Predavanje VIII

Alkoholi i eteri

Ovaj materijal se bavi svojstvima, reakcijama i sintezom alkohola i etera, uključujući složene mehanizme reakcija oksidacije i redukcije, kao i organometalne spojeve.

Alkoholi

Definicija

Alkoholi su organski spojevi koji sadrže hidroksilnu funkcionalnu skupinu (–OH), a njihova struktura uključuje jedan ili više ugljikovodičnih lanaca. Postoji mnogo tipova alkohola koji se klasificiraju prema raznim kriterijima.

Kiselost

Vodik hidroksilne skupine alkohola je slabije kiseli, omogućavajući stvaranje vodikovih veza između molekula. Ova kiselost takođe zavisi od strukture alkohola; sve veće alkilne skupine rezultiraju višom kiselinom vodika.

Fizikalna svojstva alkohola

  • Vrelište: Vrelište alkohola je veće od onog alkana zbog vodikovih veza između alkoholnih molekula, čemu doprinosi elektronegativnost kisika, koja povećava polaritet veze O-H.

  • Topljivost: Alkoholi su topljivi u vodi do određene mjere, ali ova topljivost opada s produljenjem ugljikovodičnog lanca; kraći lanci su obično potpunije topivi.

  • Utjecaj alkilnog lanca: Nepolarni dio lanaca ne može privlačiti polarne molekule vode, što dovodi do smanjene topljivosti.

Podjela alkohola

Prema broju OH skupina:

  • Jednovalentni (1 OH)

  • Dvovalentni (2 OH)

  • Trovalentni (3 OH)

Prema vrsti C atoma za koji je vezana OH skupina:

  • Primarni (1): OH skupina je vezana za primarni ugljikov atom.

  • Sekundarni (2): OH skupina je vezana za sekundarni ugljikov atom.

  • Tercijarni (3): OH skupina je vezana za tercijarni ugljikov atom.

Važni alkoholi

  • Metanol: Veoma toksičan, često se proizvodi suhom destilacijom drva. Koristi se kao otapalo i gorivo.

  • Etanol: Industrijski se dobiva fermentacijom šećera, a koristi se u industriji, zdravstvu i kao alkoholno piće.

IUPAC-ova nomenklatura alkohola

  • Sufiks: -ol

  • Prefiks: hidroksi-

  • Osnovna struktura: Ime se temelji na najdužem lancu ugljikovih atoma koji sadrži OH skupinu, pri čemu se OH skupini dodjeljuje najmanji mogući broj (npr. propan-2-ol). Ova nomenklatura omogućava jasno razlikovanje između različitih struktura.

Kiselost alkohola

Alkohol ima kiselost nalik vodi (pKa 15.5 - 18.0), što je viša kiselost u usporedbi sa terminalnim alkinima. Kiselost opada s veličinom alkilnih skupina, što ukazuje na značaj strukturnih promjena.

Reaktivnost alkohola

Alkoholi kao nukleofili:

  • ROH je slab nukleofil, dok je RO- jak nukleofil koji može reagirati s elektrofilnim reagensima.

Alkoholi kao elektrofili:

  • OH- ne može otpuštati dok se ne protonizira; većina nukleofila su jake baze koje uklanjaju protone iz alkohola.

Različite reakcije alkohola

  • Oksidacija alkohola u aldehide i ketone zavisi od tipa alkohola koji reagira, kao i od agente koji se koriste.

  • Dehidratacija u alkene dovodi do formiranja viših ugljikovodika.

  • Supstitucija u alkil-halogenide predstavlja klasičnu reakciju, važnu za sintezu.

  • Esterifikacija predstavlja proces gdje alkohol reagira s kiselinom.

  • Williamsonova sinteza etera podrazumijeva nekoliko koraka za formiranje etera.

Oksidacija i redukcija

  • Oksidacija: Povećanje kisika ili smanjenje vodika u organskoj molekuli.

  • Redukcija: Povećanje vodika ili smanjenje kisika. Oksidacija alkohola uglavnom vodi do aldehida ili karboksilnih kiselina.

Metode za dobivanje alkohola

  • Hidratiranje alkena.

  • Hidroliza alkil-halogenida.

  • Grignardova sinteza.

  • Redukcija aldehida/keto.

  • Aldolna kondenzacija.

Tioli

Tioli su sumporni analozi alkohola s funkcionalnom skupinom tiol (-SH). Tioli se lako oksidiraju do disulfida uz blaga oksidansa, igrajući ključnu ulogu u biologiji.

Eteri

Eteri se formiraju zamjenom H-atoma u hidroksilnoj skupini alkohola, a mogu biti simetrični ili asimetrični. Uobičajeni eteri su dietil eter i metoksietan.

Fizikalna svojstva etera

  • Vrelišta etera su slična onima ugljikovodika.

  • Kao alkoholi, eteri također mogu stvoriti vodikove veze s vodom, ali u manjoj mjeri.

Reakcije etera

  • Cijepanje: Eteri su općenito nereaktivni, ali se mogu cijepati jakim kiselinama.

  • Williamsonova sinteza: Dvostepena reakcija koja vodi do asimetričnih etera.

Ciklični eteri i epoksidi

Ciklički eteri se imenuju prefiksom OXA-. Epoksidi su tročlani ciklični eteri koji se dobivaju reakcijom alkena s peroksikiselinama, a oni su značajni zbog svoje reaktivnosti u sintezama.

Organometalni spojevi

Ovi spojevi uključuju vezu ugljik-metal; C-atom vezan za metal je nukleofilan. Reaktivnost organometalnih spojeva ovisi o karakteru veze C-M. Priprava organometalnih spojeva često se vrši reakcijom alkili halogenida s metalima, uzgojajući bogatu kemijsku bio raznolikost.