Alkohole, fenole,

aldehydy, ketony

-Otrzymywanie,

-Właściwości fizyczne,

-Właściwości chemiczne,

-Zastosowanie

Otrzymywanie alkoholi

monohydroksylowych

Katalityczne uwodnienie alkenów

– w obecności

H

+

(

H

2

SO

4

lub

H

3

PO

4

) w

podwyższonej temp. i ciśnieniu

, reakcja przebiega

zgodnie z regułą

Markownikowa:

CH

2

= CH

2

+

H – OH

 CH

3

– CH

2

–

OH

et

en

woda

etan

ol

CH

2

= CH – CH

3

+

H – OH

 CH

3

– CH – CH

3

|

OH

prop

en

woda

propan-

2

-

ol

CH

3

– CH = CH – CH

2

– CH

3

+

H – OH



mogą powstać dwa różne alkohole II-

rzędowe:

 CH

3

– CH(

OH

) – CH

2

– CH

2

– CH

3

(pentan-

2

-

ol

)

 CH

3

– CH

2

– CH(

OH

) – CH

2

– CH

3

(pentan-

3

-

ol

)

Hydroliza

mono

halogeno

alkanów

C

n

H

2n+1

-

X

(halogenków alkili) – reakcja

halogeno

alkanów

z mocnymi zasadami w

środowisku wodnym:

CH

3

– CH

2

– Cl + Na

–

OH



NaCl

+ CH

3

– CH

2

-

OH

chloro

etan etan

ol

CH

3

– CH– CH

3

+

K

–

OH



KCl

+ CH

3

– CH – CH

3

| |

Cl

OH

2

-

chloro

prapan propan-

2

-

ol

Otrzymywanie alkoholi- metanolu i

etanolu

Otrzymywanie metanolu z gazu syntetyzowego

(w obecności katalizatora, podwyższonej temp. i
ciśnienia):
CO + 2H

2

 CH

3

–

OH

Otrzymywanie etanolu dla celów konsumpcyjnych

i

farmaceutycznych

–

fermentacja alkoholowa cukrów

przy udziale biokatalizatorów (

zymazy

):

C

6

H

12

O

6

 2CH

3

– CH

2

–

OH

+

2CO

2

glukoza

etan

ol

C

12

H

22

O

11

+

H

2

O

 4CH

3

– CH

2

–

OH

+

4CO

2

sacharoza

etan

ol

(C

6

H

10

O

5

)

n

+

nH

2

O

 2nCH

3

– CH

2

–

OH

+

2nCO

2

skrobia

etan

ol

Właściwości fizyczne

alkoholi

• O właściwościach fizycznych alkoholi

decyduje szkielet

węglowy

oraz

silnie spolaryzowana grypa hydroksylowa

związana z szkieletem węglowym alkoholu, również

wiązanie O z grupy –OH

z

atomem C grupy alkilowej jest

spolaryzowane.

• W budowie,

alkohole przypominają budowę cząsteczki

wody

( -H jest zastąpiony grupą

alkilową –R

)

• Dipolowa

(polarna) budowa wody i niższych alkoholi

powodują, że wykazuje pewne właściwości są bardzo

podobne:
-

ulegają asocjacji

w wyniku powstawania

wiązań

wodorowych

między cząsteczkami –

powstają aglomeraty

o

dużej masie cząsteczkowej,

-

mają wysokie temp. wrzenia

(woda – 100

o

C, metanol –

65

o

C, etanol 78

o

C),

-

woda i alkohole

mieszają się w dowolnych stosunkach

wagowych i objętościowych.

• W trakcie mieszania występuje

zjawisko kontrakcji

–

zmniejszenia objętości cieczy

( w przypadku etanolu ok.

3,7%), zjawisko to jest efektem powstawania

krótszych wiązań wodorowych między cząsteczkami wody i

alkoholu, stąd efekt zmniejszenia objętości.

Właściwości fizyczne

alkoholi cd

Metanol

Etanol

Bezbarwna ciecz, o

charakterystycznym zapachu i

smaku, bardzo dobrze

rozpuszczalna w wodzie, o

gęstości mniejszej od gęstości

wody, stężony powoduje
koagulację białek, silna

trucizna - dawka 15cm

3

powoduje silne zatrucie,

utratę wzroku, może być

dawką śmiertelną.

Bezbarwna ciecz, o

charakterystycznym zapachu i

smaku, bardzo dobrze

rozpuszczalna w wodzie, o

gęstości mniejszej od gęstości

wody stężony powoduje
koagulację białek,

nadużywany powoduje

uzależnienie, marskość

wątroby, w dużych dawkach

może być przyczyną śmierci.

Heptanol i wyższe alkohole

Dekanol i wyższe alkohole

Wraz ze wzrostem licz at. C w

grupie alkilowej alkohole

przechodzą do oleistych

cieczy, wzrasta ich gęstość i

temp. wrzenia, zmniejsza się

ich rozpuszczalność w wodzie

Ciała stałe, od 12 at. C w

cząsteczce praktycznie

nierozpuszczalne w wodzie.

