Alcooli

In chimie, alcool este orice compus organic hidroxilici cu grupa functionala hidroxil (-OH) care este legata de un atom de corbon saturat, in starea de hibridizare sp³. Grupa hidroxil poate fi legata de o catena saturata, din partea saturata a catenei unei alchene, sau de catena laterala a unei hidrocarburi aromatice. Formula generala pentru un alcool simplu, aciclic, este C<sub>nsub>H2n+1sub>OH.

In limbajul curent, termenul de alcool se refera aproape intotdeauna la etanol, cunoscut si ca alcool de cereale, si deseori la orice bautura care contine etanol (vezi bautura alcoolica). Acest sens sta la baza termenului de alcoolism (dependenta de alcool). Retinerea de a nu consuma alccol (abstinenta), iar legea din SUA din anii 1900 de interzicere a consumului de alcool (prohibitie). Ca medicament, etanolul este cunoscut ca avand un efect depresiv, care scade acuitatea reflexelor sistemului nervos central. Alte forme de alcool sunt de obicei denumite cu un adjectiv de rigoare, precum alcool izopropilic sau prin sufixul -ol, ca in izopropanol.

Cuvantul dateaza din secolul XVI, cand a fost folosit pentru se denumi orice substanta la care se ajungea prin sublimare. Acesta deriva din termenul latin medieval alcool ("pudra de stibiu"), originar din araba (الكحول), care este de asemenea sursa termenului kohl si legat de radacina , atestata in cuvantul arab pentru machiaj.</sub>

_Structura

_{Grupa functionala a unui alcool este grupa hidroxil legata de un atom de carbon hibridizat sp3. Astfel se poate spune ca alcoolii sunt derivati ai apei, cu o grupare alchil inlocuind un hidrogen. Daca o grupare aril este prezenta in locul uneia alchil, compusul se numeste fenol. De asemenea, daca grupa hidroxil este legata de un carbon hibridizat sp2 dintr-o grupa alchenil, compusul de numeste enol. Oxigenul dintr-un alcool face un unghi de aproximativ 109° (c.f. 104,5° in apa) si doua perechi de electroni libere. Legatura O-H din metanol (CH3sub>OH) are o lungime de aproximativ 96 picometri.}

_{Alcooli primari, secundari si tertiari}

_{Exista trei mari categorii de alcooli- 'primari' (1°), 'secundari' (2°) si 'tertiari' (3°), bazate pe numarul de carboni de care este legat carbonul C-OH (evidentiat cu rosu). Metanolul este cel mai simplu alcool primar. Cel mai simplu alcool secundar este izopropanol (propan-2-ol) si cel mai simplu alcool tertiar este tert-butanol (2-metilpropan-2-ol).}

_{Alcooli saturati, nesaturati si aromatici}

_{Dupa natura radicalilor de care se leaga grupa functionala hidroxil, alcooli pot fi saturati (proveniti de la alcani), nesaturati (proveniti de la alchene sau alchine) sau aromatici (proveniti de la arene).}

_{Monoalcooli si polialcooli}

_{Alcoolii se mai pot clasifica si dupa numarul de grupe hidroxil continute in molecula. Astfel, exista monoalcooli, cu o singura grupa hidroxil (toti cei prezentati mai sus sunt monoalcooli), si polialcooli, cu mai mult de o grupa hidroxil.}

_{Metanol si etanol}

<sub>Cei mai simpli si cei mai folositi alcooli sunt metanolul si etanolul (numele comune sunt alcool metilic si alcool etilic), care au structurile de mai sus.

