Kyslíkaté deriváty uhlovodíků I 1. Hydroxysloučeniny 2. Thioly 3. Ethery
deriváty kyslíkaté
hydroxysloučeniny ROH
alkoholy fenoly
ethery ROR
karbonylové sloučeniny
aldehydy RCHO ketony RCOR
karboxylové RCOOH sloučeniny
1. Hydroxysloučeniny
obsahují jednu nebo více skupin OH alkoholy – OH skupina je vázaná na uhlík alifatického H2C OH řetězce H2C
OH
fenoly – OH skupina je připojena na uhlík aromatického jádra OH
Názvosloví alkoholů
methanol methylalkohol dřevný líh ethanol ethylalkohol líh
ethenol CH 2 = CHOH vinylalkohol
ethan-1,2-diol ethylenglykol
CH 3 OH
CH 3 CH 2 OH
HOCH 2 CH 2 OH
propan-2-ol isopropylalkohol
OH H3C HC CH3
propan-1,2,3-triol glycerol
H2C
OH
HC
OH
H2C
OH
cyklohexanol cyklohexylalkohol
H3C CH CH2 CH CH3
OH
fenylmethanol benzylalkohol
4-methylpentan-2-ol CH3
OH
2-ethylbut-2-en-1-ol
CH2 OH
H3C CH C H2C
prop-2-en-1-ol prop-2-en-1-ylalkohol CH 2 = CH − CH 2 OH
CH2 OH CH3
Názvosloví fenolů
fenol
4-hydroxytoluen p-kresol
OH
OH
H3C
benzen-1,4-diol hydrochinon HO
2-naftol β-naftol
kyselina pikrová 2,4,6-trinitrofenol
OH
OH
O 2N
OH
NO2
NO2
alkohol
jednosytný – jedna skupina OH CH 3 CH 2 OH
vícesytný – více OH skupin v molekule,nestálé, CH3 H3C
C
snadno se odštěpuje molekula vody OH
OH
CH3 H3C
C OH
H3C C
OH H3C
O
+ H2O
Příprava alkoholů Hydratace
H
H C
mechanismus:
H
+
C H
H2SO4 H
OH
H
H
H
C
C
H
H
OH
-
Alkeny s delším řetězcem – sekundární alkoholy Alkeny s větvením na dvojné vazbě – terciární alkoholy !! Markovnikovo pravidlo!!
Oxidace – příprava dvojsytných alkoholů
Hydrolýza halogenderivátů – roztokem uhličitanu alkalického kovu CH2 Cl
Na2CO3 H2O
CH2 OH
Katalytická hydrogenace skupiny C = O , Pt R − CH 2 − CHO + H 2 Ni → R − CH 2 − CH 2 − OH
R
C
R
O
+ H2
Ni,Pt
R
CH
R
OH
Adice Grignardových činidel OMgCl H3C
CHO
+ H3C
MgCl
H3C
methylmagnesiumchlorid
C H
CH3
H3C H2O
CH OH H3C
+
Mg(OH)Cl
Chemické vlastnosti
přítomnost vodíkových vazeb - rozpustnost ve vodě, vysoké teploty varu střední jsou méně rozpustné, nejvyšší nerozpustné (roste vliv nepolárních uhlovodíkových řetězců) dobře rozpustné v organických rozpouštědlech R − O ∂− ← H ∂+
zásaditý charakter
kyselý charakter
Zásadité prostředí alkohol + silná zásada = alkoxidy nebo také alkoholáty (fenoxidy nebo také fenoláty)
ROH + Na + OH − ↔ RONa + H 2O CH 3CH 2OH + NaOH ↔ CH 3CH 2ONa + H 2O
OH
+ NaOH
O
Na
+ H2O
ethanolát sodný natrium-ethanolát ethoxid sodný natrium-ethoxid
fenolát sodný natrium-fenolát fenoxid sodný natrium-fenoxid
Kyselé prostředí alkohol + silná kyselina = alkoxoniové soli jedná se o nukleofilní substituci SN
ROH
+
R
HCl
O
+
H
+
Cl-
H
alkoxoniový kation
H
H
H
C
C
H
H
OH
+
HCl
H
H
H
C
C
O
H
H
H
+
H Cl
ethyloxoniumchlorid
H
H
H
C
C
H
H
Cl
ethylchlorid chlorethan
+ H2O
H
H
H
C
C
H
H
OH
+ H2SO4
H
H
H
C
C
H
H
O
+
H HSO4
H
ethyloxoniumhydrogensulfát
H H2O
H
H
C
C
H
H
OSO 3H
ethylhydrogensulfát
Eliminace (dehydrogenace)
Zajcevovo pravidlo ⇒ odštěpuje se atom H z atomu C s nejmenším počtem atomů vodíku probíhá přes alkoxoniovou sůl H H C H
H
H2SO4
C OH H
OH H3C
CH CH2 CH3
∆t
H2O
+
H2C
CH2
-H2O H2SO4
H3C
CH CH CH3
Oxidace
pomocí KMnO4, H2CrO4, K2Cr2O7 primární alkohol
Ox . → → aldehyd
Ox .
