álcool - Alcohol


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Modelo de esfera-e-vara de uma molécula de álcool (R 3 COH). As esferas vermelhas e cinzentas representam o grupo hidroxilo (-OH). Os três "Rs" representam substituintes de carbono ou átomos de hidrogénio.
O ângulo de ligação entre um grupo hidroxilo (-OH) e uma cadeia de átomos de carbono (R)

Em química , um álcool é qualquer composto orgânico em que o grupo hidroxilo grupo funcional (- O H ) está ligado a um carbono . O termo álcool originalmente referido a álcool primário etanol (álcool de etilo), que é utilizado como um fármaco e é o principal álcool presente em bebidas alcoólicas . Uma importante classe de álcoois, dos quais metanol e etanol são os membros mais simples, inclui todos os compostos da fórmula geral para os quais é C n H 2n + 1 OH. São estas monoálcoois simples que são o assunto deste artigo.

O sufixo -ol aparece no nome químico IUPAC de todas as substâncias em que o grupo hidroxilo é o grupo funcional, com a prioridade mais alta. Quando um grupo de prioridade mais elevada se encontra presente no composto, o prefixo hidroxi- é utilizado em seu nome IUPAC. O sufixo -ol em nomes não IUPAC (tais como o paracetamol ou colesterol ) também tipicamente indica que a substância é um álcool. No entanto, muitas substâncias que contêm grupos funcionais hidroxilo (em particular açúcares, tais como glicose e sacarose ) têm nomes que incluem nem o sufixo -ol , nem o prefixo hidroxi .

História

Destilação de álcool era conhecido por químicos islâmicos já no século VIII.

O árabe químico, al-Kindi , inequivocamente descreveu a destilação de vinho em um tratado intitulado como "O Livro da química do Perfume e Destilações".

O persa médico , alquimista , polímato e filósofo Rhazes (854 EC - 925 CE) é creditado com a descoberta de etanol.

Nomenclatura

Etimologia

O termo "álcool" é do árabe Kohl ( árabe : الكحل , . Translit  al-Kuhl ), um pó utilizado como um delineador. Al é o árabe artigo definido , o equivalente a do em Inglês. O álcool foi originalmente usado para o pó muito fino produzido pela sublimação do mineral natural estibina para formar trissulfureto de antimónio Sb
2
S
3
. Considerou-se ser a essência ou "espírito" deste mineral. Foi utilizado como umanti-séptico, delineador, ecosmética. O significado de álcool foi estendido para substâncias destiladas em geral, e, em seguida, reduzido para etanol, quando "espíritos" era um sinónimo debebidas destiladas.

Bartholomew Traheron , em seu 1543 tradução de João de Vigo , introduz a palavra como um termo usado por ( "bárbaros" mouros ) autores para "pó fino." Vigo escreveu: "os auctours bárbaras usar álcool, ou (como eu fynde que sometymes wryten) alcofoll, por moost poudre bem."

O 1657 Lexicon Chymicum , por William Johnson glosas a palavra como "antimonium sive stibium." Por extensão, a palavra passou a referir-se a qualquer fluido obtido por destilação, incluindo "o álcool do vinho," a essência destilada de vinho. Libavius em Alchymia (1594) refere-se a "álcool vini vel vinum alcalisatum". Johnson (1657) escamoteia álcool vini como "quando ONIs superfluitas vini um separatur vino, ita ut accensum ardeat donec totum consumatur, nihilque fæcum aut phlegmatis in fundo remaneat." O significado da palavra ficou restrita ao "espírito do vinho" (o produto químico conhecido hoje como o etanol ) no século 18 e foi estendido para a classe de substâncias chamadas como "álcoois" em química moderna depois de 1850.

