De l'alcool - Alcohol


Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre

Modèle à boules et à coller d'une molécule d'alcool (R 3 COH). Les billes rouges et grises représentent le groupe hydroxyle (-OH). Les trois « R » pour les substituants se distingue de carbone ou des atomes d'hydrogène.
L'angle de liaison entre un groupe hydroxyle (-OH) et d'une chaîne d'atomes de carbone (R)

En chimie , un alcool est tout composé organique dans lequel le groupe hydroxyle groupe fonctionnel (- O H ) est lié à un carbone . L'alcool terme fait référence à l' origine de l'alcool primaire de l' éthanol (alcool éthylique), qui est utilisé en tant que médicament et est la principale alcool présent dans les boissons alcoolisées . Une classe importante d'alcools, dont le methanol et l' éthanol sont les membres les plus simples, comprend tous les composés de la formule générale pour ce qui est C n H 2n + 1 OH. Ce sont ces monoalcools simples qui font l'objet de cet article.

Le suffixe -ol apparaît dans le nom chimique IUPAC de toutes les substances où le groupe hydroxyle est le groupe fonctionnel avec la plus haute priorité. Lorsqu'un groupe de priorité plus élevé est présent dans le composé, le préfixe hydroxy- est utilisé dans son nom IUPAC. Le suffixe -ol dans les noms IUPAC non (tels que le paracétamol ou le cholestérol ) indique également généralement que la substance est un alcool. Cependant, de nombreuses substances qui contiennent des groupes fonctionnels hydroxyle ( en particulier les sucres, tels que le glucose et le saccharose ) ont des noms qui comprennent ni le suffixe -ol , ni le préfixe hydroxy- .

L'histoire

Distillation d'alcool était connu pour les chimistes islamiques dès le huitième siècle.

Le Arabe chimiste, al-Kindi , décrit sans ambiguïté la distillation du vin dans un traité intitulé comme « Le Livre de la chimie des parfums et distillations ».

Le persan médecin , alchimiste , polymathe et philosophe Rhazès (854 CE - 925 CE) est crédité de la découverte de l' éthanol.

Nomenclature

Étymologie

Le terme « alcool » est de l'arabe kohl ( arabe : الكحل , . Translit  al-Kuhl ), une poudre utilisée comme un eye - liner. Al est l'arabe article défini , ce qui équivaut à l' anglais. L' alcool a été utilisé pour la poudre très fine produite par la sublimation du minéral naturel stibnite pour former trisulfure d' antimoine Sb
2
S
3
. Il a été considéré comme l'essence ou « esprit » de ce minéral. Il a été utilisé commeantiseptique, eyeliner etcosmétiques. Le sens dealcool a été étendue àsubstances distillées en général, puis réduit àéthanol, lorsque« esprits » était synonyme despiritueux.

Barthélemy Traheron , dans sa traduction 1543 de Jean de Vigo , introduit le mot comme un terme utilisé par « barbares » ( maures auteurs) pour « poudre fine. » Vigo a écrit: "les barbares auctours consomment de l' alcool, ou (comme je fynde il sometymes wryten) alcofoll, pour Moost bien poudre."

Le 1657 Lexique Chymicum , par William Johnson gloses mot comme "Antimonium sive stibium." Par extension, le mot est venu de se référer à un fluide obtenu par distillation, y compris « l' alcool de vin, » l'essence du vin distillé. Libavius dans Alchymia (1594) fait référence à " l' alcool vini vel Vinum alcalisatum". Johnson (1657) gloses vini alcool comme "quando omnis superfluitas vini un separatur vino, ita ut accensum ardeat Donec totum consumatur, nihilque FAECUM phlegmatis dans Fundo aut remaneat." Le sens du mot ne servait qu'à « l' esprit du vin » (le produit chimique connu aujourd'hui comme l' éthanol soi-disant comme « alcools » dans la chimie moderne après 1850) au 18ème siècle et a été étendue à la classe de substances.

Le terme de l' éthanol a été inventé 1892, combinant le mot éthane avec la fin « -ol » de « l' alcool ».

Les noms systématiques

Nomenclature IUPAC est utilisée dans les publications scientifiques et où l' identification précise de la substance est importante, en particulier dans les cas où la relative complexité de la molécule ne fait pas un nom systématique difficile à manier. En nommant des alcools simples, le nom de la chaîne alcane perd la borne e et ajoute le suffixe -ol , par exemple , comme dans « éthanol » du nom de la chaîne alcane « éthane ». Lorsque cela est nécessaire, la position du groupe hydroxyle est indiqué par un nombre entre le nom et l'alcane -ol : propan-1-ol pour CH
3
CH
2
CH
2
OH
,propan-2-olpourCH
3
CH (OH) CH
3
. Si un groupe de priorité plus élevée est présente (exemple unaldéhyde,cétoneouacide carboxylique), le préfixehydroxy-est utilisé, par exemple, comme dans1-hydroxy-2-propanone (CH
3
C (O) CH
2
OH
).

