Primjeri su primarni alkoholi. Alkoholi
Struktura
Alkoholi (ili alkanoli) su organske tvari čije molekule sadrže jednu ili više hidroksilnih skupina (-OH skupina) povezanih s radikalom ugljikovodika.
Prema broju hidroksilnih skupina (atomarnosti) alkoholi se dijele na:
jednoatomski
dvoatomni (glikoli)
troatomski.
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 ugljikovih atoma u molekuli
aromatski, tj. alkoholi koji sadrže benzenski prsten i hidroksilnu skupinu u molekuli, međusobno povezani ne izravno, već preko atoma ugljika.
Organske tvari koje sadrže hidroksilne skupine u molekuli, povezane izravno s ugljikovim atomom benzenskog prstena, značajno se razlikuju po kemijskim svojstvima od alkohola i stoga se ističu u neovisnoj klasi organskih spojeva - fenola. Na primjer, hidroksibenzen fenol. O strukturi, svojstvima i upotrebi fenola saznat ćemo više kasnije.
Postoje i poliatomske (višeatomne) koje sadrže više od tri hidroksilne skupine u molekuli. Na primjer, najjednostavniji šesthidrični alkohol heksaol (sorbitol).
Treba napomenuti da su alkoholi koji sadrže dvije hidroksilne skupine na jednom ugljikovom atomu nestabilni i spontano se raspadaju (podložni preraspodjeli atoma) uz stvaranje aldehida i ketona: 
Nezasićeni alkoholi koji sadrže hidroksilnu skupinu na ugljikovom atomu povezanu dvostrukom vezom nazivaju se ekoli. Lako je pogoditi da je naziv ove klase spojeva formiran od sufiksa -en i -ol, što ukazuje na prisutnost dvostruke veze i hidroksilne skupine u molekulama. Enoli su, u pravilu, nestabilni i spontano prelaze (izomeriziraju) u karbonilne spojeve - aldehide i ketone. Ova reakcija je reverzibilna, a sam proces se naziva keto-enol tautomerizam. Dakle, najjednostavniji enol - vinil alkohol izuzetno brzo izomerizira u acetaldehid.
Prema prirodi ugljikovog atoma na koji je vezana hidroksilna skupina, alkoholi se dijele na:
Primarni, u čijim je molekulama hidroksilna skupina vezana na primarni ugljikov atom
sekundarni, u čijim je molekulama hidroksilna skupina vezana na sekundarni ugljikov atom
tercijarni, u čijim je molekulama hidroksilna skupina vezana na tercijarni ugljikov atom, na primjer:
Nomenklatura i izomerija
Kod tvorbe naziva alkohola nazivu ugljikovodika koji odgovara alkoholu dodaje se (generički) sufiks -ol. Brojevi iza sufiksa označavaju položaj hidroksilne skupine u glavnom lancu, a prefiksi di-, tri-, tetra- itd. označavaju njihov broj: 
Počevši od trećeg člana homolognog niza, alkoholi imaju izomerizam položaja funkcionalne skupine (propanol-1 i propanol-2), a od četvrtog - izomerizam ugljikovog kostura (butanol-1; 2-metilpropanol). -1). Karakterizira ih i interklasna izomerija – alkoholi su izomerni eterima.
Rod uključen u hidroksilnu skupinu molekula alkohola oštro se razlikuje od atoma vodika i ugljika u svojoj sposobnosti privlačenja i zadržavanja elektronskih parova. Zbog toga molekule alkohola imaju polarne C-O i O-H veze.
Fizikalna svojstva alkohola
S obzirom na polaritet O-H veze i značajan djelomični pozitivni naboj lokaliziran (fokusiran) na atomu vodika, kaže se da vodik hidroksilne skupine ima "kiseli" karakter. U tome se oštro razlikuje od atoma vodika uključenih u radikal ugljikovodika.
Valja napomenuti da atom kisika hidroksilne skupine ima djelomično negativan naboj i dva nepodijeljena elektronska para, što omogućuje alkoholima stvaranje posebnih, tzv. vodikovih veza između molekula. Vodikove veze nastaju međudjelovanjem djelomično pozitivno nabijenog atoma vodika jedne molekule alkohola i djelomično negativno nabijenog atoma kisika druge molekule. Zbog vodikovih veza između molekula alkoholi imaju abnormalno visoka vrelišta za svoju molekularnu težinu. Dakle, propan s relativnom molekulskom težinom od 44 je plin u normalnim uvjetima, a najjednostavniji od alkohola je metanol, koji ima relativnu molekulsku masu od 32, u normalnim uvjetima je tekućina.
Niži i srednji članovi niza graničnih monohidričnih alkohola, koji sadrže od jednog do jedanaest atoma ugljika, su tekućine. Viši alkoholi (počevši od C 12 H 25 OH) su krutine na sobnoj temperaturi. Niži alkoholi imaju karakterističan alkoholni miris i gorući okus, dobro su topljivi u vodi. Kako se ugljikovodični radikal povećava, topljivost alkohola u vodi se smanjuje, a oktanol se više ne miješa s vodom.
Kemijska svojstva
Svojstva organskih tvari određena su njihovim sastavom i strukturom. Alkoholi potvrđuju opće pravilo. Njihove molekule uključuju ugljikovodične i hidroksilne radikale, pa su kemijska svojstva alkohola određena međudjelovanjem i utjecajem ovih skupina jedna na drugu. Svojstva karakteristična za ovu klasu spojeva posljedica su prisutnosti hidroksilne skupine.
1. Međudjelovanje alkohola s alkalijskim i zemnoalkalijskim metalima. Da bi se identificirao učinak ugljikovodičnog radikala na hidroksilnu skupinu, potrebno je usporediti svojstva tvari koja sadrži hidroksilnu skupinu i ugljikovodični radikal, s jedne strane, i tvari koja sadrži hidroksilnu skupinu, a ne sadrži ugljikovodični radikal , na drugoj. Takve tvari mogu biti, na primjer, etanol (ili drugi alkohol) i voda. Vodik hidroksilne skupine molekula alkohola i molekula vode može se reducirati alkalijskim i zemnoalkalijskim metalima (njima ih zamijeniti).
S vodom je ova interakcija puno aktivnija nego s alkoholom, praćena velikim oslobađanjem topline i može dovesti do eksplozije. Ova razlika se objašnjava svojstvima doniranja elektrona radikala najbližeg hidroksilnoj skupini. Posjedujući svojstva donora elektrona (+I-efekt), radikal neznatno povećava gustoću elektrona na atomu kisika, "zasićuje" ga na svoj račun, smanjujući time polaritet O-H veze i "kiselu" prirodu vodikov atom hidroksilne skupine u molekulama alkohola prema u usporedbi s molekulama vode.
2. Interakcija alkohola s halogenovodikom. Supstitucija halogena hidroksilnom skupinom dovodi do stvaranja haloalkana.
Na primjer:
C2H5OH + HBr<->C2H5Br + H2O
Ova reakcija je reverzibilna.
3. Intermolekularna dehidracija alkohola - cijepanje molekule vode od dvije molekule alkohola pri zagrijavanju u prisutnosti sredstava za uklanjanje vode.
Kao rezultat intermolekularne dehidracije alkohola nastaju eteri. Dakle, kada se etilni alkohol zagrijava sa sumpornom kiselinom na temperaturu od 100 do 140 ° C, nastaje dietil (sumpor) eter.
4. Interakcija alkohola s organskim i anorganskim kiselinama pri čemu nastaju esteri (reakcija esterifikacije):
Reakcija esterifikacije je katalizirana jakim anorganskim kiselinama.
Na primjer, kada etil alkohol i octena kiselina reagiraju, nastaje etil acetat - etil acetat: 
5. Intramolekularna dehidracija alkohola nastaje kada se alkoholi zagrijavaju u prisutnosti dehidrirajućih sredstava na temperaturu višu od temperature intermolekularne dehidracije. Kao rezultat toga nastaju alkeni. Ova reakcija nastaje zbog prisutnosti atoma vodika i hidroksilne skupine na susjednim atomima ugljika. Primjer je reakcija dobivanja etena (etilena) zagrijavanjem etanola iznad 140 ° C u prisutnosti koncentrirane sumporne kiseline.
