Alkoholi njihova struktura. Klasifikacija i vrste alkohola votke. Što je etanol i koji je alkohol najbolji za votku? Alkoholi u prehrambenoj industriji

DEFINICIJA

Alkoholi- spojevi koji sadrže jednu ili više hidroksilnih skupina -OH, povezanih s radikalom ugljikovodika.

Ovisno o broju hidroksilnih skupina alkoholi se dijele na jedno-(CH 3 OH - metanol, 2 H 5 OH - etanol), dvo- (CH 2 (OH) -CH 2 -OH - etilen glikol) i troatomne (CH 2 (OH) -CH (OH) -CH 2 -OH - glicerin). Ovisno o atomu ugljika na kojem se nalazi hidroksilna skupina, razlikuju se primarni (R-CH 2 -OH), sekundarni (R 2 CH-OH) i tercijarni alkoholi (R 3 C-OH). U nazivu alkohola postoji sufiks - ol.

Monohidrični alkoholi

Opća formula za homologni niz zasićenih monohidričnih alkohola je C n H 2 n +1 OH.

izomerija

Granične monohidrične alkohole karakterizira izomerija ugljikovog skeleta (polazeći od butanola), kao i izomerija položaja hidroksilne skupine (polazeći od propanola) i međuklasna izomerija s eterima.

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH (butanol - 1)

CH 3 -CH (CH 3) - CH 2 -OH (2-metilpropanol - 1)

CH 3 -CH (OH) -CH 2 -CH 3 (butanol - 2)

CH3-CH2-O-CH2-CH3 (dietil eter)

Fizička svojstva

Niži alkoholi (do C 15) su tekućine, viši alkoholi su čvrste tvari. Metanol i etanol se miješaju s vodom u bilo kojem omjeru. Povećanjem molekulske mase smanjuje se topljivost alkohola u vodi. Alkoholi imaju visoka vrelišta i tališta zbog stvaranja vodikovih veza.

Dobivanje alkohola

Alkoholi se mogu dobiti biotehnološkim (fermentacijskim) postupkom iz drva ili šećera.

Laboratorijske metode za dobivanje alkohola uključuju:

- hidratacija alkena (reakcija se odvija zagrijavanjem i u prisutnosti koncentrirane sumporne kiseline)

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 OH

— hidroliza alkilhalogenida pod djelovanjem vodenih otopina lužina

CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr

CH 3 Br + H 2 O → CH 3 OH + HBr

— redukcija karbonilnih spojeva

CH 3 -CH-O + 2 [H] → CH 3 - CH 2 -OH

Kemijska svojstva

1. Reakcija koja teče kidanjem O-H veze:

- kisela svojstva alkohola su vrlo slabo izražena. Alkoholi reagiraju s alkalijskim metalima

2C 2 H 5 OH + 2K → 2C 2 H 5 OK + H 2

ali ne reagiraju s alkalijama. Alkoholati se potpuno hidroliziraju u prisutnosti vode:

C 2 H 5 OK + H 2 O → C 2 H 5 OH + KOH

To znači da su alkoholi slabije kiseline od vode.

- nastajanje estera pod djelovanjem mineralnih i organskih kiselina:

CH 3 -CO-OH + H-OCH 3 ↔ CH 3 COOCH 3 + H 2 O

- oksidacija alkohola pod djelovanjem kalijevog dikromata ili kalijevog permanganata do karbonilnih spojeva. Primarni alkoholi se oksidiraju u aldehide, koji se pak mogu oksidirati u karboksilne kiseline.

R-CH 2 -OH + [O] → R-CH=O + [O] → R-COOH

Sekundarni alkoholi se oksidiraju u ketone:

R-CH(OH)-R’ + [O] → R-C(R’)=O

Tercijarni alkoholi su otporniji na oksidaciju.

2. Reakcija s prekidom C-O veze.

- intramolekularna dehidracija uz stvaranje alkena (javlja se kod jakog zagrijavanja alkohola s tvarima koje odstranjuju vodu (koncentrirana sumporna kiselina)):

CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH → CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 O

- intermolekularna dehidracija alkohola s stvaranjem etera (javlja se pri slabom zagrijavanju alkohola s tvarima koje uklanjaju vodu (koncentrirana sumporna kiselina)):

2C 2 H 5 OH → C 2 H 5 -O-C 2 H 5 + H 2 O

- slaba bazična svojstva alkohola očituju se u reverzibilnim reakcijama s halogenovodikom:

C 2 H 5 OH + HBr → C 2 H 5 Br + H 2 O

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Vježbajte

Odredite molarnu masu i strukturu alkohola, ako je poznato da se interakcijom 7,4 g ovog alkohola s metalnim natrijem oslobađa 1,12 litara plina (n.o.), a pri oksidaciji bakrovim (II) oksidom nastaje spoj koji daje reakcija " srebrno ogledalo.

Riješenje

Napravimo jednadžbe reakcija alkohola ROH s: a) natrijem; b) CuO oksidans:

Iz jednadžbe (a) koristeći metodu omjera, određujemo molarnu masu nepoznatog alkohola:

7,4/2x = 1,12/22,4,

x = M(ROH) = 74 g/mol.

Takvu molarnu masu imaju alkoholi C 4 H 10 O. Štoviše, prema uvjetu zadatka [jednadžba (b)] to mogu biti primarni alkoholi - butanol-1 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH ili 2-metilpropanol. -1 (CH3)2CHSN2OH.

