deriváty kyslíkaté
hydroxysloučeniny ROH
fenoly
Kyslíkaté deriváty uhlovodíků I
ethery ROR
karbonylové sloučeniny
1. Hydroxysloučeniny 2. Thioly 3. Ethery
karboxylové RCOOH sloučeniny
Názvosloví alkoholů
obsahují jednu nebo více skupin OH alkoholy – OH skupina je vázaná na uhlík, který není součástí aromatického jádra H2C OH HC H2C
methanol methylalkohol CH 3 OH dřevný líh
OH
fenoly – OH skupina je připojena na benzenové jádro
ethanol CH ethylalkohol líh
3
fenylmethanol benzylalkohol CH2 OH
4-methylpentan-2-ol CH3
CH3
propan-1,2,3-triol H2C glycerol
OH
HC
OH
H2C
OH
Názvosloví fenolů OH
OH
fenol
H3C CH C
CH2 OH
4-hydroxytoluen p-kresol
OH
CH3
prop-2-en-1-ol prop-2-en-1-ylalkohol CH 2 = CH − CH 2 OH
propan-2-ol isopropylalkohol
2-ethylbut-2-en-1-ol H2C
ethan-1,2-diol ethylenglykol
H3C CH CH2 CH CH3
OH
CH 2 = CHOH
HOCH 2 CH 2 OH
OH
ethenol vinylalkohol
CH 2 OH
H3C HC
cyklohexanol cyklohexylalkohol
OH
OH
aldehydy RCHO ketony RCOR
1. Hydroxysloučeniny
alkoholy
H3C
OH
benzen-1,4-diol hydrochinon
HO
1
Rozdělení hydroxysloučenin
2-naftol β-naftol
kyselina pikrová 2,4,6-trinitrofenol
alkohol
primární
CH 3 CH 2 OH
OH
OH
O 2N
NO 2
H3C CH CH3
sekundární
propan-2-ol
OH
NO2
CH3
terciární H3C
C
2-methylpropan-2-ol terc-butylalkohol
OH
CH3
alkohol
CH3
jednosytný – jedna skupina OH
C
H3C
CH 3 CH 2 OH
H3C C
OH
OH
vícesytný – více OH skupin v molekule, nestálé, snadno se odštěpuje molekula vody CH
OH H3C
C
3
H3C
+ H2O
O
H3C
H3C
OH
O C
+ H2O
OH
OH
OH
C OH
Příprava alkoholů
Katalytická hydrogenace skupiny C = O
Hydratace H
H C
+
C
H
H
OH
H2SO4
H
H
H
H
C
C
H
H
Ni , Pt R − CH 2 − CHO + H 2 → R − CH 2 − CH 2 − OH
OH R
C O
R
+ H2
Ni,Pt
R
Oxidace H
H
H
C
C
H
H
H
oxidace
H
Hydrolýza RX SN R − X + H 2 O → R − OH + HX
H
H
C
C
H
H
CH
R
OH
Adice Grignardových činidel OH
OMgCl H3C
CHO
+ H3C
MgCl
H3C
C H
CH3
H3C H2O
CH OH
+
Mg(OH)Cl
H3C
methylmagneziumchlorid
2
Chemické vlastnosti
Zásadité prostředí
nejnižší alkoholy – kapaliny, ↓ M , ↑ t ve srovnání s uhlovodíky – způsobeno přítomností vodíkových vazeb, rozpustné ve vodě(methanol, ethanol, propanol) střední jsou méně rozpustné 2 a více OH skupin ⇒ sladká chuť dobře rozpustné v organických rozpouštědlech r
v
alkohol + silná zásada = alkoxidy nebo také alkoholáty (fenoxidy nebo také fenoláty)
ROH + Na + OH − ↔ RONa + H 2O ethanolát sodný natrium-ethanolát ethoxid sodný natrium-ethoxid
CH 3CH 2OH + NaOH ↔ CH 3CH 2ONa + H 2O
R − O ∂− ← H ∂+ OH
zásaditý charakter
kyselý charakter
+ NaOH
O
Na
+ H2O
acidita nižší než u vody amfoterní vlastnosti