6. Oksidacija alkohola obično se provodi s jakim oksidacijskim sredstvima, kao što je kalijev dikromat ili kalijev permanganat u kiselom mediju. U ovom slučaju, djelovanje oksidacijskog sredstva usmjereno je na atom ugljika koji je već povezan s hidroksilnom skupinom. Ovisno o prirodi alkohola i uvjetima reakcije, mogu nastati različiti proizvodi. Dakle, primarni alkoholi se prvo oksidiraju u aldehide, a zatim u karboksilne kiseline: 
Tercijarni alkoholi su prilično otporni na oksidaciju. Međutim, u teškim uvjetima (jako oksidacijsko sredstvo, visoka temperatura) moguća je oksidacija tercijarnih alkohola, koja se događa kidanjem veza ugljik-ugljik najbližih hidroksilnoj skupini.
7. Dehidrogenacija alkohola. Kada alkoholne pare prolaze na 200-300 °C preko metalnog katalizatora, poput bakra, srebra ili platine, primarni alkoholi se pretvaraju u aldehide, a sekundarni u ketone:
Prisutnost nekoliko hidroksilnih skupina istovremeno u molekuli alkohola određuje specifična svojstva polihidričnih alkohola, koji su sposobni stvarati jarko plave kompleksne spojeve topljive u vodi u interakciji sa svježim talogom bakrova (II) hidroksida.
Monohidrični alkoholi ne mogu ući u ovu reakciju. Dakle, to je kvalitativna reakcija na polihidrične alkohole.
Alkoholati alkalnih i zemnoalkalijskih metala podliježu hidrolizi u interakciji s vodom. Na primjer, kada se natrijev etoksid otopi u vodi, dolazi do reverzibilne reakcije
C2H5ONa + HOH<->C2H5OH + NaOH
čija je ravnoteža gotovo potpuno pomaknuta udesno. Ovo također potvrđuje da je voda u svojim kiselim svojstvima ("kisela" priroda vodika u hidroksilnoj skupini) 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) s jačom kiselinom (tu ulogu ima voda).
Alkoholi mogu pokazivati bazična svojstva u interakciji s jakim kiselinama, tvoreći alkiloksonijeve soli zbog prisutnosti usamljenog elektronskog para na atomu kisika hidroksilne skupine: 
Reakcija esterifikacije je reverzibilna (obratna reakcija je hidroliza estera), ravnoteža se pomiče udesno u prisutnosti sredstava za uklanjanje vode.
Intramolekularna dehidracija alkohola odvija se u skladu s pravilom Zaitseva: kada se voda odvoji od sekundarnog ili tercijarnog alkohola, atom vodika se odvaja od najmanje hidrogeniranog atoma ugljika. Dakle, dehidracija butanola-2 dovodi do butena-2, ali ne do butena-1.
Prisutnost ugljikovodičnih radikala u molekulama alkohola ne može ne utjecati na kemijska svojstva alkohola.
Kemijska svojstva alkohola zbog ugljikovodičnog radikala su različita i ovise o njegovoj prirodi. Dakle, svi alkoholi gore; nezasićeni alkoholi koji sadrže dvostruku C=C vezu u molekuli stupaju u reakcije adicije, hidrogeniraju, dodaju vodik, reagiraju s halogenima, na primjer, obezboje bromnu vodu itd.
Kako doći
1. Hidroliza haloalkana. Već znate da je nastajanje haloalkana u interakciji alkohola s halogenovodikom reverzibilna reakcija. Stoga je jasno da se alkoholi mogu dobiti hidrolizom haloalkana – reakcijom ovih spojeva s vodom.
Polihidrični alkoholi mogu se dobiti hidrolizom haloalkana koji sadrže više od jednog atoma halogena u molekuli.
2. Hidratacija alkena – adicija vode na r-vezu molekule alkena – već vam je poznata. Hidratacija propena dovodi, u skladu s Markovnikovljevim pravilom, do stvaranja sekundarnog alkohola - propanola-2
ON
l
CH2=CH-CH3 + H20 -> CH3-CH-CH3
propen propanol-2
3. Hidrogenacija aldehida i ketona. Već znate da oksidacija alkohola u blagim uvjetima dovodi do stvaranja aldehida ili ketona. Očito je da se alkoholi mogu dobiti hidrogenacijom ( redukcija vodika, adicija vodika) aldehida i ketona.
4. Oksidacija alkena. Glikoli se, kao što je već navedeno, mogu dobiti oksidacijom alkena s vodenom otopinom kalijevog permanganata. Na primjer, etilen glikol (etandiol-1,2) nastaje tijekom oksidacije etilena (etena).
5. Specifične metode dobivanja alkohola. Neki se alkoholi dobivaju na samo njima svojstvene načine. Tako se metanol u industriji proizvodi interakcijom vodika s ugljičnim monoksidom (II) (ugljikov monoksid) pri povišenom tlaku i visokoj temperaturi na površini katalizatora (cinkov oksid).
Mješavina ugljičnog monoksida i vodika potrebna za ovu reakciju, također nazvana (zamislite zašto!) "sintezni plin", dobiva se propuštanjem vodene pare preko vrućeg ugljena.
6. Fermentacija glukoze. Ovaj način dobivanja etilnog (vinskog) alkohola čovjeku je poznat od davnina.
Razmotrite reakciju dobivanja alkohola iz haloalkana - reakciju hidrolize halogenih derivata ugljikovodika. Obično se provodi u alkalnoj sredini. Oslobođena bromovodična kiselina se neutralizira i reakcija se odvija 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 se da je nukleofilna čestica molekula ili ion koji ima nepodijeljeni elektronski par i može biti privučen "pozitivnim nabojem" - područjima molekule sa smanjenom gustoćom elektrona.
Najčešće nukleofilne vrste su molekule amonijaka, vode, alkohola ili aniona (hidroksilni, halogenidni, alkoksidni ion).
Čestica (atom ili skupina atoma) koja je zamijenjena kao rezultat reakcije za nukleofil naziva se izlazna skupina.
Supstitucija hidroksilne skupine alkohola halogenim ionom također se odvija mehanizmom nukleofilne supstitucije:
CH3CH2OH + HBr -> CH3CH2Br + H20
Zanimljivo je da ova reakcija počinje dodavanjem vodikovog kationa atomu kisika koji se nalazi u hidroksilnoj skupini:
CH3CH2-OH + H+ -> CH3CH2-OH
Pod djelovanjem vezanog pozitivno nabijenog iona, C-O veza se još više pomiče prema kisiku, a efektivni pozitivni naboj na ugljikovom atomu se povećava.
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 djelovanjem natrijevog alkoholata na bromoetan, atom broma se zamjenjuje alkoholatnim ionom i nastaje eter.
Opća reakcija nukleofilne supstitucije može se napisati na sljedeći način:
R - X + HNu -> R - Nu + HX,
ako je nukleofilna čestica molekula (HBr, H20, CH3CH2OH, NH3, CH3CH2NH2),
R-X + Nu - -> R-Nu + X -,
ako je nukleofil anion (OH, Br-, CH3CH2O -), gdje je X halogen, Nu je nukleofilna čestica.
Pojedini predstavnici alkohola i njihovo značenje
Metanol (metilni alkohol CH3OH) je bezbojna tekućina karakterističnog mirisa i vrelišta 64,7 °C. Gori blago plavičastim plamenom. Povijesni naziv metanola - drveni alkohol - objašnjava se jednim od načina dobivanja - destilacijom tvrdog drva (grč. - vino, napiti se; tvar, drvo).
Metanol je vrlo otrovan! Zahtijeva pažljivo rukovanje pri radu s njim. Pod djelovanjem enzima alkohol dehidrogenaze u organizmu se pretvara u formaldehid i mravlju kiselinu koji oštećuju mrežnicu, odumiranje vidnog živca i potpuni gubitak vida. Gutanje više od 50 ml metanola uzrokuje smrt.
