wykład: Alkohole, Etery i Fenole

Transkrypt

1 wykład: Alkohole, Etery i Fenole

2 Alkohole Alkohole związki organiczne o wzorze ogólnym R- w których grupa hydroksylowa połączona jest z atomem węgla z łańcucha węglowego. Alkohole nasycone Alkohole nienasycone Alkohole winylowe (enole) Fenole Alkohole jedno- i wielowodorotlenowe δ + δ - R zapis b. uproszczony µ Alkohole to związki polarne protonowe, poniewaŝ w cząsteczce związku występuje polarna grupa i tworzą wiązania wodorowe.

3 Alkohole: wiązanie wodorowe Wiązanie wodorowe (mostek wodorowy) - rodzaj słabego wiązania chemicznego polegającego na przyciąganiu elektrostatycznym między atomem wodoru i atomem zawierającym wolne pary elektronów. Jest to moŝliwe wtedy, gdy atom wodoru jest połączony wiązaniem kowalencyjnym z innym atomem o duŝej elektroujemności (np., N) i w ten sposób uzyskuje nadmiar ładunku dodatniego.

4 Metanol Me Alkohole: szereg homologiczny Alkoholi nasyconych Etanol Et 2 Propanol Pr n 2n-1 Butanol 4 9 Pentanol 5 11 heksanol 6 13 heptanol 7 15 ktanol do 11 - ciecze > 12 ciała stałe Nonanol 9 19 Dekanol 10 21

5 ! Alkohole: rzędowość Rzędowość alkoholu jest równa rzędowości atomu węgla, z którym połączona jest grupa hydroksylowa o o 3o 1 o - pie rws zorzę dowy 2 o - drugorzędowy 3 o - trzeciorzędowy

6 Alkohole: nazewnictwo! Nazwy alkoholi tworzy się dodając przyrostek ol do nazwy łańcucha węglowego (nomenklatura podstawnikowa). Grupa hydroksylowa () jest oznaczana niŝszym lokantem niŝ wiązanie wielokrotne i grupy alkilowe (ma pierwszeństwo w nazwie). butanol butan-2-ol but-3-en-1-ol (E)-but-2-en-1ol butano-1,4-diol butano-1,3-diol butano-1,2,3-triol

7 Alkohole: nazewnictwo Nazwy alkoholi tworzy się dodając przyrostek ol do nazwy łańcucha węglowego (nomenklatura podstawnikowa). Grupa hydroksylowa () jest oznaczana niŝszym lokantem niŝ wiązanie wielokrotne i grupy alkilowe (ma pierwszeństwo w nazwie). cyklopentanol trans-2-metylocyklopentan-1-ol cykloheks-2-en-1-ol (Z)-1-fenylo-4-metylo-hept-5-en-3-ol

8 Alkohole: nazewnictwo Nazwy grupowo-funkcyjne alkoholi składają się z dwóch słów: po pierwszym słowie alkohol wymienia się nazwę grupy wywodzącej się ze związku macierzystego. alkohol izopropylowy alkohol butylowy alkohol sec-butylowy alkohol izopropylowy alkohol tert-butylowy alkohol benzylowy alkohol allilowy glikol etylenowy glicerol (gliceryna)

9 Alkohole: nazewnictwo Jeśli w cząsteczce oprócz grupy hydroksylowej () jest inna grupa funkcyjna, która ma pierwszeństwo w nazwie, wówczas grupę hydroksylową określa się przedrostkiem hydroksy (traktuje się jak podstawnik). dihydroksyaceton kwas 2-fenylo-2-hydroksyoctowy (kwas migdałowy) Nazwy anionów alkoholanowych i fenolanowych tworzy się przez zamianę końcówki ol w nazwie związku macierzystego na końcówkę olan. Na Na K etanolan sodu tert-butanolan potasu fenolan sodu

10 Alkohole: nazewnictwo Nazwy grup wywodzących się z hydroksyzwiązków nazywa się dodając do nazwy grupy R (Ar) przyrostek oksy. alliloksy pentyloksy benzyloksy Wyjątkami od powyŝszej reguły są następujące nazwy skrócone: metoksy 2 etoksy 2 propoksy 2 2 butoksy 6 5 fenoksy ( ) 2 izopropoksy ( ) 2 2 izobutoksy 2 ( ) sec-butoksy ( ) 3 tert-butoksy

11 Alkohole: otrzymywanie Addycja elektrofilowa do alkenów (zgodnie z regułą Markownikowa) % (R)-butan-2-ol 50 % (S)-butan-2-ol (rac)-butan-2-ol

12 ! Alkohole: otrzymywanie Substytucja nukleofilowa S N 2 Na + EtBr Et + NaBr _ 3 + Br Br + _ Br _ Br Br 3 Br > 2 Br > b. szybko szybko powoli nie reaguje via S N 2

13 ! Alkohole: otrzymywanie Substytucja nukleofilowa S N t-bubr t-bu + Br Br -Br _

14 ! Alkohole: otrzymywanie Redukcja ketonów i aldehydów ydroliza estrów (alkohole w reakcji z kwasami tworzą estry) 3 NaB alkohol 1 o aldehyd octowy alkohol etylowy 3 NaB alkohol 2 o aceton alkohol izopropylowy