Metanolul se obtinea in trecut prin distilarea lemnului, de aceea se numea "alcool de lemn". In prezent, este o substanta chimica la indemana oricui, care se produce prin reactia la presiune a monoxidului de carbon cu hidrogenul. In limbajul colocvial, termenul de "alcool" denumeste deseori etanolul sau "alcool de cereale". Spirtul metilat, numit si "spirt medicinal", este o forma de etanol devenit necomestibil prin adaugarea de metanol si coloranti de regula albastru de metil. Pe langa utilizarea principala in bauturile alcoolice, etanolul este folosit (desi foarte bine controlat) drept solvent industrial si materie prima.</sub>

_Utilizari

<sub>Alcoolii sunt folositi la scara larga in industrie si stiinta, drept reactanti, solventi combustibili. Etanolul si metanolul pot arde creand mai putine substante nocive decat benzina sau motorina. Datorita toxicitatii scazute si capacitatii de a dizolva substante nepolare, etanolul este folosit deseori ca solvent in medicamente, parfumuri si esente vegetale, precum vanilia. In sinteza organica, alcoolii apar deseori ca intermediari adaptabili.

Etanolul este, de asemenea, folosit frecvent in bauturi dupa fermentatie pentru a evidentia aromele sau pentru a induce intoxicarea euforica numita "betie". Utilizarea etanolului pentru acest scop este interzisa in unele jurisdictii. In asemenea cazuri de consum, alcoolul este un drog psihoactiv, cu un potential imediat de supradoza, otravire si dependenta fiziologica (stiuta ca alcoolism). Alcoolismul a devenit una dintre cele mai comune cauze de dependenta (poate dupa cafeina) din lume. Dependenta fiziologica cauzata de alcoolism inseamna ca persoana dependenta trece prin sevraj (sub forma unei dureri de cap cunoscuta ca "mahmureala," unei anxietati crescute, stiuta ca "friguri" si oboseala sau probleme cu somnul) la incetarea sau descresterea folosirii.</sub>

_Surse

_{Multi alcooli pot fi creati prin fermentatie a fructelor sau cerealelor cu drojdie, dar doar etanolul este produs comercial in acest fel, in principal pentru combustibil si bauturi. Alti alcooli sunt in general produsi pe cale sintetica din gaze naturale, petrol sau carbune, de exemplu prin hidratarea acida a alchenelor.}

_Nomenclatura

_{Nume sistematice}

<sub>In sistemul IUPAC, numele alcanului primeste ca sufix "ol", ca, de exemplu, "metanol" si "etanol". Cand este necesar, pozitia grupei hidroxil este indicata prin plasarea unui numar intre numele catenei si sufixul "ol": propan-1-ol pentru CH3sub>CH2sub>CH2sub>OH, propan-2-ol pentru CH3sub>CH(OH)CH3sub>. Uneori, numarul de pozitie este scris in fata denumirii: 1-propanol si 2-propanol. Daca este prezent un grup de prioritate mai mare (precum o aldehida, cetona sau acid carboxilic), atunci este necesar sa se specifice si pozitia acestora. De exemplu, 1-hidroxi-2-propanona pentru CH3sub>COCH2sub>OH.

Iata cateva exemple de alcooli simpli cu modele de denumire:

Numele comune ale alcoolilor apar de obicei prin preluarea numelui radicalului alchil de baza si adaugarea cuvantului "alcool", de exemplu metil alcohol, etil alcool sau tert-butil alcool. Propil alcoolul poate fi n-propil alcool sau isopropil alcool, depinzand de pozitia la care este legat hidroxilul, respectiv carbonul 1 sau carbonul 2. Isopropil alcoolul este nuimt ocazional si sec-propil alcool.

Dupa cum s-a mentionat mai sus, alcoolii sunt clasificati ca fiind primari (1°), secundari (2°) sau tertiari (3°), iar numele comune arata acest lucru prin preficul radicalului alchil. De exemplu, (CH3sub>)3sub>COH este un alcool tertiar si este numit comun tert-butil alcool. Acesta s-ar numi 2-metilpropan-2-ol conform regulilor UICPA, indicand un lant de propan ce are grupele metil si hidroxil legate de carbonul din mijloc (al doilea).