Etanol (etilni alkohol C2H5OH) je bezbojna tekućina karakterističnog mirisa i vrelišta 78,3 °C. zapaljiv Miješa se s vodom u bilo kojem omjeru. Koncentracija (jačina) alkohola obično se izražava kao volumni postotak. "Čisti" (medicinski) alkohol je proizvod dobiven iz prehrambenih sirovina koji sadrži 96% (volumenski) etanola i 4% (volumenski) vode. Da bi se dobio bezvodni etanol - "apsolutni alkohol", ovaj se proizvod tretira tvarima koje kemijski vežu vodu (kalcijev oksid, bezvodni bakrov (II) sulfat itd.).
Da bi se alkohol koji se koristi u tehničke svrhe učinio neispravnim za piće, dodaju mu se i toniraju male količine teško odvojivih otrovnih tvari, neugodnog mirisa i odvratnog okusa. Alkohol koji sadrži takve aditive naziva se denaturirani ili metilirani alkohol.
Etanol se široko koristi u industriji za proizvodnju sintetičke gume, lijekova, koristi se kao otapalo, dio je lakova i boja, parfema. U medicini je etilni alkohol najvažnije sredstvo za dezinfekciju. Koristi se za izradu alkoholnih pića.
Male količine etilnog alkohola, kada se progutaju, smanjuju osjetljivost na bol i blokiraju procese inhibicije u cerebralnom korteksu, uzrokujući stanje opijenosti. U ovoj fazi djelovanja etanola povećava se odvajanje vode u stanicama, a posljedično i ubrzano stvaranje urina, što dovodi do dehidracije 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 tijelu - acetaldehid - izuzetno je otrovan i uzrokuje teška trovanja.
Sustavna uporaba etilnog alkohola i pića koja ga sadrže dovodi do trajnog smanjenja produktivnosti mozga, smrti jetrenih stanica i njihove zamjene vezivnim tkivom - ciroze jetre.
Ethandiol-1,2 (etilen glikol) je bezbojna viskozna tekućina. Otrovno. Dobro topljiv u vodi. Vodene otopine ne kristaliziraju na temperaturama znatno ispod 0 ° C, što omogućuje da se koristi kao komponenta rashladnih tekućina protiv smrzavanja - antifriza za motore s unutarnjim izgaranjem.
Propantriol-1,2,3 (glicerin) je viskozna, sirupasta tekućina, slatkog okusa. Dobro topljiv u vodi. Neisparljiv Kao sastavni dio estera ulazi u sastav 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 spriječila isušivanje. Glicerin se dodaje konditorskim proizvodima kako bi se spriječila njihova kristalizacija. Raspršuje se po duhanu iu tom slučaju djeluje kao humektant, sprječavajući sušenje i mrvljenje listova duhana prije obrade. Dodaje se ljepilima kako se ne bi prebrzo osušila te plastici, posebice celofanu. U potonjem slučaju, glicerin djeluje kao plastifikator, djelujući poput maziva između molekula polimera i tako dajući plastici potrebnu fleksibilnost i elastičnost.
1. Koje tvari nazivamo alkoholima? Na temelju čega se klasificiraju 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 kvaterni alkoholi? Obrazložite odgovor.
4. Koliko alkohola ima molekulsku formulu C5H120? Napiši strukturne formule tih tvari i imenuj ih. Može li ova formula odgovarati samo alkoholima? Napiši strukturne formule dviju tvari koje imaju formulu C5H120 i nisu srodne alkoholima.
5. Navedite tvari čije su strukturne formule navedene u nastavku: 
6. Napiši strukturne i empirijske formule tvari čiji je naziv 5-metil-4-heksen-1-inol-3. Usporedite broj atoma vodika u molekuli ovog alkohola s brojem atoma vodika u molekuli alkana s istim brojem atoma ugljika. Što objašnjava ovu razliku?
7. Uspoređujući elektronegativnost ugljika i vodika, objasnite zašto je kovalentna veza O-H polarnija od veze C-O.
8. Što mislite, koji će od alkohola - metanol ili 2-metilpropanol-2 - aktivnije reagirati s natrijem? Objasni svoj odgovor. Napišite jednadžbe za odgovarajuće reakcije.
9. Napišite jednadžbe reakcije interakcije propanola-2 (izopropilnog alkohola) s natrijem i bromovodikom. Imenujte reakcijske produkte i navedite uvjete za njihovu provedbu.
10. Mješavina para propanola-1 i propanola-2 prešla je preko zagrijanog bakrova(II) oksida. Kakve bi se reakcije mogle dogoditi? Napiši jednadžbe za te reakcije. Kojim klasama organskih spojeva pripadaju njihovi proizvodi?
11. Koji produkti mogu nastati hidrolizom 1,2-diklorpropanola? Napišite jednadžbe za odgovarajuće reakcije. Imenuj produkte tih reakcija.
12. Napišite jednadžbe za reakcije hidrogenacije, hidratacije, halogenacije i hidrohalogenacije 2-propenola-1. Imenuj produkte svih reakcija.
13. Napišite jednadžbe interakcije glicerola s jednim, dva i tri mola octene kiseline. Napišite jednadžbu hidrolize estera – produkta esterifikacije jednog mola glicerola i tri mola octene kiseline.
četrnaest*. Tijekom interakcije primarnog limitirajućeg monohidričnog alkohola s natrijem oslobođeno je 8,96 litara plina (n.p.). Dehidracijom iste mase alkohola nastaje alken mase 56 g. Odredite sve moguće strukturne formule alkohola.
petnaest*. Volumen ugljičnog dioksida koji se oslobađa izgaranjem zasićenog monohidričnog alkohola 8 je puta veći od volumena vodika koji se oslobađa djelovanjem viška natrija na istu količinu alkohola. Odredite strukturu alkohola, ako je poznato da pri oksidaciji nastaje keton.
Upotreba alkohola
Budući da alkoholi imaju različita svojstva, područje njihove primjene je prilično opsežno. Pokušajmo otkriti gdje se koriste alkoholi.
Alkoholi u prehrambenoj industriji
Alkohol kao što je etanol osnova je svih alkoholnih pića. A dobiva se iz sirovina koje sadrže šećer i škrob. Takve sirovine mogu biti šećerna repa, krumpir, grožđe, kao i razne žitarice. Zahvaljujući suvremenim tehnologijama u proizvodnji alkohola, pročišćava se od fuzelnih ulja.
Prirodni ocat također sadrži sirovine dobivene iz etanola. Ovaj proizvod se dobiva oksidacijom bakterijama octene kiseline i prozračivanjem.
Ali u prehrambenoj industriji ne koristi se samo etanol, već i glicerin. Ovaj dodatak hrani potiče vezivanje tekućina koje se ne miješaju. Glicerin, koji je dio likera, može im dati viskoznost i slatki okus.
Također, glicerin se koristi u proizvodnji pekarskih proizvoda, tjestenine i slastica.
Lijek
U medicini je etanol jednostavno nezamjenjiv. U ovoj industriji ima široku primjenu kao antiseptik, jer ima svojstva koja uništavaju mikrobe, odgađaju bolne promjene u krvi i ne dopuštaju raspadanje na otvorenim ranama.
Etanol koriste medicinski radnici prije raznih zahvata. Ovaj alkohol ima svojstva dezinfekcije i sušenja. Tijekom umjetne ventilacije pluća etanol djeluje kao sredstvo protiv pjenjenja. I etanol može biti jedna od komponenti u anesteziji.
Uz prehladu, etanol se može koristiti kao oblog za zagrijavanje, a kada se ohladi, kao sredstvo za trljanje, jer njegove tvari pomažu u obnavljanju tijela tijekom vrućine i zimice.
U slučaju trovanja etilen glikolom ili metanolom, uporaba etanola pomaže smanjiti koncentraciju otrovnih 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 parfumeriji
U parfumeriji je alkohol također neizostavan, budući da je osnova gotovo svih parfemskih proizvoda voda, alkohol i koncentrat parfema. Etanol u ovom slučaju djeluje kao otapalo za aromatske tvari. Ali 2-feniletanol ima cvjetni miris i može zamijeniti prirodno ružino ulje u parfumeriji. Koristi se u proizvodnji losiona, krema itd.