Zmniejszająca się rozpuszczalność jest wynikiem zmniejszania

się oddziaływania grupy –OH, a wzrostem oddziaływania grupy

alkilowej.

Właściwości chemiczne

alkoholi

Reakcje spalania

: alkohole są związkami palnymi, opary

alkoholi niższych z powietrzem tworzą mieszaninę

wybuchową,

etanol w powietrzu atmosferycznym pali

się

bladoniebieskim

płomieniem

, w zależności od dostępu tlenu

spalenie może być: całkowite, półspalanie, niecałkowite.

Wodne roztwory

alkoholi wykazują

odczyn obojętny

, co

świadczy że

nie ulegają dysocjacji elektrolitycznej

(jonowej)

Reagują z aktywnymi metalami

:

litowcami

i

berylowcami

( Mg

i Ca na gorąco),

z

wypieraniem wodoru

z

grupy hydroksylowej

, czyli

wykazują bardzo słabe właściwości kwasowe

– powstają

związki typu soli –

alkoholany

:

2CH

3

–

OH

+

2Na

 2CH

3

–

O

Na

+ H

2

(metan

ol

an

sodu

)

2CH

3

– CH

2

–

OH

+

Ca

 (CH

3

– CH

2

–

O

)

2

Ca

+ H

2

(etan

ol

an

wapnia

).

Wodne roztwory alkoholanów wykazują

odczyn zasadowy

, co

świadczy, że

ulegają hydrolizie anionowej

:

CH

3

–

O

Na

+

H

2

O

 CH

3

-

OH

+

Na

+

+

OH

-

(CH

3

– CH

2

-

O

)

2

Ca

+

2H

2

O

 CH

3

-CH

2

–

OH

+

2Ca

2

+

+

2OH

-

W powyższych reakcjach bierze udział wodór H z grupy

-

OH

Właściwości chemiczne

alkoholi cd

Reakcje alkoholi z udziałem całej grupy

–OH

z

gazowymi

halogenowodorami:

HCl

(g)

, HBr

(g)

, HI

(g)

:

CH

3

– CH

2

–

OH

+

H-Cl

(g)

 CH

3

– CH

2

–

Cl

+

H

2

O

(

chloro

etan,

gaz pali się

zielonym płomieniem

)

CH

3

– CH(

OH

) – CH

3

+

H-I

(g)

 CH

3

– CH

I

– CH

3

+

H

2

O

(

2

-

jodo

propan)

Reakcja eliminacji

(

dehydratacji, odwodnienia

) - w

podwyższonej

temp. w obecności Al

2

O

3

, produktem są

odpowiednie alkeny,

reakcja przebiega zgodnie z regułą Zajcewa :

CH

2

– CH

2

 CH

2

= CH

2

+

H

2

O

(et

en

)

| |

H OH

CH

3

– CH – CH

2

 CH

3

– CH = CH

2

+

H

2

O

(prop

en

)

| |

H OH

Katalityczne utlenienia

:

• alkohole I-rzędowe

utleniają się do

aldehydów

,

• alkohole II-rzędowe utleniają d

o

ketonów

Właściwości chemiczne

alkoholi cd

Reakcje estryfikacji:

alkohole

ulegają estryfikacji z

kwasami

(

w obecności H

+

)

• karboksylowymi

-

-

powstają estry kwasów

organicznych:

CH

3

– CH

2

– O

H

+

HO

-

C

–

CH

3

 CH

3

– CH

2

–

O

–

C

–

CH

3

+

H

2

O

|| ||

O O

etan

ol

kwas etanowy (octowy

)

etanian (octan)

etylu

• z kwasami nieorganicznymi

(H

3

PO

4

, H

2

SO

4

, HNO

3

)

powstają estry kwasów nieorganicznych:

CH

3

– O

H

+

HO

–

NO

2

 CH

3

–

O

–

NO

2

+

H

2

O

metan

ol

kwas azotowy(V) azotan(V)

metylu

CH

3

– O

H

+

HO

–

SO

2

–

OH

+

H

O – CH

3

 CH

3

– O -

SO

2

– O – CH

3

+

2H

2

O

metan

ol

kwas siarkowy(VI)

metan

ol

siarczan(VI)

di

metylu

Zastosowanie alkoholi

Etanol

– produkcja substancji zapachowych

(estrów), leków, produkcja kwasu octowego,
produkcja napojów alkoholowych, stosowany
jest jako rozpuszczalnik
w przemyśle farmaceutycznym,
kosmetycznym, produkcja barwników,
lakierów, jest środkiem konserwującym,
paliwo w kuchenkach turystycznych.

