O kráse země i historie naší

Vítejte na nicotna.osoba.cz Michal Šedivý

Sbírka vlakové pošty

20. Kyslíkaté deriváty uhlovodíků

 

20. Kyslíkaté deriváty uhlovodíků


Kyslíkaté deriváty uhlovodíků obsahují kromě uhlíku a vodíku kyslík, vázaný v různých funkčních skupinách: a) hydroxylové: -OH -alkoholy a fenoly

b) karbonylové -aldehydy a ketony

 

c) karboxylové -karboxylové kyseliny


Funkční skupiny jsou v molekulách vázány na uhlovodíkové zbytky alifatické, acyklické nebo aromatické. Ke kyslíkatém derivátům patří též ethery, které mají na kyslíkový atom vázané dva uhlovodíkové zbytky, a deriváty karboxylových kyselin, v nichž mohou být i atomy halogenů nebo dusíku.


Hydroxysloučeniny

Jsou také nazývány deriváty vody, v níž jeden z vodíkových zbytků je nahrazen uhlovodíkovým zbytkem. Pokud je tento uhlovodíkový zbytek alkyl, jde o alkoholy, pokud je aryl, jde o fenoly.

Alkoholy i fenoly obsahují jednovaznou hydroxylovou skupinu –OH. Tato skupina propůjčuje oběma typům hydroxysloučenin do určité míry vlastnosti vody, schopnost odštěpovat proton z hydroxylové skupiny působením silných bází nebo alkalických kovů, protonaci jednoho z nevazebných elektronových párů kyslíkového atomu a schopnost tvořit vodíkové vazby, způsobující poměrně vysoké teploty varu a dobrou rozpustnost nejnižších členů homologických řad alkoholů a fenolů ve vodě. Protony se odštěpují snadněji u fenolů než u alkoholů, protože vzniklý fenolátový anion je stabilizován delokalizací elektronů kyslíkového atomu po benzenovém jádře.


Alkoholy

Jsou deriváty uhlovodíků, v nichž je –OH skupiny připojena k uhlíkovému atomu, který není součástí aromatického kruhu. Dělíme je na primární, sekundární a terciární podle toho, kolik CC vazeb má uhlíkový atom nesoucí hydroxylovou skupinu (1 vazba –primární, 2 vazby –sekundární, 3 vazby –terciární). K primárním alkoholům ředíme též methanol.

Alkoholy mohou obsahovat jednu nebo více hydroxylových skupin, avšak dvě nebo více těchto skupin na jednom uhlíkovém atomu může existovat jen vyjímečně. Rovněž na izolované násobné vazbě není OH skupiny trvalé existence.

Účinkem alkalických kovů tvoří alkoholy soli zvané alkoholáty nebo alkoxidy, které jsou přibližně stejně silné báze jako hydroxidy alkalických kovů. 2 ROH + 2 Na 2 RO-Na+ + H2 (alkoholát sodný) Nadbytkem vody se alkoholáty zpět hydrolyzují na alkoholy. RO-Na+ + H2O ROH + Na+OH- Alkoholáty jsou i účinnými nukleofilními činidly. Působením silných anorganických kyselin, např. kyseliny sírové, tvoří alkoholy oxoniové soli, které se v nadbytku soli hydrolyzují.

ROH + HOSO2OH RO+H + -OSO2OH

alkyloxoniumhydrogensulfát

H

Oxiniové soli nelze na rozdíl od solí amoniových získat v pevné fázi, protože se při pokusech o izolaci rozkládají zpět na alkohol a kyselinu.

Primární a sekundární alkoholy se snadno oxidují oxidem chromovým na aldehydy nebo ketony. Oxidace aldehydů může pak dál pokračovat až na karboxylové kyseliny. Terciární alkoholy jsou vůči iontovým oxidačním činidlům značně stálé. 1-butanol butanal butanová kyselina

CH3CH2CH2CH2OH CrO3 CH3CH2CH2CHO CrO3 CH3CH2CH2COOH

Primární alkoholy lze převést na aldehydy též katalytickou dehydrogenací. Je to reakce, při níž se z alkoholu odštěpuje vodík, a je tedy protikladem ke katalytické hydrogenaci.

Významná je reakce alkoholů s anorganickými nebo karboxylovými kyselinami zvaná esterifikace, vedoucí k esterům. Vznikají přitom estery a voda. ROH + HOOC ROOCR´ + H2O

alkohol karboxylová kyselina ester karbox. kys.