Glicerin je također osnova za mnoge kozmetičke proizvode, jer ima sposobnost privlačenja vlage i aktivnog vlaženja kože. A prisutnost etanola u šamponima i regeneratorima pomaže pri hidrataciji kože i olakšava raščešljavanje kose nakon pranja kose.
Gorivo
Pa, tvari koje sadrže alkohol kao što su metanol, etanol i butanol-1 naširoko se koriste kao gorivo.
Zahvaljujući preradi biljnih sirovina poput šećerne trske i kukuruza, moguće je dobiti bioetanol, koji je ekološki prihvatljivo biogorivo.
U posljednje vrijeme u svijetu je postala popularna proizvodnja bioetanola. Uz njegovu pomoć pojavila se perspektiva u obnovi resursa goriva.
Otapala, površinski aktivne tvari
Uz već navedena područja primjene alkohola, može se primijetiti da su oni i dobra otapala. Najpopularniji u ovom području su izopropanol, etanol, metanol. Također se koriste u proizvodnji bitne kemije. Bez njih nije moguća potpuna briga za automobil, odjeću, kućanske posuđe itd.
Korištenje alkoholnih pića u raznim područjima našeg djelovanja pozitivno utječe na naše gospodarstvo i unosi udobnost u naše živote.
Alkoholi su raznolika i opsežna klasa kemijskih spojeva.
Alkoholi su kemijski spojevi čije molekule sadrže OH hidroksilne skupine povezane s ugljikovodičnim radikalom.
Ugljikovodični radikal se sastoji od atoma ugljika i vodika. Primjeri ugljikovodičnih radikala - CH3 - metil, C2H5 - etil. Često se ugljikovodični radikal jednostavno označava slovom R. Ali ako su u formuli prisutni različiti radikali, oni se označavaju s R", R", R""", itd.
Nazivi alkohola tvore se tako da se nazivu odgovarajućeg ugljikovodika doda nastavak -ol.
Klasifikacija alkohola
Alkoholi su jednoatomni i polihidrični. Ako u molekuli alkohola postoji samo jedna hidroksilna skupina, tada se takav alkohol naziva monohidričnim. Ako je broj hidroksilnih skupina 2, 3, 4 itd., onda je to polihidrični alkohol.
Primjeri monohidričnih alkohola: CH 3 -OH - metanol ili metilni alkohol, CH 3 CH 2 -OH - etanol ili etilni alkohol.
Prema tome, u molekuli dihidričnog alkohola postoje dvije hidroksilne skupine, u molekuli trihidričnog alkohola tri itd.
Monohidrični alkoholi
Opća formula za monohidrične alkohole može se prikazati kao R-OH.
Prema vrsti slobodnog radikala uključenog u molekulu, monohidrični alkoholi se dijele na zasićene (zasićene), nezasićene (nezasićene) i aromatske alkohole.
U zasićenim radikalima ugljikovodika atomi ugljika povezani su jednostavnim vezama C - C. U nezasićenim radikalima postoji jedan ili više parova atoma ugljika povezanih dvostrukim C \u003d 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.
Prema 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 aromatskog alkohola.
C 6 H 5 -CH 2 -OH - aromatski alkohol fenilmetanol (benzil alkohol).
Ovisno o vrsti ugljikovog atoma povezanog s hidroksilnom skupinom, alkoholi se dijele na primarne ((R-CH 2 -OH), sekundarne (R-CHOH-R") i tercijarne (RR"R""C-OH) alkohole .
Kemijska svojstva monohidričnih alkohola
1. Alkoholi izgaraju stvarajući ugljični dioksid i vodu. Tijekom izgaranja oslobađa se toplina.
C 2 H 5 OH + 3O 2 → 2CO 2 + 3H 2 O
2. Kada alkoholi reagiraju s alkalijskim metalima, nastaje natrijev alkoholat i oslobađa se vodik.
C 2 H 5 -OH + 2Na → 2C 2 H 5 ONa + H 2
3. Reakcija s halogenovodikom. 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 zagrijavanju i pod utjecajem koncentrirane sumporne kiseline. Rezultat je nezasićeni ugljikovodik 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 tvari koje sadrže hidroksilne skupine, polihidrični alkoholi imaju kemijska svojstva slična monohidričnim alkoholima, ali istodobno reagiraju s nekoliko hidroksilnih skupina.
Polivalentni alkoholi reagiraju s aktivnim metalima, s halogenovodičnim kiselinama i s dušičnom kiselinom.
Dobivanje alkohola
Razmotrite metode dobivanja alkohola na primjeru etanola, čija je formula C 2 H 5 OH.
Najstarija od njih je destilacija alkohola iz vina, gdje on nastaje kao rezultat fermentacije šećernih tvari. Proizvodi koji sadrže škrob također su sirovina za proizvodnju etilnog alkohola koji se procesom fermentacije pretvara u šećer koji zatim 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 vodenom parom.
C 2 H 4 + H 2 O → C 2 H 5 OH
Među polihidričnim alkoholima najpoznatiji je glicerin koji se dobiva cijepanjem masti ili sintetski iz propilena koji nastaje pri visokotemperaturnoj rafinaciji nafte.
Sadržaj članka
ALKOHOL(alkoholi) - klasa organskih spojeva koji sadrže jednu ili više C-OH skupina, dok je OH hidroksilna skupina vezana na alifatski ugljikov atom (spojevi u kojima je ugljikov atom u C-OH skupini dio aromatske jezgre su zvani fenoli)
Klasifikacija alkohola je raznolika i ovisi o tome koja se značajka strukture uzima kao osnova.
1. Ovisno o broju hidroksilnih skupina u molekuli, alkoholi se dijele na:
a) monoatomski (sadrže jednu hidroksilnu OH skupinu), na primjer, metanol CH 3 OH, etanol C 2 H 5 OH, propanol C 3 H 7 OH
b) poliatomski (dvije ili više hidroksilnih skupina), npr. 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 skupine u većini su slučajeva nestabilni i lako se pretvaraju u aldehide, dok odvajaju vodu: RCH (OH) 2 ® RCH \u003d O + H 2 O
2. Prema vrsti atoma ugljika na koji je vezana OH skupina alkoholi se dijele na:
a) primarni, u kojem je OH skupina vezana na primarni ugljikov atom. Primarni atom ugljika naziva se (označeno crvenom bojom), povezan sa samo jednim atomom ugljika. Primjeri primarnih alkohola - etanol CH 3 - C H 2 -OH, propanol CH 3 -CH 2 - C H2-OH.
b) sekundarni, u kojem je OH skupina vezana na sekundarni atom ugljika. Sekundarni atom ugljika (istaknut plavom bojom) vezan je istovremeno na dva atoma ugljika, na primjer, sekundarni propanol, sekundarni butanol (slika 1).
Riža. jedan. STRUKTURA SEKUNDARNIH ALKOHOLA
c) tercijarni, u kojem je OH skupina vezana na tercijarni ugljikov atom. Tercijarni atom ugljika (označen zelenom bojom) vezan je istovremeno na tri susjedna atoma ugljika, na primjer, tercijarni butanol i pentanol (slika 2).
Riža. 2. STRUKTURA TERCIJARNIH ALKOHOLA
Alkoholna skupina vezana za njega također se naziva primarna, sekundarna ili tercijarna, prema vrsti ugljikovog atoma.
U polihidričnim alkoholima koji sadrže dvije ili više OH skupina, i primarne i sekundarne HO skupine mogu biti prisutne istovremeno, na primjer, u glicerolu ili ksilitolu (slika 3).
Riža. 3. KOMBINACIJA PRIMARNIH I SEKUNDARNIH OH-SKUPINA U STRUKTURI VIŠEATOMSKIH ALKOHOLA.
3. Prema strukturi organskih skupina povezanih OH skupinom, alkoholi se dijele na zasićene (metanol, etanol, propanol), nezasićene, na primjer, alilni alkohol CH 2 \u003d CH - CH 2 -OH, aromatske (na primjer , benzil alkohol C 6 H 5 CH 2 OH) koji sadrži aromatsku skupinu u R skupini.
