Transcript: Proprietăţile chimice ale alcoolilor
Despre alcool știm că sunt compuși organic-hidroxilici, care au o grupă funcțională hidroxil, legată de un atom de carbon saturat, adică de un atom de carbon hibridizat sp3.
Iar polioli sunt alcool care au în moleculă mai multe grupe hidroxil legate de atom de carbon sp3.
Am descutat deja despre trei dintre cei mai utilizați alcooli și anume despre metanol, etanol și glicerină.
Lecția aceasta vom vedea care sunt cele mai importante reacții chimice la care iau parte alcoolii.
Reacțiile caracteristice ale alcoolilor sunt reacțiile la care ia parte grupa hidroxil, iar reactivitatea lor depinde de structura radicalului hidrocarbonat.
După cum știm, legătura oxigen-hidrogen din alcool este o legătură polară, ca și în cazul apei.
Deci alcoolii pot ceda proton în anumite condiții când legătura oxigen-hidrogen este scindată.
Trebuie consecință alcoolii au caracter acid și sunt acizi foarte slabi.
Radicalii alchil care au atom de carbon hibridizate spre trei au efect respingător de electroni, mărind astfel densitatea de electron de la atomul de oxigen din grupa hidroxil.
De aceea legătura oxigen-hidrogen din alcool este mai puțin polară decât legătura oxigen-hidrogen din apă.
Consecința este că alcoolii sunt acizi mai slabi decât apa.
De aceea alcoolii își manifestă caracterul acid numai în reacția cu metalele puternic-electropozitive.
Metalele alcaline, precum sodiul, potasiu sau nitiul, reacționează cu alcoolii anhidrii cu dăgăjare de hidrogen formând alcolați sau alcoxizi.
De exemplu, etanolul în reacția cu sodiul va forma etoxidul de sodiu și hidrogen.
O altă reacție specifică alcoolilor este eliminarea de apă, adică reacția de deshidratare.
În funcție de condițiile de reacție, deshidratarea poate fi intramoleculară, când se formează alchene,
sau intermoleculară, între două molecule de alcool, când se formează eteri.
În primul caz, adică în cazul deshidratării intramoleculare alcoolilor, eliminarea de apă din alcool reprezintă o metodă importantă de obținere a alchenelor.
Această reacție de deshidratare are loc în prezența acizilor minerali tari, precum acidul sulfuric și acidul fosforic, la temperaturi ridicate.
În funcție de structura lor, alcoolii au reactivitate diferită.
Reactivitatea alcoolilor crește în această ordine.
Cel mai greu reacționează alcoolii primari, apoi alcoolii secundari, iar cei mai reactivi sunt alcoolii terțiari.
Să ne amintim că, în cazul alcoolilor primari, grupa hidroxil se leagă de un atom de carbon primar.
În cazul alcoolilor secundari, grupa hidroxil se leagă de un atom de carbon secundar, respectiv de un atom de carbon terțiar, în cazul alcoolilor terțiari.
Fiind cei mai reactivi, pentru desidratarea alcoolilor terțiari, avem nevoie de concentrații mai mici ale acizilor și de temperaturi mai scăzute.
În timp ce, pentru desidratarea alcoolilor primari, avem nevoie de acizi mai concentrați și de temperaturi mai ridicate.
Spre exemplu, pentru eliminarea apei din etanol, avem nevoie de acisul furic 95% la o temperatură de 175°C.
În timp ce, pentru eliminarea apei din alcoolul terți-butiric, e nevoie de acisul furic 20% și o temperatură de 85°C.
Uneori, molecula de alcool are mai multe posibilități de eliminare a apei. Este cazul alcoolilor secundari precum 2-butanolul.
Gruparea hidroxil poate pleca din moleculă fie cu acest atom de hidrogen, fie cu acesta.
De cele mai multe ori, desidratarea are loc conform regulii lui Zaitsev, adică cu preluarea hidrogenului de la atomul de carbon vecin grupei hidroxil, care e cel mai sărac în hidrogen.