Metanol

– produkcja aldehydu mrówkowego

(metanalu), tworzyw sztucznych, włókien
poliestrowych, leków, barwników, paliwo
płynne, dodatek do benzyny.

Wyższe alkohole (3 – 5 at. C)

-

stosowane są do

produkcji rozpuszczalników, aldehydów,
ketonów i estrów.

Alkohole

polihydroksylowe

Alkohole polihydroksylowe

–

jednofunkcyjne pochodne

węglowodorów zwierające w cząsteczce

dwie

lub

więcej grup

–

OH

, z których

każda

związana jest z

innym atomem

węgla

W nazwie, do nazwy węglowodoru (

etan,

propan

,

w przypadku

alkoholi nienasyconych,

but

-

1-en

,

but

-

2-en

, należy podać łącznik

o

,

lokanty

z którym związane są

grupy –

OH

oraz

liczbę grup –

OH

(

di, tri, tetra

) i końcówkę –

ol

:

etan

o

-

1,2

-

di

ol

,

propan

o

-

1,2,3

-

tri

ol

,

but-

1-en

o

-3,4-

di

ol

,

but-

2-en

o

-1,4-

di

ol

.

Glikol (etano-1,2-diol)

Otrzymywanie glikolu

Hydroliza zasadowa dihalogenoetanu

(np. 1,2-dibromoetanu)

CH

2

– CH

2

+ 2

Na

OH

 CH

2

– CH

2

+ 2

Na

Br

| | | |

Br Br

OH

OH

Katalityczne utlenienie etenu

(Ag /T) do

tlenku etylenu

i jego

hydroliza w środowisku kwasowym (H

+

)

CH

2

= CH

2

+ [

O

]  H

2

C – CH

2

+

H

2

O

 H

2

C – CH

2

\ / | |

O

HO

OH

eten tlenek etylenu glikol

Utlenienie

etenu

(etylenu) wodnym roztworem

KMnO

4

:

3

CH

2

= CH

2

+

2

KMnO

4

+

4

H

2

O 

3

CH

2

(

OH

) – CH

2

(

OH

) +

2

MnO

2

+

2

KOH

Jest to typowa reakcja

redox

,

charakterystyczna dla

węglowodorów

nienasyconych

(następuje

odbarwienie wodnego roztworu

KMnO

4

z

barwy fioletowo-różowej

do

barwy brunatno-brązowej

i wytrącenie

się

osadu MnO

2

Glicerol (gliceryna): Propano-

1,2,3-triol

Otrzymywanie glicerolu na skalę przemysłową z propenu

.

3 etapy reakcji:

1. Chlorowanie propenu w fazie gazowej (T)

-

r. substytucji rodnikowej

,

a

nie addycji elektrofilowej

:

CH

2

=CH – CH

3

+

Cl

2

 CH

2

= CH – CH

2

Cl

+ H

Cl

Prop

en

3

-chloro

prop

en

2. Hydroliza 3-chloropropenu w środowisku zasadowym

CH

2

= CH – CH

2

Cl

+

Na

OH  CH

2

= CH – CH

2

OH

+

Na

Cl

3

-

chloro

prop

en

prop

en

ol

3. Utlenienie

prop

en

olu

H

2

O

2

w

obecności katalizatora

CH=CH–CH

2

OH

+ H

2

O

2

 CH

2

(

OH

)–CH(

OH

)–CH

2

(

OH

)

prop

en

ol

prop

ano

-

1,2,3

-tri

ol

Hydroliza tłuszczów (reakcje zmydlania tłuszczów)

, np. tristearynianu

glicerolu:

O
//

CH

2

– O

– C – C

17

H

35

O

CH

2

- OH

//

|

CH – O

- C – C

17

H

35

+ 3

Na

OH



CH

– OH

+ 3

C

17

H

35

COO

Na

O

|

//

CH

2

– OH

CH

2

– O

– C – C

17

H

35

tri

stearynian

glicerolu

glicerol

stearynian

sodu

(mydło)

Właściwości fizyczne i

zastosowanie

Glikol (etano-1,2-diol )

Glicerol (propano-1,2,- triol

)

Bezbarwna, lepka – oleista

ciecz

o słodkawym smaku,

dobrze rozpuszczalna w

wodzie i etanolu,

trudno

lotna

,

jest to związane

z większą liczbą wiązań

wodorowych niż w

przypadku alkoholi

monohydroksylowych ;

bez zapachu ,

toksyczny

ale jego toksyczność jest

mniejsza niż metanolu,

T

t

=-16

o

C, T

w

= 197

o

C.

Stosowany do produkcji

włókien sztucznych

(elany), żywic, laminatów,
farb, jako 50% roztwór

jest płynem chłodnicowym

- temp. krzepnięcia

-35

o

C.