Odgovor

M (C 4 H 10 O) \u003d 74 g / mol, ovo je butanol-1 ili 2-metilpropanol-1

PRIMJER 2

Vježbajte

Koliki će volumen (u l) kisika (N.O.) biti potreban za potpuno izgaranje 31,25 ml etilnog alkohola (gustoće 0,8 g / ml) i koliko grama taloga će se dobiti propuštanjem produkata reakcije kroz vapnenu vodu?

Riješenje

Odredite masu etanola:

m = × V\u003d 0,8 × 31,25 \u003d 25 g.

Količina tvari koja odgovara takvoj masi:

(C2H5OH) \u003d m / M \u003d 25/46 \u003d 0,543 mol.

Napišimo jednadžbu za reakciju izgaranja etanola:

Količina kisika potrošena tijekom izgaranja etanola:

V(O 2) \u003d 25 × 3 × 22,4 / 46 \u003d 36,5 litara.

Prema koeficijentima u jednadžbi reakcije:

(O 2) \u003d 3 (C 2 H 5 OH) \u003d 1,63 mol,

(CO2) \u003d 2 (C2H5OH) \u003d 1,09 mol.

Sadržaj članka

ALKOHOL(alkoholi) - klasa organskih spojeva koji sadrže jednu ili više C-OH skupina, dok je OH hidroksilna skupina vezana na alifatski ugljikov atom (spojevi u kojima je ugljikov atom u C-OH skupini dio aromatske jezgre su zvani fenoli)

Klasifikacija alkohola je raznolika i ovisi o tome koja se značajka strukture uzima kao osnova.

1. Ovisno o broju hidroksilnih skupina u molekuli, alkoholi se dijele na:

a) monoatomski (sadrže jednu hidroksilnu OH skupinu), na primjer, metanol CH 3 OH, etanol C 2 H 5 OH, propanol C 3 H 7 OH

b) poliatomski (dvije ili više hidroksilnih skupina), npr. etilen glikol

HO-CH 2 -CH 2 -OH, glicerol HO-CH 2 -CH (OH) -CH 2 -OH, pentaeritritol C (CH 2 OH) 4.

Spojevi u kojima jedan atom ugljika ima dvije hidroksilne skupine u većini su slučajeva nestabilni i lako se pretvaraju u aldehide, dok odvajaju vodu: RCH (OH) 2 ® RCH \u003d O + H 2 O

2. Prema vrsti atoma ugljika na koji je vezana OH skupina alkoholi se dijele na:

a) primarni, u kojem je OH skupina vezana na primarni ugljikov atom. Primarni atom ugljika naziva se (označeno crvenom bojom), povezan sa samo jednim atomom ugljika. Primjeri primarnih alkohola - etanol CH 3 - C H 2 -OH, propanol CH 3 -CH 2 - C H2-OH.

b) sekundarni, u kojem je OH skupina vezana na sekundarni atom ugljika. Sekundarni atom ugljika (istaknut plavom bojom) vezan je istovremeno na dva atoma ugljika, na primjer, sekundarni propanol, sekundarni butanol (slika 1).

Riža. jedan. STRUKTURA SEKUNDARNIH ALKOHOLA

c) tercijarni, u kojem je OH skupina vezana na tercijarni ugljikov atom. Tercijarni atom ugljika (označen zelenom bojom) vezan je istovremeno na tri susjedna atoma ugljika, na primjer, tercijarni butanol i pentanol (slika 2).

Riža. 2. STRUKTURA TERCIJARNIH ALKOHOLA

Alkoholna skupina vezana za njega također se naziva primarna, sekundarna ili tercijarna, prema vrsti ugljikovog atoma.

U polihidričnim alkoholima koji sadrže dvije ili više OH skupina, i primarne i sekundarne HO skupine mogu biti prisutne istovremeno, na primjer, u glicerolu ili ksilitolu (slika 3).

Riža. 3. KOMBINACIJA PRIMARNIH I SEKUNDARNIH OH-SKUPINA U STRUKTURI VIŠEATOMSKIH ALKOHOLA.

3. Prema strukturi organskih skupina povezanih OH skupinom, alkoholi se dijele na zasićene (metanol, etanol, propanol), nezasićene, na primjer, alilni alkohol CH 2 \u003d CH - CH 2 -OH, aromatske (na primjer , benzil alkohol C 6 H 5 CH 2 OH) koji sadrži aromatsku skupinu u R skupini.

Nezasićeni alkoholi, u kojima se OH grupa "nadovezuje" na dvostruku vezu, tj. vezani za atom ugljika koji istovremeno sudjeluje u stvaranju dvostruke veze (na primjer, vinilni alkohol CH 2 \u003d CH–OH), izuzetno su nestabilni i odmah izomeriziraju ( cm.IZOMERIZACIJA) u aldehide ili ketone:

CH 2 \u003d CH–OH ® CH 3 -CH \u003d O

Nomenklatura alkohola.

Za uobičajene alkohole s jednostavnom strukturom koristi se pojednostavljena nomenklatura: naziv organske skupine pretvara se u pridjev (koristeći sufiks i završetak " novi“) i dodati riječ „alkohol”:

U slučaju kada je struktura organske skupine složenija, koriste se pravila zajednička za svu organsku kemiju. Imena sastavljena prema takvim pravilima nazivaju se sustavnim. U skladu s tim pravilima, lanac ugljikovodika se numerira od kraja kojemu je OH skupina najbliža. Zatim se ovo numeriranje koristi za označavanje položaja različitih supstituenata duž glavnog lanca, sufiks "ol" i broj koji označava položaj OH skupine dodaju se na kraj naziva (slika 4):

Riža. četiri. SUSTAVNI NAZIVI ALKOHOLA. Funkcionalne (OH) i supstituentske (CH 3) skupine, kao i njihovi odgovarajući digitalni indeksi, označeni su različitim bojama.