Nezasićeni alkoholi, u kojima se OH grupa "nadovezuje" na dvostruku vezu, tj. vezani za atom ugljika koji istovremeno sudjeluje u stvaranju dvostruke veze (na primjer, vinilni alkohol CH 2 \u003d CH–OH), izuzetno su nestabilni i odmah izomeriziraju ( cm.IZOMERIZACIJA) u aldehide ili ketone:
CH 2 \u003d CH–OH ® CH 3 -CH \u003d O
Nomenklatura alkohola.
Za uobičajene alkohole s jednostavnom strukturom koristi se pojednostavljena nomenklatura: naziv organske skupine pretvara se u pridjev (koristeći sufiks i završetak " novi“) i dodati riječ „alkohol”:
U slučaju kada je struktura organske skupine složenija, koriste se pravila zajednička za svu organsku kemiju. Imena sastavljena prema takvim pravilima nazivaju se sustavnim. U skladu s tim pravilima, lanac ugljikovodika se numerira od kraja kojemu je OH skupina najbliža. Zatim se ovo numeriranje koristi za označavanje položaja različitih supstituenata duž glavnog lanca, sufiks "ol" i broj koji označava položaj OH skupine dodaju se na kraj naziva (slika 4):
Riža. četiri. SUSTAVNI NAZIVI ALKOHOLA. Funkcionalne (OH) i supstituentske (CH 3) skupine, kao i njihovi odgovarajući digitalni indeksi, označeni su različitim bojama.
Sustavni nazivi najjednostavnijih alkohola izrađeni su prema istim pravilima: metanol, etanol, butanol. Za neke alkohole sačuvana su trivijalna (pojednostavljena) imena koja su se razvila kroz povijest: propargil alkohol HCê C–CH 2 –OH, glicerol HO–CH 2 –CH (OH)–CH 2 –OH, pentaeritritol C (CH 2 OH) 4, fenetilni alkohol C6H5-CH2-CH2-OH.
Fizikalna svojstva alkohola.
Alkoholi su topljivi u većini organskih otapala, prva tri najjednostavnija predstavnika - metanol, etanol i propanol, kao i tercijarni butanol (H 3 C) 3 COH - miješaju se s vodom u bilo kojem omjeru. S povećanjem broja C atoma u organskoj skupini počinje utjecati hidrofobni (vodoodbojni) učinak, topivost u vodi postaje ograničena, a kod R koji sadrži više od 9 atoma ugljika praktički nestaje.
Zbog prisutnosti OH skupina nastaju vodikove veze između molekula alkohola.
Riža. 5. VODIKOVE VEZE U ALKOHOLIMA(prikazano isprekidanom linijom)
Zbog toga svi alkoholi imaju višu točku vrelišta 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 odnosno –0,5°C.
Kemijska svojstva alkohola.
Alkoholi se razlikuju po raznim transformacijama. Reakcije alkohola imaju neke općenite obrasce: reaktivnost primarnih monohidričnih alkohola veća je od sekundarnih, zauzvrat su sekundarni alkoholi kemijski aktivniji od tercijarnih. Za dihidrične alkohole, u slučaju kada se OH skupine nalaze na susjednim atomima ugljika, opaža se povećana (u usporedbi s 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 preko O–N veze.
U interakciji s aktivnim metalima (Na, K, Mg, Al), alkoholi pokazuju svojstva slabih kiselina i tvore soli koje se nazivaju alkoholati ili alkoksidi:
2CH3OH + 2Na® 2CH3OK + H2
Alkoholati su kemijski nestabilni i pod djelovanjem vode hidroliziraju u alkohol i metalni hidroksid:
C2H5OK + H2O® C2H5OH + KOH
Ova reakcija pokazuje da su alkoholi slabije kiseline u usporedbi s vodom (jaka kiselina istiskuje slabu), osim toga, u interakciji s otopinama alkalija, alkoholi ne tvore alkoholate. Međutim, u polihidričnim alkoholima (u slučaju kada su OH skupine vezane na susjedne C atome), kiselost alkoholnih skupina je mnogo veća i mogu tvoriti alkoholate ne samo u interakciji s metalima, već i s alkalijama:
HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2NaOH ® NaO–CH 2 –CH 2 –ONa + 2H 2 O
Kada su HO skupine u polihidričnim alkoholima vezane na nesusjedne C atome, svojstva alkohola su bliska monohidričnim, budući da se ne pojavljuje međusobni utjecaj HO skupina.
U interakciji s mineralnim ili organskim kiselinama, alkoholi tvore estere - spojeve koji sadrže R-O-A fragment (A je kiselinski ostatak). Stvaranje estera također se događa tijekom interakcije alkohola s anhidridima i kiselim kloridima karboksilnih kiselina (slika 6).
Pod djelovanjem oksidacijskih sredstava (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4) primarni alkoholi stvaraju aldehide, a sekundarni alkoholi tvore ketone (slika 7.).
Riža. 7. STVARANJE ALDEHIDA I KETONA TIJEKOM OKSIDACIJE ALKOHOLA
Redukcija alkohola dovodi do stvaranja ugljikovodika koji sadrže isti broj C atoma kao i početna molekula alkohola (slika 8).
Riža. osam. OBNAVLJANJE BUTANOLA
2. Reakcije koje se odvijaju na C–O vezi.
U prisustvu katalizatora ili jakih mineralnih kiselina alkoholi dehidriraju (odvaja se voda), a reakcija se može odvijati u dva smjera:
a) intermolekularna dehidracija uz sudjelovanje dviju molekula alkohola, dok se C–O veze u jednoj od molekula prekidaju, što rezultira stvaranjem etera - spojeva koji sadrže R–O–R fragment (slika 9A).
b) tijekom intramolekularne dehidracije nastaju alkeni – ugljikovodici s dvostrukom vezom. Često se oba procesa - stvaranje etera i alkena - odvijaju paralelno (slika 9B).
U slučaju sekundarnih alkohola, tijekom stvaranja alkena, moguća su dva smjera reakcije (slika 9C), prevladavajući smjer je onaj u kojem se vodik odvaja od najmanje hidrogeniranog atoma ugljika tijekom kondenzacije (označeno s broj 3), tj. okružen s manje atoma vodika (u usporedbi s atomom 1). Prikazano na sl. Za proizvodnju alkena i etera koristi se 10 reakcija.
Do kidanja C–O veze u alkoholima dolazi i kada se OH skupina zamijeni halogenom, odnosno amino skupinom (slika 10).
Riža. deset. ZAMJENA OH-SKUPINE U ALKOHOLIMA SA HALOGENOM ILI AMIN GRUPOM
Reakcije prikazane na sl. 10 se koriste za proizvodnju halougljika i amina.
Dobivanje alkohola.
Neke od gore prikazanih reakcija (sl. 6,9,10) su reverzibilne i, pod promjenjivim uvjetima, mogu se odvijati u suprotnom smjeru, dovodeći do proizvodnje alkohola, na primjer, tijekom hidrolize estera i halougljika (sl. 11A i B), kao i hidratacijskih alkena - dodavanjem vode (slika 11B).
Riža. jedanaest. PROIZVODNJA ALKOHOLA HIDROLIZOM I HIDRACIJOM ORGANSKIH SPOJEVA
Reakcija hidrolize alkena (slika 11, shema B) je u osnovi industrijske proizvodnje nižih alkohola koji sadrže do 4 ugljikova atoma.
Etanol nastaje i tijekom takozvane alkoholne fermentacije šećera, na primjer, glukoze C 6 H 12 O 6. Proces se odvija u prisutnosti gljivica kvasca i dovodi do stvaranja etanola i CO2:
C 6 H 12 O 6 ® 2C 2 H 5 OH + 2CO 2
Fermentacijom se ne može dobiti više od 15% vodene otopine alkohola, budući da kvasci umiru pri većoj koncentraciji alkohola. Destilacijom se dobivaju alkoholne otopine veće koncentracije.
Metanol se industrijski proizvodi redukcijom ugljičnog monoksida na 400°C pod tlakom od 20-30 MPa u prisutnosti katalizatora koji se sastoji od oksida bakra, kroma i aluminija:
CO + 2 H 2 ® H 3 SON
Ako se umjesto hidrolize alkena (slika 11) provodi oksidacija, tada nastaju dihidrični alkoholi (slika 12).