Bezbarwna, lepka – oleista ciecz o

słodkim smaku, dobrze

rozpuszczalna w wodzie

i etanolu,

trudno lotna

,

jest to

związane
z większą liczbą wiązań

wodorowych niż

w przypadku alkoholi

monohydroksylowych oraz w

glikolu,

bez zapachu

,

nietoksyczny

,

toksyczność

alkoholi maleje wraz ze

wzrostem

liczby grup –OH

oraz ze

wzrostem

liczby at. C

w cząsteczce,

higroskopijny

T

t

= 16

o

C, T

w

= 290

o

C.

Stosowany do produkcji

kosmetyków nawilżających, w

przemyśle spożywczym

do zagęszczania i dosładzania

alkoholi, nadzienia cukierków,

produkcji materiałów
wybuchowych – nitrogliceryny

(również lek nasercowy), w

garbarstwie do zmiękczania skór.

Właściwości chemiczne

Związki palne

-

spalają się

jasnożółtym

kopcącym płomieniem

, produktami

spalania jest woda, CO

2

i C.

Odczyn wodnych roztworów

– obojętny

, nie ulegają dysocjacji elektrolitycznej,

Reagują z aktywnymi

metalami

i ich

wodorotlenkami

tworząc odpowiednio

etanodiolany

i

propanotriolan

y (gliceryniany), co świadczy o

silniejszych

właściwościach kwasowych

niż alkoholi monohydroksylowych

.

CH

2

–

OH

CH

2

-

O

Na

| + 2

Na

 | +

H

2

CH

2

–

OH

CH

2

–

O

Na

Glikol glikol

an

sodu

CH

2

–

OH

CH

2

- O

K

| |
CH –

OH

+ 3

K

OH

 CH – O

K

+ 3

H

2

O

| |
CH

2

–

OH

CH

2

– O

K

Glicerol glicerol

an

potasu

Reakcja z

halogeno

wodorami

– bierze udział cała grupa funkcyjna

–OH

CH

2

–

OH

CH

2

-

Cl

| 2

HCl

 | + 2H

2

O

CH

2

–

OH

CH

2

–

Cl

glikol

1,2

-

di

chloro

etan

Właściwości chemiczne

cd

Alkohole poli

hydroksylowe

w odróżnieniu od alkoholi

mono

hydroksylowych

reagują

z wodorotlenkiem

miedzi(II)

Cu(OH)

2

, powstają

barwy błękitnej (lazurowej)

związki kompleksowe;

reakcja służy do wykrywania związków o dwóch i więcej

grupach –OH w cząsteczce (jeżeli grupy te występują na

sąsiadujących atomach węgla)

H

|

OH

CH

2

–

O

/

|

Cu

CH

2

–

O

\

\

OH

H

Właściwości chemiczne cd

Reakcja estryfikacji

z kwasami karboksylowymi

– estry kwasów

organicznych

O O

\\ \\

CH

2

– O H

HO – C – CH

3

CH

2

– O

–

C – CH

3

| O O
\\ \\

CH – O H

+

HO – C – CH

3



CH - O

– C – CH

3

+

2H

2

O

O O

\\ \\

CH

2

– O H

HO – C – CH

3

CH

2

– O

-

C – CH

3

Glicerol

kwas etanowy

tri

etanian

(trioctan)

glicerolu

Reakcja estryfikacji

z kwasami nieorganicznymi

np. HNO

3

–

estry

kwasów nieorganicznych

CH

2

–

O H

HO – NO

2

CH

2

–

O

–

NO

2

| |
CH –

O H

+

HO – NO

2

 CH –

O

–

NO

2

+ 3H

2

O

| |
CH

2

–

O H

HO – NO

2

CH

2

–

O

–

NO

2

Glicerol

kwas azotowy(V)

tri

azotan(V)

glicerolu

Budowa fenoli

Fenole –

związki w cząsteczkach których

grupa

(y)

hydroksylowa

(e)

jest(są) związana(e) bezpośrednio

z atomem(i

)

węgla

w

pierścieniu aromatycznym

(węgiel ma hybrydyzację sp

2

):

Ar

–

OH

Krezole

(

metylo

fenole

) – mono

hydroksylowe

pochodne

metylo

benzenu

–

toluenu

:

2-

metylo

fenol

(o-

krezol

)

,

3-

metylo

fenol

(m-

krezol

)

,

4-

metylo

fenol (

p-

krezol

)

Otrzymywanie fenolu C

6

H

5

-

OH

Naturalnym źródłem jest smoła pogazowa otrzymywana w procesie

koksowania węgla kamiennego

Na skalę przemysłową fenole otrzymuje się w hydrolizie zasadowej

halogenków arylowych (Ar – X) w podwyższonej temp., ciśnieniu i

obecności katalizatora

•

C

6

H

5

– Cl + 2NaOH

(aq)

