ALKOHOLI I FENOLIJedinjenja sa OH funkcionalnom grupom

Alkoholi Alkoholi su jedinjenja gde je OH grupa vezana za sp3 hibridizovan atom alifatinog ugljovodonika Podela prema broju OH grupa dele se na: Monohidroksilne Dvohidroksilne Trohidroksilne Polihidroksilne

Nomenklatura alkohola osnova ugljovodonik; sufiks ol; alkanolFormulaCH3OH CH3CH2OH CH3CH2CH2OHCH3 CH CH3 OH

IUPAC metanol etanol 1-propanol 2-propanol 1-butanol 2-butanol 2-metil-1-propanol

Trivijalni naziv metil-alkohol etil-alkohol n-propil-alkohol Izopropil-alkohol n-butil-alkohol Izobutil-alkohol sec-butil-alkohol

CH3CH2CH2CH2OHCH3 CH2 CH CH3 OHCH3 CH CH2 OH CH3

CH3 CH3 C CH3 OH

2-metil-2-propanol

t-butil-alkohol

Primarni, sekundarni i tercijarni alkoholi

sekundarni C atom

sekundarni C atom primarni C atom

tercijarni C atom CH3

primarni C atom

CH3 CH CH2 OH CH3 primarni alkohol (1o)

CH3 CH2 CH CH3 OH sekundarni alkohol (2o)

CH3 C CH3 OH tercijarni alkohol (3o)

Struktura alkohola

Alkoholi su polarna jedinjenja

Zbog slinosti u strukturi sa molekulima vode kod alkohola se uspostavlja vodonina veza

Fizike osobine alkohola(taka kljuanja) Zbog graenja vodoninih veza izmeu molekula, alkoholi imaju vie take kjluanja od odgovarajuih alkana.Jedinjenje Taka kljuanja (oC) -164 -24 65 -89 12

Metan CH4 Hlormetan CH3Cl Metanol CH3OH Etan CH3CH3 Hloretan CH3CH2Cl

Etanol CH3CH2OH

78

Rastvorljivost alkohola u vodi zavisi od veliine alkil grupe. Alkohol Rastvorljivost u vodi Alkoholi su rastvorljiviji u vodi od alkana zbog graenja vodonine veze sa molekulama vode.Metanol Etanol Propanol t-butanol Izobutanol n-butanol n-pentanol n-heksanol

10,0% 9,1% 2,7% 0,6%

Kiselo bazne osobine Alkoholi su veoma, veoma slabe kiselineCH3 CH2 OH + H2O CH3 CH2 O + H3O

Hemijske osobine alkoholaAlkoholi daju dve vrste hemijskih reakcija: Reakcije supstitucije vodonikovog atoma iz OH grupe Reakcije u kojima uestvuje cela alkoholna OH grupa (supstitucija OH grupe)

Reakcije supstitucije vodonikovog atoma iz OH grupe Reakcija sa alkalnim metalima

2 CH3 CH2 OH + 2 Na etanol 2 CH3 CH2 O Na + H2O

2 CH3 CH2 O Na + H2 natrijum-etoksid CH3 CH2 OH + Na+ OH-

EsterifikacijaReakcija sa neorganskim kiselinama i organskim karboksilnim kiselinamaOH CH3CH2 OH+

OH CH3CH2 O SO2+

HO

S O2

H2O

etanolCH3CH2 OH

sumporna kiselinaO+

etilestar sumporne kiselineO CH3CH2 O C CH3+

HO C CH3

H2O

etanol

sircetna kiselina

etilestar sircetne kiseline etil-etanoat

U reakciji sa hloridima neorganskih kiselina i halogenovodonicima OH grupa se zamenjuje halogenom i nastaju halogeni derivati ugljovodinika

CH3 CH2 OH + PCl5 CH3 CH2 OH + HCl

CH3 CH2 Cl + POCl3 + HCl CH3 CH2 Cl + H2O

Dehidratacija alkohola Reakcijom eliminacije vode iz jednog molekula alkohola nastaju alkeniCH2 H CH2 OH CH2 CH2+

H2O

Izdvajanjem vode iz dva molekula alkohola nastaju etriCH3CH2 OH+

HO CH2CH3

CH3CH2

O CH2CH3

+

H2O

Oksidacija alkohola Oksidacijom primarnih alkohola nastaju aldehidi koji daljom oksidacijom daju kiselineCH3CH2 OH KMnO4+H - H2O

O CH3C H

KMnO4 H

O CH3C OH

Oksidacijom sekundarnih alkohola nastaju ketoniCH3 CH3 CH OH KMnO4 H CH3 CH3 C O+