Riža. 12. DOBIVANJE DAVATOMNIH ALKOHOLA
Upotreba alkohola.
Sposobnost alkohola da sudjeluje u raznim kemijskim reakcijama omogućuje njihovu upotrebu za dobivanje svih vrsta organskih spojeva: aldehida, ketona, karboksilnih kiselina, etera i estera koji se koriste kao organska otapala, u proizvodnji polimera, boja i lijekova.
Metanol CH 3 OH se koristi kao otapalo, au proizvodnji formaldehida koji se koristi za proizvodnju fenol-formaldehidnih smola, metanol se u posljednje vrijeme smatra perspektivnim motornim gorivom. Velike količine metanola koriste se u proizvodnji i transportu prirodnog plina. Metanol je najotrovniji spoj među svim alkoholima, smrtonosna doza kada se uzima oralno je 100 ml.
Etanol C 2 H 5 OH je polazni spoj za proizvodnju acetaldehida, octene kiseline, kao i za proizvodnju estera karboksilnih kiselina koji se koriste kao otapala. Osim toga, etanol je glavna komponenta svih alkoholnih pića, također se široko koristi u medicini kao dezinficijens.
Butanol se koristi kao otapalo za masti i smole, osim toga, služi kao sirovina za proizvodnju aromatičnih tvari (butil acetat, butil salicilat, itd.). U šamponima se koristi kao komponenta koja povećava prozirnost otopina.
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 (dezinfekcijska) svojstva, u kozmetici se koristi kao konzervans za kreme, losione, zubne eliksire, au parfumeriji kao mirisna tvar.
Fenetilni alkohol C6H5-CH2-CH2-OH ima miris ruže, nalazi se u ružinom ulju i koristi se u parfumeriji.
Etilen glikol HOCH 2 -CH 2 OH koristi se u proizvodnji plastike i kao antifriz (aditiv koji snižava točku ledišta 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 hidrauličkih kočionih uređaja, kao iu tekstilnoj industriji kod dorade i bojenja tkanina.
Glicerin HOCH 2 -CH(OH) -CH 2 OH koristi se za proizvodnju poliester gliptalnih smola, osim toga, sastavni je dio mnogih kozmetičkih pripravaka. Nitroglicerin (slika 6) je glavna komponenta dinamita koja se koristi u rudarstvu i izgradnji željeznica kao eksploziv.
Pentaeritritol (HOCH 2) 4 C koristi se za proizvodnju poliestera (pentaftalne smole), kao učvršćivač za sintetičke smole, kao plastifikator za polivinil klorid, a također i u proizvodnji eksploziva tetranitropentaeritritola.
Polihidrični alkoholi ksilitol HOCH2–(CHOH)3–CH2OH i sorbitol HOCH2– (CHOH)4–CH2OH slatkog su okusa i koriste se umjesto šećera u proizvodnji slastica za dijabetičare i pretile osobe. Sorbitol se nalazi u bobicama rowan i trešnje.
Mihail Levitski
Alkoholi- to su derivati ugljikovodika, čije molekule sadrže jednu ili više hidroksilnih OH - skupina povezanih sa zasićenim atomom ugljika.
Nomenklatura: sustavna - nazivu odgovarajućeg ugljikovodika dodaje se završetak - ol, položaj OH skupine označen je brojem; koristiti trivijalna imena.
KLASIFIKACIJA
Po broju OH - grupa alkoholi se dijele na
● jednoatomni
● dvoatomski (dioli) 
● triatomski (trioli)
● polihidrični (polioli)
Ovisno o položaju OH skupina razlikovati
● primarni
● sekundarni
● tercijarni
Ovisno o prirodi radikala R razlikovati
● bogat
● nezasićeni
● aromatični
● aliciklički
izomerija
1. Ugljični kostur
2. Položaj funkcionalne skupine:
3. Međuklasna izomerija (alkoholi su izomerni klasi etera)
§3. Metode dobivanja monohidričnih alkohola.
1. Hidratacija alkena
Ovisno o strukturi nezasićenog ugljikovodika mogu nastati primarni, sekundarni i tercijarni alkoholi:
etilen etanol
propilen 2-propanol
metilpropen 2-metil-2-propanol
2. Hidroliza halogenih derivata; provodi se pod djelovanjem vodene otopine lužine:
3. Hidroliza estera:
4. Dobivanje karbonilnih spojeva:
5. Neki specifični načini primanja:
a) dobivanje metanola iz sinteznog plina (tlak - 50 - 150 atm, temperatura - 200 - 300 ° C, katalizatori - oksidi cinka, kroma, aluminija):
b) dobivanje etanola fermentacijom šećera:
Fizička svojstva
Metilni alkohol je bezbojna tekućina karakterističnog alkoholnog mirisa.
T bala \u003d 64,7 ° C, gori blijedim plamenom. Jako otrovno.
Etilni alkohol je bezbojna tekućina karakterističnog alkoholnog mirisa.
T bala \u003d 78,3 o C
Alkoholi C 1 - C 11 - tekućine, C 12 i više - krutine.
alkoholi C 4 - C 5 imaju zagušljiv sladak miris;
viši alkoholi su bez mirisa.
Relativna gustoća je manja od 1, tj. lakši od vode.
Niži alkoholi (do C 3) se miješaju s vodom u bilo kojem omjeru.
S porastom ugljikovodičnog radikala smanjuje se topljivost u vodi, a povećava hidrofobnost molekule.
Alkoholi su sposobni intermolekularnog povezivanja:
S tim u vezi, vrelišta i tališta alkohola su viša od onih odgovarajućih ugljikovodika i halogenih derivata.
Sposobnost etilnog alkohola da stvara vodikove veze leži u osnovi njegovih antiseptičkih svojstava.
§5. Kemijska svojstva monohidričnih alkohola.
Karakteristične reakcije alkohola određene su prisutnošću hidroksilne skupine u njihovoj molekuli, što određuje njihovu značajnu reaktivnost.
1. Interakcija s alkalijskim metalima:
R-OMe alkoholati metala su bezbojne krutine koje se lako hidroliziraju vodom. Jake su baze.
2.Osnovna svojstva
3. Stvaranje etera:
4. Stvaranje estera
s anorganskim kiselinama:
s organskim kiselinama
5. Reakcija alkohola s halogenovodikom:
Upotreba fosfornih halogenida:
6. Reakcije dehidracije alkohola.
Odvajanje vode od alkohola događa se u prisutnosti kiselina ili preko katalizatora na povišenim temperaturama.
Dehidracija alkohola odvija se prema Zaitsevljevom empirijskom pravilu: poželjno je da se vodik odvoji od najmanje hidrogeniranog β-ugljikovog atoma.
1) Dehidracija primarnih alkohola odvija se u teškim uvjetima:
2) Dehidracija sekundarnih alkohola:
3) Dehidracija tercijarnih alkohola:
7. Oksidacija (oksidansi - KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 u kiseloj sredini)
8. Dehidrogenacija alkohola:
Dihidrični alkoholi (dioli)
Načini dobivanja.
1. Oksidacija etilena
2. Hidroliza dihalogen derivata
Fizička svojstva:
Etilen glikol je viskozna bezbojna tekućina, slatkog okusa, topiva u vodi; bezvodni etilen glikol je higroskopan.
Kemijska svojstva
Reakcije su u osnovi slične reakcijama monohidričnih alkohola, a reakcije se mogu odvijati na jednoj ili dvije hidroksilne skupine.
1. Svojstva kiseline; etilen glikol je jača kiselina od etanola
(pKa = 14,8). Stvaranje glikolata
2. Reakcije supstitucije halogena
3. Stvaranje etera
4. Dehidracija
5. Oksidacija
Trihidrični alkoholi (trioli)
Načini dobivanja.
1. Hidroliza masti
2. Iz alil klorida
Fizička svojstva:
Glicerin je viskozna tekućina slatkog okusa. Nemojmo se samo otopiti u vodi, etanolu; ne otapa se u eteru, bezvodni glicerin je higroskopan (upija do 40% vlage iz zraka).