Sustavni nazivi najjednostavnijih alkohola izrađeni su prema istim pravilima: metanol, etanol, butanol. Za neke alkohole sačuvana su trivijalna (pojednostavljena) imena koja su se razvila kroz povijest: propargil alkohol HCê C–CH 2 –OH, glicerol HO–CH 2 –CH (OH)–CH 2 –OH, pentaeritritol C (CH 2 OH) 4, fenetilni alkohol C6H5-CH2-CH2-OH.

Fizikalna svojstva alkohola.

Alkoholi su topljivi u većini organskih otapala, prva tri najjednostavnija predstavnika - metanol, etanol i propanol, kao i tercijarni butanol (H 3 C) 3 COH - miješaju se s vodom u bilo kojem omjeru. S povećanjem broja C atoma u organskoj skupini počinje utjecati hidrofobni (vodoodbojni) učinak, topivost u vodi postaje ograničena, a kod R koji sadrži više od 9 atoma ugljika praktički nestaje.

Zbog prisutnosti OH skupina nastaju vodikove veze između molekula alkohola.

Riža. 5. VODIKOVE VEZE U ALKOHOLIMA(prikazano isprekidanom linijom)

Zbog toga svi alkoholi imaju višu točku vrelišta od odgovarajućih ugljikovodika, na primjer T. kip. etanol + 78 °C, i T. kip. etan –88,63°C; T. kip. butanol i butan +117,4°C odnosno –0,5°C.

Kemijska svojstva alkohola.

Alkoholi se razlikuju po raznim transformacijama. Reakcije alkohola imaju neke općenite obrasce: reaktivnost primarnih monohidričnih alkohola veća je od sekundarnih, zauzvrat su sekundarni alkoholi kemijski aktivniji od tercijarnih. Za dihidrične alkohole, u slučaju kada se OH skupine nalaze na susjednim atomima ugljika, opaža se povećana (u usporedbi s monohidričnim alkoholima) reaktivnost zbog međusobnog utjecaja ovih grupa. Za alkohole su moguće reakcije koje se odvijaju cijepanjem i C–O i O–H veza.

1. Reakcije koje se odvijaju preko O–N veze.

U interakciji s aktivnim metalima (Na, K, Mg, Al), alkoholi pokazuju svojstva slabih kiselina i tvore soli koje se nazivaju alkoholati ili alkoksidi:

2CH3OH + 2Na® 2CH3OK + H2

Alkoholati su kemijski nestabilni i pod djelovanjem vode hidroliziraju u alkohol i metalni hidroksid:

C2H5OK + H2O® C2H5OH + KOH

Ova reakcija pokazuje da su alkoholi slabije kiseline u usporedbi s vodom (jaka kiselina istiskuje slabu), osim toga, u interakciji s otopinama alkalija, alkoholi ne tvore alkoholate. Međutim, u polihidričnim alkoholima (u slučaju kada su OH skupine vezane na susjedne C atome), kiselost alkoholnih skupina je mnogo veća i mogu tvoriti alkoholate ne samo u interakciji s metalima, već i s alkalijama:

HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2NaOH ® NaO–CH 2 –CH 2 –ONa + 2H 2 O

Kada su HO skupine u polihidričnim alkoholima vezane na nesusjedne C atome, svojstva alkohola su bliska monohidričnim, budući da se ne pojavljuje međusobni utjecaj HO skupina.

U interakciji s mineralnim ili organskim kiselinama, alkoholi tvore estere - spojeve koji sadrže R-O-A fragment (A je kiselinski ostatak). Stvaranje estera također se događa tijekom interakcije alkohola s anhidridima i kiselim kloridima karboksilnih kiselina (slika 6).

Pod djelovanjem oksidacijskih sredstava (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4) primarni alkoholi stvaraju aldehide, a sekundarni alkoholi tvore ketone (slika 7.).

Riža. 7. STVARANJE ALDEHIDA I KETONA TIJEKOM OKSIDACIJE ALKOHOLA

Redukcija alkohola dovodi do stvaranja ugljikovodika koji sadrže isti broj C atoma kao i početna molekula alkohola (slika 8).

Riža. osam. OBNAVLJANJE BUTANOLA

2. Reakcije koje se odvijaju na C–O vezi.

U prisustvu katalizatora ili jakih mineralnih kiselina alkoholi dehidriraju (odvaja se voda), a reakcija se može odvijati u dva smjera:

a) intermolekularna dehidracija uz sudjelovanje dviju molekula alkohola, dok se C–O veze u jednoj od molekula prekidaju, što rezultira stvaranjem etera - spojeva koji sadrže R–O–R fragment (slika 9A).

b) tijekom intramolekularne dehidracije nastaju alkeni – ugljikovodici s dvostrukom vezom. Često se oba procesa - stvaranje etera i alkena - odvijaju paralelno (slika 9B).

