Primjeri su primarni alkoholi. Alkoholi
Struktura
Alkoholi (ili alkanoli) su organske tvari čije molekule sadrže jednu ili više hidroksilnih grupa (-OH grupa) povezanih s ugljikovodičnim radikalom.
Prema broju hidroksilnih grupa (atomnost), alkoholi se dijele na:
jednoatomski
dijatomski (glikoli)
triatomski.
Po svom karakteru razlikuju se sljedeći alkoholi:
Ograničavajući, koji sadrži samo ograničavajuće ugljikovodične radikale u molekuli
nezasićeni, koji sadrže višestruke (dvostruke i trostruke) veze između atoma ugljika u molekuli
aromatični, odnosno alkoholi koji sadrže benzenski prsten i hidroksilnu grupu u molekuli, međusobno povezani ne direktno, već preko atoma ugljika.
Organske supstance koje sadrže hidroksilne grupe u molekuli, direktno povezane sa atomom ugljenika benzenskog prstena, značajno se razlikuju po hemijskim svojstvima od alkohola i stoga se izdvajaju u samostalnu klasu organskih jedinjenja - fenola. Na primjer, hidroksibenzen fenol. Kasnije ćemo naučiti više o strukturi, svojstvima i upotrebi fenola.
Postoje i poliatomske (poliatomske) koje sadrže više od tri hidroksilne grupe u molekulu. Na primjer, najjednostavniji šestohidrični alkohol heksaol (sorbitol).
Treba napomenuti da su alkoholi koji sadrže dvije hidroksilne grupe na jednom atomu ugljika nestabilni i spontano se razgrađuju (podložni preraspodjelu atoma) sa stvaranjem aldehida i ketona: 
Nezasićeni alkoholi koji sadrže hidroksilnu grupu na atomu ugljika koji je povezan dvostrukom vezom nazivaju se ekoli. Lako je pretpostaviti da je naziv ove klase spojeva formiran od sufiksa -en i -ol, što ukazuje na prisustvo dvostruke veze i hidroksilne grupe u molekulima. Enoli su, po pravilu, nestabilni i spontano se transformišu (izomeriziraju) u karbonilna jedinjenja - aldehide i ketone. Ova reakcija je reverzibilna, sam proces se naziva keto-enol tautomerizam. Dakle, najjednostavniji enol - vinil alkohol se izuzetno brzo izomerizira u acetaldehid.
Prema prirodi atoma ugljika na koji je vezana hidroksilna grupa, alkoholi se dijele na:
Primarni, u čijim molekulima je hidroksilna grupa vezana za primarni atom ugljika
sekundarni, u čijim molekulima je hidroksilna grupa vezana za sekundarni atom ugljika
tercijarni, u čijim molekulima je hidroksilna grupa vezana za tercijarni atom ugljika, na primjer:
Nomenklatura i izomerizam
Prilikom formiranja naziva alkohola, nazivu ugljovodonika koji odgovara alkoholu dodaje se (generički) sufiks -ol. Brojevi iza sufiksa označavaju položaj hidroksilne grupe u glavnom lancu, a prefiksi di-, tri-, tetra- itd. označavaju njihov broj: 
Počevši od trećeg člana homolognog niza, alkoholi imaju izomerizam položaja funkcionalne grupe (propanol-1 i propanol-2), a od četvrtog - izomerizam ugljeničnog skeleta (butanol-1; 2-metilpropanol -1). Također ih karakterizira međuklasna izomerija - alkoholi su izomerni prema eterima.
Rod uključen u hidroksilnu grupu molekula alkohola oštro se razlikuje od atoma vodika i ugljika po svojoj sposobnosti da privuče i zadrži elektronske parove. Zbog toga molekuli alkohola imaju polarne C-O i O-H veze.
Fizička svojstva alkohola
S obzirom na polaritet O-H veze i značajan djelomični pozitivni naboj lokaliziran (fokusiran) na atomu vodika, kaže se da vodik hidroksilne grupe ima "kiseli" karakter. Po tome se oštro razlikuje od atoma vodika uključenih u ugljikovodični radikal.
Treba napomenuti da atom kisika hidroksilne grupe ima djelomični negativni naboj i dva nepodijeljena elektronska para, što omogućava alkoholima da formiraju posebne, takozvane vodikove veze između molekula. Vodikove veze nastaju interakcijom djelomično pozitivno nabijenog atoma vodika jednog molekula alkohola i djelomično negativno nabijenog atoma kisika drugog molekula. Zbog vodikovih veza između molekula alkoholi imaju abnormalno visoke tačke ključanja za svoju molekularnu težinu. Dakle, propan sa relativnom molekulskom težinom od 44 je gas u normalnim uslovima, a najjednostavniji od alkohola je metanol, koji ima relativnu molekulsku težinu od 32, u normalnim uslovima tečnost.
Donji i srednji članovi serije graničnih monohidričnih alkohola, koji sadrže od jednog do jedanaest atoma ugljika, su tekućine. Viši alkoholi (počev od C 12 H 25 OH) su čvrste materije na sobnoj temperaturi. Niži alkoholi imaju karakterističan alkoholni miris i pekoći ukus, dobro su rastvorljivi u vodi. Kako se ugljikovodični radikal povećava, topljivost alkohola u vodi se smanjuje, a oktanol se više ne miješa s vodom.
Hemijska svojstva
Svojstva organskih supstanci određuju njihov sastav i struktura. Alkoholi potvrđuju opšte pravilo. Njihovi molekuli uključuju ugljovodonične i hidroksilne radikale, pa su hemijska svojstva alkohola određena interakcijom i uticajem ovih grupa jedna na drugu. Svojstva karakteristična za ovu klasu jedinjenja su zbog prisustva hidroksilne grupe.
1. Interakcija alkohola sa alkalnim i zemnoalkalnim metalima. Da bi se identificirao učinak ugljikovodičnih radikala na hidroksilnu grupu, potrebno je uporediti svojstva tvari koja sadrži hidroksilnu grupu i ugljikovodični radikal, s jedne strane, i tvari koja sadrži hidroksilnu grupu, a ne sadrži ugljikovodični radikal , na drugoj. Takve tvari mogu biti, na primjer, etanol (ili drugi alkohol) i voda. Vodik hidroksilne grupe molekula alkohola i molekula vode može se reducirati alkalnim i zemnoalkalnim metalima (zamijenjeni njima).
S vodom je ova interakcija mnogo aktivnija nego s alkoholom, praćena velikim oslobađanjem topline i može dovesti do eksplozije. Ova razlika se objašnjava svojstvima davanja elektrona radikala najbližeg hidroksilnoj grupi. Posjedujući svojstva donora elektrona (+I-efekat), radikal neznatno povećava gustinu elektrona na atomu kisika, "zasićuje" ga o svom trošku, čime se smanjuje polaritet O-H veze i "kisela" priroda atom vodika hidroksilne grupe u molekulima alkohola u odnosu na molekule vode.
2. Interakcija alkohola sa vodonik-halogenidima. Zamjena hidroksilne grupe za halogen dovodi do stvaranja haloalkana.
Na primjer:
C2H5OH + HBr<->C2H5Br + H2O
Ova reakcija je reverzibilna.
3. Intermolekularna dehidracija alkohola - odvajanje molekula vode od dva molekula alkohola kada se zagrije u prisustvu agenasa za uklanjanje vode.
Kao rezultat intermolekularne dehidracije alkohola nastaju eteri. Dakle, kada se etil alkohol zagrije sa sumpornom kiselinom na temperaturu od 100 do 140 ° C, nastaje dietil (sumporni) etar.
4. Interakcija alkohola sa organskim i neorganskim kiselinama do nastanka estera (reakcija esterifikacije):
Reakciju esterifikacije kataliziraju jake anorganske kiseline.
Na primjer, kada etil alkohol i octena kiselina reaguju, nastaje etil acetat - etil acetat: 
5. Intramolekularna dehidracija alkohola nastaje kada se alkoholi zagriju u prisustvu dehidrirajućih agenasa na temperaturu veću od temperature intermolekularne dehidratacije. Kao rezultat, nastaju alkeni. Ova reakcija je posljedica prisustva atoma vodika i hidroksilne grupe kod susjednih atoma ugljika. Primjer je reakcija dobivanja etena (etilena) zagrijavanjem etanola iznad 140°C u prisustvu koncentrovane sumporne kiseline.