Kemijska svojstva
Reakcije su u osnovi slične reakcijama monohidričnih alkohola, a reakcije se mogu odvijati s jednom, dvije ili tri hidroksilne skupine odjednom.
1. Svojstva kiseline; Glicerin je jača kiselina od etanola i etilen glikola. pKa = 13,5.
Tvori kelatni kompleks s bakrenim hidroksidom:
2. Supstitucijske reakcije
3. Dehidracija
Upotreba alkohola
Metanol i etanol koriste se kao otapala, ali i kao polazni materijali u sintezi organskih tvari. Etanol se koristi u farmaciji za pripravu tinktura, ekstrakata; u medicini - kao antiseptik.
Etilen glikol se koristi za proizvodnju sintetičkih poliesterskih vlakana (na primjer, lavsan), kao i antifriz (50% otopina) - tekućina protiv smrzavanja za hlađenje motora s unutarnjim izgaranjem.
Glicerin se koristi kao sastojak kozmetičkih pripravaka i masti. Glicerol trinitrat je lijek koji se koristi za liječenje angine pektoris.
Glicerol trinitrat se koristi u proizvodnji eksploziva (dinamit).
Primjena glicerina u prehrambenoj i tekstilnoj industriji.
Prije nego što pređete na proučavanje alkohola, potrebno je razumjeti prirodu -OH skupinu i njen učinak na susjedne atome.
funkcionalne skupine nazvane skupine atoma koje određuju karakteristična kemijska svojstva određene klase tvari.
Struktura molekula alkohola R-OH. Atom kisika, koji je dio hidroksilne skupine molekula alkohola, oštro se razlikuje od atoma vodika i ugljika po svojoj sposobnosti da privuče i drži elektronske parove. Molekule alkohola imaju polarne veze C-O i OH.
S obzirom na polaritet O-H veze i značajan pozitivan naboj na atomu vodika, kaže se da vodik hidroksilne skupine ima " kiselina"lik. U tome se oštro razlikuje od atoma vodika uključenih u radikal ugljikovodika. Atom kisika hidroksilne skupine ima djelomični negativni naboj i dva usamljena elektronska para, što omogućuje stvaranje molekula alkohola vodikove veze.
Po kemijskim svojstvima fenoli razlikuju od alkohola, što je uzrokovano međusobnim utjecajem hidroksilne skupine i benzenske jezgre (fenil - C 6 H 5) u molekuli fenola. Taj se učinak svodi na činjenicu da π-elektroni benzenske jezgre djelomično uključuju nepodijeljene elektronske parove atoma kisika hidroksilne skupine u svoju sferu, zbog čega dolazi do smanjenja gustoće elektrona na atomu kisika. Ovo smanjenje kompenzira se većom polarizacijom O-N veze, što zauzvrat dovodi do povećanja pozitivnog naboja na atomu vodika:
Stoga vodik hidroksilne skupine u molekuli fenola ima kiseli karakter.
Utjecaj atoma u molekulama fenola i njegovih derivata je obostran. Hidroksilna skupina utječe na gustoću π-elektronskog oblaka u benzenskom prstenu. Smanjuje se na ugljikovom atomu povezanom s OH skupinom (tj. na 1. i 3. ugljikovom atomu, metapozicija) i povećava se na susjednim ugljikovim atomima - 2, 4, 6. orto- i par- odredbe.
Atomi vodika benzena u orto i para položaju postaju pokretljiviji i lako se zamjenjuju drugim atomima i radikalima.
Aldehidi imaju opću formulu 
gdje je karbonilna skupina
Ugljikov atom u karbonilnoj skupini je sp 3 hibridiziran. Atomi koji su izravno povezani s njim nalaze se u istoj ravnini. Zbog velike elektronegativnosti atoma kisika u usporedbi s atomom ugljika C=O veza visoko polariziran zbog pomaka elektronske gustoće π-veze prema kisiku:
Pod utjecajem karbonilnog ugljikovog atoma u aldehidima se povećava polaritet C-H veze, što povećava reaktivnost ovog H atoma.
karboksilne kiseline sadrže funkcionalnu skupinu
Zove se karboksilna skupina ili karboksil. Nazvan je tako jer se sastoji od karbonilne skupine.
i hidroksil -OH.
U karboksilnim kiselinama, hidroksilna skupina je vezana na ugljikovodični radikal i karbonilnu skupinu. Slabljenje veze između kisika i vodika u hidroksilnoj skupini objašnjava se razlikom u elektronegativnosti atoma ugljika, kisika i vodika. Atom ugljika dobiva nešto pozitivnog naboja. Ovaj atom ugljika privlači oblak elektrona iz atoma kisika hidroksilne skupine. Kompenzirajući pomaknutu gustoću elektrona, atom kisika hidroksilne skupine povlači prema sebi elektronski oblak susjednog atoma vodika. O-H veza u hidroksilnoj skupini postaje polarnija, a atom vodika pokretljiviji.
Ograničiti monohidrične i polihidrične alkohole
alkoholi(ili alkanoli) su organske tvari čije molekule sadrže jednu ili više hidroksilnih skupina (-OH skupina) povezanih s radikalom ugljikovodika.
Prema broju hidroksilnih skupina(atomarnost) alkoholi se dijele na:
· jednoatomski, na primjer:
· dvoatomski(glikoli), na primjer:
· Troatomski, na primjer:
Po prirodi ugljikovodičnog radikala razlikuju se sljedeći alkoholi:
· Ograničiti koji sadrže samo zasićene ugljikovodične radikale u molekuli, na primjer:
· Neograničen koji sadrže višestruke (dvostruke i trostruke) veze između ugljikovih atoma u molekuli, na primjer:
· aromatičan, tj. alkoholi koji sadrže benzenski prsten i hidroksilnu skupinu u molekuli, međusobno povezani ne izravno, već preko atoma ugljika, na primjer:
Organske tvari koje sadrže hidroksilne skupine u molekuli, izravno vezane na atom ugljika benzenskog prstena, značajno se razlikuju po kemijskim svojstvima od alkohola i stoga se ističu u neovisnoj klasi organskih spojeva - fenoli. Na primjer:
Postoje također poliatomski(polihidrični) alkoholi koji sadrže više od tri hidroksilne skupine po molekuli. Na primjer, najjednostavniji šesthidrični alkohol heksanol (sorbitol):
Izomerija i nomenklatura alkohola
Pri formiranju imena alkohola, (generički) sufiks dodaje se nazivu ugljikovodika koji odgovara alkoholu -ol. Brojevi iza sufiksa označavaju položaj hidroksilne skupine u glavnom lancu, a prefiksi di-, tri-, tetra- itd. označavaju njihov broj:
U numeriranju ugljikovih atoma u glavnom lancu položaj hidroksilne skupine je prioritetan ispred položaja višestrukih veza:
Počevši od trećeg člana homolognog niza, alkoholi imaju položaj funkcionalne skupine izomerija(propanol-1 i propanol-2), a od četvrtog - izomerija ugljikovog skeleta(butanol-1,2-metilpropanol-1). Također ih karakterizira interklasna izomerija - alkoholi su izomerni eterima:
Alkoholi mogu nastati vodikove veze kako između molekula alkohola tako i između molekula alkohola i vode.
Vodikove veze nastaju međudjelovanjem djelomično pozitivno nabijenog atoma vodika jedne molekule alkohola i djelomično negativno nabijenog atoma kisika druge molekule. Zbog vodikovih veza između molekula alkoholi imaju abnormalno visoka vrelišta za svoju molekularnu težinu. Dakle, propan s relativnom molekularnom težinom od 44 u normalnim uvjetima je plin, a najjednostavniji od alkohola je metanol, koji ima relativnu molekularnu težinu od 32, u normalnim uvjetima je tekućina.
Svojstva organskih tvari određena su njihovim sastavom i strukturom. Alkoholi potvrđuju opće pravilo. Njihove molekule uključuju ugljikovodične i hidroksilne radikale, pa su kemijska svojstva alkohola određena međudjelovanjem i utjecajem ovih skupina jedna na drugu.