fenolát sodný natrium-fenolát fenoxid sodný natrium-fenoxid
Kyselé prostředí alkohol + silná kyselina = alkoxoniové soli jedná se o nukleofilní substituci SN (nutné kyselé prostředí, OH- je nejsilnější nukleofilní činidlo) ROH
+
R
HCl
O
+
+
H
Cl
H
H
H
C
C
H
H
OH
+ H2SO4
H
H
H
C
C
O
H
H
H
+
-
H HSO4
H H2O
ethyloxoniumhydrogensulfát
H
H
C
C
H
H
OSO3H
ethylhydrogensulfát
-
H
alkoxoniový kation
H
H
H
C
C
H
H
OH
+
HCl
H
H
H
C
C
O
H
H
H
H
+
H Cl-
H
ethyloxoniumchlorid
H
C
C
H
H
Cl
+ H2O
ethylchlorid chlorethan
Oxidace
Eliminace (dehydratace)
řídí se Zajcevovým pravidlem ⇒ odštěpuje se atom H z atomu C s nejmenším počtem atomů vodíku H H
C
C H
primární alkohol
Ox . Ox . aldehyd → karboxylová →
kyselina
H
H
pomocí KMnO4, H2CrO4, K2Cr2O7
H OH
+ H2SO4
H2O Al2O3, popř. t
+
C H
C
O
O
H R
CH2 OH
ox
R
ox
C
R
C OH
H
H
O
O
OH H3C
CH CH2 CH3
H3C
-H2O H2SO4
H3C
CH2 OH
ox
H3C
ox
C H
CH CH CH3 ethanol
ethanal acetaldehyd
H3C
C OH
kyselina ethanová kyselina octová
3
Ox . sekundární alkohol → keton
R CH OH
R
ox
R
R
H3C CH CH3
OH
Redukce
R
OH C
-H2O
C
O
OH
CH3
alkohol +
O
propan-2-ol
H3C
C OH
CH2 CH3
organická nebo anorganická kyselina
ester + voda
propanon, aceton
terciární alkohol je vůči oxidaci stálejší CH3
→
Esterifikace
ox H3C C
nelze uskutečnit přímo
R
K2Cr2O7 H+
R1OH + R2 COOH → R2 COOR1 + H 2 O
H3C C
O
+ H3C
COOH
H3C
Významné alkoholy
Ethylenglykol (ethan-1,2-diol) CH2
Methanol rozpouštědlo, výroba HCHO, tv = 65°C, jedovatý, způsobuje oslepnutí, vstřebává se i pokožkou
HO
o
Ethanol - alkohol (líh) vzniká kvašením cukrů, tv = 78°C, dezinfekce, rozpouštědlo, výroba alkoholických nápojů, výroba CH3COOH, denaturuje se methanolem, pyridinem, smrtelná dávka je 6 – 8 g/kg
kat , 400 C ,↑t CO + 2 H 2 → CH 3 OH
Propan-1,2,3-triol (glycerol, glycerin) Součást přírodních tuků a olejů kosmetika, výroba plastů, celofánu, tv = 290°C Glyceroltrinitrát (nitroglycerin) Z glycerolu nitrační směsí
OH CH2
Jedovatý, menší dávky vyvolávají poruchu vědomí, poškození ledvin a CNS Rozpouštědlo, výroba plastů Užití: složka těžko mrznoucích směsí (Fridex), surovina pro výrobu polyuretanů a polyesterů HO
OH H2C H2C
CH2
+ OH
HO
O
CH2 O
Hladina etanolu v krvi závisí na: a) množství požité látky, b) tělesné hmotnosti, c) rychlosti absorpce, d ) rychlosti detoxikace. Eliminace (biotransformace) alkoholu probíhá zhruba kinetikou nultého řádu, rychlostí 7,5 g/hod. Hladina klesá cca o 0,15% za 1 hodinu. K detoxikaci 100g alkoholu obsažených asi v jednom litru vína, kdy hladina dosáhne přibližně 2,2 promile, je nutných zhruba 13 hodin.
