الخواص الفيزيائية والكيميائية
مركبات قطبية تمتاز بخاصية تكوين الرابطة الهيدروجينية بين جزيئاتها حيث أنها تحتوي على مجموعة الهيدروكسيل التي تعمل على تزايد التماسك بين الرابطة تمتاز بدرجة غليان وكثافة مرتفعتان، تذوب في المذيبات القطبية كالماء حيث أنها تكون مع الماء روابط هيدروجينية وتتميز كذلك بأنه كلما زادت كتلتها الجزبئية تقل درجة ذوبانه في الماء وتزداد درجة غليانه وانصهارة وكثافته.
التصنيف
- تبعا لعدد مجموعات الهيدروكسيل:
- أحادية الهيدروكسيل، الصيغة العامة: CnH2n+2O
مثاله: الكحول الميثيلي
- ثنائية الهيدروكسيل، الصيغة العامة: CnH2n+2O2
مثاله: الجليكول
- ثلاثية الهيدروكسيل، الصيغة العامة: CnH2n+2O3
مثاله: الجلسرين أو الجلسرول
- عديدة الهيدروكسيل، الصيغة العامة: CnH2n+2OX
مثاله: الجلوكوز
- تبعا لطبيعة ذرة الكربون المرتبطة مباشرة بمجموعة الهيدروكسيل :
- أولية:الكحولات التي ترتبط فيها مجموعة الهيدروكسيل بذرة كربون ترتبط مباشرة بذرة كربون واحدة، الصيغة العامة: R-CH2-OH
- ثانوية:الكحولات التي ترتبط فيها مجموعة الهيدروكسيل بذرة كربون ترتبط مباشرة بذرتي كربون، الصيغة العامة: R2-CH-OH
- ثالثية:الكحولات التي ترتبط فيها مجموعة الهيدروكسيل بذرة كربون ترتبط مباشرة بثلاث ذرات كربون، الصيغة العامة: R3-C-OH
- تصنيف الكحوليات الاحادية الهيدروكسيل:
- تصنف جميع الكحوليات احادية الهيدروكسيل إلى كحوليات احادية الدرجة و ثنائية الدرجة وثلاثية الدرجة ويستثناء من هذة التصنيفات الغول الميثيلي وذلك لأن ذرة الكربون المرتبطة بمجموعة الهيدروكسيل لاترتبط مباشرة بذرة كربون.
تسمية الأغوال
- التسمية الشائعة: كحول + ألكيلي، مثال: كحول ميثيلي
- التسمية النظامية: يتم اختيار أطول سلسلة كربونية مستمرة تحتوي على مجموعة الهيدروكسيل كمركب ألكاني أساسي ويضاف إليها المقطع "ول". ترقم السلسلة بحيث تعطى ذرة الكربون الحاملة لمجموعة لبهيدروكسيل أصغر رقم ممكن بغض النظر عن موقع المجموعات الفرعية الأخرى.
السمية Toxicity
كيمياء الكحول
طرق التحضير Preparation
] طرق مخبرية Laboratory
هناك ثلاث طرق عامة لتحضير الكحول :
R-Br + KOH ? R-OH + KBr
R-CHO - [O] ? R-OH
C2H4 + H2SO4 (l) ? C2H5-HSO4
C2H5-HSO4 + H2O ? C2H5OH + H2SO4
يمكن تحضير الكحول الثانوية باستخدام الطريقتين الأخيرتين كما يلي :
طرق صناعية Industrial
- التخمر : تستخدم هذه الطريقة لتحويل سكر الغلوكوز إلى إيتانول بدرجة حرارة 37 °C ووجود خميرة.
C12H22O11 ? C6H12O6 + C6H12O6
Invertase ? glucose + fructose
C6H12O6 + H2O ? C2H5OH + CO2
Glucose ? zymase + ethanol
- إماهة hydration : باستخدام الايتن أو ألكينات أخرى مأخوذة من أجزاء من الزيت المقطر. وباستعمال محفز من حمض الفوسفور تحت ضغط ودرجة حرارة عالية.
- ميتانول من بخار الماء : عملية اصطناع غازية يحدث فيها دمج لجزيء CO مع جزيئين H2 لإنتاج الميتانول باستخدام النحاس كمحفز، ZnO وAl2O3 كمحفزات عند درجة حرارة 250 °C وضغط 50يساوي -100 ضغط جوي.
[CO + H2] + H2O (g) ? CH3OH
التفاعلات
نزع البروتون Deprotonation
يمكن للكحول أن تسلك سلوك الحموض الضعيفة فتخضع لتفاعل نزع البروتون منتجة ملح الكوكسيد وذلك إما باستخدام هيدريد صوديوم أو ن-بوتيل الليتيوم أو باستخدام أحد معدنين : الصوديوم أو البوتاسيوم.
2 R-OH + 2 NaH ? 2 R-O-Na+ + H2?
2 R-OH + 2Na ? 2R-O?Na+
مثلا 2 CH3CH2-OH + 2 Na ? 2 CH3-CH2-O?Na+
الماء مشابه للعديد من الكحول في درجة pKa لهم، لذلك فإن التوازن الكيميائي في تفاعل الكحول مع القلويات مثل هيدروكسيد الصوديوم ييل دوما نحو اليسار :
R-OH + NaOH <=> R-O-Na+ + H2O (equilibrium to the left)
تفاعلات التبادل المحبة للنواة
لا تعتبر مجموعة الهيدروكسيل مجموعة مغادرة جيدة في تفاعلات التبادل المحبة للنواة، لذا فإن الكحول المعتدلة لا تشارك في هذه التفاعلات. لكن إذا حصلت برتنة للأكسجين الكحولي أولا لنحصل على R?OH2+, ، عندئذ يكون لدينا مجموعة مغادرة ممتازة هي جزيئة الماء لكونها أكثر ثباتا ترموديناميا عندما تكون مستقلة ويحدث عندئذ تقاعل التبادل المحب للنواة.
الكحول الثالثية تتفاعل مباشرة مع حمض كلور الماء لإنتاج هاليدات ألكيل ثالثية، حيث يتم استبدال زمرة الهيدروكسيل بذرة كلور.
أما الكحول الثنائية والأولية فهي بحاجة لمنشط عند تفاعلها مع حمض كلور الماء، أهم هذه المنشطات التفاعلية هي كلوريد الزنك أو يمكن أحداث التحول مباشرة باستخدام كلوريد التيونيل
يمكن أيضا تحويل الكحول إلى بروميدات اللكيل باستخدام حمض بروم الماء أو ثلاثي بروميد الفوسفور.
3 R-OH + PBr3 ? 3 RBr + H3PO3
تفاعلات نزع الماء
الكحول بحد ذاتها محبة للنواة، لذا فإن R?OH2+ يمكن أن يتفاعل مع ROH لإنتاج ايترات وماء. التفاعل يخضع بشكل عام لقاعدة زايتسيف، التي تقول أن الألكين الأكثر ثباتا (و هو عادة الألكين الأكثر تبادلية) هو الذي يتشكل. تختلف درجة سهولة هذا التفاعل حسب رتبة الغوال فالكحول الثالثية تخسر الماء في درجات حرارة أعلى من درجة حرارة الغرفة بقليل، في حين تحتاج الغوال الولية درجات حرارة أعلى بكثير.
المخطط التالي يبين تفاعل نزع الماء من ايتانول متحولا إلى ايتن :
الأسترة
R-OH + R -COOH ? R -COOR + H2O
الأكسدة
3 CH3-CH(-OH)-CH3 + K2Cr2O7 + 4 H2SO4 ? 3 CH3-C(=O)-CH3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O