Soubor prezentací: CHEMIE PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA CH31. Hydroxyderiváty Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o. Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

ÚVOD Hydroxyderiváty jsou sloučeniny, které ve svých molekulách obsahují hydroxylovou skupinu -OH. ROZDĚLENÍ: 1. ALKOHOLY (např. methanol) 2. FENOLY (např. fenol); hydroxylová skupina je vždy vázána na uhlík, který je součástí zbytku arenu Obr. 1 Fenol

ÚVOD Hydroxyderiváty – podle počtu hydroxylových skupin v molekule: jednosytné (methanol; fenol) dvojsytné (ethan-1,2-diol; benzen-1,2-diol) trojsytné (propan-1,2,3-triol; benzen-1,2,3-triol) Alkoholy – podle typu uhlíku, na který je vázána hydroxylová skupina: primární alkoholy (např. propan-1-ol) sekundární alkoholy (např. propan-2-ol) terciární alkoholy (např. 2-methylpropan-2-ol)

ÚLOHA: Názvosloví a rozdělení hydroxyderivátů Pojmenujte hydroxyderiváty a rozhodněte, o který typ se jedná. 1. 4. 5. 2. 3. CH2=CH-CH2-OH

ALKOHOLY

VLASTNOSTI ALKOHOLŮ Stálost alkoholů – vzhledem ke struktuře molekuly: pokud je hydroxylová skupina vázána na uhlíkovém atomu, z něhož vychází násobná vazba (Erlenmayerovo pravidlo) – dochází k uplatnění keto-enolové tautomerie a rovnováha je posunuta ve prospěch ketoformy (dochází k molekulárnímu přesmyku) pokud je na jednom uhlíku větší počet hydroxylových skupin – dochází k odštěpení molekul vody za vzniku karbonylových sloučenin

VLASTNOSTI ALKOHOLŮ SKUPENSTVÍ A ROZPUSTNOST - nižší jednosytné alkoholy jsou kapaliny, první tři i příjemné vůně a ve vodě neomezeně rozpustné, od C4 olejovité kapaliny nepříjemného zápachu, od C11 – pevné krystalické látky - rozpustnost ve vodě klesá se stoupající molární hmotností, vícesytné nižší alkoholy jsou viskózní kapaliny Alkoholy neomezeně rozpustné ve vodě (methanol, ethanol, propanol) tvoří s vodou tzv. azeotropní směsi, což je směs s konstantním bodem varu a koncentrace alkoholu se ani při destilaci nemění. Azeotropní směs má nižší bod varu než čistý bezvodý alkohol.

VLASTNOSTI ALKOHOLŮ Vodíkové vazby (můstky) alkoholy vytvářejí vodíkové můstky, čímž dochází k asociaci molekul → tím ke zvýšení bodu varu Kyselost alkoholů vazba O-H je polárnější než vazba C-O, projevuje se aciditou tj. kyselostí H atomu OH skupiny. Působením +I efektu stoupá acidita v řadě  

NEUTRALIZACE ALKOHOLŮ Polarita vazby O-H je příčinou toho, že se alkoholy v přítomnosti zásady chovají kysele. Alifatické alkoholy jsou však natolik slabé kyseliny, že nereagují s hydroxidy alkalických kovů. SOLI = alkoholáty (reakce bezvodého alkoholu s kovem)

SUBSTITUCE NUKLEOFILNÍ Čím je umožněna? → polární povahou vazby C-OH Např. reakce s amoniakem

ELIMINACE Dehydratace látky, které jsou schopny odnímat vodu, např. H2SO4 a H3PO4 teplota rozhoduje o výsledném produktu (při teplotách nad 180oC vznikají nenasycené uhlovodíky a při nižších teplotách ethery)

OXIDACE Provádí se vedením par alkoholu přes katalyzátor (Cu+Ag) při teplotě 300 °C. 1) primární alkoholy dehydrogenují na aldehydy 2) sekundární alkoholy dehydrogenují na ketony 3) terciární alkoholy dehydrogenaci nepodléhají, zpravidla však za podmínek dehydrogenace dehydratují.

ÚLOHA: Oxidace alkoholů Na webu http://www.studiumchemie.cz/video.php?id=226 zhlédněte video k problematice oxidace alkoholů dichromanem. ÚKOLY: Popište celý pokus vlastními slovy. Zapište chemické rovnice dějů a pojmenujte jednotlivé látky. O jaký typ reakce, dle reakčního mechanismu, se jedná?