4
Pro zjištění hladiny etanolu v krvi lze použít jednoduchý orientační vzorec: požitý alkohol v gramech / tělesná hmotnost muže x 0,68 (nebo tělesná hmotnost ženy x 0,55) = promile etanolu v krvi. Fyziologická hranice etanolu v krvi je 0,03-0,1 promile. Hodnoty 0,3-0,5 promile svědčí o požití alkoholického nápoje a v rozmezí 0,5-1,0 promile se jedná o podnapilost. 1,0-1,5 promile znamená mírný stupeň opilosti, 1,5-2,0 promile pak střední stupeň opilosti s jasnými klinickými příznaky, 2,0-3,0 promile je hodnoceno jako těžký stupeň opilosti a při hodnotách vyšších než 3,0 promile hovoříme o akutní otravě alkoholem.
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)
Název
Obsah alkoholu %
Množství alkoholu g
------------------------------------------------------Pivo 0.5l Světlé pivo 0.5l
5
25
3.5
18
Víno 2 dl
12
24
Sherry 0.5 dl
20
10
Whisky 0.5 dl
40
20
Fenoly tuhé nebo kapalné látky s charakteristickým zápachem málo rozpustné ve vodě, rozpouštějí se v etheru a ethanolu dokazují se přídavkem roztoku FeCl3 ⇒ většinou vzniká fialové zbarvení kromě pyrokatecholu – zelená
Názvosloví fenolů OH
OH
OH
Fenol – žíravina, výroba plastů, pesticidů, barviv, léčiv, vyrábí se z kumenu
OH
OH
CH3
OH
pyrokatechol benzen-1,2-diol
resorcinol benzen-1,3-diol
OH
hydrochinon benzen-1,4-diol OH
OH
CH3
OH
+
H3C
C
CH3
O
OH
OH
OH
CH
HO
OH
OH
pyrogallol benzen-1,2,3-triol
floroglucinol benzen-1,3,5-triol
hydroxyhydrochinon benzen-1,2,4-triol
5
2. Thioalkoholy (thioly)
RSH obdoba alkoholů, nerozpustné ve vodě nejnižší páchnou odorizace zemního plynu (RSH způsobují zápach, plyn nemůže nepozorovaně unikat a způsobit explozi)
H
H
H
C
C
H
H
SH
ethanthiol (není-li SH hlavní skupina, pak se používá předpona sulfanyl)
benzenthiol SH
O 2 CH 3 CH 2 SH → CH 3 CH 2 − S − S − CH 2 CH 3
COOH kyselina 4-sulfanylbenzoová
HS
3. Ethery
Názvosloví etherů
H–O–H
CH 3 CH 2 − O − CH 3 ethyl(methyl)ether
R1 – O – R2
vznikají náhradou obou atomů H v molekule vody neobsahují skupinu OH nemají kyselé vlastnosti, jsou bazické vazba C – O – C svírá úhel cca 110° nižší teploty než alkoholy (netvoří vodíkové můstky) rozpouštědla (těkavé, výbušné, s vodou se nemísí; výjimka je dioxan) reakcí s kyslíkem vznikají explozivní peroxidy (katalyzuje sluneční záření) uložení v tmavé láhvi
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
CH 3 CH 2 − O − CH 2 CH 3 diethylether, ether, etoxyethan rozpouštědlo, se vzduchem výbušné, t v = 35°C O
oxiran, 1,2-epoxyethan, ethylenoxid jedovatý plyn, rakovinotvorná látka O
+
+
H2O
H
H
H
H
C
C
H
OH OH
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
O
Zkrácené názvy: pentyloxy- C 5 H 11O − allyloxy- CH 2 = CH − CH 2 O − H3C
CH
CH O CH3
Výjimky: metoxy, etoxy, propoxy, butoxy, fenoxy 1-metoxyprop-1-en methylpropenylether
6
