Alkoholy, fenoly, ethery
Hydroxysloučeniny
– jsou rozdělovány na alkoholy – hydroxylová skupina připojena k alifatickému nebo alicyklickému uhlíku – (R – OH)
fenoly – hydroxylová skupina připojena k aromatickému uhlíku (Ar – OH)
– podle počtu substituentů na uhlíku rozlišujeme primární, sekundární a terciární alkoholy
– podle počtu OH skupin v molekule rozdělujeme alkoholy na jednosytné, dvojsytné, trojsytné
- Erlenmeyerovo pravidlo
– alkoholy, které by měly mít OH skupinu na uhlíku, který se váže dvojnou vazbou, nejsou zpravidla stálé a přesmykují se na stabilnější ketoformu
– fenoly jsou stabilnější v enolformě kvůli dokonalosti aromatického jádra
– za obvyklých podmínek nejsou stálé monotopické hydroxideriváty, neboť odštěpením vody lze vytvořit stabilnější systém
- názvosloví hydroxysloučenin
– v substitučním názvosloví se vyjadřují příponou –ol, respektive –diol, -triol, připojením k názvu základního uhlovodíku
– funkční skupinové názvy pro alkoholy se tvoří z názvu uhlovodíkového zbytku a skupinového názvu alkohol
Vzorec |
Systematický název |
Funkční název |
Triviální název |
CH2OH – CH2OH |
Ethan-1,2-diol |
ethylenglykol |
glykol |
CH2 = CH – CH2 – OH |
Prop-1-en-3-ol |
allylalkohol |
– |
CH2OH – CHOH – CH2OH |
Prop-1,2,3-triol |
– |
glycerol |
– nelze-li dle pravidel o prioritě zakončení využít přípony –ol, používá se předpona hydroxy–
- názvosloví derivátů hydroxysloučenin
– je-li odtržen vodík z atomu uhlíku, jedná se o hydroxyalkylové substituenty
> název se odvozuje stejně, jako by se jednalo o „normální“ derivát uhlovodíku
– odtržením vodíku z OH skupiny vznikají alkyloxylové nebo aryloxylové zbytky
> název se odvozuje buď náhradou přípony –ol za –olát, nebo náhradou –yloxy za –yloxid nebo –oxy za –oxid
Hydroxyalkylový substituent |
Alkyloxylový zbytek |
Aryloxylový zbytek |
|
|
|
2-hydroxyethylchlorid 2-chlor-ethan-1-ol |
propan-1-olát hořečnatý propan-1-oxid hořečnatý |
fenolát draselný fenoxid draselný |
ALKOHOLY
- fyzikální vlastnosti – jsou to kapaliny charakteristické vůně
– metanol, etanol a propanol se mísí s vodou v jakémkoli poměru
> mísitelnost nižších alkoholů s vodou je důsledkem vodíkových můstků mezi molekulami vody
a alkoholu (na O jsou volné elektronové páry)
– alkoholy neomezeně se mísící s vodou (krom metanolu) s ní tvoří azeotropické směsi
> teplota varu směsi je nižší než teplota varu jejích složek
> destilací nelze připravit zpět bezvodný alkohol
– rozpustné ve vodě, čím větší je nepolární část molekuly (uhlíků v řetězci), tím rozpustnost klesá
– dobře rozpustné v organických rozpouštědlech
– kapalné alkoholy jsou dobrá rozpouštědla, jsou toxické a narkotické
– bezbarvé látky lehčí než voda
- chemické vlastnosti – mezi O a H je polární vazba (O má záporný parciální náboj, H kladný)
– H je možné odštěpit jako kation H+
> kyselý charakter OH skupiny
– OH skupina lehce přijme H+, jelikož O má 2 volné elektronové páry
> zásaditý charakter OH skupiny
– díky těmto dvěma vlastnostem to jsou amfoterní látky
- výskyt – častý (vázané v esterech (ovoce, tury, rostlinné oleje), volné)
- charakteristické reakce: 1. na hydroxylové skupině
a) reakce s hydroxidem – vznik alkoholátů
CH3CH2OH + NaOH → CH3CH2ONa + H2O (- ethanolát sodný)
b) reakce s kyselinami
– s karboxylovými kyselinami (= esterifikace)
CH3COOH + CH3CH2OH → CH3C + H2O (- ethylester kyseliny octové)
– s anorganickými kyselinami – vznik alkoxoniové soli
R- OH + HCl → R-O-H Cl–
2. oxidační reakce
a) prudké hoření
2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O
b) oxidace primárních alkoholů
c) oxidace sekundárních alkoholů
