Reakcje dehydratacji dehydratacja dehydratacji alkoholi to reakcje eliminacji, w których pojedynczy substrat rozdziela się na dwa produkty. Alkohol może przejść m.in. w alken, co jest wynikiem odłączenia cząsteczki wody.
R10iZc9NtDYf4 Mapa myśli. Lista elementów: Nazwa kategorii: Reakcje alkoholiElementy należące do kategorii Reakcje alkoholiNazwa kategorii: reakcje związane z
rozerwaniem wiązania
O-HNazwa kategorii: reakcje związane z
rozerwaniem wiązania
C-OKoniec elementów należących do kategorii Reakcje alkoholi
Mapa myśli. Lista elementów: Nazwa kategorii: Reakcje alkoholiElementy należące do kategorii Reakcje alkoholiNazwa kategorii: reakcje związane z
rozerwaniem wiązania
O-HNazwa kategorii: reakcje związane z
rozerwaniem wiązania
C-OKoniec elementów należących do kategorii Reakcje alkoholi
Rodzaje reakcji alkoholi
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Najważniejsze właściwości chemiczne alkoholi są konsekwencją struktury elektronowej grupy hydroksylowej grupa hydroksylowa grupy hydroksylowej , przyłączonej do tetraedrycznego atomu węgla (hybrydyzacja s p 3 ).
Atom tlenu (hybrydyzacja s p 3 ) jest połączony wiązaniem σ sigma wiązanie σ sigma wiązaniem σ sigma z atomem wodoru (wiązanie utworzone przez orbital s p 3 atomu tlenu i orbital 1s atomu wodoru). Jest to wiązanie atomowe silnie spolaryzowane.
R3R9xrMgOMqg0 Na ilustracji przedstawiono rodzaj orbitali w cząsteczce alkoholu i hybrydyzację s p 3 . Przy atomie węgla i wodoru zaznaczono delta plus, przy atomie tlenu delta minus.
Rodzaj orbitali w cząsteczce alkoholu
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Wiązanie C - O , które jest utworzone przez hybrydę s p 3 atomu węgla i hybrydę s p 3 atomu tlenu, jest mniej spolaryzowane niż wiązanie O - H . Atom tlenu dysponuje ponadto dwiema wolnymi parami elektronowymi oraz stanowi centrum nukleofilowe. Jest równocześnie zasadą Lewisa zasada Lewisa zasadą Lewisa . Atom węgla związany z atomem tlenu stanowi centrum elektrofilowe.
R1F0sQt0jQNt4 Reakcje alkoholi związane z rozerwaniem wiązania Ce-O
Reakcje z halogenowodorami (Ha Ce el, Ha Be er, Ha I) prowadzą do utworzenia halogenków alkilowych.
Równanie reakcji: jedna cząsteczka butanolu dodać jedna cząsteczka chlorowodoru strzałka w prawo jedna cząsteczka chlorobutanu dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce cztery ha dziewięć o ah dodać ha ce el strzałka w prawo ce cztery ha dziewięć ce el dodać ha dwa o.
Rys.2. Równanie reakcji alkoholu z halogenowodorem (HX).
Reakcje eliminacji wody w wysokiej temperaturze i w obecności katalizatora (A el 2 O 3) prowadzą do powstawania alkenów.
Równanie pierwsze: jedna cząsteczka propanolu strzałka w prawo, nad strzałką tlenek glinu trzy ogrzewanie, jedna cząsteczka propenu dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce trzy ha siedem o ha strzałka w prawo, nad strzałką a el dwa o trzy ogrzewanie, ce trzy ha sześć dodać ha dwa o.
Równanie drugie: jedna cząsteczka butanolu strzałka w prawo, nad strzałką tlenek glinu trzy ogrzewanie, jedna cząsteczka butenu dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce cztery ha dziewięć o ha strzałka w prawo, nad strzałką a el dwa o trzy ogrzewanie, ce cztery ha osiem dodać ha dwa o.
Rys. 3. Równanie reakcji eliminacji wody z alkoholu w wysokiej temperaturze i w obecności katalizatora
Eliminacja cząsteczki wody zachodzi zgodnie z regułą Zajcewa.
Reakcja odwodnienia dwóch cząsteczek alkoholu w obecności kwasu Ha 2 eS O 4 prowadzi do utworzenia cząsteczki eteru (następuje zerwanie wiązania Ce O w jednej cząsteczce alkoholu i wiązania O Ha w drugiej):
Równanie reakcji: jedna cząsteczka etanolu dodać jedna cząsteczka etanolu strzałka w prawo, nad strzałką napis: kwas / ogrzewanie, jedna cząsteczka eteru dietylowego dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce dwa ha pięć o ha dodać ce dwa ha pięć o ha strzałka w prawo, nad strzałką napis: kwas / ogrzewanie, ce dwa ha pięć dwa razy wzięte o dodać ha dwa o.
Rys. 4. Równanie reakcji odwodnienia dwóch cząsteczek alkoholu
Reakcje utleniania alkoholi
Cząsteczkę wody można odłączyć z alkoholu poprzez łagodne utlenianie podczas ogrzewania z użyciem tlenku miedzi dwa.