O termo etanol foi inventado 1892, combinando a palavra etano com o "-ol" final de "álcool".

nomes sistemáticos

IUPAC nomenclatura é usada em publicações científicas e onde a identificação exacta da substância é importante, especialmente nos casos em que a relativa complexidade da molécula não fazem um nome tão sistemática pesado. Na nomenclatura álcoois simples, o nome da cadeia alcano perde o terminal de e e acrescenta o sufixo -ol , por exemplo , como em "etanol" a partir do nome de cadeia alcano "etano". Quando necessário, a posição do grupo hidroxilo é indicada por um número entre o nome e o alcano -ol : propan-1-ol para CH
3
CH
2
CH
2
OH
,propan-2-olparaCH
3
CH (OH) CH
3
. Se um grupo de prioridade mais elevado está presente (tal como umaldeído,cetonaouácido carboxílico), em seguida, o prefixohidroxi-é usado, por exemplo, tal como no 1-hidroxi-2-propanona (CH
3
C (O) CH
2
OH
).

Alguns exemplos de álcoois simples e como nomeá-los
CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH Propan-2-ol displayed.svg cyclohexanol displayed.svg 2-metilpropan-1-ol displayed.svg 2-metilbutan-2-ol displayed.svg
Propan-1-ol.svg 2-Propanol.svg cyclohexanol acsv.svg Isobutanol.svg 2-Metil-2-butanol FormulaV1-Seite001.svg
n álcool -propil,
propan-1-ol, ou
1-propanol
álcool isopropílico,
propan-2-ol, ou
2-propanol
cyclohexanol álcool isobutílico,
2-metilpropan-1-ol, ou
2-metil-1-propanol
terc álcool amílico,
2-metilbutan-2-ol, ou
2-metil-2-butanol
Um álcool primário Um álcool secundário Um álcool secundário Um álcool primário Um álcool terciário

Nos casos em que o grupo funcional OH se encontra ligado a um sp 2 carbono em um anel aromático da molécula é conhecida como um fenol , e é nomeados com as regras da IUPAC de nomenclatura para os fenóis.

Nomes comuns

Noutros contextos menos formais, um álcool é muitas vezes chamado com o nome do grupo de alquilo correspondente, seguido pela palavra "álcool", por exemplo, metilo álcool, acetato de álcool. Propil álcool pode ser n -propilo álcool ou álcool isopropílico , dependendo se o grupo hidroxilo se encontra ligado à extremidade ou de carbono do meio no reto propano cadeia. Tal como descrito na nomenclatura sistemática, se outro grupo na molécula tem prioridade, a porção álcool é frequentemente indicada usando o prefixo "hidroxi".

Os álcoois são então classificadas em primária, secundária ( sec- , s- ), e terciária ( terc- , t- ), com base no número de átomos de carbono ligados ao átomo de carbono que suporta o hidroxilo do grupo funcional . (As abreviaturas respectivas numéricos 1 °, 2 °, e 3 ° são também, por vezes, utilizados em locais informais.) Os álcoois primários têm fórmulas gerais RCH 2 OH. O álcool primário é mais simples metanol (CH 3 OH), para os quais R = H, e o seguinte é o etanol, para os quais R = CH 3 , o grupo metilo . Álcoois secundários são aqueles da forma de RR 'CHOH, a mais simples das quais é 2-propanol (R = R' = CH 3 ). Para os álcoois terciários da forma geral é RR'R "COH. O exemplo mais simples é terc-butanol (2-metilpropan-2-ol), para que cada um de R, R', e R" é CH 3 . Nestes shorthands, R, R', e R" representa substituintes , alquilo ou outros grupos ligados, geralmente orgânicos.