Cu această regulă ne mai întâlnim și în cazul compușilor halogenați.
Astfel, prin desidratarea 2-butanolului, obținem majoritar 2-butena și, în proporție mai mică, 1-butena.
Prin desidratare în prezență de acisul furic, propantriolul, adică glicerina, se transformă într-o aldehidă nesaturată.
Din glicerină se elimină două molecule de apă.
Aldehida nesaturată, astfel obținută, se numește acroleină sau aldehidă acrilică.
Dacă lucrăm cu exces de alcool și la o temperatură mai ridicată, prin desidratarea alcoolilor obținem eteri.
Eliminarea apei are loc între două molecule de alcool, deci are loc o desidratare intermoleculară alcoolilor.
Se elimină o grupare hidroxil de la un alcool, alături de un atom de hidrogen de la o altă moleculă de alcool și se obține un compus de forma R-oxygen-R.
Aceasta este formula generală a eterilor.
C2 radical pot fi alifatici sau aromatici și pot fi identici sau diferiți.
Prexemplu, prin eliminarea apei între două molecule de etanol, obținem dietil-eterul.
Voi face o mică paranteză cu privire la eteri. Aceștia se obțin mai ușor din alcoxizi alcalini și compuși halogenați.
Eteri se utilizează ca dizolvanți în numeroase reacții, deoarece sunt substanțe stabile față de mulți reactivi organici.
Prin reacțiile de oxidare ale alcoolilor, se pot obține compuși carbonilici sau acisi carboxilici, în funcție de condițiile de reacție și de structura alcoolului.
Oxidarea alcoolilor poate fi oxidarea blândă sau oxidarea energică.
Oxidarea blândă are loc în prezența unei soluții diluate de dicloma de potasiu, acidulată cu acisul furic.
În prezența acestei soluții oxidante, alcoolii primari se oxidează la aldehide, iar aldehidele se oxidează la acis carboxilici.
Asta dacă se prelungește timpul de contact cu oxidantul.
Spre exemplu, etanolul se oxidează la etanal, sau se mai numește uzual și aldehidă acetică.
Apoi se oxidează în continuare la acid etanoic, care se mai numește uzual și acid acetic.
În aceleași condiții de reacție, alcoolii secundari se oxidează la acetone.
Spre exemplu, prin oxidarea blândă a 2-propanolului obținem acetona.
În aceleași condiții, alcoolii terțiari nu se oxidează.
Pentru ca oxidarea energică a alcoolilor să aibă loc, e nevoie de agenti oxidanți mai energici, precum soluția de permanganat de potasiu acidulată cu acisul fulg.
În aceste condiții, alcoolii primari sunt oxidați până la acis carboxilic.
Spre exemplu, etanolul este oxidat până la acidul acetic.
Tot în aceste condiții energice de oxidare, moleculele cetonilor provenite de la alcoolii secundari,
cât și moleculele alcoolilor terțiari, sunt degradate prin ruperea unor legături carbon-carbon.
Astfel rezultă amestecuri de produs de oxidare, adică amestecuri de acis carboxilic, apă și dioxid de carbon.
Observăm că, în condiții energice, sunt oxidați și alcoolii terțiari.
Alcoolii mai reacționează și cu oxyacizii anorganici, precum acidul sulfuric și acidul azotic,
dar și cu acizii organici, formând esteri anorganici, respectiv esteri organici.
Despre reacția de esterificare am mai vorbit și în lecția dedicată grăsimilor.
Molecula unui ester se obține prin eliminarea apei între molecula unui acid și molecula unui alcool.
În acest exemplu am obținut acetatul de etil prin reacția de esterificare dintre etanol și acidul acetic.
În ceea ce privește esteri anorganici, să ne amintim de reacția de obținere a trinitratului de glucerină,
care este o reacție de esterificare a glucerinei cu acidul azotic.