1 Alkoholi, eteri, tioalkoholi i tioeteri Osnove organske hemije Alkoholi ALKOHOLI Hidroksilna –OH grupa vezana na zasićeni sp 3 hibridizirani C-atom Alkohol Fenol Enol OH C C OH OH C
27
Embed
Alkoholi, eteri, tioalkoholi i tioeteripmf.unsa.ba/hemija/files/Katedra za organsku hemiju i...1 Alkoholi, eteri, tioalkoholi i tioeteri Osnove organske hemije Alkoholi ALKOHOLI Hidroksilna
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Alkoholi, eteri,
tioalkoholi i tioeteri
Osnove organske hemije
Alkoholi
ALKOHOLI
Hidroksilna –OH grupa vezana na zasićeni sp3 hibridizirani C-atom
Alkohol Fenol Enol
OH
C C
OHOH
C
Lela
Typewritten Text
Danas ćemo da se upoznamo sa klasama
Lela
Typewritten Text
spojeva koji sadrže u svojoj funkcionalnoj
Lela
Typewritten Text
grupi kisik (allkoholi i eteri) i sumpor
Lela
Typewritten Text
(tioalkoholi i tioeteri). Najveću pažnju ćemo
Lela
Typewritten Text
ipak posvetiti klasi alkohola.
Lela
Typewritten Text
Za alkohole možemo reći da zauzimaju
Lela
Typewritten Text
centralno mjesto u organskoj hemiji jer
Lela
Typewritten Text
reaguju sa velikim brojem drugih klasa spojeva
Lela
Typewritten Text
ali iz njih se mogu dobiti druge klase spojeva.
Lela
Typewritten Text
Alkoholi se mogu sintetizirati različitim metodama
alkohol je onaj gdje C-atom na kojem se nalazi -OH grupa, za sebe veže tri C-atoma.
3
Nomenklatura alkohola
Primarni alkohol
Sekundarni alkohol
Tercijarni alkohol
1. Jednostavni alkoholi se imenuju prema IUPAC nomenklaturi kao derivati alkana, dodajući nastavak – OL imenu odgovarajućeg alkana - alkanol.
2. Kod kompliciranijih razgranatih sistema, izabire se najduži kontinuiran karbonov lanac koji sadrži –OH grupu, koji ne mora uvijek biti i najduži lanac u molekuli .
Nomenklatura alkohola
3. Numerisanje alkanskog lanca počinje od kraja koji je bliži hidroksilnoj grupi.
4. Položaj supstituentata se označava najmanjim mogućim brojem, a navode se abecednim redom.
naići ćete na novija i starija pravila za imenovanje.
Lela
Typewritten Text
Razlika je u pisanju imena tj novija pravila
Lela
Typewritten Text
preporučuju da se broj koji označava položaj
Lela
Typewritten Text
-OH grupe stavi ispred nastavka ol.
Lela
Typewritten Text
Npr. 3-metil-2-pentanol (sara pravila)
Lela
Typewritten Text
3-metilpentan-2-ol (novija pravila).
Lela
Typewritten Text
Ovakav način imenovanja je zgodan kada imamonezasićeni alkohol kakav je npr. okt-5-en-3-ol.
Lela
Typewritten Text
ime nam govori da imamo lanac od osam C-atoma, dvostruku vezu između 5 i 6 C-atoma i -OH
Lela
Typewritten Text
grupu na 3 C-atomu (zadatak: nacrtajte strukturu ovog alkohola).
Lela
Typewritten Text
Neki od alkohola koriste i tradiocionalna
Lela
Typewritten Text
imena kao što su izopropanol.
Lela
Typewritten Text
Kada imamo u strukturi alkohola dvostruku
Lela
Typewritten Text
ili trostruku vezu, -OH grupa je ta koja ima
Lela
Typewritten Text
prioritet i ona određuje sa koje strane lanca
Lela
Typewritten Text
kreće numeracija.
Lela
Typewritten Text
U primjeru 3-buten-2-ol ovaj alkohol se može
Lela
Typewritten Text
imenovati i kao but-3-en-2-ol. Ovim drugimo
Lela
Typewritten Text
načinom se naglašava gdje se nalazi dvostruka
Lela
Typewritten Text
veza i na kojem je C-atomu -OH grupa. Isto tako 2-propen-1-ol se može imenovati kao prop-2-en-1-ol
Lela
Typewritten Text
ili 4-brom-2-hlor-3-metil-2-buten-1-ol isto možemo imenovati kao 4-brom-2-hlor-3-metilbut-2-en-1-ol. Oba načina imenovanja su ispravna i oba ćete naći u literaturi.
