Alkohole

Alkohole – związki organiczne zawierające jedną lub więcej grup hydroksylowych połączonych z atomem węgla o hybrydyzacji sp³.

Wzór ogólny alkoholi monohydroksylowych (R – grupa alkilowa)

Najprostsze i najczęściej spotykane w życiu codziennym alkohole, to pochodne alkanów zawierające jedną grupę hydroksylową w cząsteczce, o wzorze ogólnym C_nH_2n+1OH, czyli alkohole monohydroksylowe, na przykład metylowy, etylowy, propylowy. Analogiczne związki organiczne, w których grupa hydroksylowa połączona jest z atomem węgla o hybrydyzacji sp², to fenole (hydroksylowe pochodne benzenu i innych związków aromatycznych) lub enole (hydroksylowe pochodne alkenów).

Właściwości fizyczne

Wiązanie wodorowe w alkoholach

Ze względu na obecność silnie elektroujemnego atomu tlenu i związanego z nim atomu wodoru alkohole tworzą wiązania wodorowe, ulegając asocjacji w większe struktury. W efekcie niższe alkohole mają wysokie temperatury wrzenia i małą lotność względem swojej masy:

• metanol: T_w = 65 °C
• etanol: T_w = 79 °C
• propan-2-ol: T_w = 82 °C
• propan-1-ol: T_w = 97 °C

Wyższe alkohole mają właściwości fizyczne zbliżone do alkanów o podobnych masach molowych.

Niższe alkohole doskonale rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych (np. w wodzie), natomiast wyższe lepiej rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych (przeważa część hydrofobowa). Obowiązuje zasada podobne rozpuszcza się w podobnym.

Rzędowość alkoholi

Rzędowość alkoholu jest równa rzędowości atomu węgla, z którym połączona jest grupa hydroksylowa.

1. metanol (0-rz.); 2. etanol (I-rz.); 3. izopropanol (II-rz.); 4. tert-butanol (III-rz.)

Klasyfikacja alkoholi

• alkohole jednowodorotlenowe (monohydroksylowe)
  • alkanole, np. metanol, etanol
  • alkenole, np. alkohol allilowy
  • alkinole, np. alkohol propargilowy
  • alkohole cykliczne, np. cykloheksanol
  • alkohole aromatyczne, np. alkohol benzylowy (zawierają one grupę -OH przy łańcuchu bocznym, nie przy pierścieniu)
• alkohole wielowodorotlenowe
  • diole
  • cukrole

Metody otrzymywania alkoholi

Wybrane metody otrzymywania alkoholi:

• hydratacja alkenów (zachodzi w środowisku kwaśnym), na przykład:

CH₂=CH₂ + H₂O ^__H+_͕ CH₃−CH₂−OH

• hydroliza halogenków alkilów
• reakcja Grignarda
• redukcja:
  • kwasów karboksylowych, zwłaszcza wyższych kwasów tłuszczowych, łatwo dostępnych (powstają alkohole I-rzędowe)
  • aldehydów (powstają alkohole I-rzędowe), na przykład:

CH₃−CHO + H₂ ^__kat._͕ CH₃−CH₂−OH

• ketonów (powstają alkohole II-rzędowe), na przykład:

(CH₃)₂C=O + H₂ ^__kat._͕ (CH₃)₂CHOH

• estrów (powstają alkohole I-rzędowe)

Hydrogenację katalityczną prowadzi się wobec katalizatorów niklowych, platynowych lub palladowych. Redukcję można też prowadzić wobec glinowodorku litu lub borowodorku sodu.

• metody swoiste dla poszczególnych alkoholi

Właściwości chemiczne alkoholi

Najważniejsze reakcje alkoholi:

• z metalami aktywnymi – tworzą się alkoholany
• katalityczna dehydratacja (odwodnienie)
• estryfikacja – reakcja z kwasami organicznymi lub nieorganicznymi, w wyniku której powstaje ester
• utlenianie – przebieg reakcji zależy od rzędowości alkoholu i rodzaju utleniacza; przykładowo:

• alkohole I-rzędowe

• dichromiany utleniają alkohole I-rzędowe do aldehydów (aby zapobiec ich dalszemu utlenianiu, należy usuwać produkt ze środowiska reakcji od razu po powstaniu):

RCH
2OH + Cr
2O2−
7 → RCHO + Cr3+

Ze względu na trudności w zatrzymaniu powyższej reakcji na etapie aldehydu, w skali laboratoryjnej wydajniejszym utleniaczem jest chlorochromian pirydyny (PCC).

• nadmanganian potasu i tlenek chromu(VI) w środowisku kwaśnym utleniają alkohole I-rzędowe od razu do kwasów karboksylowych lub ich soli, np.:

RCH
2OH + KMnO
4 → RCOOK + MnO
2 + KOH

• alkohole II-rzędowe

• dichromiany w środowisku kwaśnym i PCC utleniają alkohole II-rzędowe do ketonów:

R
2CHOH + Cr
2O2−
7 → R
2CO + Cr3+

• nadmanganian potasu utlenia alkohole II-rzędowe także do ketonów, ale reakcja zazwyczaj biegnie dalej, z rozerwaniem wiązania C–C

• alkohole III-rzędowe

• w środowisku zasadowym nie ulegają utlenieniu wobec KMnO
  4 lub K
  2Cr
  2O
  7
• w środowisku kwaśnym ulegają dehydratacji do alkenów i dalszemu rozkładowi.

Zastosowania

Spośród alkoholi największe znaczenie gospodarcze mają metanol i etanol.

Metanol

• rozpuszczalnik (rozpuszczają się w nim tłuszcze, żywice i pokosty)
• paliwo
• przemysł chemiczny
• przemysł farmaceutyczny

Etanol

• paliwo napędowe
• przemysł spożywczy
• przemysł farmaceutyczny

Nomenklatura

Nazywanie alkoholi wodorotlenkami jest niepoprawne, ponieważ w wodorotlenkach między grupą -OH a atomem pierwiastka (najczęściej metalu) występuje wiązanie jonowe, natomiast w alkoholach między grupą -OH a atomem węgla występuje wiązanie kowalencyjne.

Nazwy systematyczne

Nazwy alkoholi tworzy się poprzez dodanie końcówki -ol z odpowiednim lokantem do nazwy macierzystego związku. Stara nomenklatura polegała na użyciu słowa alkohol i dodaniu nazwy alkilu w formie przymiotnikowej.

• 
  metanol, alkohol metylowy
• 
  propan-2-ol, 2-propanol, izopropanol, alkohol izopropylowy
• 
  propan-1-ol, n-propanol, alkohol n-propylowy
• 
  butano-2,3-diol

Zobacz też

• acetale
• hydroksykwasy