Karakteristična svojstva za ovu klasu spojeva zbog prisutnosti hidroksilne skupine.
1. Međudjelovanje alkohola s alkalijskim i zemnoalkalijskim metalima. Da bi se identificirao učinak ugljikovodičnog radikala na hidroksilnu skupinu, potrebno je usporediti svojstva tvari koja sadrži hidroksilnu skupinu i ugljikovodični radikal, s jedne strane, i tvari koja sadrži hidroksilnu skupinu, a ne sadrži ugljikovodični radikal , na drugoj. Takve tvari mogu biti, na primjer, etanol (ili drugi alkohol) i voda. Vodik hidroksilne skupine molekula alkohola i molekula vode može se reducirati alkalijskim i zemnoalkalijskim metalima (njihovima zamijeniti):
2. Interakcija alkohola s halogenovodikom. Supstitucija halogena hidroksilnom skupinom dovodi do stvaranja haloalkana. Na primjer:
Ova reakcija je reverzibilna.
3. Intermolekulska dehidracija alkohola- cijepanje molekule vode od dvije molekule alkohola pri zagrijavanju u prisutnosti sredstava za uklanjanje vode:
Kao rezultat intermolekularne dehidracije alkohola nastaju eteri. Dakle, kada se etilni alkohol zagrijava sa sumpornom kiselinom na temperaturu od 100 do 140 ° C, nastaje dietil (sumpor) eter.
4. Interakcija alkohola s organskim i anorganskim kiselinama pri čemu nastaju esteri ( reakcija esterifikacije):
reakcija esterifikacije kataliziran jakim anorganskim kiselinama.
Na primjer, kada etil alkohol i octena kiselina reagiraju, nastaje etil acetat - etil acetat:
5. Intramolekularna dehidracija alkohola nastaje kada se alkoholi zagrijavaju u prisutnosti sredstava za dehidraciju na temperaturu višu od temperature međumolekularne dehidracije. Kao rezultat toga nastaju alkeni. Ova reakcija nastaje zbog prisutnosti atoma vodika i hidroksilne skupine na susjednim atomima ugljika. Primjer je reakcija dobivanja etena (etilena) zagrijavanjem etanola iznad 140 ° C u prisutnosti koncentrirane sumporne kiseline:
6. Oksidacija alkohola obično se provodi s jakim oksidacijskim sredstvima, na primjer, kalijevim dikromatom ili kalijevim permanganatom u kiselom mediju. U ovom slučaju, djelovanje oksidacijskog sredstva usmjereno je na atom ugljika koji je već povezan s hidroksilnom skupinom. Ovisno o prirodi alkohola i uvjetima reakcije, mogu nastati različiti proizvodi. Dakle, primarni alkoholi se prvo oksidiraju u aldehide, a zatim u karboksilne kiseline:
Na oksidacija sekundarnih alkohola nastaju ketoni:
Tercijarni alkoholi su prilično otporni na oksidaciju. Međutim, u teškim uvjetima (jako oksidacijsko sredstvo, visoka temperatura) moguća je oksidacija tercijarnih alkohola, koja se događa kidanjem veza ugljik-ugljik najbližih hidroksilnoj skupini.
7. Dehidrogenacija alkohola. Kada alkoholne pare prolaze na 200-300 °C preko metalnog katalizatora, poput bakra, srebra ili platine, primarni alkoholi se pretvaraju u aldehide, a sekundarni u ketone:
8. Prisutnost u molekuli alkohola u isto vrijeme nekoliko hidroksilnih skupina utvrđena su specifična svojstva polihidričnih alkohola koji su u interakciji sa svježim talogom bakrovog (II) hidroksida sposobni stvarati svijetloplave kompleksne spojeve topive u vodi. Za etilen glikol možete napisati:
Monohidrični alkoholi ne mogu ući u ovu reakciju. Stoga je ona kvalitativna reakcija na polihidrične alkohole.
Kemijska svojstva alkohola - kompendij
Pojedini predstavnici alkohola i njihovo značenje
metanol(metilni alkohol CH3OH) je bezbojna tekućina karakterističnog mirisa i vrelišta 64,7°C. Gori blago plavičastim plamenom. Povijesni naziv metanola - drvnog alkohola objašnjava se jednim od načina dobivanja destilacijom tvrdog drva (grč. methy - vino, napiti se; hule - tvar, drvo).
Metanol zahtijeva pažljivo rukovanje pri radu s njim. Pod djelovanjem enzima alkohol dehidrogenaze u organizmu se pretvara u formaldehid i mravlju kiselinu koji oštećuju mrežnicu, odumiranje vidnog živca i potpuni gubitak vida. Gutanje više od 50 ml metanola uzrokuje smrt.
etanol(etilni alkohol C 2 H 5 OH) je bezbojna tekućina karakterističnog mirisa i vrelišta 78,3 °C. zapaljiv Miješa se s vodom u bilo kojem omjeru. Koncentracija (jačina) alkohola obično se izražava kao volumni postotak. "Čisti" (medicinski) alkohol je proizvod dobiven iz prehrambenih sirovina koji sadrži 96% (volumenski) etanola i 4% (volumenski) vode. Da bi se dobio bezvodni etanol - "apsolutni alkohol", ovaj se proizvod tretira tvarima koje kemijski vežu vodu (kalcijev oksid, bezvodni bakrov (II) sulfat itd.).
Da bi se alkohol koji se koristi u tehničke svrhe učinio neispravnim za piće, dodaju mu se i toniraju male količine teško odvojivih otrovnih tvari, neugodnog mirisa i odvratnog okusa. Alkohol koji sadrži takve aditive naziva se denaturirani ili metilirani alkohol.
Etanol se široko koristi u industriji za proizvodnju sintetičke gume, lijekova, koristi se kao otapalo, dio je lakova i boja, parfema. U medicini je etilni alkohol najvažnije sredstvo za dezinfekciju. Koristi se za izradu alkoholnih pića.
Male količine etilnog alkohola, kada se progutaju, smanjuju osjetljivost na bol i blokiraju procese inhibicije u cerebralnom korteksu, uzrokujući stanje opijenosti. U ovoj fazi djelovanja etanola povećava se odvajanje vode u stanicama, a posljedično i ubrzano stvaranje urina, što dovodi do dehidracije 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 tijelu - acetaldehid - izuzetno je otrovan i uzrokuje teška trovanja.
Sustavna uporaba etilnog alkohola i pića koja ga sadrže dovodi do trajnog smanjenja produktivnosti mozga, smrti jetrenih stanica i njihove zamjene vezivnim tkivom - ciroze jetre.
Ethandiol-1,2(etilen glikol) je bezbojna viskozna tekućina. Otrovno. Dobro topljiv u vodi. Vodene otopine ne kristaliziraju na temperaturama znatno ispod 0 °C, što ga čini mogućim korištenjem kao sastavnim dijelom rashladnih tekućina bez smrzavanja - antifriza za motore s unutarnjim izgaranjem.
Prolaktriol-1,2,3(glicerin) - viskozna sirupasta tekućina, slatkog okusa. Dobro topljiv u vodi. Neisparljiv Kao sastavni dio estera ulazi u sastav 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 spriječila isušivanje.
Glicerin se dodaje konditorskim proizvodima kako bi se spriječila njihova kristalizacija. Raspršuje se po duhanu iu tom slučaju djeluje kao humektant, sprječavajući sušenje i mrvljenje listova duhana prije obrade. Dodaje se ljepilima kako se ne bi prebrzo osušila te plastici, posebice celofanu. U potonjem slučaju, glicerin djeluje kao plastifikator, djelujući poput maziva između molekula polimera i tako dajući plastici potrebnu fleksibilnost i elastičnost.
Niži i srednji članovi niza graničnih monohidričnih alkohola koji sadrže od 1 do 11 atoma ugljika su tekućine. Viši alkoholi (počevši od C 12 H 25 OH) su krutine na sobnoj temperaturi. Niži alkoholi imaju karakterističan alkoholni miris i gorući okus, dobro su topljivi 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 sustav elemenata
Tablica topljivosti
