Transcript ALCOOLI CHINIE ORGANICĂ - Curs Anul I. Biologie Titular curs: Conf. dr. Zoiţa BERINDE ALCOOLI R-OH Definitie: Alcooli sunt compusi organici care contin in molecula.

ALCOOLI
CHINIE ORGANICĂ - Curs
Anul I. Biologie
Titular curs: Conf. dr. Zoiţa BERINDE
ALCOOLI R-OH
Definitie: Alcooli sunt compusi organici care contin in molecula grupa functionala hidroxil (-OH)
legata de un atom de carbon saturat.
Clasificare:
1 Dupa natura R:
a) saturati H3C-CH2-CH2-OH
b) nesaturati H2C=CH-CH2-OH
c) aromatici C6H5-CH2-OH
2 Dupa numarul grupelor -OH
a) monohidroxilici H C-OH
b) polihidroxilici H C - CH-CH
3
2
3
|
|
OH OH
3 Dupa natura atomilor de C de care se leaga grupa -OH
a) primari
H C-CH -CH -OH
b) secundari
H C - CH-CH -CH
3
2
3
2
|
CH3 OH
|
c) tertiari H C - C-CH
3
|
OH
2
3
3
ALCOOLI R-OH
Structura: Datorita electronegativitatii a de O, leg. O-H este polarizata, polul + fiind la at. de H.
Aceasta polarizare determina o oarecare aciditate a comp. hidroxilici.
Structuri de rezonanta:
..
H2C = CH – OH
..
-
+
:CH2-CH = OH
Izometrie:
1 De catena
2 De pozitie
3 De functiune: - izomeri cu eterii
4 Stereoizomeri optici
ALCOOLI R-OH
Metode de obtinere
1 Hidroliza R-X cu NaOH
R-X + NaOH
R-OH + NaX
H3C-CH2-Cl + NaOH
H3C-CH2-OH + NaCl
2 Reducerea compusilor carbonilici
\
C = O + H2
/
Ni(Pt, Pd)
\
CH-OH
/
R-CH = O + H2
R-CH2-OH
R
R
\
C = O + H2
/
R
H3C-CH = O + H2
H3C-CH2-OH
\
CH-OH
/
R
ALCOOLI R-OH
Metode de obtinere
3 Din compusi carbonilici cu R-Mg X
H2C ± O + R-MgCl
+1
+2
H3C-CH = O + R-MgCl
R-CH2 – OMgCl
+HOH
H3C-CH-OMgCl
+HOH
|
R-CH2-OH + MgClOH
H3C-CH-OH + MgClOH
|
R
R
4 Diazotarea aminelor primare alifatice
R-CH2-NH2 + HOHO2
R-CH2-OH + N2 + H2O
5 Hidratarea alchenelor
a) direct H2C=CH2 + HOH
H3C-CH2-OH
b) indirect R-CH=CH2 + HOSO3H
t°=300°C, 70 atm, cat: H3PO4
R-CH-CH3
|
OSO3H
+HOH
R-CH-CH3
-H2SO4 |
OH
ALCOOLI R-OH
Metode de obtinere
6 Reducerea acizilor carboxilici si esterilor organici
O
//
R-C + 4[H]
R-CH2-OH + H2o
\
OH
O
//
R-C + 4[H]
R-CH2-OH + R’ - OH
\
O-R’
7 Hidroliza esterilor organici
O
//
-
R-C +NaOH
+
R-COO Na + R-OH
\
O-R’
8 Hidroliza epoxizilor
R-CH-CH2 + HOH
\
/
O
R-CH – CH2
|
|
OH OH
ALCOOLI R-OH
Metode speciale pentru alti alcooli
250 atm
CO + 2H2
enzime
H3C-OH
C6H12O6
glucoza
800°C
CH2
||
CH2
Hg
+ ½ O2
CH2
||
+ HOCl
CH2
CH2
||
500°C
CH + Cl2
|
-HCl
CH3
2H3C-CH2-OH + 2CO2
+HOH
H2C – CH2
