Alkohole

Alkohole - są związkami o ogólnym wzorze R-OH, gdzie R jest
dowolną podstawioną lub nie podstawioną grupą alkilową.

Nazewnictwo alkoholi wg systemu IUPAC

1.Jako strukturę podstawową wybieramy najdłuższy łańcuch węglowy zawierający

grupę –OH. Nazwę tworzymy przez dodanie końcówki -ol do nazwy alkanu (np.:
metanol).

2.Położenie grupy –OH w łańcuchu podstawowym określamy jak najniższą liczbą.

3.Położenie każdej z pozostałych grup przyłączonych do łańcucha określamy

również odpowiednią liczbą.

4.Alkohole zawierające dwie lub trzy grupy wodorotlenowe nazywamy diolami lub

triolami.

Przykłady

CH

3

CH

CH

2

CH

2

Cl

OH

3-chloro-1-butanol
3-chlorobutan-1-ol

CH

3

CH

CH

3

OH

2-propanol

propan-2-ol

izopropanol

CH

2

CH

CH

2

OH

OH

O

H

1,2,3-propanotriol

propan-1,2,3-triol

gliceryna

Własności fizyczne alkoholi

Własności alkoholi wynikają z ich budowy.

Węglowodory mają charakter niepolarny. Natomiast grupa hydroksylowa (–
OH) ma charakter silnie polarny. Stąd wysoka polarność alkoholi i zdolność
do tworzenia wiązania wodorowego.

Wiązanie wodorowe w alkoholach i roztworach wodnych

Proces odparowania takich asocjatów wymaga większej ilości energii do
rozerwania wiązań wodorowych. Stąd temperatury wrzenia alkoholi są
stosunkowo wysokie w porównaniu z alkanami o tej samej długości
łańcucha.

Niższe alkohole zawierające do trzech atomów węgla mieszają się z wodą
całkowicie.
Wzrost udziału grupy niepolarnej w alkoholach powoduje ich nie
rozpuszczalność w wodzie.

CH

3

CH

2

O

H

CH

3

CH

2

O

H

CH

3

CH

2

O

H

CH

3

CH

2

O

H

H

CH

3

CH

2

O

H

H

O

H

CH

3

CH

2

O

H

O

H

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

1. Addycja wody do wiązania podwójnego C = C

a) wobec katalizatora kwaśnego

CH

3

CH

CH

3

OH

+

H

2

O

+

H

+

CH

3

CH

CH

2

CH

3

CH

+

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

+

+

H

+

C

CH

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

C

CH

3

CH

+

CH

3

CH

3

CH

3

+

H

+

C

CH

3

CH

CH

3

CH

3

CH

3

OH

C

CH

3

CH

CH

3

CH

3

CH

3

OH

H

2

O

H

2

O

C

+

CH

3

CH

CH

3

CH

3

CH

3

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

Podstawowe reakcje alkoholi

Rozerwanie wiązania C–OH

1. Reakcja z halogenowodorami

2. Reakcja dehydratacji

Powstający alken może ulec

przegrupowaniu

mechanizm
S

N

1 lub S

N

2

CH

3

CH

CH

3

OH

CH

3

CH

CH

3

Cl

Cl

–

CH

3

CH

CH

3

OH

2

+

CH

3

CH

CH

3

Cl

H

+

Cl

–

CH

3

CH

CH

3

OH

CH

3

CH

CH

2

H

+

+

H

2

O

CH

3

CH

CH

2

OH

CH

2

CH

3

CH

3

CH

CH

3

CH

3

C

CH

3

CH

CH

CH

2

CH

3

H

2

SO

4

produkt główny

produkt uboczny

+

Podstawowe reakcje alkoholi

Alkohole jako kwasy

Atom wodoru w grupie OH cząsteczki alkoholu związany jest
bezpośrednio z silnie elektroujemnym atomem tlenu i dzięki temu
wykazuje właściwości kwasowe.

