Alkohole

Alkohole – związki organiczne zawierające jedną lub więcej grup hydroksylowych połączonych z atomem węgla o hybrydyzacji sp³.

Najprostsze i najczęściej spotykane w życiu codziennym alkohole, to pochodne alkanów zawierające jedną grupę hydroksylową w cząsteczce, o wzorze ogólnym C_nH_2n+1OH, czyli alkohole monohydroksylowe, na przykład metylowy, etylowy, propylowy. Analogiczne związki organiczne, w których grupa hydroksylowa połączona jest z atomem węgla o hybrydyzacji sp², to fenole (hydroksylowe pochodne benzenu i innych związków aromatycznych) lub enole (hydroksylowe pochodne alkenów).

Właściwości fizyczne

Ze względu na obecność silnie elektroujemnego atomu tlenu i związanego z nim atomu wodoru alkohole tworzą wiązania wodorowe, ulegając asocjacji w większe struktury. W efekcie niższe alkohole mają wysokie temperatury wrzenia i małą lotność względem swojej masy:

metanol: T_w = 65 °C
etanol: T_w = 79 °C
propan-2-ol: T_w = 82 °C
propan-1-ol: T_w = 97 °C

Wyższe alkohole mają właściwości fizyczne zbliżone do alkanów o podobnych masach molowych.

Niższe alkohole doskonale rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych (np. w wodzie), natomiast wyższe lepiej rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych (przeważa część hydrofobowa). Obowiązuje zasada podobne rozpuszcza się w podobnym.

Rzędowość alkoholi

Rzędowość alkoholu jest równa rzędowości atomu węgla, z którym połączona jest grupa hydroksylowa.

Klasyfikacja alkoholi

alkohole jednowodorotlenowe (monohydroksylowe)
- alkanole, np. metanol, etanol
- alkenole, np. alkohol allilowy
- alkinole, np. alkohol propargilowy
- alkohole cykliczne, np. cykloheksanol
- alkohole aromatyczne, np. alkohol benzylowy (zawierają one grupę -OH przy łańcuchu bocznym, nie przy pierścieniu)
alkohole wielowodorotlenowe
- diole
- cukrole

Metody otrzymywania alkoholi

Wybrane metody otrzymywania alkoholi:

hydratacja alkenów (zachodzi w środowisku kwaśnym), na przykład:

CH₂=CH₂ + H₂O ^__H⁺_͕ CH₃–CH₂–OH

hydroliza halogenków alkilów
reakcja Grignarda
redukcja:
- kwasów karboksylowych, zwłaszcza wyższych kwasów tłuszczowych, łatwo dostępnych (powstają alkohole I-rzędowe)
- aldehydów (powstają alkohole I-rzędowe), na przykład:

CH₃–CHO + H₂ ^__kat._͕ CH₃–CH₂–OH

ketonów (powstają alkohole II-rzędowe), na przykład:

(CH₃)₂C=O + H₂ ^__kat._͕ (CH₃)₂CHOH

estrów (powstają alkohole I-rzędowe)

Hydrogenację katalityczną prowadzi się wobec katalizatorów niklowych, platynowych lub palladowych. Redukcję można też prowadzić wobec glinowodorku litu lub borowodorku sodu.

metody swoiste dla poszczególnych alkoholi

Właściwości chemiczne alkoholi

Najważniejsze reakcje alkoholi:

z metalami aktywnymi – tworzą się alkoholany
katalityczna dehydratacja (odwodnienie)
estryfikacja – reakcja z kwasami organicznymi lub nieorganicznymi, w wyniku której powstaje ester
utlenianie – przebieg reakcji zależy od rzędowości alkoholu i rodzaju utleniacza; przykładowo:

alkohole I-rzędowe

dichromiany utleniają alkohole I-rzędowe do aldehydów (aby zapobiec ich dalszemu utlenianiu, należy usuwać produkt ze środowiska reakcji od razu po powstaniu):

RCH₂OH + Cr₂O₇²⁻ → RCHO + Cr³⁺

Ze względu na trudności w zatrzymaniu powyższej reakcji na etapie aldehydu, w skali laboratoryjnej wydajniejszym utleniaczem jest chlorochromian pirydyny (PCC).