U slučaju sekundarnih alkohola, tijekom stvaranja alkena, moguća su dva smjera reakcije (slika 9C), prevladavajući smjer je onaj u kojem se vodik odvaja od najmanje hidrogeniranog atoma ugljika tijekom kondenzacije (označeno s broj 3), tj. okružen s manje atoma vodika (u usporedbi s atomom 1). Prikazano na sl. Za proizvodnju alkena i etera koristi se 10 reakcija.

Do kidanja C–O veze u alkoholima dolazi i kada se OH skupina zamijeni halogenom, odnosno amino skupinom (slika 10).

Riža. deset. ZAMJENA OH-SKUPINE U ALKOHOLIMA SA HALOGENOM ILI AMIN GRUPOM

Reakcije prikazane na sl. 10 se koriste za proizvodnju halougljika i amina.

Dobivanje alkohola.

Neke od gore prikazanih reakcija (sl. 6,9,10) su reverzibilne i, pod promjenjivim uvjetima, mogu se odvijati u suprotnom smjeru, dovodeći do proizvodnje alkohola, na primjer, tijekom hidrolize estera i halougljika (sl. 11A i B), kao i hidratacijskih alkena - dodavanjem vode (slika 11B).

Riža. jedanaest. PROIZVODNJA ALKOHOLA HIDROLIZOM I HIDRACIJOM ORGANSKIH SPOJEVA

Reakcija hidrolize alkena (slika 11, shema B) je u osnovi industrijske proizvodnje nižih alkohola koji sadrže do 4 ugljikova atoma.

Etanol nastaje i tijekom takozvane alkoholne fermentacije šećera, na primjer, glukoze C 6 H 12 O 6. Proces se odvija u prisutnosti gljivica kvasca i dovodi do stvaranja etanola i CO2:

C 6 H 12 O 6 ® 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

Fermentacijom se ne može dobiti više od 15% vodene otopine alkohola, budući da kvasci umiru pri većoj koncentraciji alkohola. Destilacijom se dobivaju alkoholne otopine veće koncentracije.

Metanol se industrijski proizvodi redukcijom ugljičnog monoksida na 400°C pod tlakom od 20-30 MPa u prisutnosti katalizatora koji se sastoji od oksida bakra, kroma i aluminija:

CO + 2 H 2 ® H 3 SON

Ako se umjesto hidrolize alkena (slika 11) provodi oksidacija, tada nastaju dihidrični alkoholi (slika 12).

Riža. 12. DOBIVANJE DAVATOMNIH ALKOHOLA

Upotreba alkohola.

Sposobnost alkohola da sudjeluje u raznim kemijskim reakcijama omogućuje njihovu upotrebu za dobivanje svih vrsta organskih spojeva: aldehida, ketona, karboksilnih kiselina, etera i estera koji se koriste kao organska otapala, u proizvodnji polimera, boja i lijekova.

Metanol CH 3 OH se koristi kao otapalo, au proizvodnji formaldehida koji se koristi za proizvodnju fenol-formaldehidnih smola, metanol se u posljednje vrijeme smatra perspektivnim motornim gorivom. Velike količine metanola koriste se u proizvodnji i transportu prirodnog plina. Metanol je najotrovniji spoj među svim alkoholima, smrtonosna doza kada se uzima oralno je 100 ml.

Etanol C 2 H 5 OH je polazni spoj za proizvodnju acetaldehida, octene kiseline, kao i za proizvodnju estera karboksilnih kiselina koji se koriste kao otapala. Osim toga, etanol je glavna komponenta svih alkoholnih pića, također se široko koristi u medicini kao dezinficijens.

Butanol se koristi kao otapalo za masti i smole, osim toga, služi kao sirovina za proizvodnju aromatičnih tvari (butil acetat, butil salicilat, itd.). U šamponima se koristi kao komponenta koja povećava prozirnost otopina.

Benzil alkohol C 6 H 5 -CH 2 -OH u slobodnom stanju (i u obliku estera) nalazi se u eteričnim uljima jasmina i zumbula. Ima antiseptička (dezinfekcijska) svojstva, u kozmetici se koristi kao konzervans za kreme, losione, zubne eliksire, au parfumeriji kao mirisna tvar.

Fenetilni alkohol C6H5-CH2-CH2-OH ima miris ruže, nalazi se u ružinom ulju i koristi se u parfumeriji.

Etilen glikol HOCH 2 -CH 2 OH koristi se u proizvodnji plastike i kao antifriz (aditiv koji snižava točku ledišta vodenih otopina), osim toga, u proizvodnji tekstila i tiskarskih boja.

Dietilen glikol HOCH 2 -CH 2 OCH 2 -CH 2 OH koristi se za punjenje hidrauličkih kočionih uređaja, kao iu tekstilnoj industriji kod dorade i bojenja tkanina.

Glicerin HOCH 2 -CH(OH) -CH 2 OH koristi se za proizvodnju poliester gliptalnih smola, osim toga, sastavni je dio mnogih kozmetičkih pripravaka. Nitroglicerin (slika 6) je glavna komponenta dinamita koja se koristi u rudarstvu i izgradnji željeznica kao eksploziv.

Pentaeritritol (HOCH 2) 4 C koristi se za proizvodnju poliestera (pentaftalne smole), kao učvršćivač za sintetičke smole, kao plastifikator za polivinil klorid, a također i u proizvodnji eksploziva tetranitropentaeritritola.

Polihidrični alkoholi ksilitol HOCH2–(CHOH)3–CH2OH i sorbitol HOCH2– (CHOH)4–CH2OH slatkog su okusa i koriste se umjesto šećera u proizvodnji slastica za dijabetičare i pretile osobe. Sorbitol se nalazi u bobicama rowan i trešnje.