Zbog prisustva – OH grupe alkoholi su POLARNI spojevi:
Polarnost C-O-H veze
u metanolu Asocijacija etanola u
tečnom stanju
Lela
Typewritten Text
Ovde su prikazani alkoholi skraćenim
Lela
Typewritten Text
strukturama.
Lela
Typewritten Text
Polioli su alkoholi koji imaju više od jedne -OH
Lela
Typewritten Text
grupe u svojoj strukturi. Imenuju se kao i drugi
Lela
Typewritten Text
alkoholi, samo što se dodaje nastavak diol, triol i
Lela
Typewritten Text
koristi se više brojeva koji označavaju položaj
Lela
Typewritten Text
-OH grupa. Termin glikol općenito se označava
Lela
Typewritten Text
kao 1,2-diol ili vicinalni diol (-OH grupe su u
Lela
Typewritten Text
susjedstvu). Najpoznatiji poliol jeste glicerol.
Lela
Typewritten Text
Strukturno alkoholi su slični vodi i alkoholi
Lela
Typewritten Text
su polarni spojevi.
6
Asocijacija molekula etanola je moguća zbog prisustva VODIKOVIH VEZA, što za posljedicu ima visoke tačke ključanja alkohola u poređenju sa spojevima slične strukture:
CH3CH2OH CH3CH2Cl CH3-O-CH3 CH3CH3
Etanol Hloretan Dimetil eter Etan
T.K. 78.3°C 12.5°C -24°C -88.5°C
Strukturne i fizičke osobine alkohola
H2O i ROH su polarna jedinjenja
Fizičke osobine alkohola
Fizičke osobine
Temperatura ključanja
Tklj alkohola su:
Više od Tklj alkana (nepolarna jedinjenja)
Više od Tklj alkil-halogenida (polarna jedinjenja)
Razlog je sposobnost vodoničnog vezivanja
Lela
Typewritten Text
Međumolekulske privlačne interakcije koje
Lela
Typewritten Text
postoje između alkohola:
Lela
Typewritten Text
-vodikove veze - interakcija između slobodnog
Lela
Typewritten Text
elektronskog para sa O-atoma jednog alkohola i
Lela
Typewritten Text
H atoma -OH grupe druge molekule alkohola.
Lela
Typewritten Text
Lela
Typewritten Text
-dipol-dipol interakcija (dipol-dipol privlačne
Lela
Typewritten Text
sile Coulomb-ovog tipa između molekula R-OH
Lela
Typewritten Text
koji su permanentni dipoli usljed jako polarizovane O-H veze).
Lela
Typewritten Text
- London-ove sile (zavise od međusobne korelacije elektrona između molekula; rastu sa povećanjem
Lela
Typewritten Text
dodirne površine među molekulama).
7
Fizičke osobine
Tklj rastu sa povećanjem broja –OH grupa u molekuli (veća mogućnost vodoničnog vezivanja)
Tklj alkohola:
Rastu sa povećanjem C atoma
Opadaju sa stepenom razgranatosti lanca
Fizičke osobine Mnogi alkoholi se dobro rastavraju u vodi
Sa povećanjem hidrofobnog dijela, smanjuje se rastvorljivost u vodi, a povećava u nepolarnim rastvaračima (heksan)
DOBIVANJE ALKOHOLA –
Industrijski postupci
Metanol i etanol – spadaju među najvažnije industrijske hemikalije.
Metanol - drveni alkohol – zagrijavanjem drveta u odsustvu zraka.
CH3OH CH3CH2OH
Lela
Typewritten Text
Alkoholi bolje otapaju polarne spojeve od
Lela
Typewritten Text
ugljikovodika. Ionski spojevi, kao npr NaCl,
Lela
Typewritten Text
otapaju se prilično dobro u nižim alkoholima.