Methanol, methylalkohol CH3OH je prudce jedovatá kapalina o teplotě varu 65C, neomezeně mísitelná s vodou. Vyrábí se ze syntézního plynu a užívá se jako rozpouštědlo k výrobě formaldehydu a různých methylesterů.

Etanol, ethylalkohol CH3CH2OH (běžně nazývaný alkohol nebo líh) je kapalina rovněž s vodou neomezeně mísitelná, s mírnými dezinfekčními účinky, vroucí při 78C. Průmyslově se vyrábí hydratací ethylenu a fermentací glukosy. Ethanol se užívá jako rozpouštědlo a jako surovina k získávání acetaldehydu, ethylchloridu a různých ethylesterů. Slouží k výrobě lihovin. Pro laboratorní účely se denaturuje např. benzinem, aby byl nepoživatelný.

Cyklohexanol C6H11OH (l) se připravuje oxidací cyklohexanu nebo katalytickou hydrogenací fenolu. Je jednou ze surovin pro výrobu syntetických vláken.

Ethylenglykol, 1,2-ethandiol HOCH2CH2OH (l) dvojsytný alkohol, který se vyrábí hydrolýzou ethylenoxidu. Je jedovatý, viskózní, s vodou neomezeně mísitelný. Je základní složkou nemrznoucích chladicích směsí a též slouží k výrobě plastů.

Glycerol, 1,2,3-propantriol HOCH2CHOHCH2OH (l) je trojsytný alkohol, který se v mnohém podobá ethylenglykolu, ale není jedovatý. Užívá se v kosmetice a pro svou sladkou chuť též ve farmacii a potravinářství. Jeho ester s kyselinou dusičnou –glyceroltrinitrát (nitroglycerin) je výbušnina a lák na některé srdeční choroby.


Fenoly

Tvoří podobně jako alkoholy estery, oxoniové soli a soli zvané fenoláty.

AROH + NaOH ARO-Na+ + H2O

fenol fenolát sodný

Ve srovnání s alkoholy jsou kyselejší, takže k přípravě fenolátů není třeba používat alkalické kovy, ale stačí jejich hydroxidy.

Fenoláty jsou stejně jako alkoholáty bazická i nukleofilní činidla.

Fenoly s jednou hydroxylovou skupinou jsou poměrně stálé vůči oxidaci. Zato fenoly s dvěma hydroxylovými skupinami v poloze ortho nebo para se oxidují za porušení na nenasycené ketony, chinony, které jsou barevné.

 

Fenol C6H5OH (s) je bezbarvá látka, která na vzduchu tmavne. Leptá kůži. Získává se alkalickým tavením chlorbenzenu nebo spolu s acetonem z kumenu. Fenol je důležitou sloučeninou pro výrobu mnoha sloučenin a plastů. Nitrací vzniká 2,4,6-trinitrofenol neboli pikrová kyselina, což je silně kyselá explozivní sloučenina.

Kresoly, hydroxideriváty toluenu CH3C6H4OH (l) mají dezinfekční účinky.

Pyrokatechol, 1,2-benzendiol C6H4(OH)2 (s) a hydrochinon, 1,4-benzendiol C6H4(OH)2 (s) jsou složky mnoha fotografických vývojek.

1-naftol C10H7OH (s) a 2-naftol C10H7OH (s) jsou surovinami pro výrobu barviv.


Ethery

Funkční skupinou etherů je dvojvazný kyslíkový atom O. Ethery můžeme považovat za deriváty vody, v níž oba atomy jsou nahrazeny uhlovodíkovými zbytky. Ethery jsou mnohem těkavější než s nimi izomerní alkoholy, protože jejich molekuly nemohou mezi sebou vytvářet vodíkové vazby. Reagují s radikálovými činidly a směsi těkavých etherů se vzduchem po zapálení vybuchují. Vůči iontovým činidlům jsou ethery málo reaktivní. Výjimku tvoří jejich reakce se silnými anorganickými kyselinami, při nichž vznikají oxoniové soli, které se nadbytkem vody hydrolyzují zpět na ethery.

ROR + HX RO+RX- H2O ROR + H3O+ + X-

ether dialkyloxoniová ether

H sůl

Ethylenoxid (CH2)2O je jedovatý plyn. Účinkem vody se v přítomnosti kyselých katalyzátorů štěpí jeho tříčlenný cyklus na ethylenglykol.

Diethylether (C2H5)2O, často nazývaný jen ether, je hořlavá kapalina o teplotě varu 35C. Ve vodě je částečně rozpustný. Vyrábí se dehydratací ethanolu. Má narkotické účinky.

 

 

 
Made by: MICHAL ŠEDIVÝ studio Lísek 26 Postupice ANNO 2006