komórki wytwarzają mało dehydrogenazy
aldehydowej; Azjaci już po kilku kieliszkach wódki mogą odczuwać
uderzenia gorąca i zaczerwienienie twarzy na skutek podwyższenia
poziomu aldehydu octowego we krwi

dehydrogena

za

aldehydowa

CH3COOH

dehydrogena

za

alkoholowa

•SPIRYTUS- mieszanina 95,6% etanolu z wodą. Jest to
mieszanina azeotropowa i dlatego nie można uzyskać przez
prostą destylację etanolu 100%.

• Alkoholem absolutny - etanol 100%, a jego otrzymanie
wymaga ekstrakcji ze spirytusu przy pomocy eteru
dietylowego lub benzenu i ponownej destylacji.

•Denaturat inaczej spirytus skażony to wodny roztwór
alkoholu etylowego (zawierający 92% alkoholu) dostępny w
handlu i przeznaczony do celów innych niż spożywcze.
Nazwa de-naturat wskazuje, że nie jest to czysty alkohol
etylowy, lecz celowo skażony. Otrzymywany jest poprzez
dodanie do spirytusu surowego substancji skażającej, na
przykład Pirydyny mającej uniemożliwić celowe spożycie
tego produktu (np. poprzez nadanie mu odrażającego
smaku, zapachu lub właściwości wymiotnych.

Za jeden z najlepszych środków na
kaca uchodzi N-acetylocysteina -
SHCH

2

CH(NHCOCH

3

)COOH - (NAC) ,

która przyśpiesza reakcje utlenienia
aldehydu octowego w kwas octowy. NAC
rozluźnia wydzielinę oskrzelową i jest
stosowana w zapaleniu oskrzeli.

NAC działa w sposób zbliżony do...
sowich jajek.

Pozostanie tajemnicą, w jaki sposób
Pliniusz Starszy już 20 wieków temu
wpadł na pomysł, by stosować je na
kaca. Dopiero niedawno okazało się, że
zawierają sporo cysteiny.

Lek o nazwie ACC rozluźnia wydzielinę
oskrzelową i jest stosowany w zapaleniu
oskrzeli

.