Alkohole i fenole

ALKOHOLE

1) Alkohole – związki organiczne o wzorze ogólnym R-OH w których grupa hydroksylowa OH przyłączona jest bezpośrednio do łańcucha węglowego.
2) Alkohol nasycony – alkohol, który posiada w łańcuchu węglowym tylko wiązania pojedyncze.
3) Alkohol nienasycony – alkohol, który posiada w łańcuchu węglowym wiązania wielokrotne; szczególną grupę stanowią enole.
4) Enole – związki zawierające przy atomie węgla z podwójnym wiązaniem grupę OH; są nietrwałe, szybko ulegają tautomerii do odpowiedniego aldehydu lub ketonu

Tautomeria – zjawisko polegające na wzajemnym przechodzeniu jednego izomeru strukturalnego w drugi, aż do osiągnięcia stanu równowagi.

5) Alkohole jednowodorotlenowe – posiadające jedną grupę -OH

- nazewnictwo
do członu oznaczającego alifatyczny łańcuch węglowy dodajemy końcówkę –ol, a przed nią odpowiedni lokant; łańcuch główny numerujemy tak, aby grupa –OH miała jak najniższy lokant; jeżeli grupa OH znajduje się na końcu łańcucha, a łańcuch jest nierozgałęziony, to nie podajemy lokantu, tzn. 1, przed końcówką –ol; w przypadku alkoholi nienasyconych pierwszeństwo w numeracji ma grupa –OH a nie wiązanie wielokrotne, tzn. grupa –OH musi mieć jak najniższy lokant można również stosować nazwy zwyczajowe, np. alkohol metylowy dla metanolu, etylowy dla etanolu itd.

- właściwości fizyczne:
* alkohole są związkami polarnymi, ponieważ w cząsteczce związku występuje polarna grupa –OH
* atom wodoru obecny w grupie hydroksylowej powoduje, że pomiędzy cząsteczkami tych substancji powstaje wiązanie wodorowe
* wiązanie wodorowe powoduje, że substancje, w których ono występuje mają duże temperatury wrzenia pomimo małej masy cząsteczkowej; temperatura wrzenia obniża się, jeżeli w cząsteczce związku obecne są rozgałęzienia
* alkohole, które w cząsteczce posiadają małą ilość atomów węgla rozpuszczają się w wodzie bardzo dobrze; wraz ze wzrostem ilości węgli w łańcuchu związku rozpuszczalność substancji w wodzie maleje – dobrze rozpuszczalne są tylko pierwsze trzy alkohole w szeregu homologicznym
* w wyniku zmieszania alkoholu z wodą następuje kontrakcja, czyli objętość mieszaniny jest mniejsza niż suma objętości składników
* wodne roztwory alkoholi nie przewodzą prądu elektrycznego
* alkohole mają odczyn obojętny
* pierwsze pięć alkoholi to ciecze, pozostałe są ciałami stałymi

- metanol i etanol:
* lotne, bezbarwne ciecze o charakterystycznym zapachu i smaku, bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie;
* są dobrymi rozpuszczalnikami wielu substancji organicznych;
* metanol jest trujący (wchłanianie par albo wypicie kilkunastu gramów już może spowodować ślepotę lub nawet śmierć), gdyż w organizmie utlenia się do bardzo reaktywnego formaldehydu
* metanol wrze w temperaturze 65 C, a etanol w 78,5 C.
* metanol otrzymywany był dawniej w procesie suchej destylacji drewna, stąd nazywany tez jest spirytusem drzewnym; obecnie duże ilości metanolu powstają w reakcji katalitycznego uwodornienia tlenku węgla:
* etanol otrzymywany jest obecnie w wyniku fermentacji cukru lub też na drodze syntetycznej z etylenu w reakcji addycji wody w środowisku kwaśnym
* metanol wykorzystywany jest do produkcji formaldehydu i innych związków, jako rozpuszczalnik i ciecz zapobiegająca zamarzaniu
* etanol wchodzi w skład fermentowanych napojów (piwo, wino, wódka), stosowany jest jako rozpuszczalnik, jako miejscowy płyn antyseptyczny, wykorzystywany do produkcji eteru i estrów etylowych; handlowy etanol, zwany spirytusem, jest roztworem zawierającym 95% alkoholu i 5% wody; wody nie można usunąć w wyniku destylacji, dlatego też aby uzyskać alkohol absolutny (100%) dodaje się wapno palone (CaO), które w reakcji z wodą daje wodorotlenek wapnia

- otrzymywanie alkoholi:
* w wyniku hydratacji alkenów w środowisku kwaśnym
* w wyniku reakcji chlorowcopochodnej alkanu z mocnym wodorotlenkiem
* w wyniku reakcji chlorowcopochodnej alkanu z wodą
* w wyniku redukcji związków karbonylowych

- właściwości chemiczne:
* wodne roztwory alkoholi mają odczyn obojętny
* alkohole posiadają właściwości amfoteryczne (mogą w reakcjach zachowywać się jak słaby kwas lub słaba zasada)

* reakcje z rozerwaniem wiązania C-O (wskazujące na zasadowy charakter alkoholi)
~ reakcja z kwasami chlorowcopochodnymi
~ dehydratacja alkoholi do alkenów lub eterów (w zależności od środowiska reakcji: temperatury i stężenia kwasu oraz budowy alkoholu)