 C

6

H

5

– ONa + NaCl + H

2

O

fenol

fenol

an

sodu

•

Fenolan sodu

poddaje się rozkładowi kwasem HCl lub CO

2

i H

2

O

C

6

H

5

– ONa + HCl  C

6

H

5

– OH + NaCl

lub

2C

6

H

5

– ONa + CO

2

+ H

2

O  2C

6

H

5

– OH + Na

2

CO

3

Metoda kumenowa

-

kumen

(2-

fenylo

propan

)

I etap

: utlenienie kumenu do

wodorotlenku kumenu

II etap

: rozkład

wodorotlenku kumenu

CH

3

|

H

+

, H

2

O

CH

3

– CH –

CH

3

+

O

2



CH

3

– C –

O

–

OH



C

6

H

5

–

OH

+

CH

3

– C

O

–

CH

3

| |

fenol

aceton

(

propan

on

)

C

6

H

5

C

6

H

5

Właściwości fizyczne

fenolu

Fenol

– substancja stała,

krystaliczna

, bezbarwna,

pod wpływem tlenu różowieje

, higroskopijna,

o charakterystycznej nieprzyjemnej woni,

Toksyczny

, ma właściwości żrące,

w zimnej wodzie

rozpuszcza się słabo

, w temp. 70

o

C rozpuszcza

się bez ograniczeń,

Wodny roztwór fenolu

wykazuje słaby odczyn

kwasowy,

co wskazuje, że ulega dysocjacji

elektrolitycznej,

C

6

H

5

– OH

+

H

2

O

↔

C

6

H

5

– O

-

+

H

3

O

+

Dysocjacja

jest efektem oddziaływania pierścienia

aromatycznego na polaryzację wiązania O – H i

jego osłabienie, to z kolei umożliwia

odszczepienie kationu H

+

.

Właściwości chemiczne

fenolu

Reakcja z metalami

– powstają

fenolany

i wypierany jest

wodór

2

C

6

H

5

–

OH

+ 2

Na

 2

C

6

H

5

–

O

Na

+

H

2

fenol

fenolan

sodu

2

C

6

H

5

–

OH

+

Mg



(C

6

H

5

–

O

)

2

Mg

+

H

2

fenol

fenolan magnezu

Reakcja z wodnymi roztworami zasad

– reakcje zobojętniania

2

C

6

H

5

–

OH

+

Ca

(

OH

)

2

 (

C

6

H

5

–

O

)

2

Ca

+ 2

H

2

O

fenol

fenolan wapnia

C

6

H

5

–

OH

+

K

OH



C

6

H

5

–

O

K

+

H

2

O

fenol

fenolan potasu

Fenol jest wypierany z fenolanów przez mocniejsze kwasy,

nawet przez kwas węglowy

Właściwości chemiczne

fenolu

Reakcje fenolu na pierścieniu aromatycznym

–

fenol

daje takie same reakcje jak benzen,

grupa –OH należy

do podstawników

I rodzaju

i w reakcjach substytucji

, oraz

nitrowania

kieruje kolejne podstawniki w pozycje orto i para:

Reakcja substytucji

wodoru

bromem

na pierścieniu

aromatycznym

– powstaje 2,4,6-

tri

bromo

fenol

i

bromowodór

Reakcja nitrowania

- reakcja zachodzi nawet z rozcieńczonym HNO

3

,

produktem jest mieszanina

o-nitrofenolu

i

p-

nitrofenolu

-reakcja ze stężonym HNO

3

daje mieszanina 2,4,6-

tri

nitro

fenol

i

wodę.

Wykrywanie fenolu

– z

FeCl

3

fenol

tworzy

związek

kompleksowy

barwy

fioletowej

.

Zastosowanie fenolu

Substrat wyjściowy do produkcji

tworzyw

sztucznych,

żywic – żywicy

fenyloformaldehydowej

,

farb

,

barwników

,

lakierów.

Produkcja materiałów wybuchowych

-

kwas

pikrynowy

(

2,4,6-trinitrofenol

) ,

substancja stała w postaci

żółtych płatków,

o silnych właściwościach kwasowych i gorzkim

smaku, nierozpuszczalna w wodzie, miesza się w

alkoholem, eterem, toksyczna,

jest silnym

materiałem wybuchowym

,

wybucha

powyżej

temp. topniena T

t

= 123

o

C

, lub w

zetknięciu z

metalami

i

tlenkami metali

, lub

w skutek

uderzenia

.

Krezole

nie wykazują tak silnych właściwości

toksycznych

jak fenol

,

ale zachowują właściwości

(bakteriobójcze) dezynfekujące

, stąd

zastosowanie są do produkcji

mydeł krezolowych

(

lizol

), stosowanych jako środki dezynfekcyjne.

Porównanie reakcji alkoholi

i fenoli

Różnice między

alkoholami i

fenolami

alkohole

fenole

reakcja

dysocjacji

----

+

reakcja z

metalami

aktywnymi

+

+

reakcja z

wodorotlenkami

----

+

reakcja z

wodorkami

halogenów (np.