Kwasowy charakter alkoholi powoduje łatwość ich reakcji z metalami np.:
Na, K, Mg, Ca, Al

CH

3

O–H + Na 

Me

O

–

Na

+

+ 1/2 H

2

CH

3

CH

2

O–H + K 

Et

O

–

K

+

+ 1/2 H

2

3

(CH

3

)

2

CH

–OH + Al  Al(

i-Pr

O)

3

+ 3/2

H

2

W obecności wody alkoholany (z wyjątkiem metanolanów),
jako sole kwasow słabszych od wody, ulegają praktycznie
całkowitej hydrolizie

CH

3

CH

2

ONa + H

2

O  CH

3

CH

2

OH + NaOH

Rozerwanie wiązania CO–H

Utlenianie alkoholi

Utlenianie alkoholi 1°-rzędowych

Można utlenić do aldehydów, stosując mieszaninę K

2

Cr

2

O

7

i rozcieńczonego

kwasu siarkowego. Utlenianie do kwasu realizuje się przez ogrzewanie z
roztworem KMnO

4

.

Utlenianie alkoholi 2°-rzędowych

Drugorzędowe alkohole utleniają się na ketony za pomocą mieszaniny
K

2

Cr

2

O

7

i rozcieńczonego kwasu siarkowego lub za pomocą CrO

3

.

Utlenianie alkoholi 3°-rzędowych

Reakcja nie zachodzi.

CH

3

CH

2

C

O

H

CH

3

CH

2

CH

2

OH

CH

3

CH

2

C

O

OH

[O]

[O]

KMnO

4

CH

3

CH

2

C

O

CH

3

CH

3

CH

2

CH OH

CH

3

[O]

CH

3

CH

3

C

OH

CH

3

[O]

Tworzenie estrów

Estry można otrzymać przez ogrzewanie kwasu karboksylowego z
alkoholem.

Reakcja przebiega z udziałem katalizatora (np. kwasu
siarkowego).

Reakcja ta jest odwracalna i zwykle osiąga stan równowagi
między reagentami.

Ten sam katalizator - jon wodorowy, który katalizuje reakcję
estryfikacji,

jednocześnie

katalizuje

reakcję

odwrotną-

hydrolizę.

CH

3

CH

2

O

H

CH

3

CH

2

C

O

OH

O

H

2

CH

3

CH

2

O

CH

3

CH

2

C

O

H

+

+

+

Fenole

Fenole sa związkami o ogólnym wzorze Ar-OH.

Grupa hydroksylowa jest bezpośrednio połączona z pierścieniem
aromatycznym.

Nazewnictwo –nazwy systematyczne powstają przez dodanie
do nazwy węglowodoru przyrostka –ol, -diol, -triol

Np.: 1,2,4-benzenotriol

Nazwy

zwyczajowe

są

powszechnie

stosowane

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

O

H

OH

OH

OH

OH

OH

O

H

OH

CH

3

pirokatechina

meta-krezol

hydrochinon

rezorcyna

pirogalol

hydroksyhydrochinon

floroglucyna

Metody otrzymywania fenoli

1. Synteza fenolu metodą kumenową

3. Hydroliza soli diazoniowych

NO

2

NH

2

N

2

Cl

OH

[H]

NaNO

2

HCl

+

H

2

O

C

CH

3

CH

3

H

C

CH

3

CH

3

O

O H

OH

C

CH

3

CH

3

O

CH

CH

2

CH

3

H

3

PO

4

T, p

O

2

10% H

2

SO

4

T

+

+

2. Stapianie kwasów sulfonowych z
NaOH

SO

3

H

O Na

+

OH

NaOH

T

DT

H

+

Właściwości fenoli

Fenole jako kwasy.

Fenole są kwasami znacznie silniejszymi od wody i alkoholi, ale
słabszymi od kwasu węglowego.

Rozpuszczają się w wodnych roztworach zasad tworząc fenolany.
Pod wpływem dwutlenku węgla można otrzymać wolny fenol.

Na

NaOH

Na

2

CO

3

Alkohole:

reagują

nie reagują

nie reagują

Fenole:

reagują

reagują

nie reagują

Kwasy:

reagują

reagują

reagują

OH

O Na

+

OH

NaOH

CO

2

Reakcje fenoli

Reakcje substytucji w pierścieniu są jednymi z głównych reakcji fenoli.

Ze względu na silne aktywujące działanie grupy hydroksylowej, niską
energię aktywacji reakcje podstawienia elektrofilowego dla fenoli
przebiegają inaczej niż dla innych związków aromatycznych.