karboxylová kyselina O
O R
CH2 OH
ox
R
ox
C
R
C OH
H
O
O H3C
CH2 OH
ox
H3C
ox
C H
ethanol
ethanal acetaldehyd
H3C
C OH
kyselina ethanová kyselina octová
Ox . sekundární alkohol → keton
R CH OH
R
ox
C R
R
H3C CH CH3
R
OH OH
-H2O
C
O
R
ox H3C C
OH
CH3
O
propan-2-ol
propanon, aceton
terciární alkohol je vůči oxidaci stálejší CH3 H3C
C OH
CH2 CH3
K2Cr2O7
H3C C
+
H
H3C
O
+ H3C
COOH
Redukce
nelze uskutečnit přímo
Esterifikace
alkohol + kyselina → - viz. karboxylové kyseliny
ester + voda
R1OH + R2 COOH → R2 COOR1 + H 2 O
Významné alkoholy Methanol
Výroba: katalytická hydrogenace oxidu uhelnatého CO
+
O2
Cr2O3, ZnO
H3C
OH
Prudce jedovatá kapalina Užití: rozpouštědlo, výroba formaldehydu
Ethanol (líh, alkohol)
Výroba: kvašení cukerných šťáv cukrové řepy, cukrové třtiny a různých druhů ovoce nebo synteticky H2C
CH2
+
H2O
H2SO4, H3PO4
H3C
CH2
OH
Užití: výroba léčiv, alkoholických nápojů, v kosmetice apod.
Ethylenglykol (ethan-1,2-diol)
HO
CH2
Jedovatý, menší dávky vyvolávají poruchu vědomí, poškození ledvin a CNS Užití: složka těžko mrznoucích směsí (Fridex), surovina pro výrobu polyuretanů a polyesterů
Propan-1,2,3-triol (glycerol, glycerin) Součást přírodních tuků a olejů Glyceroltrinitrát (nitroglycerin) Z glycerolu nitrační směsí
OH
CH2
Nebezpečná kapalina – při nárazu explozivní Při výbuchu se uvolňuje velké množství plynů – velká razance výbušniny
Využití: 1. Lék na onemocnění srdce 2. Součást dynamitu – Alfred Nobel (1833 – 1896)
Fenoly
tuhé nebo kapalné látky s charakteristickým zápachem málo rozpustné ve vodě, rozpouštějí se v eteru a ethanolu dokazují se přídavkem roztoku FeCl3 ⇒ vzniká fialové zbarvení kromě pyrokatecholu – zelená
Názvosloví fenolů OH
OH
OH OH
OH
OH
pyrokatechol benzen-1,2-diol
resorcinol benzen-1,3-diol
OH
hydrochinon benzen-1,4-diol OH
OH
OH
OH
OH
HO
OH
OH
pyrogallol benzen-1,2,3-triol
floroglucinol benzen-1,3,5-triol
hydroxyhydrochinon benzen-1,2,4-triol
Fenol – žíravina, výroba plastů, pesticidů, barviv, léčiv, vyrábí se z kumenu CH3 CH CH3
OH
+
H3C
C O
CH3
2. Thioalkoholy (thioly)
RSH obdoba alkoholů, nerozpustné ve vodě nejnižší páchnou - odorizace zemního plynu H
H
H
C
C
H
H
SH
SH
HS
ethanthiol (není-li SH hlavní skupina, pak se používá předpona sulfanyl)
benzenthiol
COOH kyselina 4-sulfanylbenzoová
3. Ethery H–O–H
R1 – O – R2
vznikají náhradou obou atomů H v molekule vody jsou bazické nižší teploty varu než alkoholy rozpouštědla (těkavé, výbušné, s vodou se nemísí) reakcí s kyslíkem vznikají explozivní peroxidy (katalyzuje sluneční záření)
Názvosloví etherů CH 3 CH 2 − O − CH 3 ethyl(methyl)ether CH 3 CH 2 − O − CH 2 CH 3 diethylether, ether, etoxyethan rozpouštědlo, se vzduchem výbušné, tv = 35°C O
oxiran, 1,2-epoxyethan, ethylenoxid jedovatý plyn, rakovinotvorná látka O
+
H
H
C
C
+
H2O
H
H
OH OH
H
O CH3
O
anisol fenyl(methyl)ether metoxybenzen látka příjemně vonící
CH2 CH2 H3C O
tetrahydrofuran
O
CH3
1,2-dimetoxyethan
O
1,4-dioxan jedovaté rozpouštědlo
O
H3C
CH
CH O CH3
1-metoxyprop-1-en methylpropenylether
Mezimolekulární dehydratace H 2 SO4 CH 3 CH 2 OH + HOCH 2 CH 3 → H 2 O + CH 3 CH 2 − O − CH 2 CH 3
Zkrácené názvy: pentyloxy- C 5 H 11O − allyloxy- CH 2 = CH − CH 2 O −
Výjimky: metoxy, etoxy, propoxy, butoxy, fenoxy