PŘÍPRAVA ALKOHOLŮ Příprava ethanolu kvašením cukerných roztoků (biosyntéza) Hydratace alkenů kvasinky

PŘÍPRAVA ALKOHOLŮ Hydrolýza halogenderivátů Hydrogenace karbonylových sloučenin Ni

ÚLOHA: Reakce a příprava alkoholů hydrogenace acetonu reakce propan-2-olu s amoniakem příprava butan-2-olu z příslušného alkenu dehydratace pentan-2-olu příprava sodného alkoholátu z propan-1-olu

VÝZNAMNÉ ALKOHOLY (1) METHANOL dřevný líh, bílá hůl prudce jedovatá kapalina, vůně podobná ethanolu k výrobě léčiv, barviv, je výborným rozpouštědlem toxická dávka již několik mililitrů ETHANOL líh, spiritus bezbarvá kapalina charakteristické vůně větší množství způsobuje otravu vynikající rozpouštědlo, desinfekční účinky, použití ve farmacii, má konzervační účinky

VÝZNAMNÉ ALKOHOLY (2) ETHAN-1,2-DIOL ethylenglykol, glykol viskózní jedovatá kapalina sladké chuti slabé narkotikum, používá se k přípravě těžce zamrzajících kapalin (FRIDEX), pro výrobu výbušnin, laků, je dobrým rozpouštědlem PROPAN-1,2,3-TRIOL glycerol, glycerin sirupovitá kapalina, bez chuti a bez zápachu je součástí tuků a olejů, používá se k výrobě mýdel, v kosmetickém průmyslu, v lékařství a k výrobě výbušnin

ÚLOHA: „Alpa – Francovka“ Na obrázku vidíte často používaný roztok k masážím, obkladům apod. - tzv. ALPU. Zjistěte její složení a zdůvodněte, proč hoří? Obr. 2 Alpa

ÚLOHA: Reaktivita alkoholů K uvedenému reakčnímu schématu zapište jednotlivé děje, pojmenujte reaktanty a produkty (popř. uveďte katalyzátory).

FENOLY

VLASTNOSTI FENOLŮ kapalné nebo pevné krystalické látky, charakteristického zápachu, čisté fenoly jsou bezbarvé, na vzduchu se barví do červena až hněda, mohou tvořit vodíkové můstky → mnohem vyšší bod varu než by odpovídalo jejich molární hmotnosti ve vodě jsou patně rozpustné, dobře se rozpouštějí v etheru a ethanolu zdraví škodlivé, mnohé jedovaté či karcinogenní, některé mají ale antiseptické a impregnační účinky

VLASTNOSTI FENOLŮ KYSELOST FENOLŮ u fenolů jsou π elektrony v  interakci s volným elektronovým párem kyslíku a tím se snižuje elektronová hustota na kyslíku, což má za následek polarizaci vazby O►H a zvýšení jejich kyselosti, proto jsou fenoly kyselejší než alkoholy a i než voda

VLASTNOSTI FENOLŮ působení +M efektu → fenol je silnější kyselina než methanol → reagují nejen s alkalickými kovy, ale i s roztoky alkalických hydroxidů. acidita stoupá v řadě:

NEUTRALIZACE FENOLŮ SOLI FENOLŮ - FENOLÁTY

OXIDACE FENOLŮ Záleží na použitém oxidačním činidle a na typu oxidovaném fenolu: oxidace fenolu peroxidem vodíku v přítomnosti železnatých solí vznikají dvojsytné fenoly – pyrokatechol a hydrochinon působením silnějších oxidačních činidel vznikají CHINONY:

ÚLOHA: Kopulace a elektrofilní substituce Doplňte rovnice dějů … 1. REAKCE 2. REAKCE

PŘÍPRAVA FENOLU Hydrolýza halogenarenů Příprava fenolu hydrolýzou benzensulfonanu sodného

VÝZNAMNÉ FENOLY FENOL karbolová kyselina pevná krystalická látka, získává se z černouhelného dehtu, má charakteristický zápach, štiplavou chuť částečně se rozpouští ve vodě, má silné leptavé a hygroskopické účinky, je jedovatý a karcinogenní používá se k výrobě fenoplastů, k výrobě léčiv, barviv, výbušnin, k desinfekci HYDROCHINON pevná látka, užívá se jako fotografická vývojka

Použité informační zdroje 1. Struktury látek (chemické rovnice) byly kresleny s využitím programu ACD/ChemSketch 10.0. 2. Janeczková, A., Klouda P. Organická chemie. Ostrava: Nakl. KLOUDA Pavel, 2004. 3. McMURRY, J. Organická chemie. Praha: VŠCHT, 2007. 4. Fotografie na obr. 2 – autor Aleš Chupáč

Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.