HCl)

+

---

bromowanie

----

+

nitrowanie

----

+

Budowa aldehydów

Aldehydy

to związki organiczne zawierające grupę

funkcyjną –

CHO

(

grupa aldehydowa

, formylowa)

Wzór ogólny:

R

–

CHO

Atom węgla

w grupie aldehydowej jest w

hybrydyzacji

sp

2

i tworzy

3 wiązania sigma – σ

i

1 wiązanie pi – π z atomem

tlenu

,

Gęstość elektronowa

– głównie

wiązania π

przesunięta

jest w kierunku jądra atomu tlenu (wyższa
elektroujemność), stąd na

atomie węgla

występuje

częściowy ładunek dodatni δ+,

natomiast na

atomie

tlenu częściowy ładunek ujemny δ-

\

σ

σ

C

δ+

=

O

δ-

/

σ

π

H

Otrzymywanie aldehydów

Katalityczne utlenienie

alkoholi I – rzędowych (1

o

):

CuO/T lub O

2

i

katalizator

H – CH

2

–

OH

+ CuO 

H-

CHO

+

Cu

+

H

2

O

metan

ol

metan

al

CH

3

– CH

2

–

OH



CH

3

–

CHO

+

Cu

+

H

2

O

etan

ol

etan

al

Reakcja odwodorowania

(dehydrogenacji) alkoholi 1

o

w podwyższonej

temp. w obecności katalizatora

CH

3

–

OH



H

-

CHO

+ H

2

metan

ol

metan

al

Otrzymywanie etanalu

: (aldehydu octowego) -

Reakcja Kuczerowa

–

uwodnienie (hydratacja)

etynu

w obecności

Hg

2+

,

H

2

SO

4

/H

+

HC ≡ CH

+

H

2

O



CH

2

= CH

-

OH



CH

3

–

CHO

etyn

(acetylen)

enol

etan

al

(tautomery)

(

enol

– alkohol nienasycony jest związkiem nietrwałym i ulega

izomeryzacji do etanalu)

* Utlenienie etenu

w obecności katalizatora: (

wodne roztwory CuCl

2

,

FeCl

2

; PdCl

2

)

2H

2

C = CH

2

+

O

2



2CH

3

–

CHO

eten

(etylen)

etan

al

Właściwości fizyczne i

zastosowanie metanalu

(aldehydu mrówkowego)

Właściwości fizyczne

Zastosowanie

W warunkach normalnych jest

bezbarwnym trującym gazem o gryzącym,

charakterystycznym zapachu.
Bardzo dobrze rozpuszczalnym w wodzie

(40% roztwór to formalina) , rozpuszcza

się również w etanolu, eterze

i innych węglowodorach.

W roztworze wodnym łatwo ulega
polimeryzacji (biały osad), w temp. 140

o

C

ulega depolimeryzacji.

T

t

= - 92

o

C, T

w

= -21

o

C

, niskie temp.

topnienia i wrzenia wynikają ze zbyt

słabego cząstkowego ładunku dodatniego

na atomie wodoru umożliwiającego
powstawanie wiązań wodorowych miedzy

cząsteczkami, natomiast wiązania

wodorowe powstają z cząsteczkami wody,

stąd dobra rozpuszczalność w wodzie.

Ma właściwości koagulujące białek

(ścinanie białek), bakteriobójcze i
dezynfekcyjne.

Produkcja leków,

Środek

dezynfekujący
i konserwujący.

Stosowany w

przemyśle

garbarskim

(garbowanie
skór).

Przechowywanie

preparatów

mokrych (w

formalinie).

Produkcja
tworzyw

sztucznych

(żywica fenylo-

formaldehydowa)

.

Produkcja luster

srebrnych,

srebrzenie

bombek .

Właściwości chemiczne

aldehydów

Występowanie wiązania podwójnego

C = O

w grupie

aldehydowej umożliwia

łączenie się cząsteczek aldehydów

pomiędzy sobą

–

polimeryzacja

, lub

z cząsteczkami innych

związków chemicznych –

polikondensacja:

• Polimeryzacja

metan

alu

w roztworze wodnym

O

//
n

H

–

C

+

H

2

O



H

– [

O

–

CH

2

]

n

–

OH

\ poliformaldehyd

H

• Polikondensacja -otrzymywanie żywicy

fenyloformadehydowej

OH

CH

2

OH

OH

OH

| || | |

CH

2

|

n -

H

+

O

+

H

-  + n

H

2

O

n
fen

ol

metan

al

fen

ol

polikondensat

W odróżnieniu od reakcji polimeryzacji,

w reakcjach

polikondensacji

powstaje produkt uboczny o małej masie

cząsteczkowej:

H

2

O, NH

3

, HCl

Właściwości chemiczne

aldehydów

Redukcja aldehydów

–

addycja wodoru

w obecności

katalizatora

; jest to reakcja przeciwna do reakcji utlenienia

alkoholi I-rzędowych,

produktami są alkohole I-rzędowe:

H

–

CHO

+ H

2



CH

3

–

OH

metan

al

metan

ol

CH

3

–

CHO

+ H

2



CH

3

–

CH

2

–

OH

etan

al

etan

ol

Reakcja Cannizzaro-

w środowisku silnie zasadowym

aldehydy

nie posiadające atomu wodoru przy węglu α

ulegają reakcji

dysproporcjonowaniu

, produktami są

sole

kwasów

karboksylowych

i

alkohole

:

2

H

-

0

CHO

+

NaOH



H

-

II

COO

Na

+

-II

CH

3

–

OH

metan

al

metani

an

sodu

metanol

2

C

6

H

5

–

I

CHO

+

KOH



C

6

H

5

-

III

COO

K

+

C

6

H

5

–

-I

CH

2

–

OH

aldehyd

benzoesowy

benzoes

an

potasu

fenol

Właściwości redukcyjne aldehydów

Reakcja lustra srebrnego – próba Tollensa
I etap

–

otrzymywanie amoniakalnego roztworu

tlenku srebra:

Ag

+

+ NO

3

-

+ NH

3

·H

2

O

 AgOH ↓ + NH

4

+

+ NO

3

-

2AgOH

 Ag

2

O + H

2

O

Ag

2

O + 4NH

3

+ H

2

O



2[AgNH

3

)

2

]OH

II etap

(w podwyższonej temp.)

2[

I

AgNH

3

)

2

]OH + H –

0

CHO



2

0

Ag↓ + H -

II

COOH

metanal kwas

metanowy

2[

I

AgNH

3

)

2

]OH + CH

3

–

0

CHO



2

0

Ag↓ + CH

3

-

II

COOH

etanal kwas

etanowy

Na ściankach naczynia szklanego

osadza się cienka

warstewka metalicznego srebra

, jest to

reakcja

charakterystyczna dla

aldehydów

i innych

związków

zawierających grupę – CHO

, także

kwasu metanowego

i

α-

hydroksyketonów

.

Właściwości redukcyjne

aldehydów

Próba Trommera

– reakcja charakterystyczna dla

związków posiadających grupę –

CHO

, a także

dla

kwasu metanowego

i

α-hydroksyketonów.

I etap

– otrzymanie wodorotlenku miedzi(II) –

błękitno-niebieski galeretowaty osad :

Cu

2+

+ SO

4

2-

+ 2Na

+

+ 2OH

-



Cu(OH)

2

↓ + 2Na

+

+ SO

4

2-

II etap

(w podwyższonej temperaturze)

H –

0

COH + 2

II

Cu(OH)

2



I

Cu

2

O↓ + 2H

2

O + H-

II

COOH

metan

al

ceglastoczerwony osad

kw.

m

etan

owy

CH

3

–

I

CHO + 2Cu(OH)

2



0

Cu

2

O ↓ + 2H

2

O + CH

3

–

III

COOH

etan

al

ceglastoczerwony osad

kw.

etan

owy

Właściwości chemiczne

aldehydów

Reakcja między aldehydami i alkoholami

(

addycja alkoholu

przez aldehyd)

– powstają

hemiacetale

i acetale

(jest to reakcja

substytucji nukleofilowej,

acetal

jest nietrwały

,

ulega

hydrolizie )

Kondensacja aldolowa–

reakcji ulegają aldehydy i ketony posiadające

przynajmniej 1atom wodoru przy atomie węgla C α;

Produktami reakcji są aldole czyli 3-hydroksyaldehydy lub 3-

hydroksyketony;

Budowa ketonów

Ketony

to związki organiczne, w których

grupa

karbonylowa C = O

związana z

grupami

alifatycznymi

(alkilowymi -

R

) lub

aromatycznymi

–

(arylowymi –

Ar

)

R

Ar

R

\ \ \

C = O C = O C = O

/ / /

R

Ar

Ar

Ketony alifatyczne

tworzą szereg homologiczny o wzorze

ogólnym

C

n

H

2n

O

, gdzie

n ≥ 3

Wzór sumaryczny

ketonów alifatycznych

jest identyczny

jak wzór ogólny

alkanali

(aldehydów alifatycznych

nasyconych),

czyli związki te są wobec siebie

izomerami funkcyjnymi (metamerami)

Właściwości fizyczne

ketonów

Karbonylowe atomy węgla i tlenu są w hybrydyzacji sp

2

(podwójne wiązanie między nimi – σ i π). Ze względu na
znaczną polaryzację wiązań, na at. O uwidacznia się
cząstkowy ładunek ujemny (δ-) natomiast na at. C
cząstkowy ładunek dodatni (δ+).

Propanon (aceton) i pozostałe ketony o krótkich łańcuchach

węglowych są cieczami, natomiast o dużej liczbie at. C w
cząsteczce są ciałami stałymi.

