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 – O^δ- – H^δ+: 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
• ―O^δ-►H^δ+ 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 > 2CH₃CH₂O^–Na⁺ (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, HOCH₂ – 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