Alkohológia – felső fokon
Az alkoholok felépítése, tipizálása (előállításuk, fizikai, kémiai sajátságaik) P. Sár Cecília PTE ÁOK Szerves és Gyógyszerkémiai Intézet Pécs, 2013. szept. 11.
1., Származtatásuk:
2., Elnevezésük:
3., Alkoholok rendűsége: Primer alkoholok: H3C
CH2
CH2
CH2
a hidroxilcsoport milyen rendű szénatomhoz kapcsolódik
OH
bután-1-ol butil-alkohol
CH OH
CH2
CH CH3
Szekunder alkoholok: H3C
H3C
OH
izobutil-alkohol
Tercier alkoholok: CH3
CH3
bután-2-ol szek-butil-alkohol
CH2
H3C
C
OH
terc-butil-alkohol CH3
4., Alkoholok értékűsége:
hány hidroxilcsoportot tartalmaz a molekula
5., Fizikai sajátságok
Hidrogénkötés
Vízoldhatóság
víz
etanol hidrogénkötések
új hidrogénkötések jönnek létre a víz- és az etanolmolekulák között
az apoláros alkil-oldallánccal nem alakul ki hidrogénkötés – „kiszorul” a vizes közegből
Olvadáspont H3C
CH2
CH2
CH2
CH3
CH3
- 130 °C H3C
CH2
CH2
H3C CH2
OH
CH3
OH
+ 26 °C
- 90 °C
Forráspont
C
Alkoholok és azonos szénatomszámú alkánok forráspontjának összehasonlítása alkán alkohol
szénatomok száma
6., Kémiai sajátságok a., Alkoholok sav-bázis jellege
b., Reakció aktív fémekkel
2R
O
H + 2 Na
2 R O Na
+ H2
c., Észterképzés alkoholokból és karbonsavakból
d., Alkoholok szervetlen savakkal képzett észterei
e., Alkoholok oxidációja
CH3CH2OH + Cr2O7 etanol
2
bikromát-ion narancsárga
H2SO4 H2O
O CH3CH acetaldehid
+ Cr
3
króm(III)-ion zöld
Alkohol-dehidrogenáz H
O H
H
C
C NH2
+H
NH2
+2e
N
N
R
R
NADH
NAD O CH3CH2OH + NAD
CH3CH + NADH + H
etanol
acetaldehid
OH
O
CH3CHCOOH + NAD tejsav
O
CH3CCOOH + NADH + H piroszõlõsav
Citokróm P-450 enzim: gyógyszerek metabolízise hormonok szintézise és lebontása
6., Alkoholok előállítása, felhasználása – fontosabb alkoholok
a., Metanol
H3C
OH
Fizikai tulajdonságok - színtelen, vízzel korlátlanul elegyedik. - az etilalkoholhoz hasonló a szaga, veszélyes azonban összetéveszteni, nagyon mérgező. Már fél deciliter az emberben vakságot, súlyosabb esetben halált okozhat. Előfordulása: - a növényvilágban is megtalálható, főleg kötött formában (észterek, éterek). Felhasználása: - széles körben használják laboratóriumi és a szerves vegyipari szintéziseknél (formaldehid, hangyasav, ecetsav, továbbá polimerek, festékek, ragasztóanyagok, építőanyagok, szintetikus anyagok, gyógyszerek és sejtfehérjék alapanyaga) - az egyik legfontosabb oldószer - Oláh György: közvetlen metanolos üzemanyag cella metanol előállítása a légkör széndioxidjából metanol átalakítása szénhidrogénekké (etilén, propilén)
2 H2 + CO
3 H2 + CO2
CO kat.
CH3COOH
kat. - H2O
H2C
H2C
CH2
CH
CH3
H3C ox.
OH
SCP (Single Cell Protein) CH3
NH3 H3C
HCHO
C
O
CH3
CH3NH2 (CH3)2NH (CH3)3N
CH3
MTBE
b., Etanol
H3C
CH2
OH
Fizikai tulajdonságai: - színtelen, jellegzetes szagú és ízű, könnyen folyó folyadék. - vízzel és számos szerves oldószerrel is korlátlanul elegyedik - vízzel azeotrópot képez - abszolút etanolt vízmegkötő szerekkel (pl. Ca, CaO, molekulaszita), vagy benzol hozzáadásával végrehajtott azeotróp desztillációval lehet nyerni. Előállítása: - Ipari előállítása az etilén gőzfázisban végrehajtott hidratálásával történik.
- Biológiai erjesztésessel is előállítható pl. gyümölcsökből.
Felhasználása: - élvezeti szerként ősidők óta ismeretes - fontos oldószer („denaturált szesz”) - szerves kémiai szintéziseknél - természetes eredetű etanolt benzinnel keverve motorhajtóanyagként (E85). - a gyógyászatban fontos fertőtlenítőszer.