Quelques exemples d'alcools simples et comment les nommer
CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH Propan-2-ol displayed.svg cyclohexanol displayed.svg 2-méthylpropane-1-ol displayed.svg 2-méthylbutane-2-ol displayed.svg
Propan-1-ol.svg 2-Propanol.svg cyclohexanol acsv.svg Isobutanol.svg 2-méthyl-2-butanol FormulaV1-Seite001.svg
n alcool -propyle,
propan-1-ol, ou
1-propanol
l' alcool isopropylique, le
propan-2-ol, ou le
2-propanol
cyclohexanol l' alcool isobutylique, le
2-méthylpropane-1-ol, ou
2-méthyl-1-propanol
tert alcool amyle,
2-méthylbutane-2-ol, ou
2-méthyl-2-butanol
Un alcool primaire Un alcool secondaire Un alcool secondaire Un alcool primaire Un alcool tertiaire

Dans les cas où le groupe fonctionnel OH est lié à un sp 2 carbone sur un noyau aromatique de la molécule est connue comme un phénol et est nommé en utilisant les règles de l' IUPAC pour nommer les phénols.

Noms communs

Dans d' autres contextes moins formels, un alcool est souvent appelée par le nom du groupe alkyle correspondant suivi par le mot « alcool », par exemple, un groupe méthyle alcool, éthyle alcool. Propyl alcool peut être n - propyle alcool ou l' alcool isopropylique , selon que le groupe hydroxyle est lié à l'extrémité ou au milieu de carbone sur la ligne droite propane chaîne. Comme décrit sous la dénomination systématique, si un autre groupe sur la molécule est prioritaire, la fraction d'alcool est souvent indiquée en utilisant le préfixe « hydroxy- ».

Les alcools sont ensuite classés en primaire, secondaire ( sec- , s- ) et tertiaire ( tert- , T- ), sur la base du nombre d'atomes de carbone liés à l'atome de carbone qui porte le groupe hydroxyle groupe fonctionnel . (Les raccourcis numériques respectifs 1 °, 2 °, 3 ° et sont parfois utilisés dans des contextes informels). Les alcools primaires ont des formules générales RCH 2 OH. L'alcool primaire la plus simple est le méthanol (CH 3 OH), pour lesquels R = H, et l'autre est l' éthanol, pour lesquels R = CH 3 , le groupe méthyle . Les alcools secondaires sont ceux de la formule RR'CHOH, la plus simple de ce qui est du 2-propanol (R = R '= CH 3 ). Pour les alcools tertiaires de la forme générale est RR'R "COH. L'exemple le plus simple est le tert-butanol , pour laquelle chacun des groupes R, R » (2-méthylpropane-2-ol), et R" représente un groupe CH 3 . Dans ces raccourcis, R, R » et R » représentent des substituants alkyle ou d' autres groupes ci - joint, en général organiques.

Type Formule IUPAC Nom Nom commun
monohydriques
alcools
CH 3 OH Le méthanol L'alcool méthylique
C 2 H 5 OH éthanol De l'alcool
C 3 H 7 OH Propan-2-ol L' alcool isopropylique, l'
alcool Frotter
C 4 H 9 OH Butan-1-ol Butanol,
alcool Butyl
C 5 H 11 OH Pentan-1-ol Pentanol, l'
alcool amyle
C 16 H 33 OH Hexadécane-1-ol Alcool cétylique
polyhydriques
alcools
C 2 H 4 (OH) 2 Ethane-1,2-diol L'éthylène glycol
C 3 H 6 (OH) 2 Propane-1,2-diol Propylène glycol
C 3 H 5 (OH) 3 Propane-1,2,3-triol Glycérol
C 4 H 6 (OH) 4 Butane-1,2,3,4-tétraol Érythritol , le
thréitol
C 5 H 7 (OH) 5 Pentane- 1,2,3,4,5-Pentol xylitol
C 6 H 8 (OH) 6 hexane-1,2,3,4,5,6-hexol Mannitol ,
Sorbitol
C 7 H 9 (OH) 7 Heptane-1,2,3,4,5,6,7-heptol volémitol
Insaturées
aliphatiques
alcools
C 3 H 5 OH Prop-2-ène-1-ol alcool allyl
C 10 H 17 OH 3,7-Dimethylocta-2,6-dién-1-ol géraniol
C 3 H 3 OH Prop-2-yn-1-ol alcool propargylique
alicycliques
alcools
C 6 H 6 (OH) 6 Cyclohexane-1,2,3,4,5,6-hexol inositol
C 10 H 19 OH 5-méthyl-2- (propan-2-yl) cyclohexane-1-ol Menthol

