Struktura

Vlastnosti a reakce alkoholů

Vlastnosti a reakce alkoholů

Fyzikální vlastnosti

Alkoholy mají poměrně vysoké teploty varu, protože vytvářejí vodíkové vazby. Nejnižší alkoholy jsou kapaliny příjemné vůně a chuti, libovolně se mísí s vodou. S molekulovou hmotností ubývá příjemné vůně, chuti i rozpustnosti ve vodě, od Cjsou kapaliny s nepříjemnou vůní, vyšší jsou pevné krystalické látky. Rozpustnost alkoholů ve vodě stoupá s počtem hydroxylových skupin v molekule. Alkoholy s dvěma a více hydroxylovými skupinami jsou sladké.

Biologické vlastnosti

Některé alkoholy mají výrazně toxické vlastnosti, především methanol, etylenglykol i ethanol. Otravy se projevují alkoholovým opojením, bolestmi zažívacího ústrojí, otupením smyslů, narušením rovnováhy, změnami chování, ztrátou vědomí, u methanolu slepotou. Časté jsou nežádoucí interakce s léčivy (antidepresiva, hypnotika, antibiotika, paralen,…).

Chemické vlastnosti alkoholů 

Vycházejí z přítomnosti polarizované hydroxyskupiny C – Oδ -– Hδ+.  

Alkoholy mají amfoterní charakter, v přítomnosti různých látek se mohou chovat jako kyseliny nebo zásady. Rozdíl elektronegativit prvků v hydroxylové skupině způsobuje polaritu vazby a její slabě kyselý charakter; dva volné elektronové páry u kyslíkového atomu způsobují zásaditý charakter.

Vznik alkoholátů

Působením alkalických kovů tvoří alkoholy tzv. alkoholáty (alkoxidy), jedná se o silné zásady srovnatelné s hydroxidy alkalických kovů:

2 R – OH + 2 Na → 2 R – ONa + H2

Vznik etherů

Alkoholáty mají vlastnosti nukleofilních činidel, reagují s halogenderiváty za vzniku etherů:

R– ONa + R2 – X → R1 – O – R2 + Na+ + X-

Reakce se silným kyselinami

Působením silných anorganických kyselin (např. kyselina sírová) vznikají oxoniové soli, které za přítomnosti vody hydrolyzují zpět na alkohol a anorganickou kyselinu:

R – OH + HO – SO2 – OH ⇆ R – O+H2 +   -O – SO2 – OH  alkoxonium síran

R – O+H2 + -O – SO2 – OH ⇆ R – OH + 2 H3O+ + SO42-

Oxoniové soli nelze izolovat v pevném stavu, při izolaci dochází k rozkladu na alkohol a kyselinu.

Lucasův test

Reakce s HCl slouží k rozlišení terciárních, sekundární a primárních alkoholů, nejsnadněji reagují terciární, primární prakticky nereagují:

R-OH + HCl ⇆ R – OH2+ Cl-R-Cl + H2O

                         alkoxonium chlorid

Oxidace

Primární a sekundární alkoholy podléhají snadno oxidaci na karbonylové sloučeniny. V případě primárních alkoholů probíhá oxidace na aldehydy, případně až na karboxylové kyseliny:

primární alkoholy → aldehydy → karboxylové kyseliny.

Oxidaci se provádí bud reakcí s kyslíkem nebo dehydrogenací na katalyzátorech.

R- CH2OH + ½ O2 R-CHO + H2O      oxidace na aldehyd

CH3OH → H-CHO  +  H2                         dehydrogenace na formaldehyd

 R-CHO + ½ O2  → R-COOH                  oxidace na karboxylovou kyselinu

Sekundární alkoholy se oxidují pouze do prvního stupně a vznikají ketony: sekundární alkoholy → ketony. Při velmi silné oxidaci může dojít ke štěpení řetězce za vzniku směsi karboxylových kyselin, případně i oxidu uhličitého.

R-CH(OH)R   +   ½ O2R-CO-R + H2O     oxidace na keton

CH3 – CH(OH) – CH3CH3 – CO – CH3      propanon (aceton, dimethylketon)

Terciární alkoholy jsou při působení oxidačních činidel stálé: terciární alkoholy → neoxidují se. Při silné oxidaci může dojít ke štěpení řetězce.