6. Oksidacija alkohola se obično vrši jakim oksidantima, kao što su kalij-dihromat ili kalijum permanganat u kiseloj sredini. U ovom slučaju, djelovanje oksidacijskog sredstva usmjereno je na atom ugljika koji je već povezan s hidroksilnom grupom. U zavisnosti od prirode alkohola i reakcionih uslova, mogu se formirati različiti produkti. Dakle, primarni alkoholi se prvo oksidiraju u aldehide, a zatim u karboksilne kiseline: 
Tercijarni alkoholi su prilično otporni na oksidaciju. Međutim, u teškim uslovima (jako oksidaciono sredstvo, visoka temperatura) moguća je oksidacija tercijarnih alkohola, do koje dolazi kidanjem ugljik-ugljik veza najbližih hidroksilnoj grupi.
7. Dehidrogenacija alkohola. Kada se alkoholna para na 200-300°C propušta preko metalnog katalizatora, kao što je bakar, srebro ili platina, primarni alkoholi se pretvaraju u aldehide, a sekundarni u ketone:
Prisutnost nekoliko hidroksilnih grupa istovremeno u molekulu alkohola određuje specifična svojstva polihidričnih alkohola, koji su sposobni da formiraju svijetloplava kompleksna jedinjenja rastvorljiva u vodi pri interakciji sa svježim precipitatom bakar(II) hidroksida.
Monohidrični alkoholi nisu u stanju da uđu u ovu reakciju. Dakle, to je kvalitativna reakcija na polihidrične alkohole.
Alkoholati alkalnih i zemnoalkalnih metala podležu hidrolizi u interakciji s vodom. Na primjer, kada se natrijum etoksid otopi u vodi, dolazi do reverzibilne reakcije
C2H5ONa + HOH<->C2H5OH + NaOH
čiji je balans skoro potpuno pomeren udesno. Ovo također potvrđuje da je voda po svojim kiselim svojstvima ("kisela" priroda vodika u hidroksilnoj grupi) superiornija od alkohola. Dakle, interakcija alkoholata s vodom može se smatrati interakcijom soli vrlo slabe kiseline (u ovom slučaju alkohol koji je formirao alkoholat djeluje tako) sa jačom kiselinom (tu ulogu igra voda).
Alkoholi mogu pokazati osnovna svojstva pri interakciji s jakim kiselinama, formirajući alkiloksonijeve soli zbog prisustva usamljenog elektronskog para na atomu kisika hidroksilne grupe: 
Reakcija esterifikacije je reverzibilna (reverzna reakcija je hidroliza estera), ravnoteža se pomiče udesno u prisustvu sredstava za uklanjanje vode.
Intramolekularna dehidracija alkohola odvija se u skladu sa Zajcevovim pravilom: kada se voda odvoji od sekundarnog ili tercijarnog alkohola, atom vodonika se odvaja od najmanje hidrogeniranog atoma ugljika. Dakle, dehidracija butanola-2 dovodi do butena-2, ali ne i do butena-1.
Prisustvo ugljovodoničnih radikala u molekulima alkohola ne može a da ne utiče na hemijska svojstva alkohola.
Hemijska svojstva alkohola zbog ugljikovodičnih radikala su različita i zavise od njegove prirode. Dakle, svi alkoholi sagorevaju; nezasićeni alkoholi koji sadrže dvostruku C=C vezu u molekulu ulaze u reakcije adicije, podvrgavaju se hidrogenizaciji, dodaju vodonik, reagiraju sa halogenima, na primjer, obezbojavaju bromsku vodu itd.
Kako doći
1. Hidroliza haloalkana. Već znate da je formiranje haloalkana u interakciji alkohola sa halogenovodonicima reverzibilna reakcija. Stoga je jasno da se alkoholi mogu dobiti hidrolizom haloalkana - reakcijom ovih jedinjenja sa vodom.
Polihidrični alkoholi se mogu dobiti hidrolizom haloalkana koji sadrže više od jednog atoma halogena u molekulu.
2. Hidratacija alkena - dodavanje vode na r-vezu molekula alkena - vam je već poznato. Hidratacija propena dovodi, prema Markovnikovom pravilu, do stvaranja sekundarnog alkohola - propanola-2.
HE
l
CH2=CH-CH3 + H20 -> CH3-CH-CH3
propen propanol-2
3. Hidrogenacija aldehida i ketona. Već znate da oksidacija alkohola u blagim uslovima dovodi do stvaranja aldehida ili ketona. Očigledno je da se alkoholi mogu dobiti hidrogenacijom (redukcijom vodonika, dodavanjem vodika) aldehida i ketona.
4. Oksidacija alkena. Glikoli, kao što je već napomenuto, mogu se dobiti oksidacijom alkena s vodenim rastvorom kalijum permanganata. Na primjer, etilen glikol (etandiol-1,2) nastaje tokom oksidacije etilena (etena).
5. Specifične metode za dobijanje alkohola. Neki alkoholi se dobijaju na načine koji su karakteristični samo za njih. Tako se metanol u industriji proizvodi interakcijom vodika sa ugljičnim monoksidom (II) (ugljični monoksid) pri povišenom tlaku i visokoj temperaturi na površini katalizatora (cink oksid).
Mješavina ugljičnog monoksida i vodonika potrebna za ovu reakciju, koja se također naziva (razmislite zašto!) "sintetski plin", dobiva se propuštanjem vodene pare preko vrućeg uglja.
6. Fermentacija glukoze. Ovaj način dobijanja etil (vinskog) alkohola poznat je čovjeku od davnina.
Razmotrimo reakciju dobivanja alkohola iz haloalkana - reakciju hidrolize halogenih derivata ugljikovodika. Obično se izvodi u alkalnoj sredini. Oslobođena bromovodična kiselina se neutralizira, a reakcija se nastavlja gotovo do kraja.
Ova reakcija, kao i mnoge druge, odvija se mehanizmom nukleofilne supstitucije.
To su reakcije, čija je glavna faza supstitucija, koja se odvija pod utjecajem nukleofilne čestice.
Podsjetimo da je nukleofilna čestica molekul ili ion koji ima nepodijeljeni elektronski par i može biti privučen "pozitivnim nabojem" - regijama molekula sa smanjenom gustinom elektrona.
Najčešće nukleofilne vrste su molekuli amonijaka, vode, alkohola ili anjona (hidroksil, halogenid, alkoksid ion).
Čestica (atom ili grupa atoma) koja je zamijenjena kao rezultat reakcije za nukleofil naziva se odlazeća grupa.
Zamjena hidroksilne grupe alkohola za halid ion također se odvija mehanizmom nukleofilne supstitucije:
CH3CH2OH + HBr -> CH3CH2Br + H20
Zanimljivo je da ova reakcija počinje dodatkom vodikovog kationa na atom kisika koji se nalazi u hidroksilnoj grupi:
CH3CH2-OH + H+ -> CH3CH2-OH
Pod djelovanjem vezanog pozitivno nabijenog jona, C-O veza se još više pomjera prema kisiku, a efektivni pozitivni naboj na atomu ugljika raste.
To dovodi do činjenice da se nukleofilna supstitucija halogenim ionom odvija mnogo lakše, a molekula vode se odvaja pod djelovanjem nukleofila.
CH3CH2-OH+ + Br -> CH3CH2Br + H2O
Dobivanje etera
Pod dejstvom natrijum-alkoholata na bromoetan, atom broma se zamenjuje alkoholnim jonom i nastaje etar.
Opća reakcija nukleofilne supstitucije može se napisati na sljedeći način:
R - X + HNu -> R - Nu + HX,
ako je nukleofilna čestica molekul (HBr, H20, CH3CH2OH, NH3, CH3CH2NH2),
R-X + Nu - -> R-Nu + X -,
ako je nukleofil anjon (OH, Br-, CH3CH2O -), gdje je X halogen, Nu je nukleofilna čestica.
Pojedinačni predstavnici alkohola i njihovo značenje
Metanol (metil alkohol CH3OH) je bezbojna tečnost sa karakterističnim mirisom i tačkom ključanja od 64,7 °C. Gori blago plavičastim plamenom. Istorijski naziv metanola - drveni alkohol - objašnjava se jednim od načina njegovog dobijanja - destilacijom tvrdog drveta (grčki - vino, napiti se; supstanca, drvo).
Metanol je veoma toksičan! Zahtijeva pažljivo rukovanje prilikom rada s njim. Pod djelovanjem enzima alkohol dehidrogenaze, u tijelu se pretvara u formaldehid i mravlju kiselinu, koje oštećuju mrežnicu, uzrokuju odumiranje vidnog živca i potpuni gubitak vida. Gutanje više od 50 ml metanola uzrokuje smrt.
Etanol (etil alkohol C2H5OH) je bezbojna tečnost sa karakterističnim mirisom i tačkom ključanja od 78,3 °C. zapaljiv Može se mešati sa vodom u bilo kom odnosu. Koncentracija (jačina) alkohola obično se izražava kao volumni postotak. "Čisti" (medicinski) alkohol je proizvod dobijen od prehrambenih sirovina i koji sadrži 96% (volumenski) etanola i 4% (volumenski) vode. Da bi se dobio bezvodni etanol - "apsolutni alkohol", ovaj proizvod se tretira supstancama koje hemijski vezuju vodu (kalcijum oksid, bezvodni bakar (II) sulfat itd.).
