Alkohole
monohydroksylowe
-Otrzymywanie alkoholi,
-Właściwości fizyczne,
-Właściwości chemiczne,
-Zastosowanie
Alkohole
monohydroksylowe
-Otrzymywanie alkoholi,
-Właściwości fizyczne,
-Właściwości chemiczne,
-Zastosowanie
Otrzymywanie alkoholi
• Katalityczne uwodnienie alkenów
– w obecności
H
+
(
H
2
SO
4
lub
H
3
PO
4
) w
podwyższonej temp. i
ciśnieniu
, reakcja przebiega
zgodnie z regułą
Markownikowa:
• CH
2
= CH
2
+
H – OH
CH
3
– CH
2
–
OH
• Et
en
woda
etan
ol
• CH
2
= CH – CH
3
+
H – OH
CH
3
– CH – CH
3
|
OH
• Prop
en
woda
propan-
2
-
ol
• CH
3
– CH = CH – CH
2
– CH
3
+
H – OH
mogą
powstać dwa różne alkohole II-rzędowe:
•
CH
3
– CH(
OH
) – CH
2
– CH
2
– CH
3
(pentan-
2
-
ol
)
•
CH
3
– CH
2
– CH(
OH
) – CH
2
– CH
3
(pentan-
3
-
ol
)
Otrzymywanie alkoholi
cd
• Hydroliza
mono
halogeno
alkanów
C
n
H
2n+1
-
X
(halodgenków alkili) – reakcja
halogeno
alkanów
z mocnymi zasadami w
środowisku wodnym:
• CH
3
– CH
2
– Cl + Na
–
OH
NaCl
+ CH
3
–
CH
2
-
OH
• Chloro
etan
etan
ol
• CH
3
– CH– CH
3
+
K
–
OH
KCl
+ CH
3
– CH –
CH
3
• |
|
•
Cl
OH
•
2
-
chloro
prapan
propan-
2
-
ol
Otrzymywanie alkoholi
cd
• Otrzymywanie metanolu z gazu syntetyzowego
(w obecności katalizatora, podwyższonej temp. i
ciśnienia):
• CO + 2H
2
CH
3
–
OH
• Otrzymywanie etanolu dla celów konsumpcyjnych
i
farmaceutycznych
–
fermentacja alkoholowa cukrów
przy udziale biokatalizatorów (
zymazy
):
• C
6
H
12
O
6
2CH
3
– CH
2
–
OH
+
2CO
2
• Glukoza
etan
ol
• C
12
H
22
O
11
+
H
2
O
4CH
3
– CH
2
–
OH
+
4CO
2
• Sacharoza
etan
ol
• (C
6
H
10
O
5
)
n
+
nH
2
O
2nCH
3
– CH
2
–
OH
+
2nCO
2
• Skrobia
etan
ol
Właściwości fizyczne
alkoholi
• O właściwościach fizycznych alkoholi
decyduje szkielet węglowy
oraz
silnie
spolaryzowana grypa hydroksylowa
związana
z szkieletem węglowym alkoholu, również
wiązanie O z grupy –OH
z
atomem C grupy
alkilowej jest spolaryzowane
• W budowie,
alkohole przypominają budowę
cząsteczki wody
( -H jest zastąpiony grupą
alkilową –R
)
δ+
H
δ+
H
δ+
H
δ+
CH
3
δ+
H
δ+
CH
2
– CH
3
2δ-
O
2δ -
O
2δ-
O
• Woda Metan
ol
Etan
ol
Właściwości fizyczne
alkoholi cd
• Dipolowa
(polarna) budowa wody i niższych
alkoholi powodują, że wykazuje pewne
właściwości są bardzo podobne:
• -
ulegają asocjacji
w wyniku powstawania
wiązań
wodorowych
między cząsteczkami –
powstają aglomeraty
o dużej masie cząsteczkowej,
mają wysokie
temp. wrzenia
(woda – 100
o
C, metanol –
65
o
C, etanol 78
o
C),
• -
woda i alkohole
mieszają się w dowolnych
stosunkach wagowych i objętościowych,
• W trakcie mieszania występuje
zjawisko
kontrakcji
–
zmniejszenia objętości cieczy
( w przypadku etanolu
ok. 3,7%), zjawisko to jest efektem
powstawania
krótszych wiązań wodorowych między
cząsteczkami wody i alkoholu,, stąd efekt
zmniejszenia objętości.
Właściwości fizyczne
alkoholi cd
Metanol
Etanol
Bezbarwna ciecz, o
charakterystycznym zapachu i
smaku, bardzo dobrze
rozpuszczalna w wodzie, o
gęstości mniejszej od gęstości
wody, stężony powoduje
koagulację białek, silna
trucizna - dawka 15cm
3
powoduje silne zatrucie,
utratę wzroku, może być
dawką śmiertelną.