Tipo Fórmula IUPAC Nome Nome comum
mono-
álcoois
CH 3 OH Metanol álcool de madeira
C 2 H 5 OH Etanol Álcool
C 3 H 7 OH Propan-2-ol Álcool isopropílico,
álcool Esfregar
C 4 H 9 OH Butan-1-ol Butanol,
álcool Butil
C 5 H 11 OH Pentan-1-ol Pentanol,
álcool amílico
C 16 H 33 OH Hexadecano-1-ol Álcool cetílico
polihídricos
álcoois
C 2 H 4 (OH) 2 Etano-1,2-diol Etilenoglicol
C 3 H 6 (OH) 2 Propano-1,2-diol Propileno glicol
C 3 H 5 (OH) 3 Propano-1,2,3-triol glicerina
C 4 H 6 (OH) 4 Butano-1,2,3,4-tetraol Eritritol ,
treitol
C 5 H 7 (OH) 5 Pentano-1,2,3,4,5-pentol xilitol
C 6 H 8 (OH) 6 hexano-1,2,3,4,5,6-hexol Manitol ,
sorbitol
C 7 H 9 (OH) 7 Heptano-1,2,3,4,5,6,7-heptol volemitol
Insaturados
alifáticos
álcoois
C 3 H 5 OH Prop-2-eno-1-ol álcool alílico
C 10 H 17 OH 3,7-dimetilocta-2,6-dien-1-ol geraniol
C 3 H 3 OH Prop-2-in-1-ol álcool propargílico
alicíclicos
álcoois
C 6 H 6 (OH) 6 Ciclohexano-1,2,3,4,5,6-hexol inositol
C 10 H 19 OH 5-Metil-2- (propan-2-il) ciclo-hexan-1-ol Mentol

aplicações

Total registado o consumo de álcool per capita (15+), em litros de etanol puro

Álcoois têm uma longa história de uma miríade de usos. Para mono-álcoois simples, que é o foco deste artigo, a seguinte são álcoois industriais mais importantes:

  • metanol, principalmente para a produção de formaldeído e como um aditivo para combustíveis
  • etanol, principalmente para as bebidas alcoólicas, aditivo de combustível, solvente
  • 1-propanol, 1-butanol, álcool isobutílico e para uso como um solvente e precursor de solventes
  • Álcoois C6-C11 utilizados para plastificantes , por exemplo, em policloreto de vinilo
  • álcool gordo (C12-C18), precursores para detergentes

O metanol é o álcool industrial mais comum, com cerca de 12 milhões de toneladas / y produzido em 1980. A capacidade combinada de outros álcoois é aproximadamente a mesma, distribuídas de forma aproximadamente igual.

toxicidade

No que diz respeito à toxicidade aguda, álcoois simples têm toxicidades agudas baixas. As doses de vários mililitros são tolerados. Para pentanóis , hexanóis , octanóis e álcoois longos, DL50 gama 2-5 g / kg (ratos, oral). O metanol e o etanol são menos gravemente tóxico. Todos os álcoois são irritantes da pele suaves.

O metabolismo de metanol (e etileno glicol) é afectada pela presença de etanol, que tem uma maior afinidade para álcool-desidrogenase de fígado . Desta forma metanol será excretada intacta na urina.

Propriedades físicas

Em geral, o grupo hidroxilo faz álcoois polar . Esses grupos podem formar ligações de hidrogénio para uma outra e para a maioria dos outros compostos. Devido à presença dos álcoois OH polares são mais do que hidrocarbonetos simples solúvel em água. Metanol, etanol, propanol e são miscíveis em água. Butanol , com uma cadeia com quatro carbonos, é moderadamente solúvel.

Por causa da ligação de hidrogénio , álcoois tendem a ter pontos de ebulição mais elevados do que comparáveis hidrocarbonetos e éteres . O ponto de ebulição do álcool etanol é 78,29 ° C, em comparação com 69 ° C durante o hidrocarboneto hexano , e 34,6 ° C para éter dietílico .

Ocorrência na natureza

álcoois simples são encontrados amplamente na natureza. O etanol é mais importante porque é o produto da fermentação, a principal via de produção de energia. Os outros álcoois simples são formados em apenas quantidades vestigiais. álcoois mais complexos são penetrante, tal como se manifesta em açúcares, alguns aminoácidos e ácidos gordos.

Produção

processos Ziegler e oxo

No processo de Ziegler , álcoois lineares são produzidos a partir de etileno e de trietil-alumínio , seguido por oxidação e hidrólise. Uma síntese idealizada de 1-octanol é mostrado:

Al (C 2 H 5 ) 3 + 9 C 2 H 4 → Al (C 8 H 17 ) 3
Al (C 8 H 17 ) 3 + 3 O + 3 H 2 O → 3 HOC 8 H 17 + Al (OH) 3

O processo gera uma gama de álcoois, que são separados por destilação .