\ /
O
CH2-OH
|
CH2-Cl
CH2
||
+HOH
CH
|
-HCl
CH2-Cl
H2C – CH2
|
|
HO
OH
+HOH
-HCl
CH2
||
-HOCl
CH
|
CH2-OH
CH2-OH
|
CH2-OH
CH2-OH
|
+HOH
CH-Cl
|
-HCl
CH2-OH
CH2-OH
|
CH-OH
|
CH2-OH
ALCOOLI R-OH
Metode speciale pentru alti alcooli
H2 C
||
HC + 2Cl2
|
H2C-OH
CH-Cl
|
+2HOH
CH-Cl
|
-2HCl
CH2-OH
CH2-OH
|
CH2-OH
|
CH2-OH
ALCOOLI R-OH
Proprietati chimice
1 Deshidratarea alcoolilor
H2SO4
H3C-CH2-OH
H2C= CH2 + H2O
170°C
140°C
H3C-CH2-OH + HO-CH2-CH3
H3C-CH2-O-CH2-CH3
2 Incalzirea cu acizi halogenati
H3C-OH + HCl
H3C-Cl + H2O
3 Reactia cu metale si apa
R-OH + Na
R-O- Na+ + ½ H2 î
R-O- Na+ + HOH
4 Reactii de caterificare
R-OH + NaHO
H2SO4
a) R-OH + HO-R
R-O-R
-H2O
H2SO4
H3C-OH + HO-O3
H3C-O-CH3
-H2O
ALCOOLI R-OH
Proprietati chimice
4 Reactii de caterificare
b) R-OH + HOSO3H
H3C-OH + HOSO3H
c) R-OH + HONO2
CH2-OH
|
CH2-OH + 3HONO2
|
CH2-OH
R-O-SO3H + H2O
H3C-O-SO3H + H2O
R-O-NO2
CH2-O-NO2
|
CH2-O-NO2
-3H2O |
CH2-O-NO2
t°
2C3H5(ONO2)3
5CO2 + 5H2O + 3N2 + ½ O2
ALCOOLI R-OH
Proprietati chimice
4 Reactii de caterificare
d) R-OH + HOOC-R’
H3C-COOH + H3C-OH
R’-COO-R + HOH
H3C-COO-CH3
CH2-OH
|
CH2-OH + HOOC-(CH2)14-CH3
|
CH2-OH
e) R-OH + H2C-CH2
\/
O
R-OH + n H2C-CH2
CH2-O- oc-(CH2)14-CH3
|
CH2-O- oc-(CH2)14-CH3
-3H2O |
CH2-O- oc-(CH2)14-CH3
R-O-CH2-CH2-OH
R-O-(CH2 -CH2-O)n -H
ALCOOLI R-OH
Proprietati chimice
5 Reactii de oxidare
Alcooli primari
a) Oxidare blanda (K2G2O7 | H+)
R-CH2 –OH + [O]
R-CH = O + H2O
b) Oxidare energica (KMmO4 | H+)
R-CH2-OH + 2[O]
R-COOH + H2O
Alcooli primari
R
\
a) R-CH-OH + [O]
C = O + H 2O
|
/
R
R
R
|
b)
R-CH-OH + [O]
R’-COOH + R’’- COOH
UTILIZĂRI
Metanolul sau alcoolul metilic (CH3OH) se obţine industrial din gazul de sinteză (CO şi H2)
conform ecuaţiei:
350° C, 250 atm.
CO + 2H2
CH3OH
ZnO + Cr2O3
Alcoolul metilic serveşte ca materie primă la fabricarea aldehidei formice, a unor
intermediari în industria coloranţilor. Se utilizează ca dizolvant pentru grăsimi, lacuri şi
vopsele, drept combustibil şi ca agent de denaturare a alcoolului etilic, pentru a se evita
consumul în alimentaţie al alcoolului etilic tehnic.
Etanolul sau alcoolul etilic, este cunoscut, apreciat şi preparat din cele mai vechi timpuri.
Sucurile dulci din fructe sau melasă (deşeu de la fabricarea zahărului) fermentează sub
acţiunea microorganismelor din drojdia de bere (Saccharomyces cerevisiae) conducând la
alcoolul etilic.