Mihail Levitski

Definicija i podjela alkohola.

Alkoholi - To su organski spojevi koji sadrže kisik u molekulama kojih postoji jedna ili više hidroksilnih skupina (-OH) povezanih s ugljikovodičnim radikalom.

R - OH CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - OH

butan ol -1 (1-butil alkohol)

HO - R - OH HO - CH 2 - CH 2 - OH

etan diol -1,2

Alkoholi - To su organski spojevi izvedeni iz ugljikovodika, u čijim je molekulama jedan ili više vodikovih atoma zamijenjeno hidroksilnom skupinom (–OH).

Klasifikacije alkohola (paralelno):

ja prema ugljikovodičnom radikalu (R–):

ograničavajući (zasićeni) (CH 3 -CH 2 -)

nezasićeni (nezasićeni) (CH 2 \u003d CH–, CH≡C–, itd.)

aromatski (C6H5-CH2-).

II. po atomičnosti, tj. prema broju hidroksilnih grupa ( hidroksilne skupine nikada nisu vezane za isti ugljikov atom ):

jednoatomni

poliatomski:

Dvoatomni (glikoli)

Troatomski itd.

III. Postoje primarni, sekundarni i tercijarni alkoholi:

primarni alkoholi (hidroksilna skupina nalazi se na atomu ugljika, povezana samo s još jednim atomom ugljika),

sekundarni alkoholi (hidroksilna skupina nalazi se na atomu ugljika, povezana samo sa dva susjedna atoma ugljika),

Tercijarni alkoholi (hidroksilna skupina nalazi se na atomu ugljika, povezana sa samo tri susjedna atoma ugljika).

Spojevi u kojima jedan atom ugljika ima dvije hidroksilne skupine u većini su slučajeva nestabilni i lako prelaze u aldehide pri odvajanju vode:

RCH → RC + H2O

Nezasićeni alkoholi, u kojima se OH grupa "nadovezuje" na dvostruku vezu, tj. vezani na atom ugljika koji istovremeno sudjeluje u stvaranju dvostruke veze (na primjer, vinilni alkohol CH 2 \u003d CH–OH), izuzetno su nestabilni i odmah izomeriziraju:

a) primarni - na aldehide

CH 3 -CH \u003d CH -OH → CH 3 -CH 2 -CH \u003d O

b) sekundarni – u ketone

CH 2 \u003d C-OH → CH 3 -C \u003d O

Nomenklatura alkohola.

Prema međunarodnoj nomenklaturi u skladu s IUPAC nomenklaturom naziva alkoholi proizvedeno imenom odgovarajućeg ugljikovodika uz dodatak sufiksa -ol na naziv ugljikovodika najdužeg ugljikovog lanca, uključujući hidroksilnu skupinu, od koje počinje numeracija lanca. Nadalje, ovo numeriranje se koristi za označavanje položaja različitih supstituenata duž glavnog lanca, a nakon "ol" i broja koji označava položaj OH skupine. Broj hidroksilnih skupina označen je brojem di-, tri- itd. (svaki je numeriran na kraju). Ili se proizvode po nazivu ugljikovodičnog radikala s dodatkom "-ovy" i riječi alkohol(na primjer, etil Novi alkohol ). Ako je alkohol nezasićen, označite nakon –hr ili -u znamenka lokacije višestruke veze (minimalna znamenka). Kao i u drugim homolognim serijama, svaki član alkoholne serije razlikuje se po sastavu od prethodnih i sljedećih članova homološkom razlikom (-CH 2 -).

formula	Ime
sustavno (prema IUPAC-u)	na radikale na koje je vezana hidroksilna skupina
CH3-OH	metanol	metilni alkohol
CH3CH2-OH	etanol	etanol
CH3CH2CH2-OH	propanol-1	propilni alkohol
CH3CH2CH2CH2-OH	butanol-1 (primarni butanol)	butilni alkohol
CH3–CH2–CH(OH)–CH3	butanol-1 (sekundarni butanol)	butil-2 alkohol
(CH3)2CHCH2-OH	2-metilpropanol-1	2-metil propil alkohol
CH3-(CH3)C(OH)-CH3	2-metilpropanol-2 (tercijarni butanol)	2-metil-propil-2 alkohol
CH3CH2CH2CH2CH2-OH	pentanol-1	pentilni alkohol
CH2 \u003d CH-OH	etenol	vinil alkohol
C6H5-CH2-OH	fenilmetanol	benzil alkohol
HO-CH2-CH2-OH	etandiol-1,2	Etilen glikol
HO−CH2−CH(OH)–CH2−OH	propantriol-1,2,3	glicerol

Izomerija alkohola.

Izomerija ugljikovog skeleta, počevši od C 3

CH3-CH2-CH2-OH CH3-CH-OH

propanol 2-metiletanol

izomerija položaja

a. višestruke pozicije veze (za nezasićene alkohole)

CH 2 \u003d CH–CH 2 -CH 2 -OH CH 3 -CH \u003d CH-CH 2 -OH

buten-3ol-1 buten-2ol-1

b. mjesta zamjenika

CH2-CH2-CH2-OH CH3-CH-CH2-OH

3-kloropropanol-1 2-kloropropanol-1

u. položaja funkcionalne (hidroksilne) skupine

CH2-CH2-CH2-OH CH3-CH-CH3

propanol-1 (primarni propanol) propanol-2 (sekundarni propanol)

Izomerija di- i trihidričnih alkohola određena je međusobnim rasporedom hidroksilnih skupina.