Applications

Total enregistré alcool consommation par habitant (15+), en litres d'éthanol pur

Les alcools ont une longue histoire d'innombrables utilisations. Pour de simples mono-alcools, ce qui est l'accent mis sur cet article, les suivants sont des alcools industriels les plus importants:

  • methanol, principalement pour la production de formaldéhyde et comme additif pour carburant
  • l'éthanol, principalement pour les boissons alcoolisées, les additifs pour carburants, solvants
  • 1-propanol, le 1-butanol, l'alcool isobutylique et destiné à être utilisé en tant que solvant et d'un précurseur de solvants
  • Les alcools en C6-C11 utilisés pour des plastifiants , par exemple en chlorure de polyvinyle
  • alcool gras (C12-C18), des précurseurs de détergents

Le méthanol est l'alcool industriel le plus courant, avec environ 12 millions de tonnes / an produites en 1980. La capacité combinée des autres alcools est sensiblement le même, répartis à peu près également.

Toxicité

En ce qui concerne la toxicité aiguë, les alcools simples ont une faible toxicité aiguë. Doses de plusieurs millilitres sont tolérées. Pour les pentanols , hexanols , octanols et des alcools plus longs, LD50 gamme de 2 à 5 g / kg (rats, par voie orale). Le méthanol et l' éthanol sont moins extrêmement toxiques. Tous les alcools sont irritants pour la peau doux.

Le métabolisme du methanol (et d'éthylène glycol) est affectée par la présence d'éthanol, qui a une plus grande affinité pour l'alcool déshydrogénase du foie . Dans ce méthanol façon sera excrétée intacte dans l' urine.

Propriétés physiques

En général, le groupe hydroxyle fait alcools polaire . Ces groupes peuvent former des liaisons hydrogène les uns aux autres et à la plupart des autres composés. En raison de la présence des alcools polaires OH sont plus solubles dans l'eau que les hydrocarbures simples. Le methanol, l' éthanol, le propanol et sont miscibles dans l' eau. Butanol , avec une chaîne à quatre carbone, est modérément soluble.

En raison de la liaison hydrogène , les alcools ont tendance à avoir des points d'ébullition supérieurs à ceux comparables des hydrocarbures et des éthers . Le point d'ébullition de l'éthanol à l'alcool est 78,29 ° C, par rapport à 69 ° C pour l'hydrocarbure hexane et 34,6 ° C pour l' éther diéthylique .

Présence dans la nature

alcools simples sont largement répandu dans la nature. L'éthanol est le plus important car il est le produit de la fermentation, une importante voie de production d'énergie. Les autres alcools simples sont formés uniquement en quantités infimes. alcools plus complexes sont omniprésentes, qui se manifeste en sucres, des acides aminés et des acides gras.

Production

Ziegler et oxo processus

Dans le procédé de Ziegler , les alcools linéaires sont produits à partir de l' éthylène et du triéthylaluminium suivie d' une oxydation et d' hydrolyse. Une synthèse idéalisée de 1-octanol est indiqué:

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

Le procédé génère une gamme d'alcools qui sont séparés par distillation .

De nombreux alcools supérieurs sont produits par hydroformylation d'alcènes suivie d' une hydrogénation. Lorsqu'il est appliqué à un alcène terminal, comme cela est courant, on obtient typiquement un alcool linéaire:

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

De tels procédés donnent des alcools gras , qui sont utiles pour les détergents.

réactions d'hydratation

Certains alcools de faible poids moléculaire d' une importance industrielle sont produits par l'addition d'eau à alcènes. L' éthanol, l' isopropanol, le 2-butanol et le tert-butanol sont produits par ce procédé général. Deux mises en œuvre sont employés, les méthodes directes et indirectes. La méthode directe évite la formation de produits intermédiaires stables, typiquement en utilisant des catalyseurs acides. Dans la méthode indirecte, l'alcène est converti en l' ester de sulfate , qui est ensuite hydrolyse. L'directe hydratation à l' aide d' éthylène ( hydratation d'éthylène ) ou d' autres alcènes de craquage de fractions de distillation du pétrole brut .

L' hydratation est également utilisé industriellement pour produire le diol éthylène glycol à partir d' oxyde d'éthylène .

routes biologiques

L' éthanol est obtenue par fermentation en utilisant le glucose produit à partir de sucre à partir de l' hydrolyse de l' amidon , en présence de la levure et de la température inférieure à 37 ° C pour produire de l' éthanol. Par exemple, un tel procédé peut procéder par la conversion du saccharose par l'enzyme invertase en glucose et fructose , puis la conversion du glucose par l'enzyme complexe zymase dans l' éthanol (et dioxyde de carbone).