H2O

tercijarni alkoholi se teko oksiduju u neutralnoj i baznoj sredini, dok oksidacijom u kiseloj sredini daju smeu kiselina sa manjim brojem C atoma od polaznih alkohola

Najvaniji predstavnici Metanol Etanol Izopropanol

Etanol osobine

Bezbojna, lako pokretljiva tenost, karakteristinog mirisa Zapaljiv Taka kljuanja 78 oC Sa vodom gradi azeotropnu smeu koja sadri 95% (vol.) etanola

Etanol dobijanjeZa industrijsko dobijanje etanola koriste se uglavnom dva postupka: Petrohemijski postupak (hidratacija etena) Biotehnoloki postupak (fermentacija eera sa kvascima)

Etanol proizvodnjaPetrohemijski postupak U okviru ovog postupka vri se adicija vode na eten (etilen) u prisustvu kiseline kao katalizatora (najee fosforna kiselina na aktivnom uglju).H H H

H

H

[H ] + HOH CH

+

CH

CH

COH

H

Etanol proizvodnjaBiotehnoloki postupakEtanol se dobija fermentacijom eera u prisustvu kvasaca. C6H12O6 2 CO2 + 2 C2H5OH

Etanol proizvodnjaProizvodnja i potronja etanola u SAD

Etanol Gorivo budunosti

Etanol- kao gorivo Zato se u Evropi jo ne koristi?

Etanol Alkoholna piaVrsta pia Pivo Vino estoka pia Sadraj etanola % (vol) 3,5 5 10,5 12,5 40 - 55

Etanol Fizioloki efekat Etanol deluje na centralni nervni sistem kao sredstvo za umirivanje i oputanje. Ima razliito dejstvo u zavisnosti od doze.Nivo alkohola u krvi (w/v, %) 0,025 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 Tipino ponaanje Blaga vrtoglavica, priljivost Euforinost, glasno prianje i smejanje Gubitak inhibicije i koordinacije, dremljivost Trovanje, ljutnja, preterane emocije Besvesno stanje Koma i smrt

Etanol Sirovina u hemijskoj industrijiEtanol slui kao sirovina u hemijskoj industriji za dobijanje: Etil halogenida etilhlorid CH3CH2Cl Etil estara etilacetat CH3COOCH2CH3 Dietiletra CH3CH2OCH2CH3 Siretne kiseline CH3COOH Etilamina CH3CH2NH2

Etanol Primena u medicini Razblaeni rastvor etanola u vodi (60 70%) koristi se kao antiseptik. Ubija mikroorganizme denaturacijom proteina i rastvaranjem lipida. Efikasan je protiv veine bakterija, gljiva i virusa. Ne deluje na spore. Koristi se kao protivotrov kod trovanja metanolom i etilen glikolom.

Etanol Primena - rastvaraEtanol je dobar rastvara. Izmeu ostalog koristi se kao rastvara za izradu:

Parfema Boja Tinktura

Metanolosobine

Lako pokretna tenost, karakteristikog mirisa Taka kljuanja 65 oC Lako isparljiv (slino benzinu) Zapaljiv TOKSIAN (smrtna doza oko 120 cm3)

Metanoldobijanje Dobija se iz gasa koji sadri metan. Metan reaguje sa vodenom parom (10 -20 bara, 850 oC, katal. Ni) CH4 + H2O CO + 3 H2 CO i H2 reaguju na drugom katalizatoru (smea Cu, ZnO i Al2O3), 50 100 bara, 850 oC pri emu nastaje metanol. CO + 2 H2 CH3OH Moe se dobiti pirolizom uglja i drveta.

Metanolprimena

Metanol nalazi primenu kao: Znaajna sirovina za hemijsku industriju Gorivo (sve vie ga zamenjuje etanol) Rastvara

Metanolsirovina u hemijskoj industriji Metanol se koristi kao sirovina za proizvodnju: Formaldehida ( plast. mase, lepkovi, boje, eksplozivi) Biodizela (transesterifikacija) Aditiva za benzin (MTBE metil-terc-butil etar) Dimetil etra (zamenjuje freon u spreju) Siretne kiseline

Izopropanolosobine i dobijanje

Pokretna tenost, karakteristinog mirisa, taka kljuanja 82 oC. Dva puta je toksiniji od etanola Dobija se adicijom vode na propen.

Izopropanolupotreba Rastvara (nije toksian, brzo se sui) ienje i odmaivanje, posebno elektronskih ureaja i diskova. Dezinfekcija povrina Za uvanje biolokih uzoraka umesto etanola i formaldehida.