Prostorna izomerija (za nezasićene alkohole)

CH3-CH \u003d CH-CH2-OH

H 3 C CH 2 -OH H CHO

cis-buten-2ol-1 trans-buten-2ol-1

Međuklasna izomerija:

a) s eterima, počevši od C 2

CH3-CH2-CH2-OH CH3-O-CH2-CH3

propanol-1 metil etil eter

4. Fizikalna svojstva alkohola.

Monohidrični zasićeni primarni alkoholi s kratkim lancem ugljikovih atoma su tekućine, a viši (počevši od C 12 H 25 OH) su krutine. Alkoholi su topljivi u većini organskih otapala. S povećanjem broja C atoma u organskoj skupini smanjuje se učinak hidroksilne skupine na svojstva alkohola, počinje utjecati hidrofobni (vodoodbojni) učinak, topljivost u vodi postaje ograničena (i kod R koji sadrži više od 9 atoma ugljika, praktički nestaje), a njihova topljivost u ugljikovodicima raste. Fizikalna svojstva monohidričnih alkohola visoke molekularne težine već su vrlo slična onima odgovarajućih ugljikovodika.

Metanol, etanol, propanol, a također i tercijarni butanol su bezbojne tekućine, topive u vodi u bilo kojem omjeru, imaju alkoholni miris. Metanol je jak otrov. Svi alkoholi su otrovni, imaju narkotički učinak.

Zbog prisutnosti OH skupina nastaju vodikove veze između molekula alkohola.

H-O - - - H-O - - - H-O - - -

Kao rezultat toga, svi alkoholi imaju višu točku vrelišta od odgovarajućih ugljikovodika, na primjer tbp. etanol +78 °C, i t v.p. etan –88,63°C; t b.p. butanol i butan, redom, +117,4 ° C i -0,5 ° C. I oni su mnogo manje hlapljivi, imaju više točke taljenja i bolje su topljivi u vodi od odgovarajućih ugljikovodika; međutim, razlika se smanjuje s povećanjem molekularne težine.

Dakle, viša vrelišta alkohola u usporedbi s vrelištima odgovarajućih ugljikovodika posljedica su potrebe za kidanjem vodikovih veza tijekom prijelaza molekula u plinovito stanje, što zahtijeva dodatnu energiju. S druge strane, ova vrsta asocijacije dovodi, takoreći, do povećanja molekularne težine, što prirodno dovodi do smanjenja hlapljivosti.

Dihidrični alkoholi također se zove glikoli, jer imaju sladak okus - to je tipično za sve polihidrični alkoholi. Polihidrični alkoholi s malim brojem ugljikovih atoma su viskozne tekućine, viši alkoholi- čvrste tvari. Neki od polihidričnih alkohola su otrovni.

Opća formula za homologni niz graničnih monohidričnih alkohola je C n H 2n+1 OH. Ovisno o atomu ugljika na kojem se nalazi hidroksilna skupina razlikuju se primarni alkoholi (RCH 2 -OH), sekundarni (R 2 CH-OH) i tercijarni (R 3 C-OH) alkoholi. Najjednostavniji alkoholi:

Primarno:

CH3-OH CH3-CH2-OH CH3-CH2-CH2-OH

metanol etanol propanol-1

Sekundarni tercijarni

propanol-2 buganol-2 2-metilpropanol-2

izomerija monohidričnih alkohola povezana je sa strukturom ugljikovog skeleta (na primjer, butanol-2 i 2-metilpropanol-2) i s položajem OH skupine (propanol-1 i propanol-2).

Nomenklatura.

Nazivi alkohola nastaju tako da se nazivu ugljikovodika s najdužim ugljikovim lancem, uključujući hidroksilnu skupinu, doda završetak -ol. Numeriranje lanaca počinje od ruba najbližeg kojem se nalazi hidroksilna skupina. Osim toga, raširena je supstitucijska nomenklatura, prema kojoj se naziv alkohola izvodi iz odgovarajućeg ugljikovodičnog radikala uz dodatak riječi "alkohol", na primjer: C 2 H 5 OH - etilni alkohol.

Struktura:

Molekule alkohola imaju kutnu strukturu. R-O-H kut u molekuli metanola je 108,5 0 . Atom kisika hidroksilne skupine je u sp 3 hibridizaciji.

Priznanica. Svojstva

Priznanica.

1. Najčešća metoda dobivanja alkohola, koja je od industrijskog značaja, je hidratacija alkena. Reakcija se odvija prolaskom alkena s vodenom parom preko fosfatnog katalizatora:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH.

Od etilena nastaje etilni alkohol, a od propena izopropilni alkohol. Dodavanje vode slijedi Markovnikovljevo pravilo, stoga se ovom reakcijom iz primarnih alkohola može dobiti samo etilni alkohol.

2. Drugi uobičajeni način dobivanja alkohola je hidroliza alkilnih halogenida pod djelovanjem vodenih otopina lužina:

R-Br + NaOH → R-OH + NaBr.

Ovom reakcijom mogu se dobiti primarni, sekundarni i tercijarni alkoholi.

3. Oporavak karbonilnih spojeva. Redukcijom aldehida nastaju primarni alkoholi, a redukcijom ketona nastaju sekundarni:

R-CH \u003d O + H 2 → R-CH 2 -OH, (1)

R-CO-R "+ H 2 → R-CH (OH) -R". (2)

Reakcija se provodi propuštanjem smjese para aldehida ili ketona i vodika preko katalizatora nikla.