Muitos álcoois superiores são produzidos por hidroformilação de alcenos, seguido por hidrogenação. Quando aplicado a um alceno terminal, como é comum, um geralmente obtém um álcool linear:

RCH = CH 2 + H 2 + CO → RCH 2 CH 2 CHO
RCH 2 CH 2 CHO + 3 H 2 → RCH 2 CH 2 CH 2 OH

Tais processos dar álcoois gordos , que são úteis para os detergentes.

reações de hidratação

Alguns álcoois de baixo peso molecular de importância industrial são produzidos pela adição de água para alcenos. Etanol, isopropanol, 2-butanol, terc-butanol e são produzidos por este método geral. Duas implementações são empregues, os métodos directos e indirectos. O método directo evita a formação de intermediários estáveis, tipicamente usando catalisadores ácidos. No método indirecto, o alceno é convertido para o éster de sulfato , a qual é subsequentemente hidrolisado. O directa hidratação usando etileno ( hidratação de etileno ) ou outros alcenos de craqueamento das fracções de destilado de petróleo bruto .

A hidratação também é utilizada industrialmente para produzir o diol de etileno glicol a partir de óxido de etileno .

rotas biológicas

O etanol é obtido por fermentação usando a glucose produzida a partir de açúcar a partir da hidrólise de amido , na presença de levedura e a temperatura de menos do que 37 ° C, para produzir etanol. Por exemplo, um tal processo pode prosseguir pela conversão de sacarose pela enzima invertase em glicose e frutose , em seguida, a conversão de glicose pela enzima complexo zymase em etanol (e dióxido de carbono).

Várias espécies de bactérias benignos do intestino utilização de fermentação como uma forma de metabolismo anaeróbico . Este metabólica reacção produz etanol como um produto residual. Assim, os corpos humanos contêm alguma quantidade de álcool endogenamente produzido por estas bactérias. Em casos raros, isso pode ser suficiente para causar " síndrome auto-cervejaria ", em que quantidades intoxicantes de álcool são produzidos.

Como o etanol, butanol, podem ser produzidos por processos de fermentação. Saccharomyces levedura são conhecidos para produzir esses álcoois superiores a temperaturas acima de 75 ° F (24 ° C). A bactéria Clostridium acetobutylicum pode alimentar de celulose para produzir butanol a uma escala industrial.

Substituição

Primários haletos de alquilo reagem com uma solução aquosa de NaOH ou de KOH principalmente para álcoois primários em substituição nucleofílica alifática . (Halogenetos de alquilo secundários e terciários especialmente dará o) do produto alceno eliminação (em vez disso). Reagentes de Grignard reage com carbonilo grupos para álcoois secundários e terciários. As reacções relacionadas são a reacção Barbier e a reacção de Nozaki-Hiyama .

Redução

Os aldeídos ou cetonas são reduzidos com boro-hidreto de sódio ou hidreto de alumínio e lítio (depois de um processamento acídico). Uma outra redução por aluminiumisopropylates é a redução de Meerwein-Ponndorf-Verley . Hidrogenação assimétrica Noyori é a redução assimétrica de p-ceto-ésteres.

Hidrólise

Alcenos envolver-se em um ácido catalisado reacção de hidratação utilizando ácido sulfúrico concentrado como catalisador que dá normalmente álcoois secundários ou terciários. A hidroboração-oxidação e de redução de oximercuração de alcenos são mais fiáveis em síntese orgânica. Alcenos reagir com NBS e água na reacção de formação de halo-hidrina . As aminas podem ser convertidas para diazónio sais , que são então hidrolisados.

A formação de um álcool secundário por meio de redução e hidratação é mostrado:

Preparação de um álcool secundário

reações

desprotonação

Com um pKa um de cerca de 16-19, eles são, em geral, ligeiramente mais fracos ácidos do que a água . Com bases fortes, tais como hidreto de sódio ou de sódio que formam sais chamados alcóxidos , com a fórmula geral R O - H + .