Esterifikace

Esterifikace je kondenzační reakce, při které reagují alkoholy s organickými nebo méně často anorganickými kyselinami za vzniku esteru:

RCOOHR2 – OH  →  R1–COO– R2 + H2O

org.kyselina     alkohol           ester

CH3COOH+CH3OH → CH3COOCH3 + H2O

k. octová     methanol   methylacetát (methylester k. octové)

HNO3  +  R – OH  →  R – O – NO2 + H2O

kys. dusičná   alkohol   alkylnitrát

Eliminace – dehydratace

Odštěpením vody vzniká alken, např. dehydratací ethanolu vzniká ethen:                        

    CH3-CH2-OH    → CH2 = CH2    +  H2O                     kat, t            

Při eliminaci ze sekundárních a terciárních se odštěpuje – OH skupina s vodíkem toho C, který má nejmenší počet H -atomů, získává se hlavně nejvíce alkylovaný alken – Zajcevovo pravidlo.

Mezimolekulární dehydratací vzniká ether:

2CH3-CH2-OH →  CH3-CH2-O-CH2-CH3 +  H2O

Obr. 1: Primární, terciární  a sekundární alkohol

Zdroje

  1. ČERVINKA, Otakar, V DĚDEK a M FERLES. Organická chemie. 2. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1980, 791 s.

Obrázky

Opakování

Vodíková vazba (můstek)

je vazba vyskytující se u sloučenin vodíku výrazně elektronegativními prvky, tedy s fluorem, kyslíkem a dusíkem. Je způsobena silnou polaritou vazeb H–F, O–H a N–H. Vazebný elektronový pár je posunut k elektronegativnějšímu atomu (F, O, N).  Atom vodíku tvoří slabou vazbu s volným elektronovým párem na atomu další molekuly.

Opakování

Zajcevovo pravidlo

Při dehydrataci vzniká nejvíce alkylovaný alken. 

 

Osobnosti

Content a. zajcev

20. 6. 1841 Kazaň – 19. 8. 1910 Kazaň

Obr. 2: Zajcev

Opakování

Markovnikovo pravidlo

Při elektrofilní adici se kladnější část činidla, což je elektrofilní částice, aduje na uhlík s větším počtem vodíků.

Osobnosti

Content v. markovnikov

22. 12. 1837 Kňaginino - 11. 2. 1904 Petrohrad

Obr. 3: Markovnikov

Podívej se na vysvětlení Markovnikova pravidla názorně a zároveň si procvič angličtinu!

 

Doplňující učivo

Pravidla v organické chemii

 http://canov.jergym.cz/mechanic/pravidla.html

Řešený příklad

Zapiš rovnicí vznik  methanolátu sodného:

Řešení:

Alkoholáty jsou silně zásadité vysvětli!

Řešení:

Odkaz

Video: Oxidace alkoholů manganistanem

Obr. 4: Oxidace alkoholů manganistanem

Pokus

Demonstrační pokusy

Oxidace ethanolu

1) do 50 ml kádinky nalijeme 2 cm vrstvu ethanolu, rozžhavíme Cu drátek, aby se pokryl CuO,  vhodíme do nádoby s ethanolem

 Pozorování

kapalina začne po vhození vřít a obnoví se charakteristická měděná barva – kyslík z CuO oxidoval ethanol,  postup několikrát  opakujeme a průběžně čichem ověřujeme vznik štiplavě páchnoucího acetaldehydu

2) do zkumavky naplněné  do ¼  ethanolem nalijeme stejné množství konc. H2S04 přisypeme asi 0,2g manganistanu draselného KMnO4 , který reaguje s kys. sírovou za vzniku kyseliny manganisté (silné oxidační činidlo)

Pozorování

zapaluje líh a  ve zkumavce vznikají jiskry,  změna barvy manganistanu -  redukce kationtů MnVII na MnII

Oxidace glycerolu

- do malé hromádky najemno utřeného manganistanu draselného uděláme důlek a kápneme několik kapek glycerolu.

Pozorování

za několik vteřin začne hromádka doutnat, potom se objeví fialový plamen.

                      

 

 
Logolink