4. Djelovanje Grignardovih reagensa na karbonilne spojeve.

5. Etanol se proizvodi alkoholnom fermentacijom glukoze:

C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2.

Kemijska svojstva alkoholi su određeni prisutnošću hidroksilne skupine OH u njihovim molekulama. C-O i O-H veze su visoko polarne i sposobne za pucanje. Postoje dvije glavne vrste reakcija alkohola uz sudjelovanje -OH funkcionalne skupine:

1) Reakcije s kidanjem O-H veze: a) interakcija alkohola s alkalijskim i zemnoalkalijskim metalima uz stvaranje alkoholata; b) reakcije alkohola s organskim i mineralnim kiselinama pri čemu nastaju esteri; c) oksidacija alkohola pod djelovanjem kalijevog dikromata ili permanganata do karbonilnih spojeva. Brzina reakcija u kojima dolazi do prekida O-H veze opada u nizu: primarni alkoholi > sekundarni > tercijarni.

2) Reakcije popraćene cijepanjem C-O veze: a) katalitička dehidracija s nastankom alkena (intramolekularna dehidracija) ili etera (intermolekulska dehidracija): b) supstitucija -OH skupine s halogenom, npr. pod djelovanjem vodikovi halogenidi uz stvaranje alkilnih halogenida. Brzina reakcija u kojima dolazi do kidanja C-O veze opada u nizu: tercijarni alkoholi > sekundarni > primarni. Alkoholi su amfoterni spojevi.

Reakcije s cijepanjem OH veze.

1. Kisela svojstva alkohola vrlo su slabo izražena. Niži alkoholi burno reagiraju s alkalijskim metalima:

2C 2 H 5 -OH + 2K → 2C 2 H 5 -OK + H 2, (3)

ali ne reagiraju s alkalijama. S povećanjem duljine ugljikovodičnog radikala, brzina ove reakcije se usporava.

U prisustvu tragova vlage, alkoholne soli (alkoholati) se razlažu na izvorne alkohole:

C 2 H 5 OK + H 2 O → C 2 H 5 OH + KOH.

To dokazuje da su alkoholi slabije kiseline od vode.

2. Djelovanjem mineralnih i organskih kiselina na alkohole nastaju esteri. Stvaranje estera odvija se mehanizmom nukleofilne adicije-eliminacije:

C2H5OH + CH3COOH CH3COOS 2H5 + H20

etil acetat

C2H5OH + HONO2 C2H5ONO2 + H20

Etil nitrat

Posebnost prve od ovih reakcija je da se vodikov atom odvaja od alkohola, a OH skupina od kiseline. (Utvrđeno eksperimentalno metodom "obilježenih atoma").

3. Alkoholi se pod djelovanjem kalijevog dikromata ili permanganata oksidiraju do karbonilnih spojeva. Primarni alkoholi se oksidiraju u aldehide, koji se zauzvrat mogu oksidirati u karboksilne kiseline:

R-CH 2 -OH → R-CH=O → R-COOH.

Sekundarni alkoholi se oksidiraju u ketone:

Tercijarni alkoholi mogu se oksidirati samo kidanjem C-C veza.

Reakcije s cijepanjem C-O veze.

1) Reakcije dehidracije odvijaju se kada se alkoholi zagrijavaju s tvarima za uklanjanje vode. S jakim zagrijavanjem dolazi do intramolekularne dehidracije uz stvaranje alkena:

H 2 SO 4 ,t>150°S

CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH → CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 O.

Pri slabijem zagrijavanju dolazi do međumolekularne dehidracije uz nastanak etera:

H2SO4, t< 150°С

2CH3-CH2-OH → C2H5-O-C2H5 + H2O.

2) Alkoholi reverzibilno reagiraju s halogenovodičnim kiselinama (ovdje se pojavljuju slaba bazična svojstva alkohola):

ROH + HCl RCl + H20

Tercijarni alkoholi reagiraju brzo, sekundarni i primarni alkoholi reagiraju sporo.

Primjena. Alkoholi se uglavnom koriste u industriji organske sinteze. Etanol je važna sirovina za prehrambenu industriju. Koristi se kao otapalo u medicini.

Metanol se koristi za proizvodnju formaldehida, plastike na bazi akrilne kiseline i kao otapalo za lakove i boje.

Sadržaj članka

Klasifikacija alkohola je raznolika i ovisi o tome koja se značajka strukture uzima kao osnova.

1. Ovisno o broju hidroksilnih skupina u molekuli, alkoholi se dijele na:

a) monoatomski (sadrže jednu hidroksilnu OH skupinu), na primjer, metanol CH 3 OH, etanol C 2 H 5 OH, propanol C 3 H 7 OH

b) poliatomski (dvije ili više hidroksilnih skupina), npr. etilen glikol

HO-CH 2 -CH 2 -OH, glicerol HO-CH 2 -CH (OH) -CH 2 -OH, pentaeritritol C (CH 2 OH) 4.

Spojevi u kojima jedan atom ugljika ima dvije hidroksilne skupine u većini su slučajeva nestabilni i lako se pretvaraju u aldehide, dok odvajaju vodu: RCH (OH) 2 ® RCH \u003d O + H 2 O

2. Prema vrsti atoma ugljika na koji je vezana OH skupina alkoholi se dijele na:

Riža. jedan. STRUKTURA SEKUNDARNIH ALKOHOLA

Riža. 2. STRUKTURA TERCIJARNIH ALKOHOLA

Alkoholna skupina vezana za njega također se naziva primarna, sekundarna ili tercijarna, prema vrsti ugljikovog atoma.