d) teriární alkoholy oxidovat nelze
3. eliminace
a) dehydratace jednosytných alkoholů
b) reakce se silnými zásadami – vznikne alkoxoniová sůl – může pokračovat jako eliminace
- příprava: 1. kvašení cukerných šťáv
C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2CO2
2. kontrolovaná oxidace uhlovodíků
– mírná, včas zastavená a s pomocí oxidačních činidel
3. adicí vody na alkeny
CH2=CH2 + H2O → CH3CH2OH (- elektrofilní adice)
4. hydrolýza esterů
5. redukce vyšších kyslíkatých derivátů
a) aldehydů
b) ketonů
c) karboxylových kyselin
- významní zástupci
- CH3OH – metanol
– dřevní líh
– bezbarvá voňavá kapalina
– toxická – nebezpečí otrav (bolesti břicha, křeče, ochrnutí, smrt)
– špatně se rozezná od etanolu
– dříve se získával rozkladnou destilací dřeva
– zisk syntézou: CO + H2 → CH3OH
– výchozí látka v mnoha syntézách
– použití jako palivo, rozpouštědlo, k výrobě barviv a farmaceutik
- CH3CH2OH – etanol
– líh
– bezbarvá voňavá kapalina
– zisk – adicí H2O
– kvašením cukerných šťáv
– méně toxický než metanol
– výchozí látka pro výrobu dalších derivátů
– technický líh = denaturovaný
– znehodnocený, nejde pít
– přidává se do benzínu
– využití jako rozpouštědlo nebo desinfekce
- propanoly – propan-1-ol, propan-2-ol
– kapaliny, rozpouštědla
– propan-2-ol je výchozí látka pro výrobu acetonu
- CH2=CH-CH2-OH – propenol
– polymerace- výroba plastů
- hexanol – výroba plastů
- CH2OH-CH2OH – etylenglykol
– ethan-1,2-diol
– teplota tání je -30 C
– používá se jako přísada do nemrznoucích směsí, jako rozpouštědlo a na výrobu plastů
– toxický (častá záměna s ethanolem)
- CH2OH-CHOH-CH2OH – glycerol
– propan-1,2,3-triol
– bezbarvá kapalina
– součást tuků a olejů, krémů, šminek, k výrobě plastů
– reakcí s kyselinou dusičnou vzniká nitroglycerin (součást léčiva na srdeční nedostatečnost, trhavina)
FENOLY
- fyzikální vlastnosti – kapalné nebo pevné
– charakteristický zápach
– čisté jsou bezbarvé, během oxidace červenají až hnědnou
– toxické
– nerozpustné ve vodě, rozpustné v organických rozpouštědlech
- chemické vlastnosti – podobné alkoholům, ale mají kyselejší povahu
– snadněji štěpí H+
– řídí vstup substituentů do polohy orto a para
– mají kladný mezomerní efekt
- výskyt – součástí dehtů (volně v přírodě)
- charakteristické reakce: 1. na hydroxylové skupině
2. na aromatickém jádře
a) nitrace
b) halogenace
c) sulfonace
d) hydrogenace
3. oxidace
– může probíhat jak na aromatickém jádře, tak na OH skupině
- příprava: 1. tavením sulfonových kyselin s NaOH
2. oxidací kumenu
3. hydrolýzou halogenarenů
4. hydrolýzou arendiazoniových solí
- výroba: 1. oxidací kumenu
2. frakční destilací dehtu
– frakce propíráme s hydroxidem sodným, vznikne fenolát, který reaguje s CO2 a následně fenol
- významní zástupci
- fenol – bezbarvá krystalická toxická látka
– na vzduchu červená
– charakteristický zápach
– výroba fenolplastů (bakelit) a trinitrofenolu, desinfekce, barviva
- kresoly – orto, meta, para kresol
– desinfekce (lysol = mýdlová emulze kresolů)
- alfa a beta naftol – výroba barviv
- pyrokatechol – desinfekční látky, výroba plastů
– silné redukční účinky
- resorcin, resorcinon – podobné vlastnosti jako pyrokatechol
- hydrochinon – podobné vlastnosti jako pyrokatechol
ETHERY
– obecný vzorec R1-O-R2
– vznik z H2O nahrazením vodíku uhlovodíkovým zbytkem
– dělí se na jednoduché – R1=R2
smíšené – R1=R2
- názvosloví – v případě stejných substituentů se substituenty uvádí s předponou di- nebo bis-