Kako bi se alkohol koji se koristi u tehničke svrhe učinio neprikladnim za piće, u njega se dodaju male količine teško odvojivih otrovnih tvari, neugodnog mirisa i odvratnog okusa i toniraju. Alkohol koji sadrži takve aditive naziva se denaturirani ili metilni alkohol.
Etanol se široko koristi u industriji za proizvodnju sintetičkog kaučuka, lijekova, koristi se kao otapalo, dio je lakova i boja, parfema. U medicini, etil alkohol je najvažniji dezinficijens. Koristi se za pravljenje alkoholnih pića.
Male količine etilnog alkohola, kada se progutaju, smanjuju osjetljivost na bol i blokiraju procese inhibicije u moždanoj kori, uzrokujući stanje intoksikacije. U ovoj fazi djelovanja etanola povećava se separacija vode u stanicama i posljedično se ubrzava stvaranje urina, što rezultira dehidracijom organizma.
Osim toga, etanol uzrokuje širenje krvnih žila. Pojačani protok krvi u kapilarama kože dovodi do crvenila kože i osjećaja topline.
U velikim količinama, etanol inhibira aktivnost mozga (faza inhibicije), uzrokuje kršenje koordinacije pokreta. Međuprodukt oksidacije etanola u organizmu - acetaldehid - izuzetno je toksičan i izaziva teška trovanja.
Sustavna upotreba etilnog alkohola i pića koja ga sadrže dovodi do trajnog smanjenja produktivnosti mozga, odumiranja stanica jetre i njihove zamjene vezivnim tkivom - ciroze jetre.
Ethandiol-1,2 (etilen glikol) je bezbojna viskozna tečnost. Otrovno. Slobodno rastvorljiv u vodi. Vodene otopine ne kristaliziraju na temperaturama znatno ispod 0 °C, što im omogućava da se koriste kao komponenta rashladnih sredstava protiv smrzavanja - antifriza za motore s unutarnjim sagorijevanjem.
Propantriol-1,2,3 (glicerin) je viskozna, sirupasta tečnost, slatkog ukusa. Slobodno rastvorljiv u vodi. Neisparljiv Kao sastavni dio estera, dio je masti i ulja. Široko se koristi u kozmetičkoj, farmaceutskoj i prehrambenoj industriji. U kozmetici glicerin ima ulogu omekšivača i umirujućeg sredstva. Dodaje se pasti za zube kako bi se spriječilo isušivanje. Glicerin se dodaje konditorskim proizvodima kako bi se spriječila njihova kristalizacija. Raspršuje se na duhan, u tom slučaju djeluje kao humektant, sprječavajući da se listovi duhana isuši i mrve prije obrade. Dodaje se u ljepila da se ne bi prebrzo osuše, te u plastiku, posebno u celofan. U potonjem slučaju, glicerin djeluje kao plastifikator, djelujući kao lubrikant između molekula polimera i na taj način plastici daje potrebnu fleksibilnost i elastičnost.
1. Koje supstance se nazivaju alkoholi? Po kojim osnovama se klasifikuju alkoholi? Koje alkohole treba pripisati butanolu-2? buten-3-ol-1? penten-4-diol-1,2?
2. Napišite strukturne formule alkohola navedenih u vježbi 1.
3. Postoje li kvartarni alkoholi? Objasnite odgovor.
4. Koliko alkohola ima molekulsku formulu C5H120? Napišite strukturne formule ovih supstanci i imenujte ih. Može li ova formula odgovarati samo alkoholima? Napišite strukturne formule dviju tvari koje imaju formulu C5H120 i nisu u srodstvu s alkoholima.
5. Navedite supstance čije su strukturne formule date u nastavku: 
6. Napišite strukturne i empirijske formule supstance čiji je naziv 5-metil-4-heksen-1-inol-3. Uporedite broj atoma vodika u molekulu ovog alkohola sa brojem atoma vodika u molekulu alkana sa istim brojem atoma ugljika. Šta objašnjava ovu razliku?
7. Upoređujući elektronegativnost ugljika i vodonika, objasni zašto je O-H kovalentna veza polarnija od C-O veze.
8. Šta mislite, koji od alkohola - metanol ili 2-metilpropanol-2 - će aktivnije reagovati sa natrijumom? Objasnite svoj odgovor. Napišite jednačine za odgovarajuće reakcije.
9. Napišite jednačine reakcije za interakciju propanola-2 (izopropil alkohola) sa natrijumom i bromovodonikom. Navedite produkte reakcije i navedite uslove za njihovu realizaciju.
10. Smjesa para propanola-1 i propanola-2 propuštena je preko zagrijanog bakar(II) oksida. Kakve bi se reakcije mogle dogoditi? Napišite jednačine za ove reakcije. Kojim klasama organskih jedinjenja pripadaju njihovi proizvodi?
11. Koji proizvodi mogu nastati tokom hidrolize 1,2-dihloropropanola? Napišite jednačine za odgovarajuće reakcije. Imenujte proizvode ovih reakcija.
12. Napišite jednadžbe za reakcije hidrogenacije, hidratacije, halogenacije i hidrohalogenacije 2-propenola-1. Imenujte proizvode svih reakcija.
13. Napišite jednačine interakcije glicerola sa jednim, dva i tri mola sirćetne kiseline. Napišite jednadžbu za hidrolizu estera – produkta esterifikacije jednog mola glicerola i tri mola octene kiseline.
četrnaest*. Tokom interakcije primarnog ograničavajućeg monohidričnog alkohola sa natrijumom, oslobođeno je 8,96 litara gasa (n.a.). Dehidracijom iste mase alkohola nastaje alken mase 56 g. Uspostavite sve moguće strukturne formule alkohola.
petnaest*. Volumen ugljičnog dioksida koji se oslobađa pri sagorijevanju zasićenog monohidričnog alkohola je 8 puta veći od volumena vodonika koji se oslobađa tokom djelovanja viška natrijuma na istu količinu alkohola. Odredite strukturu alkohola, ako je poznato da pri oksidaciji nastaje keton.
Upotreba alkohola
Budući da alkoholi imaju različita svojstva, područje primjene je prilično opsežno. Pokušajmo otkriti gdje se koriste alkoholi.
Alkoholi u prehrambenoj industriji
Alkohol kao što je etanol je osnova svih alkoholnih pića. A dobiva se od sirovina koje sadrže šećer i škrob. Takve sirovine mogu biti šećerna repa, krompir, grožđe, kao i razne žitarice. Zahvaljujući savremenim tehnologijama u proizvodnji alkohola, prečišćava se od fuzelnih ulja.
Prirodno sirće također sadrži sirovine dobivene iz etanola. Ovaj proizvod se dobiva oksidacijom bakterijama octene kiseline i aeracijom.
Ali u prehrambenoj industriji se ne koristi samo etanol, već i glicerin. Ovaj aditiv za hranu pospešuje vezivanje tečnosti koje se ne mešaju. Glicerin, koji je dio likera, može im dati viskoznost i slatkast okus.
Također, glicerin se koristi u proizvodnji pekarskih, tjestenina i konditorskih proizvoda.
Lek
U medicini je etanol jednostavno nezamjenjiv. U ovoj industriji se široko koristi kao antiseptik, jer ima svojstva koja mogu uništiti mikrobe, odgoditi bolne promjene u krvi i ne dopuštaju razgradnju u otvorenim ranama.
Etanol koriste medicinski radnici prije raznih zahvata. Ovaj alkohol ima svojstva dezinfekcije i sušenja. Tokom veštačke ventilacije pluća, etanol deluje kao sredstvo protiv pene. Takođe, etanol može biti jedna od komponenti u anesteziji.
Kod prehlade, etanol se može koristiti kao oblog za zagrijavanje, a kada se ohladi, kao sredstvo za trljanje, jer njegove tvari pomažu u obnavljanju tijela tokom vrućine i zimice.
U slučaju trovanja etilen glikolom ili metanolom, upotreba etanola pomaže u smanjenju koncentracije toksičnih tvari i djeluje kao protuotrov.
Alkoholi također igraju veliku ulogu u farmakologiji, jer se koriste za pripremu ljekovitih tinktura i svih vrsta ekstrakata.
Alkoholi u kozmetici i parfimeriji
U parfimeriji je neizostavan i alkohol, jer su u osnovi gotovo svih parfemskih proizvoda voda, alkohol i parfemski koncentrat. Etanol u ovom slučaju djeluje kao rastvarač za aromatične tvari. Ali 2-feniletanol ima cvjetni miris i može zamijeniti prirodno ružino ulje u parfimeriji. Koristi se u proizvodnji losiona, krema itd.