C6H12O6
glucoză
2CO2 + 2C2H5OH
etanol
UTILIZĂRI
Produsul de fermentaţie conţine 12 – 18 % alcool etilic. Prin distilare se obţine o soluţie de alcool
de concentraţie 94 – 95 %. Alcoolul obţinut pe această cale este utilizat la prepararea băuturilor
alcoolice şi a spirtului medicinal.
Alcoolul etilic tehnic se obţine prin adiţia apei la etenă. Etanolul se oxidează aerob sub acţiunea
enzimelor produse de unele bacterii (Mycoderma aceti) la acid acetic (fermentaţia acetică).
CH3 – CH2 – OH + O2
CH3 – COOH + H2O
Din fermentaţia acetică se obţine oţelul alimentar din vin (oţeţirea vinului)
Alcoolul etilic se utilizează ca solvent pentru lacuri şi vopsele, coloranţi, medicamente, în
parfumerie, în diferite sinteze (esteri, eteri, butadienă), combustibilul la avioanele cu reacţie etc.
Glicerina (1, 2, 3 – propantriol sau glicerol) apare ca produs secundar la obţinerea săpunului prin
hidroliza bazică a grăsimilor. Se obţine industrial din propenă.
Glicerina este folosită ca dizolvant în cosmetică, în medicină, la fabricarea săpunurilor speciale,
a explozivilor, la prepararea lichidelor antigel, la fabricarea unor răşini sintetice etc.
ALCOOLI MAI IMPORTANŢI
METANOLUL
ETANOLUL
DIOLI. POLIOLI
ETILENGLICOLUL
METANOLUL
( Alcool metilic/ Spirt de lemn/ Carbinol)
CH3OH
Metode de obţinere
1. Distilarea uscată a lemnului la 500oC:
gaz combustibil: CH4, CO, H2S, CO2, H2O
lichid: gudroane bogate în fenoli
acid pirolignos (amestec de:
metanol:
acid acetic:
acetonă:
solid: cărbune de lemn (mangal)
Din acidul pirolignos prin tratare cu lapte de var rămâne
amestecul de metanol şi acetonă care se separă prin
distilare.
2. Din gaz de sinteză:
Proprietăţi şi întrebuinţări
Este un lichid incolor, cu gust arzător asemănător
etanolului. Este foarte toxic. Băut în cantităţi mici
produce orbire, iar în cantităţi mari, moartea. Este solubil
în apă în orice proporţie.
Este bun solvent în industria de lacuri. Se foloseşte la
denaturarea alcoolului etilic, la obţinerea formaldehidei,
a sulfatului de metil (folosit ca agent de metilare) a unor
produse intermendiare în industria coloranţilor, carburant
la avioane cu reacţie.
ETANOLUL
( Alcool etilic/ Spirt Alb)
CH3 – CH2 – OH
Metode de obţinere
Se obţine industrial prin fermentaţie şi sinteză.
1. Obţinerea prin fermentaţie: glucoza şi alte
glucide sunt uşor fermentate sub acţiunea unui
complex de enzime care poartă numele de
zimază (şi se află în interiorul celulelor drojdiei
de bere).
CO2 rezultat ca produs secundar este singura sursă de CO2
pentru sifon.
În industrie, C2H5 – OH se obţine plecând de la amidon, un
polizaharid care se găseşte în cereale sau cartofi, cum şi
în lemn sau stuf. Cele două polizaharide sunt
transformate mai întâi în glucoză prin hidroliză:
amidon
maltoza
ALCOOLI MAI IMPORTANŢI
Hidroliza celulozei până la glucoză se realizează cu acizi
minerali. Alcoolul etilic obţinut se distilă până la
concentraţia de 95,6% când, formează un amestec
azeotrop cu apa (un amestec azeotrop este format din
două lichide cu punct de fierbere mai scăzut sau mai
ridicat decât componentele pure).
Alcoolul absolut (anhidru) se obţine ulterior prin adăugare
de substanţe deshidratante cum sunt: CuSO4 sau CaO,
care leagă şi testul de apă. Este foarte bun solvent
folosit în industrie.