U polihidričnim alkoholima koji sadrže dvije ili više OH skupina, i primarne i sekundarne HO skupine mogu biti prisutne istovremeno, na primjer, u glicerolu ili ksilitolu (slika 3).

Riža. 3. KOMBINACIJA PRIMARNIH I SEKUNDARNIH OH-SKUPINA U STRUKTURI VIŠEATOMSKIH ALKOHOLA.

CH 2 \u003d CH–OH ® CH 3 -CH \u003d O

Nomenklatura alkohola.

Riža. četiri. SUSTAVNI NAZIVI ALKOHOLA. Funkcionalne (OH) i supstituentske (CH 3) skupine, kao i njihovi odgovarajući digitalni indeksi, označeni su različitim bojama.

Fizikalna svojstva alkohola.

Zbog prisutnosti OH skupina nastaju vodikove veze između molekula alkohola.

Riža. 5. VODIKOVE VEZE U ALKOHOLIMA(prikazano isprekidanom linijom)

Kemijska svojstva alkohola.

1. Reakcije koje se odvijaju preko O–N veze.

U interakciji s aktivnim metalima (Na, K, Mg, Al), alkoholi pokazuju svojstva slabih kiselina i tvore soli koje se nazivaju alkoholati ili alkoksidi:

2CH3OH + 2Na® 2CH3OK + H2

Alkoholati su kemijski nestabilni i pod djelovanjem vode hidroliziraju u alkohol i metalni hidroksid:

C2H5OK + H2O® C2H5OH + KOH

HO–CH 2 –CH 2 –OH + 2NaOH ® NaO–CH 2 –CH 2 –ONa + 2H 2 O

Kada su HO skupine u polihidričnim alkoholima vezane na nesusjedne C atome, svojstva alkohola su bliska monohidričnim, budući da se ne pojavljuje međusobni utjecaj HO skupina.

Pod djelovanjem oksidacijskih sredstava (K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4) primarni alkoholi stvaraju aldehide, a sekundarni alkoholi tvore ketone (slika 7.).

Riža. 7. STVARANJE ALDEHIDA I KETONA TIJEKOM OKSIDACIJE ALKOHOLA

Redukcija alkohola dovodi do stvaranja ugljikovodika koji sadrže isti broj C atoma kao i početna molekula alkohola (slika 8).

Riža. osam. OBNAVLJANJE BUTANOLA

2. Reakcije koje se odvijaju na C–O vezi.

U prisustvu katalizatora ili jakih mineralnih kiselina alkoholi dehidriraju (odvaja se voda), a reakcija se može odvijati u dva smjera:

b) tijekom intramolekularne dehidracije nastaju alkeni – ugljikovodici s dvostrukom vezom. Često se oba procesa - stvaranje etera i alkena - odvijaju paralelno (slika 9B).

Do kidanja C–O veze u alkoholima dolazi i kada se OH skupina zamijeni halogenom, odnosno amino skupinom (slika 10).

Riža. deset. ZAMJENA OH-SKUPINE U ALKOHOLIMA SA HALOGENOM ILI AMIN GRUPOM

Reakcije prikazane na sl. 10 se koriste za proizvodnju halougljika i amina.

Dobivanje alkohola.

Riža. jedanaest. PROIZVODNJA ALKOHOLA HIDROLIZOM I HIDRACIJOM ORGANSKIH SPOJEVA

Reakcija hidrolize alkena (slika 11, shema B) je u osnovi industrijske proizvodnje nižih alkohola koji sadrže do 4 ugljikova atoma.

Etanol nastaje i tijekom takozvane alkoholne fermentacije šećera, na primjer, glukoze C 6 H 12 O 6. Proces se odvija u prisutnosti gljivica kvasca i dovodi do stvaranja etanola i CO2:

C 6 H 12 O 6 ® 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

Fermentacijom se ne može dobiti više od 15% vodene otopine alkohola, budući da kvasci umiru pri većoj koncentraciji alkohola. Destilacijom se dobivaju alkoholne otopine veće koncentracije.

Metanol se industrijski proizvodi redukcijom ugljičnog monoksida na 400°C pod tlakom od 20-30 MPa u prisutnosti katalizatora koji se sastoji od oksida bakra, kroma i aluminija:

CO + 2 H 2 ® H 3 SON

Ako se umjesto hidrolize alkena (slika 11) provodi oksidacija, tada nastaju dihidrični alkoholi (slika 12).

Riža. 12. DOBIVANJE DAVATOMNIH ALKOHOLA

Upotreba alkohola.

Fenetilni alkohol C6H5-CH2-CH2-OH ima miris ruže, nalazi se u ružinom ulju i koristi se u parfumeriji.

Etilen glikol HOCH 2 -CH 2 OH koristi se u proizvodnji plastike i kao antifriz (aditiv koji snižava točku ledišta vodenih otopina), osim toga, u proizvodnji tekstila i tiskarskih boja.

Dietilen glikol HOCH 2 -CH 2 OCH 2 -CH 2 OH koristi se za punjenje hidrauličkih kočionih uređaja, kao iu tekstilnoj industriji kod dorade i bojenja tkanina.

Mihail Levitski