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