Lela
Typewritten Text
Kažemo da je -OH grupa hidrofilna (voli vodu)
Lela
Typewritten Text
zbog svog afiniteta prema vodi i ostalim polarnim
Lela
Typewritten Text
tvarima. Za alkilni ostatak alkohola kažemo da je
Lela
Typewritten Text
hidrofoban (ne voli vodu) jer djeluje slično kao
Lela
Typewritten Text
alkan. Alkilna grupa uzrokuje smanjivanje hidrofilnosti alkohola, pa su zbog toga topivi i u
Lela
Typewritten Text
nepolarnim rastvaračima. O pojmu hidrofilnosti i hirdofobnosti i njihovoj praktičnoj upotrebi
Lela
Typewritten Text
možete pročitati na linku: https://www.bug.hr/znanost/kemicar-u-kuci-4-kako-prati--uljem-14546
Lela
Typewritten Text
Alkoholi se mogu dobiti na više načina.
Lela
Typewritten Text
Industrijski su važni metanol ietanol.
Lela
Typewritten Text
Zanimljivo je da je dokazano da metanol
Lela
Typewritten Text
dobiven od ugljena je izvrsno gorivo za
Lela
Typewritten Text
trkače automobile.
Lela
Typewritten Text
Neki alkoholi imaju istu kiselost kao i voda,
Lela
Typewritten Text
(pKa vode je 15,7, sirćetne kiseline, 4,8, a
Lela
Typewritten Text
metanola 15,5, etanola 15,9, izopropanola 16,5)
Lela
Typewritten Text
Kiselost se smanjuje povećanjem broja supstituenata
Lela
Typewritten Text
na alkilnoj grupi.
8
DOBIVANJE ALKOHOLA –
Industrijski postupci
Katalitička redukcija karbon monoksida hidrogenom:
CO + 2 H2 Cu-ZnO-Cr2O3, 250o, 50-100 atm
CH3OH
CH2CH2 Rh ili Ru, pritisak, toplota
2 CO + 3 H2
OH OH
Metanol
1,2-Etandiol (etilen glikol)
Fermentacija šećera (5%)
Kiselo-katalizirana hidratacija etena (etilena)
DOBIVANJE ALKOHOLA –
Industrijski postupci
kvasacC6H12O6 2 CH 3CH2OH + 2 CO2
Etanol
H OH
H3PO4, 300oCCH2 CH2 + HOH CH 2 CH2
H OH
CH2 CH2
Etanol
Pregled metoda za priređivanje alkohola
1. Hidratacija alkena u kiselom mediju:
2. Hidroliza halogenih derivata:
H+
HOH
CH3 CH CH2 + HOH CH 3CH CH2
2-Propanol
RX + HOH R-OH + HX
Haloalkan Alkohol (Alkilhalogenid)
Lela
Typewritten Text
Metanol se danas sintetizira katalitičkom
Lela
Typewritten Text
redukcijom ugljen-monoksida sa vodikom
Lela
Typewritten Text
uz visoku temperaturu i pritisak.
Lela
Typewritten Text
Etanol se može dobiti fermentacijom šećera
Lela
Typewritten Text
i škroba dobivenim iz različitih izvora. Kao izvori
Lela
Typewritten Text
škroba služe žitarice kao što su kukuruz, pšenica,
Lela
Typewritten Text
raž, ječam pa se etanol naziva žitnim alkoholom.
Lela
Typewritten Text
kuhanjem sjemenki žitarica s klicama ječma, slada,
Lela
Typewritten Text
dobivaju se jednostavni šećeri. Zatim se dodaje
Lela
Typewritten Text
pivski kvasac i otopina se inkubira, dok kvasac
Lela
Typewritten Text
jednostavne šećere, kao što je glukoza, n epretvori u etanol i CO2. Alkoholna otopina dobivena takvom
Lela
Typewritten Text
fermentacijom sadržava samo 12-15% alkohola jer stanice kvasca ne mogu preživjeti pri većim konc.
Lela
Typewritten Text
Destilacijom se sadržaj povećava na oko 40-50% za žestoka pića.
Metalni alkoksidi mogu da reaguju sa alkilhalogenidima (haloalkanima) dajući ETERE u reakciji koja je poznata kao Williamsonova sinteza etera:
CH3CH2O-Na+ +
CH2Cl CH2OCH2CH3
Natrijum etoksid Benzilhlorid Benzil etil eter
Lela
Typewritten Text
Reakcija supstitucije -OH grupe sa halogenim
Lela
Typewritten Text
elementom našla je primjenu kod identifikacije
Lela
Typewritten Text
da li je neki spoj 1°, 2° ili 3°.