Glicerin je također osnova za mnoge kozmetike, jer ima sposobnost privlačenja vlage i aktivno hidratizira kožu. A prisustvo etanola u šamponima i regeneratorima pomaže u hidrataciji kože i olakšava češljanje kose nakon pranja kose.
Gorivo
Pa, supstance koje sadrže alkohol kao što su metanol, etanol i butanol-1 se široko koriste kao gorivo.
Zahvaljujući preradi biljnih sirovina kao što su šećerna trska i kukuruz, bilo je moguće dobiti bioetanol, koji je ekološki prihvatljivo biogorivo.
U posljednje vrijeme u svijetu je postala popularna proizvodnja bioetanola. Uz njegovu pomoć pojavila se perspektiva u obnavljanju resursa goriva.
Rastvarači, tenzidi
Pored već navedenih područja primjene alkohola, može se primijetiti da su i oni dobri rastvarači. Najpopularniji u ovoj oblasti su izopropanol, etanol, metanol. Koriste se i u proizvodnji bitne hemije. Bez njih nije moguća potpuna briga o automobilu, odjeći, kućnom priboru itd.
Upotreba žestokih pića u raznim oblastima našeg djelovanja pozitivno utiče na našu ekonomiju i utječe u naše živote.
Alkoholi su raznolika i opsežna klasa hemijskih jedinjenja.
Alkoholi su hemijska jedinjenja čije molekule sadrže OH hidroksilne grupe povezane sa ugljovodoničnim radikalom.
Ugljikovodični radikal se sastoji od atoma ugljika i vodika. Primjeri ugljikovodičnih radikala - CH 3 - metil, C 2 H 5 - etil. Često se ugljikovodični radikal jednostavno označava slovom R. Ali ako su različiti radikali prisutni u formuli, oni se označavaju sa R", R", R""" itd.
Nazivi alkohola se formiraju dodavanjem sufiksa -ol imenu odgovarajućeg ugljovodonika.
Klasifikacija alkohola
Alkoholi su jednoatomni i polihidrični. Ako postoji samo jedna hidroksilna grupa u molekulu alkohola, onda se takav alkohol naziva monohidričnim. Ako je broj hidroksilnih grupa 2, 3, 4, itd., onda je ovo polihidrični alkohol.
Primjeri monohidričnih alkohola: CH 3 -OH - metanol ili metil alkohol, CH 3 CH 2 -OH - etanol ili etil alkohol.
Prema tome, postoje dvije hidroksilne grupe u molekulu dihidričnog alkohola, tri u molekulu trihidričnog alkohola, itd.
Monohidrični alkoholi
Opšta formula za monohidrične alkohole može se predstaviti kao R-OH.
Prema vrsti slobodnih radikala uključenih u molekulu, monohidrični alkoholi se dijele na zasićene (zasićene), nezasićene (nezasićene) i aromatične alkohole.
Kod zasićenih ugljikovodičnih radikala, atomi ugljika su povezani jednostavnim C - C vezama. U nezasićenim radikalima postoji jedan ili više parova ugljikovih atoma povezanih dvostrukim C = C ili trostrukim C ≡ C vezama.
Sastav zasićenih alkohola uključuje zasićene radikale.
CH 3 CH 2 CH 2 -OH - zasićeni alkohol propanol-1 ili propilen alkohol.
Shodno tome, nezasićeni alkoholi sadrže nezasićene radikale.
CH 2 \u003d CH - CH 2 - OH - nezasićeni alkohol propenol 2-1 (alilni alkohol)
A benzenski prsten C 6 H 5 uključen je u molekulu aromatičnog alkohola.
C 6 H 5 -CH 2 -OH - aromatični alkohol fenilmetanol (benzil alkohol).
Ovisno o vrsti atoma ugljika povezanog s hidroksilnom grupom, alkoholi se dijele na primarne ((R-CH 2 -OH), sekundarne (R-CHOH-R") i tercijarne (RR"R""C-OH) alkohole .
Hemijska svojstva monohidričnih alkohola
1. Alkoholi sagorevaju i stvaraju ugljični dioksid i vodu. Tokom sagorevanja oslobađa se toplota.
C 2 H 5 OH + 3O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O
2. Kada alkoholi reaguju sa alkalnim metalima, nastaje natrijum alkoholat i oslobađa se vodonik.
C 2 H 5 -OH + 2Na → 2C 2 H 5 ONa + H 2
3. Reakcija sa halogenovodonikom. Kao rezultat reakcije nastaje haloalkan (bromoetan i voda).
C 2 H 5 OH + HBr → C 2 H 5 Br + H 2 O
4. Intramolekularna dehidracija nastaje pri zagrevanju i pod uticajem koncentrovane sumporne kiseline. Rezultat je nezasićeni ugljovodonik i voda.
H 3 - CH 2 - OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O
5. Oksidacija alkohola. Alkoholi ne oksidiraju na normalnim temperaturama. Ali uz pomoć katalizatora i pri zagrijavanju dolazi do oksidacije.
Polihidrični alkoholi
Kao supstance koje sadrže hidroksilne grupe, polihidrični alkoholi imaju hemijska svojstva slična monohidričnim alkoholima, ali istovremeno reaguju sa nekoliko hidroksilnih grupa.
Polihidrični alkoholi reaguju s aktivnim metalima, s halogenovodončnim kiselinama i s dušičnom kiselinom.
Dobijanje alkohola
Razmotrite metode za dobivanje alkohola na primjeru etanola, čija je formula C 2 H 5 OH.
Najstarija od njih je destilacija alkohola iz vina, gdje nastaje kao rezultat fermentacije slatkih tvari. Proizvodi koji sadrže škrob su također sirovine za proizvodnju etilnog alkohola, koji se procesom fermentacije pretvaraju u šećer koji se potom fermentira u alkohol. Ali proizvodnja etilnog alkohola na ovaj način zahtijeva veliku potrošnju prehrambenih sirovina.
Mnogo savršenija sintetička metoda za proizvodnju etilnog alkohola. U ovom slučaju, etilen se hidrira parom.
C 2 H 4 + H 2 O → C 2 H 5 OH
Među polihidričnim alkoholima najpoznatiji je glicerin koji se dobija cijepanjem masti ili sintetički iz propilena koji nastaje pri visokotemperaturnoj rafinaciji ulja.
Sadržaj članka
ALKOHOL(alkoholi) - klasa organskih jedinjenja koja sadrži jednu ili više C-OH grupa, dok je OH hidroksilna grupa vezana za alifatski atom ugljika (jedinjenja u kojima je atom ugljika u C-OH grupi dio aromatskog jezgra su zvani fenoli)
Klasifikacija alkohola je raznolika i ovisi o tome koja se karakteristika strukture uzima kao osnova.
1. U zavisnosti od broja hidroksilnih grupa u molekuli, alkoholi se dele na:
a) jednoatomne (sadrže jednu hidroksil OH grupu), na primjer, metanol CH 3 OH, etanol C 2 H 5 OH, propanol C 3 H 7 OH
b) poliatomski (dvije ili više hidroksilnih grupa), na primjer, etilen glikol
HO-CH 2 -CH 2 -OH, glicerol HO-CH 2 -CH (OH) -CH 2 -OH, pentaeritritol C (CH 2 OH) 4.
Spojevi u kojima jedan atom ugljika ima dvije hidroksilne grupe su u većini slučajeva nestabilni i lako se pretvaraju u aldehide, dok se voda odvaja: RCH (OH) 2 ® RCH = O + H 2 O
2. Prema vrsti atoma ugljika na koji je vezana OH grupa, alkoholi se dijele na:
a) primarni, u kojem je OH grupa vezana za primarni atom ugljika. Primarni atom ugljika se zove (označen crvenom bojom), povezan sa samo jednim atomom ugljika. Primjeri primarnih alkohola - etanol CH 3 - C H 2 -OH, propanol CH 3 -CH 2 - C H 2 -OH.
b) sekundarni, u kojem je OH grupa vezana za sekundarni atom ugljika. Sekundarni atom ugljika (označen plavom bojom) vezan je istovremeno za dva atoma ugljika, na primjer, sekundarni propanol, sekundarni butanol (slika 1).
Rice. jedan. STRUKTURA SEKUNDARNIH ALKOHOLA
c) tercijarni, u kojem je OH grupa vezana za tercijarni atom ugljika. Tercijarni atom ugljika (označen zelenom bojom) vezan je istovremeno za tri susjedna atoma ugljika, na primjer, tercijarni butanol i pentanol (slika 2).
Rice. 2. STRUKTURA TERCIJARNIH ALKOHOLA
Alkoholna grupa vezana za nju također se naziva primarna, sekundarna ili tercijarna, prema vrsti atoma ugljika.