2 R-OH + NaH 2 → 2 RO - Na + + 2H 2
2 R-OH + 2 Na 2 → RO - Na + + H 2

A acidez de álcoois é fortemente afectada por solvatação . Na fase gasosa, álcoois são mais ácida do que é água.

substituição nucleofílica

O grupo OH não é um bom grupo de saída em substituição nucleofílica reacções, assim álcoois neutros não reagem em tais reacções. No entanto, se o oxigénio for primeiramente protonada para se obter R-OH 2 + , o grupo de saída ( água ) é muito mais estável, e a substituição nucleofílica pode ter lugar. Por exemplo, álcoois terciários reagir com ácido clorídrico para produzir terciário halogenetos de alquilo , onde o grupo hidroxilo é substituído por um cloro átomo por substituição nucleofílica unimolecular . Se álcoois primários ou secundários estão a ser feitos reagir com ácido clorídrico , um activador tal como cloreto de zinco é necessária. De um modo alternativo, a conversão pode ser realizada directamente, utilizando cloreto de tionilo . [1]

Algumas simples conversões de álcoois de alquilo cloretos

Os álcoois podem, do mesmo modo, ser convertidos em brometos de alquilo, utilizando ácido bromídrico ou tribrometo de fósforo , por exemplo:

3 R-OH + PBr 3 → 3 RBr + H 3 PO 3

No desoxigenação de Barton-McCombie um álcool é desoxigenado para um alcano com hidreto de tributilestanho ou um trimetilborano complexo -água numa substituição radical reacção.

Desidratação

Enquanto isso, o átomo de oxigénio tem pares isolados de electrões não ligadas que a tornam fracamente básico na presença de ácidos fortes tais como ácido sulfúrico . Por exemplo, com metanol:

Acidez & basicidade de metanol

Após o tratamento com ácidos fortes, álcoois submetidos a E1 reacção de eliminação para produzir alcenos . A reacção, em geral, obedece Regra do Záitsev , o qual afirma que a mais estável (normalmente o mais substituo) alceno é formado. Álcoois terciários eliminar facilmente em apenas acima da temperatura ambiente, mas os álcoois primários necessitam de uma temperatura mais elevada.

Este é um diagrama de ácido catalisado desidratação de etanol para produzir etileno :

DehydrationOfAlcoholWithH-.png

A reacção de eliminação é mais controlada a com dissulfureto de carbono e iodometano .

esterificação

Álcool e ácidos carboxílicos reagem no assim chamado esterificao de Fischer . A reacção geralmente requer um catalisador , tal como ácido sulfúrico concentrado:

R-OH + R'-CO 2 H → R'-CO 2 R + H 2 S

Outros tipos de éster são preparados de um modo semelhante - por exemplo, tosilo (tosilato) ésteres são preparados por reacção do álcool com p- toluenossulfonilo cloreto em piridina.

Oxidação

Os álcoois primários (R-CH 2 OH) pode ser oxidado quer ao aldeídos (R-CHO) ou ácidos carboxílicos (R-CO 2 H). A oxidação de álcoois secundários (R 1 R 2 CH-OH) normalmente termina na cetona (R 1 R 2 C = O) fase. Álcoois terciários (R 1 R 2 R 3 C-OH) são resistentes à oxidação.

O directa oxidação de álcoois primários para ácidos carboxílicos normalmente prossegue através do aldeído correspondente, o qual é transformado através de um hidrato de aldeo (R-CH (OH) 2 ) por reacção com água antes de poder ser adicionalmente oxidado para o ácido carboxílico.

Mecanismo de oxidação de álcoois primários para ácidos carboxílicos através de aldeídos e hidratos de aldeído

Reagentes úteis para a transformação de álcoois primários a aldeídos são normalmente também apropriado para a oxidação de álcoois secundários em cetonas . Estes incluem reagente de Collins e periodinano Dess-Martin . A oxidação directa de álcoois primários em ácidos carboxílicos pode ser levada a cabo utilizando permanganato de potássio ou o reagente de Jones .

Veja também

Notas

Referências

  • Metcalf, Allan A. (1999). O mundo em tantas palavras . Houghton Mifflin. ISBN  0-395-95920-9 .

links externos