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Alkohol
1. Nomenklatur:r /
Alkohole werden durch Voranstellen der Wendung Hydroxi- oder durch Anhängen der Endung -ol an den Namen des entsprechenden Kohlenwasserstoffs benannt. Die Position der OH-Gruppe(n) wird durch vorgestellte Ziffern bestimmt. Bei Verbindungen mit mehreren OH-Gruppen stellt man griech. Zahlwörter vor die Endung -ol (-diol,-triol usw.).
2.Einteilung:
Man unterscheidet je nach Stellung der OH-Gruppe zwischen primären, se kundären und tertiären Alkoholen:
Primäre Alkohole: An dem C-Atom, das die OH-Gruppe trägt, hängt maximal noch ein direktes C-Atom.→ Die OH-Gruppe befindet sich am Ende der Kette.
Sekundäre Alkohole: An dem C-Atom, das die OH-Gruppe trägt, hängen noch zwei direkte C-Atome.→ Die OH-Gruppe befindet sich innerhalb der Kette).
Tertiäre Alkohole: An dem C-Atom, das die OH-Gruppe trägt, hängen drei direkte C-Atome.→ Die OH-Gruppe befindet sich an einer Verzweigung der Kette.
Man bezeichnet die Alkohole auch nach der Anzahl der OH-Gruppen als einwertige, zwei-wertige bzw. mehrwertige Alkole. Letztere haben den Fachausdruck Polyole und sind eine wichtige Grundsubstanz von Zucker.
3. Physikalische Eigenschaften:
Die physikalischen Eigenschaften eines Alkohols werden von den beiden Strukturelementen bestimmt, aus denen sich das Molekül zusammensetzt, nämlich der Kohlenstoffkette und der OH-Gruppe:
C-Kette: kohlenwasserstofähnlich, unpolar, hydrophob
OH-Gruppe: wasserähnlich, polar, hydrophil
Bei zunehmender Länge der C-Kette läßt die Wirkung der OH-Gruppe immer mehr nach.
Die OH-Gruppe ist befähigt zur Wasserstoffbrückenbindung. Daraus ergibt sich bei Alkoholen deutlich höhere Schmelz und Siedepunkte im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen mit gleicher Molekülmasse. Wird die C-Kette länger, so werden die Unterschiede geringer.
Molekül-masse
Schmelz-temperatur
in °C
Siede-tempertatur
in °C
Methanol
Ethan
CH3OH
CH3CH3
32
30
-98
-172
65
-89
Bei Alkoholen mit mehreren OH-Gruppen sind die Kräfte zwischen den Molekülen besonders stark: z.B. Siedetemperaturen von:
Ethanol 78°C
Ethandiol (Glykol) 197°C
Propantriol (Glycerin) 290°C
Die OH-Gruppe bildet auch zu H2O-Molekülen Wasserstoffbrückenbindungen aus und bewirkt dadurch die Wasserlöslichkeit der Alkohole. Bei längeren Ketten nimmt die Wasserlöslichkeit ab, dagegen steigt die Löslichkeit in unpolaren Lösungsmitteln.
Kurzkettige Alkohole sind wichtige Lösungsmittel. z.B. Verwendung von Ethanol in der Pharmazie und Lebensmitteltechnik zur Herstellung von Pflanzenextrakten.
4. Chemische Eigenschaften:
Im Gegensatz zu NaOH oder KOH liegen bei Alkoholen keine OH- -Ionen vor. Bei chemischen Reaktionen kann entweder die O-H -Bindung oder die C-O -Bindung getrennt werden.
Alkohole sind schwache Säuren und geben H+ ab.
4.1. Reaktionen an der O-H -Bindung
a) Säure-Base Reaktionen: Wie Wasser können auch Alkoholmoleküle als Säuren oder Basen reagieren. Säure- und Basenstärke sind geringer als die von Wasser. Mit sehr starken Basen reagiert ein Alkohol als Säure. Es bildet sich ein negativ geladenes Ion - ein sogenanntes Alkoholation. Mit sehr starken Säuren wirkt er als Base, es entsteht ein positiv geladenes Ion (Oxonium-Ion). Diese Ionen spielen als Zwischenprodukte bei vielen säurekatalysierten Reaktionen eine wichtige Rolle und sie erleichtern die Abspaltung von Wasser.
b) Etherbildung: Mit Halogenkohlenwasserstoffen reagieren Alkohole bzw. Alkoholate unter Bildung von Ethern. Auch durch das Erhitzen von Alkoholen mit konzentrierter Schwefelsäure bilden sich Ether; z.B. aus Ethanol bei 140°C wird Diethylether. (INTRAKONDENSATION)
4.2. Reaktionen an der C-O -Bindung
a) Bildung von Halogenalkanen: Reagieren Alkohole mit Halogenwasserstoffen, findet eine nucleophile Substitution der OH-Gruppe statt.
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Bildung von Estern: Reagieren Alkohole bei niedrigen Temperaturen mit Säuren, so wird die OH-Gruppe durch den Säurerest ersetzt. wichtig: Ester der Schwefel-, Salpeter- u. Phosphorsäure, sowie Essigsäureester (Klebstoff)
Veresterung - Verseifung:
Bei der Reaktion von Carbonsäuren mit Alkoholen entstehen Ester. Bei der Veresterung werden unter Abspaltung eines Wassermoleküls Alkohol und Carbonsäure verknüpft - Esterkondensation.
Die Umkehrung , die Spaltung eines Estermoleküls in einen Alkohol und eine Carbonsäure, nennt man Hydrolyse oder Verseifung.
H3-C-CH2-O-NO2 + H2O ? H3C-CH2-OH + H-O-NO2
Salpetersäure- ethylester Ethanol Salpetersäure
Veresterungen verlaufen sehr langsam und sind typische Gleichgewichtsreaktionen.
Bei Reaktion von kurzkettigen Alkoholen mit kurzkettigen Carbonsäuren entstehen sogenannte Fruchtester (kommen in Früchten vor; werden als Duftstoffe verwendet).
Bei Reaktion von langkettigen Carbonsäuren mit langkettigen Alkoholen entstehen Wachse.
4.3. Oxidation von Alkoholen
Primäre Alkohole können mit Luft oder Sauerstoff bei hoher Temperatur zu CO2 oder H2O oxidiert werden. Auch starke Oxidationsmittel wie Kaliumdichromat (K2Cr2O7) und Kaliumpermanganat (KMnO4) in Lösung oxidieren Alkohole zu Aldehyden und Säuren. Sekundäre Alkohole reagieren weniger stark (zu Ketonen ? Fragmentierung), tertiäre überhaupt nicht, bzw. kommt es zu einer Fragmentierung. Die unterschiedliche Reaktionsweise der primären, sekundären und tertiären Alkohole bei Oxidation kann zu ihrer analytischen Unterscheidung eingesetzt werden. (Lukas Test !)
Durch Oxidation von primären einwertigen Alkoholen gewinnt man
Aldehyde.
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