– v případě různých substituentů se uvádějí v abecedním pořadí, přičemž v případě jednoduchých substituentů se umísťuje druhý do závorky, jsou-li substituenty substituované nebo začínají číselným lokantem, umisťují se do závorky nehledě na jejich pořadí
– název se píše jako jedno slovo
– v substitučním názvosloví se uvádějí alkoxyskupiny jako předpony základního hydridu
– kyslíkový atom vázaný na dva sousední uhlíky nebo dva uhlíky cyklu je vyznačován předponou epoxy- a lokanty označují čísla uhlíků, které spojuje
– u cyklických etherů se dává přednost názvům, které vycházejí z názvosloví heterocyklických sloučenin
Vzorec |
Funkční názvosloví |
Substituční názvosloví |
Triviální názvosloví |
|
diethylether |
ethoxyethan |
ether |
|
ethyl(vinyl)ether |
ethoxyethen |
– |
|
ethyl(2-chlorethyl)ether |
1-chlor-2-ethoxyethan |
– |
|
fenyl(methyl)ether |
methoxybenzen |
anisol |
- fyzikální vlastnosti – plynné jsou etylenoxid a dimetylether
– těkavé kapaliny, vyšší ethery jsou plynné
– mají charakteristický zápach
– jsou nerozpustné/nemístitelné s H2O, rozpustné v organických rozpouštědlech
– hořlavé, ve směsi se vzduchem výbušné
– některé mají narkotické účinky
- chemické vlastnosti – reagují se vzdušným kyslíkem, katalyzátorem reakce je sluneční záření > vznikají peroxidy
> uchovávají se v tmavých lahvích
– stálé, málo reaktivní (nereagují se zředěnými kyselinami ani zásadami)
– mají zásaditý charakter (O má dva volné elektronové páry)
– prudkou oxidací se roztrhne řetězec a vzniká karboxylová kyselina
– k mírné oxidaci jsou netečné
– reakce s jodovodíkem
- příprava: 1. působením koncentrovaných kyselin na alkohol za zvýšené teploty > JEDNODUCHÉ
– i výrobní postup
2. reakcí alkyl nebo arylhalogenidů s alkoholáty nebo fenoláty > SMÍŠENÉ
- významní zástupci
- dietyléther – bezbarvá těkavá kapalina charakteriscického zápachu
– velmi dobré organické rozpouštědlo
– páry mají narkotické účinky (působí na srdeční činnost, způsobují až smrt)
- ethylenoxid – velmi reaktivní plyn > deformace vazebných úhlů, chce být lineární
- dioxan – laboratorní rozpouštědlo
- anisol – příjemně voní (přísada do voňavek), rozpouštědlo
- methyl(tercbutyl)ether (MTBE) – přídavek do bezolovnatých benzínů
SIRNÉ ANALOGY
THIOLY
– sirné analogy alkoholů
– názvy se tvoří stejně jako názvy alkoholů, ale místo zakončení –ol se používá koncovka –thiol
– pokud se –SH skupina pojmenovává jako substituent, označuje se jako sulfanyl-
- vlastnosti – thioly s nízkou molekulovou hmotností smrdí (jsou patrné již při nízkých koncentracích)
> ethanthiol je možno detekovat čichem při koncentraci 1:1010
– nevytváří vodíkové můstky a ve vodě se nerozpouští
– jelikož má síra nižší elektronegativitu než kyslík, je vazba mezi sírou a vodíkem slabší, což způsobuje, že thioly jsou kyselejší než alkoholy
– thioláty lze připravit reakcí thiolu s vodným roztokem alkalického hydroxidu
R–SH + NaOH → [R–S]– Na+ + H2O
- reakce: oxidace – dochází k ní na atomu síry, která je schopná existovat v několika oxidačních stavech
– probíhá postupně přes sulfonové a sulfinové kyseliny až ke kyselině sulfonové, která je nejvýznamnější
– mírnou oxidací thiolů jodem v alkalickém prostředí dochází ke vzniku disulfidů
> ty lze snadno redukovat zpět na thioly zinkem v kyselém prostředí nebo alkalickými kovy
v kapalném amoniaku
– reversibilní tvorba disulfidů z thiolů je důležitým biologickým procesem, neboť mnoho bílkovin a peptidů tvoří oxidací disulfidové můstky, které slouží k propojování aminokyselinových řetězců jak mezi sebou, tak v rámci jedné molekuly
SULFIDY
– sirné analogy etherů
– nejvýznamnější reakcí je oxidace, která probíhá na síře
– produktem jsou sulfoxidy, které se dále oxidují na sulfony