Bezbarwna ciecz, o
charakterystycznym zapachu i
smaku, bardzo dobrze
rozpuszczalna w wodzie, o
gęstości mniejszej od gęstości
wody stężony powoduje
koagulację białek,
nadużywany powoduje
uzależnienie, marskość
wątroby, w dużych dawkach
może być przyczyną śmierci
Heptanol i wyższe alkohole
Dekanol i wyższe alkohole
Wraz ze wzrostem licz at. C w
grupie alkilowej alkohole
przechodzą do oleistych
cieczy, wzrasta ich gęstość i
temp. wrzenia, zmniejsza się
ich rozpuszczalność w wodzie
Ciała stałe, od 12 at. C w
cząsteczce praktycznie
nierozpuszczalne w wodzie
Zmniejszają się rozpuszczalność jest wynikiem zmniejszania
się oddziaływania grupy –OH, a wzrostem oddziaływania grupy
alkilowej
Właściwości chemiczne
alkoholi
• Wodne roztwory
alkoholi wykazują
odczyn
obojętny
, co świadczy że
nie ulegają dysocjacji
elektrolitycznej
(jonowej)
• Reagują z aktywnymi metalami
:
litowcami
i
berylowcami
( Mg
• i Ca na gorąco), z
wypieraniem wodoru
z
grupy
hydroksylowej
, czyli
wykazują bardzo słabe
właściwości kwasowe
– powstają
związki typu soli
–
alkoholany
:
• 2CH
3
–
OH
+
2Na
2CH
3
–
O
Na
+ H
2
(matan
ol
an
sodu
)
• 2CH
3
– CH
2
–
OH
+
Ca
(CH
3
– CH
2
–
O
)
2
Ca
+ H
2
(etan
ol
an
wapnia
).
• W powyższych reakcjach bierze udział z grupy
-
OH
• Wodne roztwory alkoholanów wykazują
odczyn
zasadowy
, co świadczy, że
ulegają hydrolizie
anionowej
:
• CH
3
–
O
Na
+
H
2
O
CH
3
-
OH
+
Na
+
+
OH
-
• (CH
3
– CH
2
-
O
)
2
Ca
+
2H
2
O
CH
3
-CH
2
–
OH
+
2Ca
2
+
+
2OH
-
Właściwości chemiczne
alkoholi cd
• Reakcje alkoholi z udziałem całej grupy
–OH
z
gazowymi halogenowodorami:
HCl
(g)
, HBr
(g)
,
HI
(g)
:
• CH
3
– CH
2
–
OH
+
H-Cl
(g)
CH
3
– CH
2
–
Cl
+
H
2
O
(
chloro
etan,
gaz pali się zielonym płomieniem
)
• CH
3
– CH(
OH
) – CH
3
+
H-I
(g)
CH
3
– CH
I
– CH
3
+
H
2
O
(
2
-
jodo
propan)
• Reakcje spalania
: alkohole są związkami
palnymi, opary alkoholi niższych z powietrzem
tworzą mieszaninę wybuchową,
etanol w
powietrzu atmosferycznym pali
się
bladoniebieskim
płomieniem
, w zależności od
dostępu tlenu spalenie może być: całkowite,
półspalanie, niecałkowite.
• Katalityczne utlenienia
:
alkohole I-rzędowe
utleniają się
do
aldehydów
,
natomiast alkohole II-rzędowe
utleniaja się
do
ketonów
Właściwości chemiczne
alkoholi cd
• Reakcja eliminacji
(
dehydratacji,
odwodnienia
)
w
podwyższonej temp. w obecności Al
2
O
3
,
produktem są
odpowiednie alkeny,
reakcja
przebiega zgodnie z regułą Zajcewa :
• CH
2
– CH
2
CH
2
= CH
2
+
H
2
O
(et
en
)
| |
H OH
• CH
3
– CH – CH
2
CH
3
– CH = CH
2
+
H
2
O
(prop
en
)
| |
H OH
Właściwości chemiczne
alkoholi cd
• Reakcje estryfikacji:
alkohole
ulegają estryfikacji z
kwasami karboksylowymi
(
w obecności H
+
)
-
powstają
estry kwasów organicznych
oraz
z kwasami
nieorganicznymi
(H
3
PO
4
, H
2
SO
4
, HNO
3
)
powstają
estry kwasów nieorganicznych
• CH
3
– CH
2
– O
H
+
HO
-
C
–
CH
3
CH
3
– CH
2
–
O
–
C
–
CH
3
+
H
2
O
||
||
O
O
• etan
ol
kwas etanowy (octowy
)
etanian
(octan)
etylu
• CH
3
– O
H
+
HO
–
NO
2
CH
3
–
O
–
NO
2
+
H
2
O
• Metan
ol
kwas azotowy(V) azotan(V)
metylu
• CH
3
– O
H
+
HO
–
SO
2
–
OH
+
H
O – CH
3
CH
3
– O -
SO
2
– O –
CH
3
+
2H
2
O
• Metan
ol
kwas siarkowy(VI)
metan
ol
siarczan(VI)
di
metylu
Zastosowanie alkoholi
• Etanol
– produkcja substancji zapachowych
(estrów), leków, produkcja kwasu octowego,
produkcja napojów alkoholowych, stosowany
jest jako rozpuszczalnik
w przemyśle farmaceutycznym,
kosmetycznym, produkcja barwników,
lakierów, jest środkiem konserwującym,
paliwo w kuchenkach turystycznych.
• Metanol
– produkcja aldehydu mrówkowego
(metanalu), tworzyw sztucznych, włókien
poliestrowych, leków, barwników, paliwo
płynne, dodatek do benzyny.
• Wyższe alkohole (3 – 5 at. C)
-
stosowane są
do produkcji rozpuszczalników, aldehydów,
ketonów i estrów.