U polihidričnim alkoholima koji sadrže dvije ili više OH grupa, i primarne i sekundarne HO grupe mogu biti prisutne istovremeno, na primjer, u glicerolu ili ksilitolu (slika 3).
Rice. 3. KOMBINACIJA PRIMARNIH I SEKUNDARNIH OH-GRUPA U STRUKTURI POLIATOMSKIH ALKOHOLA.
3. Prema strukturi organskih grupa povezanih OH grupom, alkoholi se dijele na zasićene (metanol, etanol, propanol), nezasićene, na primjer, alil alkohol CH 2 \u003d CH - CH 2 -OH, aromatične (npr. , benzil alkohol C 6 H 5 CH 2 OH) koji sadrži aromatičnu grupu u R grupi.
Nezasićeni alkoholi, kod kojih OH grupa "priključuje" dvostruku vezu, tj. vezani za atom ugljika koji istovremeno sudjeluje u stvaranju dvostruke veze (na primjer, vinil alkohol CH 2 = CH–OH), izuzetno su nestabilni i odmah se izomeriziraju ( cm.IZOMERIZACIJA) u aldehide ili ketone:
CH 2 \u003d CH–OH ® CH 3 -CH \u003d O
Nomenklatura alkohola.
Za uobičajene alkohole jednostavne strukture koristi se pojednostavljena nomenklatura: naziv organske grupe pretvara se u pridjev (koristeći sufiks i završetak " novo”) i dodajte riječ “alkohol”:
U slučaju kada je struktura organske grupe složenija, koriste se pravila zajednička za svu organsku hemiju. Imena sastavljena prema takvim pravilima nazivaju se sistematskim. U skladu s ovim pravilima, ugljikovodični lanac se numerira od kraja kojem je OH grupa najbliža. Zatim se ova numeracija koristi za označavanje položaja različitih supstituenata duž glavnog lanca, sufiks “ol” i broj koji označava položaj OH grupe dodaju se na kraj naziva (slika 4):
Rice. četiri. SISTEMSKI NAZIVI ALKOHOLA. Funkcionalne (OH) i supstituentne (CH 3) grupe, kao i njihovi odgovarajući digitalni indeksi, istaknuti su različitim bojama.
Sistematski nazivi najjednostavnijih alkohola prave se po istim pravilima: metanol, etanol, butanol. Za neke alkohole sačuvani su trivijalni (pojednostavljeni) nazivi koji su se istorijski razvili: propargil alkohol HCê C–CH 2 –OH, glicerol HO–CH 2 –CH (OH)–CH 2 –OH, pentaeritritol C (CH 2 OH) 4, fenetil alkohol C 6 H 5 -CH 2 -CH 2 -OH.
Fizička svojstva alkohola.
Alkoholi su rastvorljivi u većini organskih rastvarača, prva tri najjednostavnija predstavnika - metanol, etanol i propanol, kao i tercijarni butanol (H 3 C) 3 COH - se mešaju sa vodom u bilo kom odnosu. Sa povećanjem broja C atoma u organskoj grupi počinje djelovati hidrofobni (vodoodbojni) učinak, topljivost u vodi postaje ograničena, a kod R koji sadrži više od 9 atoma ugljika, praktički nestaje.
Zbog prisustva OH grupa, između molekula alkohola nastaju vodikove veze.
Rice. 5. VODIKOVE VEZE U ALKOHOLIMA(prikazano isprekidanom linijom)
Kao rezultat toga, svi alkoholi imaju višu tačku ključanja od odgovarajućih ugljikovodika, na primjer, T. kip. etanol +78°C, i T. kip. etan –88,63°C; T. kip. butanol i butan +117,4°C i –0,5°C, respektivno.
Hemijska svojstva alkohola.
Alkohole odlikuju različite transformacije. Reakcije alkohola imaju neke opšte obrasce: reaktivnost primarnih monohidričnih alkohola je veća od sekundarnih, zauzvrat, sekundarni alkoholi su hemijski aktivniji od tercijarnih. Za dihidrične alkohole, u slučaju kada su OH grupe locirane na susjednim atomima ugljika, uočava se povećana (u poređenju sa monohidričnim alkoholima) reaktivnost zbog međusobnog utjecaja ovih grupa. Za alkohole su moguće reakcije koje se odvijaju cijepanjem i C–O i O–H veza.
1. Reakcije koje se odvijaju kroz O–N vezu.
U interakciji s aktivnim metalima (Na, K, Mg, Al), alkoholi pokazuju svojstva slabih kiselina i formiraju soli koje se nazivaju alkoholati ili alkoksidi:
2CH 3 OH + 2Na® 2CH 3 OK + H 2
Alkoholati su hemijski nestabilni i hidroliziraju se pod djelovanjem vode u alkohol i metalni hidroksid:
C 2 H 5 OK + H 2 O ® C 2 H 5 OH + KOH
Ova reakcija pokazuje da su alkoholi slabije kiseline u odnosu na vodu (jaka kiselina istiskuje slabu), osim toga, u interakciji sa alkalnim rastvorima, alkoholi ne stvaraju alkoholate. Međutim, u polihidričnim alkoholima (u slučaju kada su OH grupe vezane za susjedne C atome), kiselost alkoholnih grupa je mnogo veća i mogu formirati alkoholate ne samo u interakciji s metalima, već i sa alkalijama:
HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2NaOH ® NaO–CH 2 –CH 2 –ONa + 2H 2 O
Kada su HO grupe u polihidričnim alkoholima vezane za nesusedne C atome, svojstva alkohola su bliska monohidričnim, jer se ne javlja međusobni uticaj HO grupa.
U interakciji s mineralnim ili organskim kiselinama, alkoholi stvaraju estre - spojeve koji sadrže R-O-A fragment (A je kiselinski ostatak). Do stvaranja estera dolazi i pri interakciji alkohola sa anhidridima i kiselim hloridima karboksilnih kiselina (slika 6).
Pod dejstvom oksidacionih sredstava (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4), primarni alkoholi formiraju aldehide, a sekundarni alkoholi ketone (Sl. 7)
Rice. 7. STVARANJE ALDEHIDA I KETONA TOKOM OKSIDACIJE ALKOHOLA
Redukcija alkohola dovodi do stvaranja ugljovodonika koji sadrže isti broj C atoma kao početni molekul alkohola (slika 8).
Rice. osam. OBRADA BUTANOLA
2. Reakcije koje se odvijaju na C–O vezi.
U prisustvu katalizatora ili jakih mineralnih kiselina alkoholi se dehidriraju (odvaja se voda), a reakcija može teći u dva smjera:
a) intermolekularna dehidracija uz učešće dva molekula alkohola, dok se C–O veze u jednom od molekula prekidaju, što rezultira stvaranjem etera – jedinjenja koja sadrže R–O–R fragment (slika 9A).
b) prilikom intramolekularne dehidracije nastaju alkeni - ugljovodonici sa dvostrukom vezom. Često se oba procesa – formiranje etra i alkena – odvijaju paralelno (slika 9B).
U slučaju sekundarnih alkohola, tokom formiranja alkena moguća su dva pravca reakcije (slika 9C), preovlađujući je onaj u kome se tokom kondenzacije vodik odvaja od najmanje hidrogenizovanog atoma ugljika (označeno sa broj 3), tj. okružen sa manje atoma vodika (u poređenju sa atomom 1). Prikazano na sl. Za proizvodnju alkena i etera koristi se 10 reakcija.
Do pucanja C–O veze u alkoholima dolazi i kada se OH grupa zameni halogenom, ili amino grupom (slika 10).
Rice. deset. ZAMJENA OH-GRUPE U ALKOHOLIMA SA HALOGENOM ILI AMINOM SKUPOM
Reakcije prikazane na sl. 10 se koristi za proizvodnju halokarbonata i amina.
Dobijanje alkohola.
Neke od gore prikazanih reakcija (sl. 6,9,10) su reverzibilne i, pod promjenjivim uvjetima, mogu se odvijati u suprotnom smjeru, što dovodi do proizvodnje alkohola, na primjer, tokom hidrolize estera i halougljika (sl. 11A i B), kao i hidratacijski alkeni - dodavanjem vode (slika 11B).
Rice. jedanaest. PROIZVODNJA ALKOHOLA HIDROLIZOM I HIDRACIJOM ORGANSKIH JEDINJENJA
Reakcija hidrolize alkena (slika 11, shema B) je u osnovi industrijske proizvodnje nižih alkohola koji sadrže do 4 atoma ugljika.