Un alcool cu doua grupari hidroxil este in general numit "glicol", de exemplu HO-CH2sub>-CH2sub>-OH este etilen glicol. Numele UICPA este etan-1,2-diol, "diol" indicand cele doua grupe hidroxil, iar 1,2 indicand pozitiile la care sunt legate ele. Glicolii geminali (care au hidroxilii legati la un acelasi atom de carbon), precum etan-1,1-diol, sunt de obicei instabili. Pentru trei sau patru grupe, se folosesc sufixele "triol" si "tetraol".</sub>

_Etimologie

Cuvantul "alcool" provine aproape sigur din limba araba (prefixul "al-" fiind articolul hotarat arabic); in orice caz, originea precisa este nesigura. A fost introdus in Europa, impreuna cu arta distilarii si cu substanta insasi, in aproximativ secolul XII de catre diferiti autori europeni care traduceau si popularizau descoperirile alchimistilor islamici.

O teorie populara, gasita in multe dictionare, este ca provine din الكحل

ALKHL = al-kuhul, la inceput acesta fiind numele unei pudre foarte fine de sulfura de stibiu Sb<sub>2sub>S3sub> folosita ca antiseptic si machiaj pentru ochi. Pudra este preparata prin sublimarea unui mineral natural, stibnit, intr-un vas inchis. Conform acestei teorii, intelesul cuvantului alkuhul ar fi fost extins mai intai pentru substantele distilate in general, iar apoi restrans doar pentru etanol. Aceasta etimologie circula in Anglia cel putin din 1672 (DEO).

Oricum, aceasta derivare nu este intru totul acceptata, deoarece cuvantul arabic curent pentru alcool, الكحول = ALKHWL = al???, nu deriva din al-kuhul. Coranul, in versetele 37:47, foloseste cuvantul الغول = ALGhWL</sub>

al-ghawl — insemnand "spirit" ("fiinta spirituala") sau "demon" — cu sensul de "lucrul care da vinului taria". Cuvantul al-ghawl a dus la aparitia cuvantului englez "ghoul" (creatura imaginara care mananca persoane moarte; vampir), si numele stelei Algol.

Conform unei a doua teorii, etimologia populara si scrierea cuvantului "alcool" nu ar fi aparut datorita generalizarii cuvantului ALKHL, ci confuziei alchimistilor si autorilor occidentali a cuvintelor ALKHL si ALGhWL, care au fost intr-adevar traduse in multe feluri gresit.

_{Proprietati fizice si chimice}

<sub>Gruparea hidroxil face ca, in general, alcoolul sa fie molecula polara. Acele grupari pot forma legaturi de hidrogen una cu alta si cu alti compusi. La alcooli exista doua posibilitati de dizolvare: tendinta grupei polare -OH de a il face solubil in apa si cea a catenei laterale de a i se opune. De aceea, metanolul, etanolul si propanolul sunt solubile in apa deoarece influenta gruparii hidroxil este mai puternica decat cea a catenei. Butanolul, cu patru carboni in catena, este moderat solubil datorita echilibrului dintre cele doua tendinte. Alcoolii cu cinci sau mai multi carboni (pentanol sau mai mari) sunt insolubili in apa datorita dominarii catenei laterale.

Datorita legaturii de hidrogen, alcoolii tind sa aiba puncte de fierbere mai ridicate fata de hidrocarburi si eteri. Toti alcoolii simpli sunt solubili in solventi organici. Legaturile de hidrogen arata ca alcoolii pot fi folositi ca solbenti protici.

Orbitalul dielectronic al oxigenului hidroxilului formeaza alcoolii nucleofili.

Alcoolii, ca si apa, pot avea fie proprietati acide, fie bazice la gruparea O-H. Cu un pKasub> de in jur de 16-19, sunt usor mai putin acizi decat apa, dar sunt capabili sa rectioneze cu baze puternice precum hidrura de sodiu sau cu metale reactive precum sodiul. Sarurile care rezulta se numesc alcoxizi, avand formula generala R- M+.

Alcoolii legati de nuclee benzenice au o aciditate mai scazuta (un pKa in jur de 10). Gruparile care iau electroni participa la cresterea aciditatii alcoolilor. De exemple, para-nitro fenolul are un pKa de 7,15.