Nezasieni alkoholi Keto-enolna tautomerijaH CH2 C OH CH3 C H O

etenol vinil-alkohol ENOL

etanal acetaldehid KETO

Dioli

CH2 CH2

OH OH

1,2-etandiol

CH3

CH CH2 OH OH

CH2 OH

CH2

CH2 OH

1,2-propandiol

1,3-propandiol

Oksidacija diola

CH2 CH2

OH OH O

Ox

O C H CH2OH glikolaldehid O Ox C

O OH CH2OH Ox

etilenglikol C C H O Ox

C C

OH O

Ox

glikolna kiselina O C OH C O OH oksalna kiselina

H glioksal

H glioksilna kiselina

1,2-etandiol - etilen glikol osobine i dobijanje Tenost, slatkog ukusa, taka kljuanja 197 oC Dobija se u petrohemijskoj industriji iz etena (etilen) preko etilen oksida:

H2C

CH2 + O

H2C O

CH2

H2C O

CH2 + H2O

H2C

CH2

OH OH

1,2-etandiol - etilen glikol primena1,2-etandiol se koristi: Za izradu antifriza Za odleivanje vetrobrana (automobili, avioni) U industriji plast. masa Za izradu kondenzatora

TrioliCH2 CH CH2 CH2 CH CH2 OH OH OH+

OH OH OH CH2 CH CH2 O NO2 O NO2 O NO2

1,2,3-propantriol (glicerol)-3H2O

3 HNO3

glicerol

glicerol-trinitrat (nitroglicerin)

Glicerolosobine

Bezbojna, viskozna tenost, bez mirisa Slatkog je ukusa Taka kljuanja 290 oC Gustina 1,26 g/cm3 Veoma niska toksinost

Glicerolproizvodnja Glicerol se dobija kao nuz proizvod pri saponifikaciji masti u proizvodnji sapuna i prilikom transesterifikacije ulja u proizvodnji biodizela.

Glicerolprimena

Glicerol nalazi iroku primenu u sledeim oblastima: Prehrambenoj industriji Kao sirovina u hemijskoj industriji Medicini i kozmetici

Glicerolprimena prehrambena industrija Aditiv za hranu E422 Za odravanje vlanosti Zaslaiva Zamena za eer (60% slasti saharoze) Zgunjiva kod sokova

Glicerolprimena medicina i kozmetika Koristi se u medicinskim, farmaceutskim i kozmetikim preparatima radi poboljanja mekoe, mazivosti i vlanosti. Nalazi se u: sirupima za kaalj, pastama za zube, tenostima za ispiranje usta, preparatima za negu koe i kose, kremama za brijanje, sapunima i drugo.

Glicerolprimena sirovina u hemijskoj industriji

U hemijskoj industriji koristi se za: Proizvodnju poliola koji se koriste za izradu pena Proizvodnju mono- i diglicerida (emulgatori za margarine) Proizvodnju nitroglicerina

Nitroglicerin Nitroglicerin je otkrio italijanski hemiar Ascanio Sobrero (1812 1888), profesor Univerziteta u Torinu, 1847 godine. Zalagao se protiv njegove upotrebe tvrdei da je izuzetno opasan ustvari bio je uplaen svojim otkriem pa ga je krio skoro godinu dana.

Nitroglicerin osobine i dobijanje Teka uljasta tenost bezbojna ili uta Taka topljenja 13 oC Taka kljuanja raspada se na 50 60 oC Gustina 1,6 g/cm3 EKSPLOZIVAN (Kontaktni eksploziv, udarac ili fiziki tretman uzrokuje ekspolziju)

Nitroglicerin osobine i dobijanjeDobija se esterifikacijom glicerola sa azotnom kiselinom (koristi se smea azotne i sumporne kiseline 1:1), nitrovanje nije dobar izraz ali se esto koristi.

Nitroglicerin dinamitProblem sigurnog transporta i primene nitroglicerina reio je Alfred Nobel (Sobrerov student) tako to ga je pomeao sa infuzorijskom zemljom i tako je nastao dinamit.

DinamitNobelova nagrada

Nitroglicerin primena u medicini

PolioliCH2 CH CH2 OH OH OH CH2 OH CH2 OH

CH OH CH OH CH OH CH2 OH

CH OH CH OH CH OH CH OH CH2 OH

CH OH

tetritol

pentitol

heksitol

KsilitolDobija se katalitikom redukcijom sa vodonikom (40 70 bara, 80 140 oC) hemiceluloze (drvo, apurike) i mikrobiolokom fermentacijom (Candida tropicals). Primena: zaslaiva (vakae gume..), u medicini za negu zuba, kod dijabetesa, osteoporoza.

Sorbitol Proizvodi se iz glukoze, redukcijom. Koristi se u prehrambenoj industiji kao zaslaiva. U hemijskoj industriji za sintezu vitamina C, poliuretana u izradi boja i lakova. U kozmetici za odravanje vlanosti, slino glicerolu.