Aceton jest rozpuszczalny w wodzie (efekt – polaryzacji

wiązań
w grupie C=O i słabszego wpływu grup alkilowych), wraz
ze wzrostem liczby at. C rozpuszczalność w wodzie maleje
(silniejsze oddziaływanie grup alkilowych), dobrze
rozpuszczają się
w rozpuszczalnikach organicznych.

Temperatury topnienia i wrzenia ketonów są niższe od T

t

i T

w

odpowiednich alkoholi, temp. te wzrastają wraz ze
wzrostem liczby at. C w cząsteczce.

Karbonylowe atomy węgla i tlenu są w hybrydyzacji sp

2

(podwójne wiązanie między nimi – σ i π).

Ze względu na

znaczną polaryzację wiązań,

na at. O uwidacznia się

cząstkowy ładunek ujemny (δ-)

natomiast na at. C

cząstkowy ładunek dodatni (δ+).

Propanon (aceton) i pozostałe ketony o krótkich łańcuchach

węglowych są cieczami,

natomiast o dużej liczbie at. C w

cząsteczce są ciałami stałymi.

Aceton jest rozpuszczalny w wodzie

(efekt – polaryzacji

wiązań
w grupie C=O i słabszego wpływu grup alkilowych

), wraz

ze wzrostem liczby at. C rozpuszczalność w wodzie maleje
(silniejsze oddziaływanie grup alkilowych), dobrze
rozpuszczają się
w rozpuszczalnikach organicznych.

Temperatury topnienia i wrzenia

ketonów

są niższe od

T

t

i

T

w

odpowiednich alkoholi,

temp. te wzrastają wraz ze

wzrostem liczby at. C w cząsteczce.

Otrzymywanie ketonów

Katalityczne (np.

Cu

O) utlenianie alkoholi II-rzędowych

(2

o

):

np. propan-

2

-

ol

u

CH

3

CH

3

| /

CH

3

-

C - O

–

H

+

Cu

O



CH

3

–

C

+

Cu

+

H

2

O

| \\

H

O

propan-

2-

ol

propan

on

(aceton)

Uwodnienie propynu

w

reakcji Kuczerowa (Hg

2+

, H

+

)

CH

3

–

C

≡

CH

+

H

2

O



CH

3

–

CH

(

OH

) =

CH

2



CH

3

–

CO

–

CH

3

(

izomeryzacja

prop

en-

2

-

olu

w aceton – tautomeria

keto-enolowa)

Właściwości chemiczne

ketonów

Utlenianie

przebiega trudno

(

tylko silne utleniacze



produktem jest

mieszanina kwasów karboksylowych

).

Redukcja

(

przyłączenia wodoru

)  produktem jest

alkohol II-rzędowy

Nie dają pozytywnej próby Tollensa i Trommera

Próba jodoformowa

– jest charakterystyczna dla

ketonów, które w

cząsteczce posiadają grupę

metylową

połączoną

z grupą karbonylową

:

H

3

C – C =

O

Powstaje

żółta, nierozpuszczalna substancja – jodoform

CHI

3

↓

o charakterystycznym zapachu

R

–

CO

–

CH

3

+ 3

I

2

+ 4

Na

OH 

CH

I

3

↓ + 3

Na

I

+

R-

COO

Na

+ 3H

2

O

jodoform (tri

jodo

metan

)

Zastosowanie ketonów

Aceton

–

bardzo dobry rozpuszczalnik

substancji organicznych

(tłuszczów, żywic,

nitrocelulozy), lakierów i emalii, stosowany

w produkcji folii, polimerów, chloroformu

(CHCl

3

), jako zmywacz do paznokci.

Ketony o asymetrycznych grupach

alkilowych

lub

ketony alifatyczno-aromatyczne

stosowane są

w syntezach organicznych i przemyśle

farmaceutycznym.

Ketony są półproduktami do produkcji

substancji zapachowych (przemysł

perfumeryjny).

Porównanie właściwości

aldehydów

i ketonów

Właściwość

Aldehydy

Ketony

Grupa
funkcyjna

- CHO (formylowa)

= C = O (ketonowa)

Wzór ogólny

R – CHO

R – CO – R

Otrzymywanie

Utl. alkoholi I – rz.

Utl. alkoholi II – rz.

Właściwości

redukujące

Wykazują właściwości

redukujące

Nie wykazują

właściwości
redukujących

Redukcja

Redukują się do

alkoholi
I-rz.

Redukują się do

alkoholi
II-rz.

Utlenianie

Utleniają się łatwo do

kwasów
karboksylowych

o takiej samej liczbie

at. C

w cząsteczce

Utleniają się trudno z

rozerwaniem wiązania
C- C, powstaje

mieszanina kwasów

karboksylowych

Reakcje

charakterysty
czne

Pozytywna próba

Tollensa i próba
Trommera

Metyloketony R – CO –

CH

3

dają pozytywną

próbę jodoformową