Lela
Typewritten Text
Alkoholi se mogu prevesti u alkil-halogenide
Lela
Typewritten Text
korištenjem različitih reagenasa.
Lela
Typewritten Text
Za reakcije na O-H vezi, možemo reći da
Lela
Typewritten Text
dolazi do zamijene vodika. U reakciji alkohola
Lela
Typewritten Text
sa natrijem, nastaje natrijev alkoksid koji dalje
Lela
Typewritten Text
u reakciji sa alkil-halogenidom daje eter. Ova
Lela
Typewritten Text
reakcija je poznata kao Wiliamsova sinteza etera.
17
3. Oksidacija alkohola
Primarni alkoholi se oksidiraju do aldehida i dalje do karboksilnih kiselina
Sekundarni alkoholi se oksidiraju do ketona.
Tercijarni alkoholi ne reaguju sa većinom oksidirajućih reagenasa, osim pod
izuzeztno snažnim uslovima kada dolazi do pucanja svih ostalih veza u molekuli.
3.
Oksi
dac
ija a
lko
ho
la
R C H
OH
H
[O]O
R C H[O]
R C OH
O
Primarni alkohol Aldehid Karboksilna kiselina
R C H
OH
R'
[O]O
R C R'
Sekundarni alkohol Keton
R C R''
OH
R'
[O]
Tercijarni alkohol
Nema reakcije
3. Oksidacija alkohola
Lela
Typewritten Text
Kako smo imali reakciju redukcije aldehida i
Lela
Typewritten Text
ketona do alkohola, tako oksidacijom alkohola
Lela
Typewritten Text
nastaju aldehidi i ketoni.
Lela
Typewritten Text
Ovde su sumarno prikazane reakcije oksidacije
Lela
Typewritten Text
s lijeva na desno i reakcije redukcije u obrnutom
Lela
Typewritten Text
smjeru (s desna na lijevo).
18
[O]
3. Oksidacija alkohola
je oksidirajući reagens (KMnO4,CrO3 i Na2Cr2O7) PCC, C5H6NCrCl, piridinium hlorhromat, u CH2Cl2 kao rastvaraču
..N
Piridin Piridinium hlorhromat (PCC)
+
H
N
CrO3 + HCl +
CH3(CH2)5CH2OH PCC
CH2Cl2
CH3(CH2)5CH
O
1-Heptanol Heptanal
3. Oksidacija alkohola
CH2OHPCC
CH2Cl2C
H
O
Citronelol Citronelal (iz ružinog ulja)
Jonesov reagens, hrom(VI)-oksid ili kalijum dihromat u vodenoj otopini sulfatne kiseline,
stvara hromnu kiselinu kao oksidirajuće sredstvo koja oksidira
primarne alkohole do karboksilnih
kiselina, a
sekundarne alkohole do ketona
3. Oksidacija alkohola
Lela
Typewritten Text
Reagensi za oksidaciju mogu biti različiti.
Lela
Typewritten Text
Iz primarnih alkohola, oksidacijom uz reagens
Lela
Typewritten Text
PCC (piridinijum hlorhromat) dobivamo
Lela
Typewritten Text
aldehide.
Lela
Typewritten Text
Reakciju oksidacije sa CrO3 možemo iskoristiti
Lela
Typewritten Text
za prevođenje primarnih alkohola do
Lela
Typewritten Text
karboksilnih kiselina, i sekundarnih alkohola
Lela
Typewritten Text
do ketona.
19
Oksidirajući reagens, dihromat ion, Cr2O72-, je
svijetlo narandžast, a kada se redukuje dešava se promjena boje u izrazito zelenu koja potiče od hrom(III)-iona, Cr3+:
3. Oksidacija alkohola
RCH2OH RCOOH
ili + H2Cr2O7 Cr2(SO4)3 + ili
R2CHOH R2C O
H2SO4
Negativan test (a); pozitivan test (b)
(a) (b)
3. Oksidacija alkohola
Alkotest u prisustvu alkohola narandžasto obojeni kalijev dihromat reducira se u zeleno obojeni Cr3+. Iz intenziteta zelene boje određuje se udio alkohola u krvi.