OH

Cl

Cl

Cl

OH

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

2

Cl

2

FeCl

3

pentachlorofenol
środek stosowany
do ochrony

drewna

O

OH

Br

Br

Br

OH

CHCl

2

OH

COOH

OH

CHO

CO

2

CHCl

3

Br

2

O

COOH

C

O

CH

3

aspiryna

OH

OH

Cl

OH

Cl

OH

Cl

Cl

OH

Cl

Cl

Cl

2

Cl

2

+

+

Etery

Etery są związkami o wzorze ogólnym R-O-R

‘

,gdzie symbole R i

R

‘

oznaczać mogą zarówno podstawnik alifatyczny jak i

aromatyczny.

Nazewnictwo

-Nazwę eteru tworzy się zwykle w ten sposób ,że po słowie eter
podaje się w kolejności alfabetycznej nazwy dwóch grup, które
są przyłączone do atomu tlenu.

-Jeżeli jedna z grup nie ma prostej nazwy,to związek można
traktować jako pochodną alkoksylową.

Wśród eterów łańcuchowych rozróżniamy etery proste
(symetryczne) oraz etery mieszane (niesymetryczne).

W eterach cyklicznych atom tlenu stanowi jeden z elementów
pierścienia.

CH

2

CH

2

O

CH

3

CH

3

eter
dietylowy

3-metoksy
pentan

CH

2

CH

2

CH

O

CH

3

CH

3

CH

3

eter
difenylowy

O

aldehyd p-
metoksybenzoesowy

O

C

CH

3

H

O

tetrahydrofu
ran

CH

2

O

CH

2

CH

2

CH

2

Właściwości eterów

Właściwości fizyczne

Etery są związkami polarnymi i
niezasocjowanymi (brak kwasowych
atomów wodoru) stąd etery
charakteryzują się niską temperatura
wrzenia

Mogą natomiast tworzyć wiązania
wodorowe z innymi posiadającymi
„kwaśne” atomy wodoru cząsteczkami.

Właściwości chemiczne

Etery należą do substancji biernych chemicznie. Wiązanie
eterowe jest odporne na działanie zasad oraz odczynników
utleniających i redukujących.

Obecność wolnych par elektronów na atomie tlenu
czyni

z

eterów

dogodnymi

rozpuszczalnikami
do wielu reakcji.

CH

3

CH

2

O

+

CH

3

CH

2

B

F

F

F

CH

2

CH

3

O

H

CH

3

CH

2

O

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

O

CH

3

CH

2

Mg

Br

CH

2

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

O

CH

3

CH

2

Otrzymywanie eterów

Międzycząsteczkowa dehydratacja alkoholi

Niższe etery symetryczne(głównie dimetylowy i dietylowy) otrzymuje
się w wyniku reakcji alkoholu z kwasem
(najczęściej siarkowym),
w podwyższonej temperaturze.

Synteza Williamsona

Jest to reakcja alkilowania alkoholanów lub fenolanów za pomocą
pierwszorzędowych odczynników alkilujących.

CH

3

CH

2

OH

CH

3

CH

2

O

CH

3

CH

2

2

H

2

SO

4

ONa

O

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

Br

+

CH

2

CH

3

Cl

CH

3

CH

3

ONa

C

CH

3

CH

2

CH

3

O

CH

3

CH

3

C

CH

3

+

CH

2

CH

3

NaO

CH

3

CH

3

Cl

C

CH

3

CH

3

CH

2

C

CH

3

+

!

Główne reakcje eterów

Praktyczne znaczenie ma właściwie jedna reakcja:

-Rozszczepienie eterów pod wpływem silnych kwasów (np.:HI,
HBr) .

W wyniku reakcji powstaje alkohol i halogenek alkilowy .

-

Utlenianie eterów do nadtlenków (reakcja nie ma znaczenia

syntetycznego)

O

CH

3

OH

Br

C

H

3

+

HBr

CH

3

CH

2

I

CH

3

CH

2

O

CH

3

CH

2

2

HI

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

O

CH

2

CH

2

CH

CH

2

O

O

O

H

CH

2

CH

2

C

CH

2

O

O

O

2