Oxigenul are un orbital dielectronic pe ultimul strat, ceea ce face alcoolul slab bazic in prezenta unor acizi tari, preum acidul sulfuric. De exemplu, cu metanol:

Alcoolii pot fi de asemenea supusi oxidarii pentru a forma aldehide, cetone sau acizi organici, sau pot fi deshidratati pentru a forma alchene. Pot reactiona pentru formarea deesteri si pot fi supusi (daca sunt mai intai activati) reactiilor de substitutie nucleofilica. Pentru mai multe detalii, vezi sectiunea #Reactii ale alcoolilor.</sub>

_Toxicitate

<sub>Etanolul a fost consumat de oameni inca din preistorie sub forma bauturilor alcoolice, pentru o varietate de motive: igienice, alimentare, medicinale, religioase, distractive. Desi consumul rar de etanol in cantitati mici nu are efecte negative, ci dimpotriva, dozele mai mari duc la starea numita "ebrietate" sau intoxicare si, depinzand de doza si de regularitatea consumului, poate cauza probleme respiratorii acute sau decesul, iar ingestia cronica are repercusiuni medicale grave.

Alti alcooli sunt mult mai otravitori decat etanolul, in mare parte pentru ca dureaza mai mult pana sa fie metabolizati, iar nu de putine ori metabolismul lor duce la aparitia unor substante mai toxice. Metanolul, sau alcoolul de lemn, de exemplu, este oxidat de enzime in ficat si duce la crearea formaldehidei, care poate cauza orbirea sau moartea.

Un tratament eficient pentru prevenirea toxicitatii cu formaldehida dupa ingestia de metanol este administrarea de etanol. Aceasta va preveni transformarea metanolului in formaldehida, iar formaldehida existenta va fi covertita in acid formic si eliminata prin excretie inainte de a provoca vreun rau.</sub>

_{Prepararea alcoolilor}

_Laborator

_{Exista mai multe metode pentru prepararea alcoolilor in laborator.}

• _{Compusii halogenati alifatici reactioneaza cu hidroxidul de sodiu sau hidroxid de potasiu, obtinandu-se astfel alcooli}
• _{Aldehideele sau cetonele sunt reduse cu borohidrura de sodiu sau hidroborat de litiu la alcooli.}
• _{Alchenele aditioneaza apa, intr-un mediu acid, folosind drept catalizator acid sulfuric concentrat.}

_{Formarea unui alcool secundar prin reducere si hidratare:}

_Industrie

_{Industrial, alcoolii se obtin in mai multe feluri.}

• _{prin fermentatie folosind glucoza produsa de zahar, obtinand hidroliza amidonului, in prezenta drojdiei si a unei temperaturi de sub 37 Â°C pentru producerea etanolului.}
• _{Prin hidratare directa: folosind etena sau alte alchene, cu un catalizator de acid fosforic, la temperatura si presiune mari.}
• _{Metanolul este produs din vapori de apa: este creat din gaz sintetizat, unde monoxidul de carbon si doi echivalenti ai hidrogenului sunt combinati pentru producerea metanolului, folosind drept catalizatori cupru, oxid de zinc si oxid de aluminiu la 250 Â°C si o presiune de 50-100 atm.}

_{Reactii ale alcoolilor}

_Deprotonare

_{Alcoolii se pot comporta ca acizi slabi, supusi deprotonarii. Reactia de cedare a protonilor pentru a produce o sare alcoxidica este facuta fie cu o baza tare, precum hidrura de sodiu sau n-butillitiu, fie cu sodiu sau potasiu.}

_{2 R-OH + 2 NaH → 2 R-O-Na+ + H2sub>↑}

_{2 R-OH + 2Na → 2R-O−Na+}

_{ex. 2 CH3sub>CH2sub>-OH + 2 Na → 2 CH3sub>-CH2sub>-O−Na+}

_{Apa este similara in pKasub> cu multi alcooli, deci cu hidroxid de sodiu apare un echilibru de obicei deplasat spre stanga:}

_{R-OH + NaOH \Leftrightarrowmath> R-O-Na+ + H2sub>O (echilibru la stanga)}

_{Totusi, trebuie observat ca bazele folosite la deprotonarea alcoolilor sunt tari. Bazele folosite si alcoxizii obtinuti sunt reactanti chimici foarte sensibili la umezeala.}