Równanie pierwsze: jedna cząsteczka etanolu dodać jedna cząsteczka tlenku miedzi dwa strzałka w prawo, nad strzałką napis: ogrzewanie, jedna cząsteczka etanalu dodać jedna cząsteczka miedzi dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce dwa ha pięć o ha dodać ce u o strzałka w prawo, nad strzałką napis: ogrzewanie, ce ha trzy ce ha o dodać ce u dodać ha dwa o.
Równanie drugie: jedna cząsteczka butanolu dodać jedna cząsteczka tlenku miedzi dwa strzałka w prawo, nad strzałką napis: ogrzewanie, jedna cząsteczka butanalu dodać jedna cząsteczka miedzi dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce cztery ha dziewięć o ha dodać ce u o strzałka w prawo, nad strzałką napis: ogrzewanie, ce cztery ha osiem o dodać ce u dodać ha dwa o.
Rys.5. Równanie reakcji łagodnego utlenienia podczas ogrzewania z użyciem tlenku miedzi dwa.
Inne reakcje z udziałem alkoholi
Alkohole mogą stanowić substrat w reakcji alkoholizy chlorków kwasowych, bezwodników kwasowych i estrów.
Do niedawna używano probierza trzeźwości, w którym wprowadzany alkohol utleniał się do kwasu pod wpływem silnego utleniacza, czyli dichromianu sześć potasu. Ta reakcja zachodzi w środowisku kwaśnym i towarzyszy jej zmiana barwy roztworu z pomarańczowej na zieloną.
Równanie reakcji: dwa ka dwa ce re dwa o siedem (nad ce er zaznaczono szósty stopień utlenienia), pod wzorem napis: pomarańczowy, dodać trzy ce ha trzy, nad ce zaznaczono minus trzeci stopień utlenienia, połączony wiązaniem pojedynczym z ce ha dwa, nad ce zaznaczono minus pierwszy stopień utlenienia, połączony wiązaniem pojedynczym z grupą o ha dodać osiem ha dwa es o cztery strzałka w prawo dwa ce er dwa otworzyć nawias okrągły es o cztery zamknąć nawias okrągły trzy razy wzięte, nad ce er zaznaczono trzeci stopień utlenienia, pod wzorem napis: zielony, dodać dwa ka dwa es o cztery dodać trzy ce ha trzy ce o o ha, nad pierwszym ce minus trzeci stopień utlenienia, nad drugim ce trzeci stopień utlenienia, dodać jedenaście ha dwa o.
Rys.6. Równanie reakcji alkoholizy
Reakcje alkoholi związane z rozerwaniem wiązania Ce-O
Reakcje z halogenowodorami (Ha Ce el, Ha Be er, Ha I) prowadzą do utworzenia halogenków alkilowych.
Równanie reakcji: jedna cząsteczka butanolu dodać jedna cząsteczka chlorowodoru strzałka w prawo jedna cząsteczka chlorobutanu dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce cztery ha dziewięć o ah dodać ha ce el strzałka w prawo ce cztery ha dziewięć ce el dodać ha dwa o.
Rys.2. Równanie reakcji alkoholu z halogenowodorem (HX).
Reakcje eliminacji wody w wysokiej temperaturze i w obecności katalizatora (A el 2 O 3) prowadzą do powstawania alkenów.
Równanie pierwsze: jedna cząsteczka propanolu strzałka w prawo, nad strzałką tlenek glinu trzy ogrzewanie, jedna cząsteczka propenu dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce trzy ha siedem o ha strzałka w prawo, nad strzałką a el dwa o trzy ogrzewanie, ce trzy ha sześć dodać ha dwa o.
Równanie drugie: jedna cząsteczka butanolu strzałka w prawo, nad strzałką tlenek glinu trzy ogrzewanie, jedna cząsteczka butenu dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce cztery ha dziewięć o ha strzałka w prawo, nad strzałką a el dwa o trzy ogrzewanie, ce cztery ha osiem dodać ha dwa o.
Rys. 3. Równanie reakcji eliminacji wody z alkoholu w wysokiej temperaturze i w obecności katalizatora
Eliminacja cząsteczki wody zachodzi zgodnie z regułą Zajcewa.
Reakcja odwodnienia dwóch cząsteczek alkoholu w obecności kwasu Ha 2 eS O 4 prowadzi do utworzenia cząsteczki eteru (następuje zerwanie wiązania Ce O w jednej cząsteczce alkoholu i wiązania O Ha w drugiej):
Równanie reakcji: jedna cząsteczka etanolu dodać jedna cząsteczka etanolu strzałka w prawo, nad strzałką napis: kwas / ogrzewanie, jedna cząsteczka eteru dietylowego dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce dwa ha pięć o ha dodać ce dwa ha pięć o ha strzałka w prawo, nad strzałką napis: kwas / ogrzewanie, ce dwa ha pięć dwa razy wzięte o dodać ha dwa o.
Rys. 4. Równanie reakcji odwodnienia dwóch cząsteczek alkoholu
Reakcje utleniania alkoholi
Cząsteczkę wody można odłączyć z alkoholu poprzez łagodne utlenianie podczas ogrzewania z użyciem tlenku miedzi dwa.