Fenoli Fenoli su aromatina jedinjenja koja se izvode zamenom jednog ili vie vodonikovih atoma sa OH grupama. Sve OH grupe su vezane direktno za aromatino jezgro. Prema broju OH grupa dele se na jednohidroksilne, dvohidriksilne i trohidroksilne fenole.

Monohidroksilni fenoli

OH

CH3 OH

CH3

CH3

OH fenol o-krezol m-krezol

OH p-krezol

Fenoli su slabe kiseline Ka=1,7 10-10OH+

O HOH

+

H3O

+

fenol

fenolatni anjon

OH+

NaOH

O Na

-

+

natrijum-fenolat

Fenoli sa kiselinama grade estreO OH+

O CH3 O C CH3+

HO C

H2O

Fenoli daju reakcije u aromatinom jezgru Pravila supstitucijeOH cc. HNO3 NO2 OH O2N NO2

Pikrinska kiselina

OH cc.H2SO4

OH SO3H

OH

+

SO3H

Polihidroksilni fenoliOH OH OH OH OH OH

o-dihidroksibenzen katehol, pirokatehin

m-dihidroksibenzen rezorcinolOH OH OH

p-dihidroksibenzen hidrohinon

pirogalol

Fenolosobine i dobijanje Beli kristali, karakteristinog mirisa (na bolnicu) Taka topljenja 40,5 oC a kljuanja 182 oC Ogranieno se rastvara u vodi 8,3 g/100 cm3 Toksian Dobija se iz benzena i propena u prisustvu kiseonika:

Fenolprimena

Fenol se koristi: Za dezinfekciju Kao sirovina za proizvodnju: lekova (aspirin), herbicida, sintetskih smola (bakelit) U kozmetici: kreme za sunanje, boje za kosu, beljenje koe

Fenolantiseptina hirurgija Ser Joseph Lister je prvi na inicijativu Pastera primenio fenol (karbolna kiselina) kao antiseptik u hirurgiji 1867 god.

Fenol(zlo)upotreba njegove toksinosti Hiljade ljudi ubijeno je za vreme Drugog svetskog rata u nacistikim logorima injekcijama fenola. Nacisti su iznali da je to jeftin nain za unitenje manjih grupa ljudi. Injekcije (sa oko 1 g fenola) su davane intravenozno, u rame ili direktno u srce.

Jedinjenja fenolnog tipa su aktivni sastojci etarskih ulja mnogih biljaka

Biljni fenoli su veoma efikasni antioksidansi

Rezorcinol Dvohidroksilni fenol, rezorcinol je dobar dezificijens i nalazi se u sastavu krema za tretman bolesti koe posebno akni.

EtriEtri se mogu smatrati derivatima vode kod kojih su oba H atoma zamenjena alkil ili aril grupama, a takoe i derivatima alkohola ili fenola kod kojih je H iz OH grupe zamenjen alkil ili aril grupom.H O H R OH R R O

voda

alkohol-fenol

etar

Nomenklatura etaraO CH3 fenilmetil etar fenoksimetan CH3 O CH2CH3 metiletil etar metoksietan

CH3 O CH3 dimetil etar metoksimetan CH3CH2 O CH2CH3 dietil etar etoksietan

Hemijske osobine Etri su neutralne supstance hemijski neaktivne. Sa jakim mineralnim kiselinama daju alkoksonijum jone. U ovoj reakciji dolazi do raskidanja etarske veze i nastajanja alkil ilil arilhalogenida u zavisnosti od jaine kiseline.CH3 CH2 O CH2 CH3 dietiletar HBr CH3 CH2 Br + CH3 CH2 OH etanol brometan H H CH2 CH3

CH3 CH2 O CH2 CH3

CH3 CH2 O

alkoksonijum - jon Br + CH3 CH2 O H CH2 CH3 CH3 CH2 Br + CH3 CH2 OH brometan etanol

Upotreba etara Dobri su rastvarai i sredstva za ekstrakciju pri niskim temperaturama (dietil-etar kljua na 35 oC) Opti anaestetik (od 1846. god)

Dimetil etar CH3-O-CH3, taka kljuanja 23 oC Koristi se kao potiskiva u sprej bocama (zamenjuje freone zbog uticaja na ozon) Sirovina je za proizvodnju dimetil sulfata

Dietil etar Lako isparljiva tenost, taka kljuanja 35 oC Dobija se iz etanola Glavna primena: Rastvara za ekstrakciju Opti anestetik

Dietil etarRastvara za ekstrakciju

Dietil etarOpti anestetik Prvu primenu etra kao anesterika izveo je Crawford Long, ameriki lekar 1842 god.

Dietil etarOpti anestetik

Javna demostracija primene etra kao opteg anestetika (W.T. Morton, 1846, Boston)