* reakcje z rozerwaniem wiązania O-H
~ reakcja substytucji wodoru alkalicznym metalem (reakcja wskazująca na kwasowe właściwości alkoholi – oprócz metanolu)
~ reakcja estryfikacji (reakcja z kwasami karboksylowymi)

* reakcje utleniania alkoholi
~ alkohole pierwszorzędowe (te, w których grupa –OH przyłączona jest do I-rzędowego atomu węgla) utleniają się do aldehydów lub kwasów karboksylowych
~ alkohole drugorzędowe utleniają się do ketonów
~ alkohole trzeciorzędowe nie utleniają się

6) Alkohole wielowodorotlenowe – posiadające wiele grup OH
- nazewnictwo – takie same jak przy jednowodorotlenowych, tylko przed końcówką –ol występuje krotność występowania grup hydroksylowych i wymienione są lokanty ich występowania można stosować również nazwy zwyczajowe: glikol etylowy dla etno-1,2-diolu lub gliceryna (glicerol) dla propano-1,2,3-triolu

- właściwości fizyczne i zastosowanie:
* glikol etylowy – ciecz o słodkim smaku, bezbarwna, rozpuszczalna w wodzie, trujący, o wysokiej temperaturze wrzenia (wyższej niż etanolu), stosowany do produkcji płynu borygo
* gliceryna – syropowata ciecz o słodkim smaku, bezbarwna, rozpuszczalna w wodzie, jej kojące właściwości czynią ją bardzo przydatną w kosmetykach stosowanych przy goleniu, w mydłach toaletowych, a także w kroplach i syropach przeciwkaszlowych; ma właściwości higroskopijne

- otrzymywanie:
* glikol otrzymujemy z:
~ oksiranu (tlenku etylenu)
~ etynu lub etenu w wyniku utleniania KMnO4
~ w reakcji z 1,2-dichloroetanem w reakcji z KOH (porównać z gliceryną)

* gliceryna powstaje w reakcji 1,2,3 - trichloropropanu w reakcji z KOH
* obecność większej ilości grup hydroksylowych zwiększa polarność alkoholi i ich reaktywność
* alkohole polihydroksylowe (wielowodorotlenowe) mają większe właściwości kwasowe, niż alkohole jednowodorotlenowe
* gliceryna reaguje z kwasem azotowym, tworząc triazotan (V) glicerolu (nitroglicerynę)
* gliceryna i glikol reagują z metalami alkalicznymi tworząc alkoholany: gliceryniany i glikolany
* gliceryna i glikol reagują z wodorotlenkami lub tlenkami metali ciężkich (np. CuO) dając alkoholany
* glikol etylenowy utlenia się do kwasu szczawiowego


FENOLE

1) Fenole – związki, w których grupa hydroksylowa jest bezpośrednio połączona z pierścieniem aromatycznym – ArOH

2) Nazewnictwo:
- nazwy systematyczne dla fenoli tworzy się dodając przedrostek hydroksy do nazwy węglowodoru, np. hydroksybenzen (fenol), o-chlorohydroksybenzen (o-chlorofenol), 2,4,6-tribromohydroksybenzen (2,4,6-tribromofenol)

Dla niektórych fenoli zachowano nazwy zwyczajowe: hydrochinon, pirokatechina, rezorcyna, p-krezol, o-krezol, m-krezol, α-naftol, β-naftol

3) Właściwości fizyczne:
Fenole to przeważnie ciecze lub ciała stałe o niskich temperaturach wrzenia lub topnienia w porównaniu do alkoholi o porównywalnej masie cząsteczkowej. Słabo rozpuszczają się w wodzie. Są substancjami bezbarwnymi. Między cząsteczkami fenoli, podobnie jak w alkoholach, powstaje wiązanie wodorowe.

Fenol – substancja stała, krystaliczna, o charakterystycznym zapachu, słabo rozpuszczalna w zimnej wodzie, zaś dobrze w ciepłej; działa bakteriobójczo

4) Otrzymywanie fenoli:
- poprzez stapianie sulfonianów z alkaliami:
- z aromatycznych halogenopochodnych poprzez stapianie z NaOH – reakcja zachodzi w bardzo drastycznych warunkach (temp 360C, ciśnienie 300 atm)

5) Właściwości chemiczne:
- fenole wykazują bardziej kwasowe właściwości niż alkohole
- wodny roztwór fenolu wykazuje odczyn słabo kwaśny i nosi nazwę kwasu karbolowego
- fenole reagują z roztworami wodorotlenków dając sole zwane fenolanami (pod wpływem kwasów nieorganicznych fenolany przekształcają się z powrotem w odpowiednie fenole – patrz otrzymywanie)
- w przeciwieństwie do alkoholi fenole reagują bezpośrednio z diazometanem z wytworzeniem eterów metylowo-arylowych (reakcja alkilowania)
- reagują z chlorkami kwasowymi, a produktami są estry (reakcja acylowania)
- ulegają reakcji substytucji elektrofilowej (np. bromowania lub nitrowania)
- Fenol reaguje z chloroformem dając aldehyd salicylowy
- redukuje się do benzenu w reakcji z płynem cynkowym
- fenole dają charakterystyczne zabarwienie roztworu FeCl3, który barwi się pod wpływem fenolu na fioletowo

Treść pracy znajduje się w załączniku - zawiera również wzory, które tutaj zostały pominięte