15 ! Alkohole: właściwości chemiczne Alkohole reagują z lekkimi metalami (Na, K, Mg, Al) lub silnymi zasadami tworząc alkoholany. Alkoholany są silnymi zasadami. Me + Na MeNa + 2 metanol metanolan sodu Et + K EtK + 2 etanol etanolan potasu Et/K Et _

16 ! Alkohole: właściwości chemiczne Alkohole pierwszorzędowe ulegają utlenieniu do aldehydów, a następnie do kwasów o tej samej liczbie atomów węgla, co utleniony alkohol. Alkohole drugorzędowe ulegają utlenieniu do ketonów. Alkohole trzeciorzędowe nie ulegają utlenieniu. 3 1 o alkohol etylowy [] 3 aldehyd octowy [] 3 kwas octowy [] o alkohol izopropylowy aceton 3 3 [] X 3 o alkohol tert-butylowy

17 Alkohole: kosmetyka alkohol benzylowy (wiś niowy) mentol (mię towy) cedrol heks-3-en-1-ol (zielony) lejek cedrowy (leum edra) ma zapach balsamiczny, a jego głównym składnikiem zapachowym jest cedrol. undekanol (limetowy) gliceryna Wykazuje właściwości nawilŝające dzięki czemu jest stosowana przy produkcji kremów, pomadek, mydeł i innych produktów kosmetycznych. sorbitol UŜywany jest w kosmetyce jako humektant - składnik mający na celu zwiększenie zawartości wody w warstwie rogowej.

18 Etery Etery związki organiczne o wzorze ogólnym R 1 --R 2 w których atom tlenu połączony jest z atomem węgla z łańcucha węglowego. R R eter dimetylowy eter dietylowy eter diizopropylowy 3 F F l F F F eter difenylowy - zapach geranium (róŝany) - aromatyzacja mydeł i pudrów metoksybenzen anizol izofluran furan tetrahydrofuran TF 15-korona-5! Etery to w większości związki niepolarne. Etery, szczególnie te niŝsze są mniej hydrofobowe niŝ, np.alkany czy areny.

19 Etery: otrzymywanie Etery otrzymuje się w wyniku alkilowania alkoholanów halogenkami alkilowymi (reakcja Williamsona, S N 2).! Na + MeI + NaI eter metylowo-propylowy Alexander W. Williamson( )

20 Alkohole i etery: izomeria Izomeria - Występowanie dwóch lub kilku związków chemicznych, których cząsteczki mają taki sam skład ilościowy, ale ich atomy połączone są w róŝny sposób. Izomery związki o takim samym wzorze sumarycznym ale róŝniące się wzorem strukturalnym. 1) Izomeria konstytucyjna: a) Szkieletowa - łańcuchowa - pierścieniowa - połoŝenia wiązań podwójnych i potrójnych b) Podstawienia c) Metameria d) Tautomeria ) Stereoizomeria: a) Konformacyjna b) Geometryczna c) ptyczna alkohol etylowy ciecz t.wrz. 78 o eter dimetylowy gaz! Metameria izomeria polegająca na istnieniu róŝnych związków o tym samym składzie chemicznym, lecz posiadających róŝne grupy funkcyjne.

21 Fenole Fenole związki organiczne, w których grupa hydroksylowa jest połączona z z atomem węgla o hybrydyzacji sp 2 z pierścienia aromatycznego. Fenole to nie alkohole lecz kwasy! Słowo fenol określa zarówno całą grupę związków jak i ich najprostszego przedstawiciela. l l l 2 R Fenol hydroksybenzen Rezorcyna 1,3-dihydroksybenzen Parabeny (konserwanty) Triklosan (antybakteryjne mydła) Konserwanty - większość środków konserwujących naleŝy do grupy fenoli. Mają one na celu hamowanie rozwoju bakterii i droŝdŝy w kosmetykach.

22 Fenole: stabilizacja anionu fenolanowego Fenol reaguje z zasadami, metalami i tlenkami tworząc trwałe, nie hydrolizujące w roztworach wodnych fenolany. Anion fenolanowy jest stabilizowany dzięki delokalizacji ładunku ujemnego. _ + Na! + Na + 2

23 Fenole: synteza aspiryny Grupa wodorotlenowa naleŝąca do podstawników elektronodonorowych, aktywuje pierścień aromatyczny zwiększając gęstość elektronową w pozycjach orto i para. _ + Na 2, 125 o, 5 atm. + Na _ + Na fenol fenolan sodu salicylan sodu! orto 3 l aq. 3 para kwas acetylosalicylowy (Aspiryna) kwas salicylowy

24 Fenole: chinony Fenole moŝna łatwo utlenić do chinonów. Ubichinony alkilowane p-benzochinony. Biorą one udział w reakcjach biochemicznych jako utleniacze. [] [] p-hydroksyfenol p-benzochinon Me Me [ ] 9 Ubichinon Q 10 (Koenzym Q10) Filochinon (witamina K 1 )

25 Następny wykład: Aldehydy i Ketony