Równanie pierwsze: jedna cząsteczka etanolu dodać jedna cząsteczka tlenku miedzi dwa strzałka w prawo, nad strzałką napis: ogrzewanie, jedna cząsteczka etanalu dodać jedna cząsteczka miedzi dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce dwa ha pięć o ha dodać ce u o strzałka w prawo, nad strzałką napis: ogrzewanie, ce ha trzy ce ha o dodać ce u dodać ha dwa o.
Równanie drugie: jedna cząsteczka butanolu dodać jedna cząsteczka tlenku miedzi dwa strzałka w prawo, nad strzałką napis: ogrzewanie, jedna cząsteczka butanalu dodać jedna cząsteczka miedzi dodać jedna cząsteczka wody, czyli ce cztery ha dziewięć o ha dodać ce u o strzałka w prawo, nad strzałką napis: ogrzewanie, ce cztery ha osiem o dodać ce u dodać ha dwa o.
Rys.5. Równanie reakcji łagodnego utlenienia podczas ogrzewania z użyciem tlenku miedzi dwa.
Inne reakcje z udziałem alkoholi
Alkohole mogą stanowić substrat w reakcji alkoholizy chlorków kwasowych, bezwodników kwasowych i estrów.
Do niedawna używano probierza trzeźwości, w którym wprowadzany alkohol utleniał się do kwasu pod wpływem silnego utleniacza, czyli dichromianu sześć potasu. Ta reakcja zachodzi w środowisku kwaśnym i towarzyszy jej zmiana barwy roztworu z pomarańczowej na zieloną.
Równanie reakcji: dwa ka dwa ce re dwa o siedem (nad ce er zaznaczono szósty stopień utlenienia), pod wzorem napis: pomarańczowy, dodać trzy ce ha trzy, nad ce zaznaczono minus trzeci stopień utlenienia, połączony wiązaniem pojedynczym z ce ha dwa, nad ce zaznaczono minus pierwszy stopień utlenienia, połączony wiązaniem pojedynczym z grupą o ha dodać osiem ha dwa es o cztery strzałka w prawo dwa ce er dwa otworzyć nawias okrągły es o cztery zamknąć nawias okrągły trzy razy wzięte, nad ce er zaznaczono trzeci stopień utlenienia, pod wzorem napis: zielony, dodać dwa ka dwa es o cztery dodać trzy ce ha trzy ce o o ha, nad pierwszym ce minus trzeci stopień utlenienia, nad drugim ce trzeci stopień utlenienia, dodać jedenaście ha dwa o.
Rys.6. Równanie reakcji alkoholizy
Źródło: GroMar Sp. z o.o. oprac. na podst.: M. Krzeczkowska, J. Loch, A. Mizera, Repetytorium chemia: Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony , Wydawnictwo Szkolne PWN, Warszawa - Bielsko‑Biała 2010., licencja: CC BY-SA 3.0.
Słownik dehydratacja dehydratacja
odwodnienie; reakcja chemiczna, w której wyniku z jednej lub jednocześnie z dwóch cząsteczek związku chem. zostaje usunięta cząsteczka wody
zasada Lewisa zasada Lewisa
teoria, wg której kwasami są jony lub cząsteczki mające niedobór elektronów, mogące reagować z jonami lub cząsteczkami zawierającymi wolne pary elektronowe
halogenki alkilowe halogenki alkilowe
organiczne związki chemiczne, pochodne alkanów, w których jeden lub więcej atom wodoru został zastąpiony przez atom halogenu, np. fluor, chlor, brom, jod
estry estry
związki organiczne, pochodne kwasów i alkoholi lub fenoli
grupa hydroksylowa grupa hydroksylowa
hydroksyl; - OH ; jednowartościowa grupa, która wchodzi w skład cząsteczek wielu związków chemicznych, jak np. nadtlenek wodoru HO - OH , tlenowe kwasy nieorg. (np. azotowy(V) HO - NO 2 ); grupa funkcyjna alkoholi i fenoli oraz związków wielofunkcyjnych (np. hydroksykwasów)
reguła Zajcewa reguła Zajcewa
Reguła sformułowana przez rosyjskiego chemika, Aleksandra Zajcewa w 1875 roku. W reakcjach eliminacji, w których powstaje wiązanie C = C , powstają zawsze w przewadze bardziej rozgałęzione izomery. Inaczej - otrzymanym produktem głównym będzie zawsze związek posiadający największą ilość podstawników alkilowych, przyłączonych do atomu węgla przy wiązaniu podwójnym.
wiązanie σ sigma wiązanie σ sigma
wiązanie chem. między atomami, utworzone przez jedną wiążącą parę elektronów; najczęściej jest wiązaniem σ sigma , a we wzorach związków chemicznych przedstawia się je zwykle w postaci pojedynczej kreski, np. wiązanie między atomami węgla w cząsteczce etanu H 3 C - CH 3
Bibliografia Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Repetytorium chemia. Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony , Warszawa - Bielsko‑Biała 2010.