2. Obţinerea prin sinteză
a) hidratarea etenei în prezenţa H2SO4 concentrat:
sulfat acid de etil
b) din acetilenă:
alcool vinilic
aldehidă acetică
Proprietăţi şi întrebuinţări
Este un lichid color cu gust arzător. Băut în cantităţi mici
produce o stare de euforie, în cantităţi mari este toxic
pentru organism (produce demenţă etilică). Are
densitatea de 0,8 g/cm3 la 78oC. Se dizolvă în apă în
orice proporţie. La rândul său este foarte bun solvent în
industria alimentară, la fabricarea cloralului, cauciucului,
esterilor, eterului etilic.
Arde cu o flacără albastră cu formare de CO2 şi H2O
degajându-se o cantitate însemnată de căldură; de
aceea, poate fi folosit drept carburant pentru avioanele
cu reacţie sau amestecat cu benzină pentru motoare cu
explozie.
DIOLI. POLIOLI
Sunt alcooli polihidroxilici, deoarece conţin 2 sau 3 grupe
HO legate de atomi de carbon diferiţi. Exemple:
etilenglicol
1,2-etandiol
1,2,3-propantriol
(glicerină)
Introducerea celei de-a 2-a grupe OH în molecula unui
alcool duce la dispariţia gustului arzător şi apariţia gustului
dulce, fapt pentru care diolii se numesc şi glicoli
(grecescul Glikos = dulce).
ETILENGLICOLUL
Etilenglicolul este un lichid vâscos cu gust dulce, miscibil
cu apa în orice proporţie. Amestecat cu apă serveşte ca
lichid pentru radiatoarele automobilelor, pentru că
asemenea amestecuri nu îngheaţă la temperaturi joase.
Etilenglicolul se foloseşte la obţinerea firelor teron,
conform reacţiei:
dimetiltereftalat
teron
GLICERINA
Metode de obţinere
1. Hidroliza bazică a grăsimilor:
tristearină
( stearat de Na = săpun )
2. Din propena din gazele de cracare:
Proprietăţi fizice
Este un lichid incolor vâscos, cu gust dulce, solubil în apă
şi alcool. Fierbe la 290oC, deoarece având 3 grupe
hidroxil formează un număr mare de legături de
hidrogen.
Proprietăţi chimice
1. Caracterul acid al glicerinei este mărit de influenţa
reciprocă a celor 3 grupe de electroni ai oxigenului
neparticipantă la legătura de la altă HO vecină. Ca atare,
glicerina dizolvă hidroxizi ai metalelor grele, formând
gliceraţi:
-
2
+
2. Reacţia de deshidratare. Prin încălzire, glicerina se
deshidratează şi formează acroleina:
acroleină
enol
aldol
(intermediari probabili)
3. Reacţia de esterificare
a) esterficare cu acizi minerali:
trinitrat de glicerină
Esterificarea glicerinei se face cu amestec de acid azotic şi
acid sulfuric. Trinitratul de glicerină este un lichid care
explodează uşor, de acea poate fi utilizat ca exploziv
dacă se amestecă cu alte substanţe sau îmbibat într-o
substanţă poroasă ca: silicatul natural Kieselgur,
rezultând dinamita care explodează numai în prezenţa
unei capse de fulminat de mercur.
Explozia trinitratului de glicerină este de fapt o ardere
internă a moleculei datorită oxigenului conţinut de
grupele NO2 care oxidează carbonul şi hidrogenul din
moleculă. La explozie rezultă numai gaze: O2, CO2, N2 şi
H2O careau în primul moment o temperatură ridicată,
aproape 3000oC. Efectul mecanic al exloziei este datorat
măririi enorme de volum provocată de formarea acestor
gaze calde într-un timp extrem de scurt.
b) esterificare cu B(OH)3 acid boric:
+
Acid complex de tărie mai
mare ca acidul boric
c) esterificare cu acid fosforic
acid α-glicerinfosforic
acid β-glicerinforsforic
d) esterificarea cu acizi organici:
oleo, palmito-stearină
Întrebuinţări
Cantităţi însemnate de glicerină se folosesc la
obţinerea trinitratului de glicerină, ca adaos de
răcire a radiatoarelor în timpul iernii
(anticongelant). În cosmetică la obţinerea unor
mase plastice.