Etanol nastaje i tokom takozvane alkoholne fermentacije šećera, na primjer, glukoze C 6 H 12 O 6. Proces se odvija u prisustvu gljivica kvasca i dovodi do stvaranja etanola i CO 2:
C 6 H 12 O 6 ® 2C 2 H 5 OH + 2CO 2
Fermentacija ne može proizvesti više od 15% vodene otopine alkohola, jer kvasci umiru pri višoj koncentraciji alkohola. Destilacijom se dobijaju alkoholne otopine veće koncentracije.
Metanol se industrijski proizvodi redukcijom ugljičnog monoksida na 400°C pod pritiskom od 20-30 MPa u prisustvu katalizatora koji se sastoji od oksida bakra, kroma i aluminija:
CO + 2 H 2 ® H 3 SON
Ako se umjesto hidrolize alkena (slika 11) izvrši oksidacija, tada nastaju dihidrični alkoholi (slika 12)
Rice. 12. DOBIJANJE DIATOMSKIH ALKOHOLA
Upotreba alkohola.
Sposobnost alkohola da učestvuju u raznim hemijskim reakcijama omogućava im da se koriste za dobijanje svih vrsta organskih jedinjenja: aldehida, ketona, karboksilnih kiselina, etera i estera koji se koriste kao organski rastvarači, u proizvodnji polimera, boja i lekova.
Metanol CH 3 OH se koristi kao rastvarač, a u proizvodnji formaldehida koji se koristi za proizvodnju fenol-formaldehidnih smola, metanol se odnedavno smatra perspektivnim motornim gorivom. Velike količine metanola se koriste u proizvodnji i transportu prirodnog gasa. Metanol je najotrovniji spoj među svim alkoholima, smrtonosna doza kada se uzima oralno je 100 ml.
Etanol C 2 H 5 OH je polazno jedinjenje za proizvodnju acetaldehida, sirćetne kiseline, a takođe i za proizvodnju estera karboksilnih kiselina koji se koriste kao rastvarači. Osim toga, etanol je glavna komponenta svih alkoholnih pića, također se široko koristi u medicini kao dezinficijens.
Butanol se koristi kao rastvarač za masti i smole, osim toga služi kao sirovina za proizvodnju aromatičnih supstanci (butil acetat, butil salicilat itd.). U šamponima se koristi kao komponenta koja povećava transparentnost rastvora.
Benzil alkohol C 6 H 5 -CH 2 -OH u slobodnom stanju (i u obliku estera) nalazi se u eteričnim uljima jasmina i zumbula. Ima antiseptička (dezinfekciona) svojstva, u kozmetici se koristi kao konzervans za kreme, losione, zubne eliksire, au parfimeriji kao mirisna supstanca.
Fenetil alkohol C 6 H 5 -CH 2 -CH 2 -OH ima miris ruže, nalazi se u ružinom ulju, a koristi se u parfimeriji.
Etilen glikol HOCH 2 -CH 2 OH koristi se u proizvodnji plastike i kao antifriz (aditiv koji smanjuje tačku smrzavanja vodenih otopina), osim toga, u proizvodnji tekstila i tiskarskih boja.
Dietilen glikol HOCH 2 -CH 2 OCH 2 -CH 2 OH koristi se za punjenje hidrauličnih kočionih uređaja, kao i u tekstilnoj industriji pri doradi i bojenju tkanina.
Glicerin HOCH 2 -CH(OH) -CH 2 OH se koristi za proizvodnju poliester gliptalnih smola, osim toga, komponenta je mnogih kozmetičkih preparata. Nitroglicerin (slika 6) je glavna komponenta dinamita koji se koristi u rudarstvu i izgradnji željeznica kao eksploziv.
Pentaeritritol (HOCH 2) 4 C se koristi za proizvodnju poliestera (pentaftalne smole), kao učvršćivač za sintetičke smole, kao plastifikator za polivinil hlorid, a takođe i u proizvodnji tetranitropentaeritritolnog eksploziva.
Polihidrični alkoholi ksilitol HOCH2–(CHOH)3–CH2OH i sorbitol HOCH2– (CHOH)4–CH2OH su slatkastog okusa i koriste se umjesto šećera u proizvodnji konditorskih proizvoda za dijabetičare i gojazne osobe. Sorbitol se nalazi u bobicama rowan i trešnje.
Mikhail Levitsky
Alkoholi- to su derivati ugljikovodika, čiji molekuli sadrže jednu ili više hidroksil OH - grupa povezanih sa zasićenim atomom ugljika.
Nomenklatura: sistematski - završetak - ol se dodaje nazivu odgovarajućeg ugljovodonika, pozicija OH grupe je označena brojem; koristite trivijalna imena.
KLASIFIKACIJA
Po broju OH - grupa alkoholi se dele na
● jednoatomni
● dijatomski (dioli) 
● triatomski (trioli)
● polihidrični (polioli)
U zavisnosti od položaja OH grupa razlikovati
● primarni
● sekundarni
● tercijarni
Ovisno o prirodi radikala R razlikovati
● bogat
● nezasićeni
● aromatično
● aliciklični
izomerizam
1. Karbonski kostur
2. Položaj funkcionalne grupe:
3. Međuklasni izomerizam (alkoholi su izomerni klasi etera)
§3. Metode za dobijanje monohidričnih alkohola.
1. Hidratacija alkena
U zavisnosti od strukture nezasićenog ugljovodonika, mogu se formirati primarni, sekundarni i tercijarni alkoholi:
etilen etanol
propilen 2-propanol
metilpropen 2-metil-2-propanol
2. Hidroliza halogenih derivata; izvedeno pod dejstvom vodenog rastvora alkalija:
3. Hidroliza estera:
4. Obnavljanje karbonilnih jedinjenja:
5. Neke specifične metode primanja:
a) dobijanje metanola iz sintetskog gasa (pritisak - 50 - 150 atm, temperatura - 200 - 300 °C, katalizatori - oksidi cinka, hroma, aluminijuma):
b) dobijanje etanola fermentacijom šećera:
Fizička svojstva
Metil alkohol je bezbojna tečnost sa karakterističnim mirisom alkohola.
T bale \u003d 64,7 ° C, gori blijedim plamenom. Jako otrovno.
Etil alkohol je bezbojna tečnost sa karakterističnim alkoholnim mirisom.
T bale \u003d 78,3 o C
Alkoholi C 1 - C 11 - tečnosti, C 12 i više - čvrste materije.
alkoholi C 4 - C 5 imaju zagušljiv slatki miris;
viši alkoholi su bez mirisa.
Relativna gustina je manja od 1, tj. lakši od vode.
Niži alkoholi (do C 3) se mogu mešati sa vodom u bilo kom odnosu.
Sa povećanjem ugljikovodičnih radikala, topljivost u vodi se smanjuje, a hidrofobnost molekula raste.
Alkoholi su sposobni za međumolekularnu asocijaciju:
U tom smislu, tačke ključanja i topljenja alkohola su veće od onih odgovarajućih ugljovodonika i halogenih derivata.
Sposobnost etilnog alkohola da formira vodonične veze leži u osnovi njegovih antiseptičkih svojstava.
§5. Hemijska svojstva monohidričnih alkohola.
Karakteristične reakcije alkohola određene su prisustvom hidroksilne grupe u njihovoj molekuli, što određuje njihovu značajnu reaktivnost.
1. Interakcija sa alkalnim metalima:
R-OMe metalni alkoholati su bezbojne čvrste supstance koje se lako hidroliziraju vodom. Oni su jake baze.
2.Osnovna svojstva
3. Formiranje etera:
4. Formiranje estera
sa neorganskim kiselinama:
sa organskim kiselinama
5. Reakcija alkohola sa halogenovodonicima:
Upotreba fosfornih halogenida:
6. Dehidracijske reakcije alkohola.
Odvajanje vode od alkohola događa se u prisustvu kiselina ili preko katalizatora na povišenim temperaturama.
Dehidracija alkohola se odvija u skladu sa Zajcevovim empirijskim pravilom: poželjno je da se vodonik odvoji od najmanje hidrogenizovanog atoma β-ugljika.
1) Dehidracija primarnih alkohola se odvija u teškim uslovima:
2) Dehidracija sekundarnih alkohola:
3) Dehidracija tercijalnih alkohola:
7. Oksidacija (oksidirajuća sredstva - KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 u kiseloj sredini)
8. Dehidrogenacija alkohola:
Dihidrični alkoholi (dioli)
Načini da se dobije.
1. Oksidacija etilena
2. Hidroliza derivata dihalogena
Fizička svojstva:
Etilen glikol je viskozna bezbojna tečnost, slatkog ukusa, rastvorljiva u vodi; bezvodni etilen glikol je higroskopan.
Hemijska svojstva
Reakcije su u osnovi slične reakcijama monohidričnih alkohola, a reakcije se mogu odvijati na jednoj ili dvije hidroksilne grupe.