_{Substitutie nucleofilica}

<sub>Gruparea OH nu este o grupa care se desprinde usor in reactiile de substitutie nucleofilica, asa ca alcooli neutri nu iau parte la aceste reactii. Totusi, daca oxigenul este intai protonat pentru a forma R−OH2sub>+, gruparea care pleaca (apa) este mult mai stabila, iar substitutia poate avea loc. De exemplu, alcoolii tertiari reactioneaza cu acidul clorhidric pentru a produce halogenuri alchilice tertiare, unde gruparea hidroxil este inlocuita de un atom de clor. Daca se doreste ca un alcool primar sau secundar sa reactioneze cu acidul clorhidric, este nevoie de un activator precum clorura de zinc. Alternativ, conversia poate fi facuta folosind clorura de tionil.

Alcoolii pot de asemenea fi convertiti in bromuri alchilice folosind acid hidrobromic sau tribromura de fosfor, de exemplu:</sub>

_{3 R-OH + PBr3sub> → 3 RBr + H3sub>PO3sub>}

_{In deoxigenarea Barton-McCombie, un alcool este deoxigenat intr-un alcan cu complex hibrid tributiltina sau trimetimboran intr-o reactie de substitutie a radicalului.}

_Deshidratare

<sub>Alcoolii sunt substante nucleofilice, seci R−OH2sub>+ poate reactiona cu ROH pentru a produce eteri si apa intr-o reactie de deshidratare, desi aceasta este rareori folosita, cu exceptia fabricarii dietil eterului.

Mai folositoare este reactia de eliminare a alcoolilor pentru a produce alchene. Reactia urmeaza regula lui Zaitsev, care spune ca cea mai stabil alchena se formeaza. Alcooli tertiari se transforma usor la temperatura camerei, dar cei primari au nevoie de temperaturi mai ridicate.

Aceasta este o diagrama a deshidratarii acide a etanolului pentru a produce etena:</sub>

_Esterificare

_{Pentru a forma esteri dintr-un alcool si un acid carboxilic, reactia, numita esterificare Fischer, este de obicei realizata cu ajutorul unui catalizator de acid sulfuric concentrat:}

_{R-OH + R'-COOH \Leftrightarrowmath> R'-COOR + H2sub>O}

<sub>Pentru ca echilibrul sa fie deplasat la dreapta si sa se obtina un randament mare de transformare in ester, apa este eliminata, fie printr-un exces de H2sub>SO4sub>, fie prin folosirea aparatului Dean-Stark. Esterii mai pot fi obtinuti si prin reactia unui alcool cu o clorura acida in prezenta unei baze precum piridina.

Alte tipuri de esteri sunt preparati similar - de exemplu, esterii tosil (tosilati) sunt obtinuti prin reactia unui alcool cu clorura de p-toluensulfonil in piridina.</sub>

_Oxidare

_{Alcoolii primari se transforma de obicei in aldehide sau acizi carboxilici prin oxidare organica, pe cand alcoolii secundari se transforma in cetone. In mod traditional, se folosesc oxidanti puternici, precum ionul dicromat sau permanganatul de potasiu in mediu acid, de exemplu:}

_{3 CH3sub>-CH-CH3sub> + K2sub>Cr2sub>O7sub> + 4 H2sub>SO4sub> → 3 CH3sub>-C-CH3sub> + Cr2sub>(SO4sub>)3sub> + K2sub>SO4sub> + 7 H2sub>O}

<sub>De multe ori in prepararea aldehidelor acesti reactanti reprezinta o problema, deoarece supra-oxideaza acidul carboxilic. Pentru ca aceasta sa se evite, alti reactanti sunt preferati, cum ar fi clorocromat de piridina, periodinan Dess-Martin, acid 2-iodoxibenzoic sau metode precum oxidarea Swern.

Alcoolii tertiari rezista oxidarii, dar pot fi oxidati de reactanti precum 2,3-dicloro-5,6-diciano-1,4-benzoquinona.</sub>

Sursa: Wikipedia sub licenta creativecommons.org si gnu.org

---