nadmanganian potasu i tlenek chromu(VI) w środowisku kwaśnym utleniają alkohole I-rzędowe od razu do kwasów karboksylowych lub ich soli, np.:

RCH₂OH + KMnO₄ → RCOOK + MnO₂ + KOH

alkohole II-rzędowe

dichromiany w środowisku kwaśnym i PCC utleniają alkohole II-rzędowe do ketonów:

R₂CHOH + Cr₂O₇²⁻ → R₂CO + Cr³⁺

nadmanganian potasu utlenia alkohole II-rzędowe także do ketonów, ale reakcja zazwyczaj biegnie dalej, z rozerwaniem wiązania C–C

alkohole III-rzędowe

w środowisku zasadowym nie ulegają utlenieniu wobec KMnO₄ lub K₂Cr₂O₇
w środowisku kwaśnym ulegają dehydratacji do alkenów i dalszemu rozkładowi.

Zastosowania

Spośród alkoholi największe znaczenie gospodarcze mają metanol i etanol.

Metanol

rozpuszczalnik (rozpuszczają się w nim tłuszcze, żywice i pokosty)
paliwo
przemysł chemiczny
przemysł farmaceutyczny

Osobny artykuł: Metanol.

Etanol

paliwo napędowe
przemysł spożywczy
przemysł farmaceutyczny

Osobny artykuł: Etanol.

Nomenklatura

Nazywanie alkoholi wodorotlenkami jest niepoprawne, ponieważ w wodorotlenkach między grupą -OH a atomem pierwiastka (najczęściej metalu) występuje wiązanie jonowe, natomiast w alkoholach między grupą -OH a atomem węgla występuje wiązanie kowalencyjne.

Nazwy systematyczne

Nazwy alkoholi tworzy się poprzez dodanie końcówki -ol z odpowiednim lokantem do nazwy macierzystego związku. Stara nomenklatura polegała na użyciu słowa alkohol i dodaniu nazwy alkilu w formie przymiotnikowej.

metanol, alkohol metylowy
propan-2-ol, 2-propanol, izopropanol, alkohol izopropylowy
propan-1-ol, n-propanol, alkohol n-propylowy
butano-2,3-diol

Zobacz też

Przypisy

1 2 J.D. Roberts, M.C. Caserio: Chemia organiczna. Warszawa: PWN, 1969, s. 392–394.
Robert T. Morrison, Robert N. Boyd: Chemia organiczna. T. 1. Warszawa: PWN, 1985. ISBN 83-01-04166-8.
1. ↑ S. 238–239 (hydratacja), 585 (hydroliza), 592–597 (reakcja Grignarda), 694–695 (redukcja kwasów), 722–723 (redukcja aldehydów i ketonów), 779 (redukcja estrów).
2. 1 2 3 S. 613–614.
1 2 3 4 John McMurry: Chemia organiczna. Wyd. 3. T. 3. Warszawa: PWN, 2005, s. 657–660. ISBN 83-01-14406-8.

[RobertsCaserio-1] 1 2 J.D. Roberts, M.C. Caserio: Chemia organiczna. Warszawa: PWN, 1969, s. 392–394.

[MorrisonEtAl1985-2] Robert T. Morrison, Robert N. Boyd: Chemia organiczna. T. 1. Warszawa: PWN, 1985. ISBN 83-01-04166-8.
↑ S. 238–239 (hydratacja), 585 (hydroliza), 592–597 (reakcja Grignarda), 694–695 (redukcja kwasów), 722–723 (redukcja aldehydów i ketonów), 779 (redukcja estrów).

1 2 3 S. 613–614.

[3] S. 238–239 (hydratacja), 585 (hydroliza), 592–597 (reakcja Grignarda), 694–695 (redukcja kwasów), 722–723 (redukcja aldehydów i ketonów), 779 (redukcja estrów).

[4] 1 2 3 S. 613–614.

[McMurry-5] 1 2 3 4 John McMurry: Chemia organiczna. Wyd. 3. T. 3. Warszawa: PWN, 2005, s. 657–660. ISBN 83-01-14406-8.

[3] S. 238–239 (hydratacja), 585 (hydroliza), 592–597 (reakcja Grignarda), 694–695 (redukcja kwasów), 722–723 (redukcja aldehydów i ketonów), 779 (redukcja estrów).

[4] 1 2 3 S. 613–614.