1. svojstva kiseline; etilen glikol je jača kiselina od etanola
(pKa = 14,8). Formiranje glikolata
2. Reakcije supstitucije za halogene
3. Formiranje etera
4. Dehidracija
5. Oksidacija
Trihidrični alkoholi (trioli)
Načini da se dobije.
1. Hidroliza masti
2. Od alil hlorida
Fizička svojstva:
Glicerin je viskozna tečnost slatkog ukusa. Nemojmo se ograničeno rastvarati u vodi, etanolu; ne rastvara se u eteru, bezvodni glicerin je higroskopan (apsorbuje do 40% vlage iz vazduha).
Hemijska svojstva
Reakcije su u osnovi slične reakcijama monohidričnih alkohola, a reakcije se mogu odvijati s jednom, dvije ili tri hidroksilne grupe odjednom.
1. svojstva kiseline; Glicerin je jača kiselina od etanola i etilen glikola. pKa = 13,5.
Formira kompleks kelata sa bakar hidroksidom:
2. Reakcije supstitucije
3. Dehidracija
Upotreba alkohola
Metanol i etanol se koriste kao rastvarači, kao i polazni materijali u sintezi organskih supstanci. Etanol se u farmaciji koristi za pripremu tinktura, ekstrakata; u medicini - kao antiseptik.
Etilen glikol se koristi za proizvodnju sintetičkih poliesterskih vlakana (na primjer, lavsan), kao i antifriza (50% otopine) - tekućine protiv smrzavanja za hlađenje motora s unutarnjim izgaranjem.
Glicerin se koristi kao komponenta kozmetičkih preparata i masti. Glicerol trinitrat je lijek koji se koristi za liječenje angine pektoris.
Glicerol trinitrat se koristi u proizvodnji eksploziva (dinamita).
Upotreba glicerina u prehrambenoj i tekstilnoj industriji.
Prije nego što pređete na proučavanje alkohola, potrebno je razumjeti prirodu -Oh grupa i njen uticaj na susedne atome.
funkcionalne grupe nazivaju se grupe atoma koje određuju karakteristična hemijska svojstva date klase supstanci.
Struktura molekula alkohola R-OH. Atom kisika, koji je dio hidroksilne grupe molekula alkohola, oštro se razlikuje od atoma vodika i ugljika po svojoj sposobnosti da privuče i zadrži elektronske parove. Molekuli alkohola imaju polarne veze C-O i O-H.
S obzirom na polaritet O-H veze i značajan pozitivan naboj na atomu vodika, kaže se da vodik hidroksilne grupe ima " kiselina" lik. Po tome se oštro razlikuje od atoma vodika uključenih u ugljikovodični radikal. Atom kisika hidroksilne grupe ima djelomični negativni naboj i dva usamljena elektronska para, što omogućava formiranje molekula alkohola vodonične veze.
Po hemijskim svojstvima fenola razlikuju od alkohola, što je uzrokovano međusobnim utjecajem hidroksilne grupe i benzenskog jezgra (fenil - C 6 H 5) u molekulu fenola. Ovaj učinak se svodi na činjenicu da π-elektroni jezgre benzena djelomično uključuju nepodijeljene elektronske parove atoma kisika hidroksilne grupe u svoju sferu, uslijed čega se smanjuje gustoća elektrona na atomu kisika. Ovo smanjenje je kompenzirano većom polarizacijom O-N veze, što zauzvrat dovodi do povećanja pozitivnog naboja na atomu vodika:
Dakle, vodik hidroksilne grupe u molekulu fenola ima kiselog karaktera.
Utjecaj atoma u molekulima fenola i njegovih derivata je obostran. Hidroksilna grupa utiče na gustinu oblaka π-elektrona u benzenskom prstenu. Smanjuje se na atomu ugljika koji je povezan s OH grupom (tj. na 1. i 3. atomu ugljika, metapozicija) i povećava se na susjednim atomima ugljika - 2, 4, 6. - ortho- i par- odredbe.
Atomi vodika benzena u orto i para pozicijama postaju pokretljiviji i lako se zamjenjuju drugim atomima i radikalima.
Aldehidi imaju opštu formulu 
gdje je karbonilna grupa
Atom ugljika u karbonilnoj grupi je sp 3 hibridiziran. Atomi direktno povezani s njim nalaze se u istoj ravni. Zbog visoke elektronegativnosti atoma kisika u odnosu na atom ugljika, C=O veza visoko polarizovan zbog pomaka elektronske gustine π-veze na kisik:
Pod utjecajem karbonilnog atoma ugljika u aldehidima povećava se polaritet veze C-H, što povećava reaktivnost ovog H atoma.
karboksilne kiseline sadrže funkcionalnu grupu
Zove se karboksilna grupa ili karboksil. Nazvan je tako jer se sastoji od karbonilne grupe.
i hidroksil -OH.
U karboksilnim kiselinama, hidroksilna grupa je vezana za ugljikovodični radikal i karbonilnu grupu. Slabljenje veze između kisika i vodika u hidroksilnoj grupi objašnjava se razlikom u elektronegativnosti atoma ugljika, kisika i vodika. Atom ugljika dobiva određeni pozitivan naboj. Ovaj atom ugljika privlači oblak elektrona iz atoma kisika hidroksilne grupe. Kompenzujući pomaknutu gustinu elektrona, atom kisika hidroksilne grupe povlači elektronski oblak susjednog atoma vodika prema sebi. O-H veza u hidroksilnoj grupi postaje polarnija, a atom vodika postaje pokretljiviji.
Ograničite monohidrične i polihidrične alkohole
alkoholi(ili alkanoli) su organske supstance čije molekule sadrže jednu ili više hidroksilnih grupa (-OH grupa) povezanih sa ugljikovodični radikal.
Prema broju hidroksilnih grupa(atomnost) alkoholi se dijele na:
· jednoatomski, na primjer:
· dijatomski(glikoli), na primjer:
· Triatomski, na primjer:
Po prirodi ugljikovodičnih radikala razlikuju se sljedeći alkoholi:
· Limit koji sadrže samo zasićene ugljikovodične radikale u molekuli, na primjer:
· Neograničeno koji sadrže višestruke (dvostruke i trostruke) veze između atoma ugljika u molekuli, na primjer:
· aromatično, tj. alkoholi koji sadrže benzenski prsten i hidroksilnu grupu u molekuli, međusobno povezani ne direktno, već preko atoma ugljika, na primjer:
Organske supstance koje sadrže hidroksilne grupe u molekuli, direktno vezane za atom ugljenika benzenskog prstena, značajno se razlikuju po hemijskim svojstvima od alkohola i stoga se izdvajaju u nezavisnu klasu organskih jedinjenja - fenola. Na primjer:
Postoje također poliatomski(polihidrični) alkoholi koji sadrže više od tri hidroksilne grupe po molekulu. Na primjer, najjednostavniji šestohidrični alkohol heksanol (sorbitol):
Izomerizam i nomenklatura alkohola
Prilikom formiranja naziva alkohola, nazivu ugljikovodika koji odgovara alkoholu dodaje se (generički) sufiks -ol. Brojevi iza sufiksa označavaju položaj hidroksilne grupe u glavnom lancu, a prefiksi di-, tri-, tetra- itd. označavaju njihov broj:
U numeraciji atoma ugljika u glavnom lancu položaj hidroksilne grupe je prioritet prije pozicije višestrukih veza:
Počevši od trećeg člana homolognog niza, imaju alkoholi izomerizam položaja funkcionalne grupe(propanol-1 i propanol-2), a od četvrtog - izomerija ugljeničnog skeleta(butanol-1, 2-metilpropanol-1). Također ih karakterizira međuklasni izomerizam - alkoholi su izomerni prema eterima:
Mogu se formirati alkoholi vodonične veze kako između molekula alkohola tako i između molekula alkohola i vode.
Vodikove veze nastaju interakcijom djelomično pozitivno nabijenog atoma vodika jednog molekula alkohola i djelomično negativno nabijenog atoma kisika drugog molekula. Zbog vodikovih veza između molekula alkoholi imaju abnormalno visoke tačke ključanja za svoju molekularnu težinu. Dakle, propan sa relativnom molekulskom težinom od 44 u normalnim uslovima je gas, a najjednostavniji od alkohola je metanol, koji ima relativnu molekulsku težinu od 32, u normalnim uslovima je tečnost.
Svojstva organskih supstanci određuju njihov sastav i struktura. Alkoholi potvrđuju opšte pravilo. Njihovi molekuli uključuju ugljovodonične i hidroksilne radikale, pa su hemijska svojstva alkohola određena interakcijom i uticajem ovih grupa jedna na drugu.
Karakteristična svojstva za ovu klasu jedinjenja zbog prisustva hidroksilne grupe.
