Alkoholy, fenoly, ethery, thioly

Charakteristika:

  • kyslíkaté deriváty uhlovodíků
  • hydroxylová skupina OH (hydroxysloučeniny)
  • O: dvojvazný, -O-, O=
  • nejpočetnější deriváty
  • alkoholy: R – OH (alkyl)
  • fenoly: R – OH (aryl) FENOL

Názvosloví

  • 1. hlavní řetězec: nejmenší počet hlavních skupin
  • 2. hlavní skupina s nej. prioritou – přípona, ostatní hl. sk. – předpony
  • 3. uhlovodíkové zbytky a vedlejší skupiny – předpona – všechny předpony abecedně
  • koncovka: -ol
  • systematické: uhlovodík + ol
  • dvousložkové: alkoholy uhlovodík. zbytek + alkohol
  • triviální: líh

Rozdělení

  • jednosystné: 1 OH
  • dvousytné: více OH (dioly, trioly…)
  • primární: R/H – CH2 – OH
  • sekundární: R2 – CH – OH
  • terciální: R3 – C – OH
  • cyklické
  • alifatické

Fyzikální a chemické vlastnosti alkoholů

  • 2 OH na 1C: není stabilní
  • OH na C=: není stabilní
  • R – Oδ- – Hδ+: OH – částečně polární vazba
  • nižší alkoholy – kapalné látky, od 12C – pevné látky
  • teplota varu: závisí na hmotnosti molekuly (vyšší t. – vodíkové můstky)
    • methanol: Mr = 32 > 64,96°C
    • ethanol: Mr = 46 > 78,5°C
  • vodíkové můstky: vysoké teploty varu
  • rozpustné ve vodě (polarita vazby)
  • neomezeně rozpustné (methanol, ethanol, propanol) s rostoucím počtem C klesá rozpustnost
  • ―Oδ-►Hδ+ polární vazba

Amfoterní charakter

  • vlastnosti slabých kyselin + silné zásady > odštěpí kationt vodíku
  • volné elektronové páry > schopnost poutat kationt vodíku > vlastnost slabých zásad
  • hydroxysloučeniny + silné zásady: soli alkoholáty, fenoláty (nukleofilní činidla, acidobazické katalyzátory)
  • hydoxysloučeniny + silné kyseliny: alkyl/fenyloxoniové soli

Fyzikální a chemické vlastnosti fenolů

  • bezbarvé kapaliny, krystalické l.
  • málo rozpustné ve vodě
  • OH skupina na benzenovém jádře
  • pevné zapáchající látky
  • leptají pokožku a sliznice (některé dezinfekcemi)
  • snadná oxidace fenolů s dvěma OH (1,2; 1,4) > chinony
  • dvousytné oxidují na chinony

Příprava a výroba

alkoholy

  • příprava adicí vody (katalyzátor sírová/fosforečná kyselina)
  • ethanol: kvašením cukerných roztoků
  • glycerol: hydrolýzou tuků

fenoly

  • výroba: z aromatických uhlovodíků
  • zdrojem černouhelný dehet, tavením sulfonových kyselin a hydroxidem sodným

Objasnění příčin rozdílných acidobazických vlastností alkoholů a fenolů

  • fenoly: kyselejší vlastnosti než alkoholy, ale stále amfoterní
  • snadněji odštěpují H+ > vzniklý anion stabilnější (M-efekt – delokalizace záporného náboje)

Oxidace alkoholů

  • průmyslový význam
  • primární alkoholy redukce <> oxidace aldehydy redukce <> oxidace karboxylové kyseliny
  • sekundární alkoholy redukce <> oxidace ketony
  • terciální alkoholy neoxidují (silná oxid. činidla > uhlovodíky s násobnou vazbou + voda)

Použití glycerolu a fenolu při výrobě výbušnin

  • glycerol + kyselina dusičná > esterifikace > glyceroltrinitrát (nitroglycerin)
  • z fenolu: 2,4,6-trinitrofenol (kyselina pikrová)

Reakce

  • substituce
  • oxidace
  • eliminace: dehydratace, dehydrogenace (vznik aldehydů a ketonů)
  • esterifikace: alkohol + (karboxylová) kyselina > ester a voda
  • alkoxoniové soli: hydroxysloučenina + kyselina
  • alkoholáty (fenoláty) = hydroxysloučenina + zásada: 2CH3CH2OH + 2Na > 2CH3CH2ONa+ (ethanolát sodný) + H2

Ethery – charakteristika

  • kyslíkové deriváty uhlovodíků
  • na atomu kyslíku dva uhlovodíkové zbytky
  • R – O – R
  • alko-xy (ethoxyethan), alkyl – oxy (diethylether)
  • dimethylether (plyn), vyšší kapalné l. (pevné l.)
  • těkavé, hořlavé
  • nižší teploty varu než alkoholy (x vodíkové vazby)
  • nemísitelné s vodou, skvělá nepolární rozpouštědla
  • málo reaktivní (x ethylenoxid)
  • narkotické účinky
  • nukleofilní substituce
  • diethylether: těkavá kapalina, vysoce hořlavá, rozpouštědlo, extrakční činidlo, dříve anestetikum
  • ethylenoxid: reaktivní jedovatý plyn

Thioly – charakteristika

  • thioalkoholy, sirné alkoholy, merkaptany
  • thioly, thiofenoly
  • kyslík v OH nahrazen sírou (sulfanylová skupina SH)
  • předpona: sulfanyl (merkapto), přípona: thiol

Nejvýznamnější alkoholy a fenoly

Methanol (CH3OH)

  • toxický > slepota, smrt
  • bezbarvá kapalina příjemné vůně
  • neomezeně rozpustný ve vodě
  • > methanal (formaldehyd)
  • hořlavá kapalina, t.v. 65°C
  • rozpouštědlo, palivo, výroba formaldehydu

Ethanol (ethylalkohol, líh, CH3CH2OH)

  • bezbarvá kapalina příjemné vůně
  • neomezeně rozpustný ve vodě
  • významné rozpouštědlo
  • potravinářský průmysl
  • kvašením cukrů (ovoce, brambory, melasa): C6H12O6 (glukóza) > 2C2H5OH (ethanol) + 2CO2
  • toxický: odumírání mozkových buněk, poškození jater > smrt
  • závislost
  • denaturovaný = znečištěný proti zneužití
  • hořlavá kapalina, t.v. 78°C
  • kosmetika, léčiva, dezinfekce, rozpouštědlo, výroba kyseliny octové a acetaldehydu

Ethylenglykol (ethan-1,2-diol, HOCH2-CH2OH)

  • jedovatá olejovitá kapalina
  • neomezeně mísitelná s vodou
  • nasládlá chuť
  • do nemrznoucích směsí (Fridex), rozpouštědlo, výroba plastů

Glycerol (propan-1,2,3 – triol, HOCH– CHOH – CH2OH)

  • sirupovitá kapalina nasládlé chuti
  • neomezeně rozpustný ve vodě
  • hydrolýzou tuků/z propylenu
  • kosmetia, celofán, plasty
  • glyceroltrinitrát (ester glycerolu s kyselinou dusičnou) – výbušnina/lék

Fenol

  • bezbarvá intenzivně páchnoucí krystalická látka
  • jedovatý, leptá pokožku
  • z černouhelného dehtu
  • na vzduchu > do hnědočervena
  • umělé hmoty, pesticidy, ochrana dřeva, plasty, léčiva, barviva
  • nitrace > kyselina pikarová (2,4,6 – trinitrofenol): žluté krystalky, hořké, trhavina (ekrazit), organická syntéza
  • karbolová voda: 2% roztok, dezinfekce