c., Zsíralkoholok C10-C18 red. R
COOH
R
CH2OH
Kozmetikumok:
C12H25OH
folyadék, kellemes illatú, viszkózus
kókusz és pálmamagolajból állítják elő
mirisztilalkohol
fehér, kristályos, nem avasodik
kókusz és pálmamagolajból állítják elő
fehér, kristályos, nem avasodik
cetvelő észtereiből állítják elő, zsírok, olajok vízfelvevő képességét növeli
fehér, kristályos, nem avasodik
cetvelőből vagy az oleil-alkohol katalitikus hidrogénezésével állítják elő
lauril-alkohol
a kozmetikában főként származékait, pl.: Nalauril-szulfát alk. emulgeátorként alapozó készítményekben emulgeátor, mert matt külsőt biztosít
C14H29OH cetil-alkohol
C16H33OH
sztearilalkohol
C18H37OH
hatása a bőrre: bőrrokon anyag, jól felszívódik, kiválóan puhítja, tisztítja, simítja, zsírfényt nem okoz
számos krém alap- és segédanyaga, zsíros krémek emulgeátora, származékai erős baktericid, virucid fertőtlenítő szerek krémbe segédemulgeátor, viszkozitást növelő adalék, cetil-alkohol helyettesítésére
Aqua (Water), Glycerin, C12-15 Alkyl Benzoate, Stearic Acid, Stearyl Alcohol, Butyrospermum Parkii, Cetyl Alcohol, Caprylic/Capric Triglyceride, Glyceryl Stearate, Methyl propanediol, Cera Alba, Hydrogenated Coco-Glycerides, Macadamia Ternifolia, Ubiquinone, Creatine, Cyclodextrin, 1-Methylhydantoine-2imide, Retinyl Palmitate, Cera Microcrystalline, Paraffinum Liquidum, Dimethicone, Butylene Glycol, Sodium Carbomer, Tetrasodium Iminodisuccinate, BHT, Phenoxyethanol, Iodopropynyl Butylcarbamate, Limonene, Linalool, Citronellal, Hydroxyisohexyl 3-Cyclohexene Carboxaldehyde, Alpha-lsomethyl lonone, Geraniol, Benzyl Salicylate, Hexyl Cinnamal, Parfum (Fragrance)
Viaszok:
levelek, gyümölcsök, madártoll víztaszító bevonata
Detergensek, mosószerek: Szappanok:
R
COO(Na, K)
Anionaktív tenzidek – zsíralkoholok kénsavval alkotott észterei, ill. azok sói
RO
SO2
O
Na
Előnyük: - hatékonyságukat nem befolyásolja a víz keménysége (Ca2+-, Mg2+-ion tartalma) - egyenes szénláncúak – biológiailag lebonthatók Hátrányuk: - a vizet habréteggel vonják be - nehezítik az oxigénfelvételt. - oldatba viszik, illetve tartják azokat a hidrofób jellegű vegyületeket (olajok, peszticidek, poliaromások), melyek egyébként vízben nem oldódnának
d., Etilén-glikol Fizikai tulajdonságai: - színtelen, sűrűn folyó, édes ízű, mérgező folyadék CH2 HO
OH CH2
ox.
ox. OHC
CHO
glioxál
HOOC
COOH
oxálsav
- vízzel kiválóan elegyedik Felhasználása: - fagyálló folyadékként az autókban, csőrendszerekben, repülőgépek felületén (50 %-os vizes oldata -36 °C-on fagy) - poliészter gyártásánál
e., Glicerin H
Fizikai tulajdonságai: - színtelen, szagtalan, viszkózus, édeskés ízű - fémekkel komplexet képez - sötétkék Előállítása: zsírok hídrolízise – „elszappanosítás”
H2C
O
O
CH2
O
CH
Cu HC H2C
O OH
H HO
CH2
Felhasználása: - élelmiszerekben a víztartalom megőrzésére, oldószerként, édesítőszerként (E422) - poliuretán gyártás - a kozmetikai iparban hidratáló krémek készítésére - gyógyszeripar (kúpok, köhögéscsillapítók, szívgyógyszerek) - robbanószerek
A glicerin származékai:
Glicerin-trinitrát (helytelenül nitroglicerin): Fizikai tulajdonságai: színtelen, viszkózus folyadék
Felhasználása: - szívgyógyszerként – az érfalban enzimatikus mechanizmussal nitrogén-monoxiddá (NO) alakul, a simaizomzat különböző fehérjéinek foszforilációján keresztül valamin az érfal simaizomsejtjeiben csökkenti a kalciumionok mennyiségét és ez az érfal simaizomsejtjeinek relaxációjához vezet. - robbanószerként – Alfred Nobel 1864-ben első gyártóüzem, amelyben bányászati célokra állították előt. Ütésérzékenységének csökkentésére átütő sikert csak akkor értek el, amikor először porózus anyagokkal felitatva (az első dinamitok) később pedig cellulóz-nitráttal kocsonyásított formában állították elő.
H2C
2
ONO2
ütésre HC
ONO2
H2C
ONO2
6 CO2 5 H2O 3 N2 O2
Zsírok, foszfolipidek: Zsírok: glicerin zsírsavakkal alkotott észterei Biológiai szerepük: - energiatárolás - koleszterin tárolása - hőszigetelés - mechanikai védelem - zsírban oldódó vitaminok (A, D, E, K) felszívódásának segítése Foszfolipidek: Biológiai szerepük: - membrán kettős réteg kialakítása
f., Cukoralkoholok
CHO H
Fizikai tulajdonságok: - színtelen, kristályos vegyületek HO - vízben jól oldódnak - édes ízűek Előállításuk: cukrok redukciójával Felhasználásuk: - édesítőszerek (a száj enzimei nem bontják őket – nem okoz fogszuvasodást) - a szorbit a C-vitamin gyártás kiindulási vegyülete
CH2OH OH H
H
red.
HO
OH H
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
CH2OH
D-glükóz
azkorbinsav – C-vitamin
CH2OH
D-szorbit
g., Inozit
- élesztő számára növekedési tényező - emberi és állati zsíranyagcserében jelentős hatású - B9-vitamin
Származékai: Növényekben: fitin
foszfatidok
OPO3H OPO3H HO3PO HO3PO
OPO3H OPO3H
h., Telítetlen alkoholok: izoprén-vázas vegyületek
OH
citronellol
geraniol
mentol
Következtetés Az „alkoholok” kifejezés rendkívül változatos szerkezetű és kémiai, biológiai jelentőségű vegyületcsaládot jelöl.
Nem csak az alkoholoké a világ … - de majdnem!