1. Interakcija alkohola sa alkalnim i zemnoalkalnim metalima. Da bi se identificirao učinak ugljikovodičnih radikala na hidroksilnu grupu, potrebno je uporediti svojstva tvari koja sadrži hidroksilnu grupu i ugljikovodični radikal, s jedne strane, i tvari koja sadrži hidroksilnu grupu, a ne sadrži ugljikovodični radikal , na drugoj. Takve tvari mogu biti, na primjer, etanol (ili drugi alkohol) i voda. Vodik hidroksilne grupe molekula alkohola i molekula vode može se reducirati alkalnim i zemnoalkalnim metalima (zamijenjeni njima):
2. Interakcija alkohola sa vodonik-halogenidima. Zamjena hidroksilne grupe za halogen dovodi do stvaranja haloalkana. Na primjer:
Ova reakcija je reverzibilna.
3. Intermolekularna dehidracija alkohola- odvajanje molekula vode od dva molekula alkohola kada se zagrije u prisustvu sredstava za uklanjanje vode:
Kao rezultat intermolekularne dehidracije alkohola nastaju eteri. Dakle, kada se etil alkohol zagrije sa sumpornom kiselinom na temperaturu od 100 do 140 ° C, nastaje dietil (sumporni) etar.
4. Interakcija alkohola sa organskim i neorganskim kiselinama za stvaranje estera ( reakcija esterifikacije):
reakcija esterifikacije katalizirana jakim neorganskim kiselinama.
Na primjer, kada etil alkohol i octena kiselina reaguju, nastaje etil acetat - etil acetat:
5. Intramolekularna dehidracija alkohola nastaje kada se alkoholi zagriju u prisustvu dehidrirajućih agenasa na temperaturu veću od temperature intermolekularne dehidratacije. Kao rezultat, nastaju alkeni. Ova reakcija je posljedica prisustva atoma vodika i hidroksilne grupe kod susjednih atoma ugljika. Primjer je reakcija dobivanja etena (etilena) zagrijavanjem etanola iznad 140°C u prisustvu koncentrirane sumporne kiseline:
6. Oksidacija alkohola obično se provodi s jakim oksidantima, na primjer, kalij-dikromatom ili kalijevim permanganatom u kiseloj sredini. U ovom slučaju, djelovanje oksidacijskog sredstva usmjereno je na atom ugljika koji je već povezan s hidroksilnom grupom. U zavisnosti od prirode alkohola i reakcionih uslova, mogu se formirati različiti produkti. Dakle, primarni alkoholi se prvo oksidiraju u aldehide, a zatim u karboksilne kiseline:
At oksidacija sekundarnih alkohola nastaju ketoni:
Tercijarni alkoholi su prilično otporni na oksidaciju. Međutim, u teškim uslovima (jako oksidaciono sredstvo, visoka temperatura) moguća je oksidacija tercijarnih alkohola, do koje dolazi kidanjem ugljik-ugljik veza najbližih hidroksilnoj grupi.
7. Dehidrogenacija alkohola. Kada se alkoholna para na 200-300°C propušta preko metalnog katalizatora, kao što je bakar, srebro ili platina, primarni alkoholi se pretvaraju u aldehide, a sekundarni u ketone:
8. Prisustvo u molekulu alkohola u isto vrijeme nekoliko hidroksilnih grupa određuju se specifične osobine polihidričnih alkohola, koji su sposobni da formiraju svijetloplava kompleksna jedinjenja rastvorljiva u vodi pri interakciji sa svježim talogom bakar (II) hidroksida. Za etilen glikol možete napisati:
Monohidrični alkoholi nisu u stanju da uđu u ovu reakciju. Stoga je ona kvalitativna reakcija na polihidrične alkohole.
Hemijska svojstva alkohola - kompendij
Pojedinačni predstavnici alkohola i njihovo značenje
metanol(metil alkohol CH 3 OH) je bezbojna tečnost sa karakterističnim mirisom i tačkom ključanja od 64,7°C. Gori blago plavičastim plamenom. Istorijski naziv metanola - drveni alkohol objašnjava se jednim od načina njegovog dobijanja metodom destilacije tvrdog drveta (grč. methy - vino, napiti se; hule - supstanca, drvo).
Metanol zahtijeva pažljivo rukovanje prilikom rada s njim. Pod djelovanjem enzima alkohol dehidrogenaze, u tijelu se pretvara u formaldehid i mravlju kiselinu, koje oštećuju mrežnicu, uzrokuju odumiranje vidnog živca i potpuni gubitak vida. Gutanje više od 50 ml metanola uzrokuje smrt.
etanol(etil alkohol C 2 H 5 OH) je bezbojna tečnost sa karakterističnim mirisom i tačkom ključanja od 78,3°C. zapaljiv Može se mešati sa vodom u bilo kom odnosu. Koncentracija (jačina) alkohola obično se izražava kao volumni postotak. "Čisti" (medicinski) alkohol je proizvod dobijen od prehrambenih sirovina i koji sadrži 96% (volumenski) etanola i 4% (volumenski) vode. Da bi se dobio bezvodni etanol - "apsolutni alkohol", ovaj proizvod se tretira supstancama koje hemijski vezuju vodu (kalcijum oksid, bezvodni bakar (II) sulfat itd.).
Kako bi se alkohol koji se koristi u tehničke svrhe učinio neprikladnim za piće, u njega se dodaju male količine teško odvojivih otrovnih tvari, neugodnog mirisa i odvratnog okusa i toniraju. Alkohol koji sadrži takve aditive naziva se denaturirani ili metilni alkohol.
Etanol se široko koristi u industriji za proizvodnju sintetičkog kaučuka, lijekova, koristi se kao otapalo, dio je lakova i boja, parfema. U medicini, etil alkohol je najvažniji dezinficijens. Koristi se za pravljenje alkoholnih pića.
Male količine etilnog alkohola, kada se progutaju, smanjuju osjetljivost na bol i blokiraju procese inhibicije u moždanoj kori, uzrokujući stanje intoksikacije. U ovoj fazi djelovanja etanola povećava se separacija vode u stanicama i posljedično se ubrzava stvaranje urina, što rezultira dehidracijom organizma.
Osim toga, etanol uzrokuje širenje krvnih žila. Pojačani protok krvi u kapilarama kože dovodi do crvenila kože i osjećaja topline.
U velikim količinama, etanol inhibira aktivnost mozga (faza inhibicije), uzrokuje kršenje koordinacije pokreta. Međuprodukt oksidacije etanola u organizmu - acetaldehid - izuzetno je toksičan i izaziva teška trovanja.
Sustavna upotreba etilnog alkohola i pića koja ga sadrže dovodi do trajnog smanjenja produktivnosti mozga, odumiranja stanica jetre i njihove zamjene vezivnim tkivom - ciroze jetre.
Ethandiol-1,2(etilen glikol) je bezbojna viskozna tečnost. Otrovno. Slobodno rastvorljiv u vodi. Vodene otopine ne kristaliziraju na temperaturama značajno ispod 0 °C, što ih čini mogućom upotrebom kao komponenta rashladnih tekućina koje ne smrzavaju - antifriza za motore s unutarnjim sagorijevanjem.
Prolaktriol-1,2,3(glicerin) - viskozna sirupasta tečnost, slatkog ukusa. Slobodno rastvorljiv u vodi. Neisparljiv Kao sastavni dio estera, dio je masti i ulja.
Široko se koristi u kozmetičkoj, farmaceutskoj i prehrambenoj industriji. U kozmetici glicerin ima ulogu omekšivača i umirujućeg sredstva. Dodaje se pasti za zube kako bi se spriječilo isušivanje.
Glicerin se dodaje konditorskim proizvodima kako bi se spriječila njihova kristalizacija. Raspršuje se na duhan, u tom slučaju djeluje kao humektant, sprječavajući da se listovi duhana isuši i mrve prije obrade. Dodaje se u ljepila da se ne bi prebrzo osuše, te u plastiku, posebno u celofan. U potonjem slučaju, glicerin djeluje kao plastifikator, djelujući kao lubrikant između molekula polimera i na taj način plastici daje potrebnu fleksibilnost i elastičnost.
Donji i srednji članovi serije ograničavajućih monohidričnih alkohola koji sadrže od 1 do 11 atoma ugljika su tekućine. Viši alkoholi (počev od C 12 H 25 OH) su čvrste materije na sobnoj temperaturi. Niži alkoholi imaju karakterističan alkoholni miris i pekoći ukus, dobro su rastvorljivi u vodi. Kako se ugljikovodični radikal povećava, topljivost alkohola u vodi se smanjuje, a oktanol se više ne miješa s vodom.
Referentni materijal za polaganje ispita:
periodni sistem
Tabela rastvorljivosti