Plusieurs espèces de bactéries bénignes de l'utilisation de l' intestin grêle fermentation comme une forme de métabolisme anaérobie . Cette métabolique réaction produit de l' éthanol en tant que produit de déchets. Ainsi, le corps humain contiennent une certaine quantité d'alcool de façon endogène produite par ces bactéries. Dans de rares cas, cela peut être suffisant pour provoquer « syndrome auto-brasserie » où sont produites des quantités enivrants d'alcool.

Comme l' éthanol, le butanol peut être produit par des procédés de fermentation. On connaît la levure Saccharomyces pour produire ces alcools supérieurs , à des températures supérieures à 75 ° F (24 ° C). La bactérie Clostridium acetobutylicum peut se nourrir de cellulose pour produire du butanol à l'échelle industrielle.

Substitution

Principaux halogénures d'alkyle réagissent avec une solution aqueuse de NaOH ou KOH principalement des alcools primaires en substitution aliphatique nucléophile . (Halogénures d'alkyle secondaires et tertiaires en particulier donneront l'élimination (alcène) produit à la place). Les réactifs de Grignard réagissent avec des carbonyles groupes en alcools secondaires et tertiaires. Les réactions sont liées à la réaction Barbier et la réaction Nozaki-Hiyama .

Réduction

Les aldéhydes ou les cétones sont réduits avec du borohydrure de sodium ou l' hydrure de lithium - aluminium (après un traitement acide). Une autre réduction de aluminiumisopropylates est la réduction Meerwein-Ponndorf-Verley . Noyori hydrogénation asymétrique est la réduction asymétrique d'esters de ß-ceto.

Hydrolyse

Alcènes engager un acide catalysée réaction d'hydratation avec de l' acide sulfurique concentré comme catalyseur qui donne des alcools secondaires ou tertiaires en général. L' hydroboration-oxydation et oxymercuration-réduction des alcènes sont plus fiables dans la synthèse organique. Les alcènes réagissent avec NBS et de l' eau dans la réaction de formation halohydrine . Amines peuvent être convertis en sels de diazonium , qui sont ensuite hydrolyse.

La formation d'un alcool secondaire par l'intermédiaire de la réduction et de l'hydratation est disponible:

Préparation d'un alcool secondaire

réactions

déprotonation

Avec un pK a d'environ 16-19, ils sont, en général, un peu plus faibles acides que l' eau . Avec des bases fortes telles que l' hydrure de sodium ou le sodium , ils forment des sels appelés alcoolates , avec la formule générale R O - M de + .

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

L'acidité des alcools est fortement affectée par solvatation . Dans la phase gazeuse, les alcools sont plus acides que l'eau.

substitution nucléophiles

Le groupe OH est pas un bon groupe partant en substitution nucléophile réactions, donc les alcools neutres ne réagissent pas dans de telles réactions. Cependant, si l'oxygène est tout d' abord protoné pour donner R-OH 2 + , le groupe partant ( de l' eau ) est beaucoup plus stable, et la substitution nucléophile puisse avoir lieu. Par exemple, les alcools tertiaires réagissent avec l' acide chlorhydrique pour produire tertiaire des halogénures d'alkyle , où le groupe hydroxyle est remplacé par un chlore , atome par substitution nucléophile unimoléculaire . Si des alcools primaires ou secondaires doivent être mis à réagir avec de l' acide chlorhydrique , un activateur tel que le chlorure de zinc est nécessaire. En mode alternatif, la conversion peut être effectuée directement en utilisant le chlorure de thionyle . [1]

Quelques simples conversions d'alcools à alkyle chlorures

Les alcools peuvent, de même, être convertis en des groupes alkyle bromures en utilisant l' acide bromhydrique ou le tribromure de phosphore , par exemple:

3 R-OH + PBr 3 → 3 RBr + H 3 PO 3

Dans la désoxygénation Barton-McCombie un alcool désoxygéné est un alcane avec de l' hydrure de tributylétain ou un triméthylbore complexe -eau dans une substitution radical réactionnel.

déshydration

Pendant ce temps, l'atome d'oxygène a paires libres d'électrons non liés qui le rendent faiblement basique en présence d'acides forts tels que l' acide sulfurique . Par exemple, avec du méthanol:

Acidité et basicité du méthanol

Lors du traitement avec des acides forts, des alcools subissent E1 réaction d'élimination pour produire des alcènes . La réaction, en général, obéit à la règle de Zaitsev , ce qui indique que l'alcène plus stable ( en général le plus substitué) est formé. Les alcools tertiaires éliminent facilement à juste au- dessus la température ambiante, mais les alcools primaires ont besoin d' une température plus élevée.

Ceci est un schéma d'acide catalysée déshydratation de l' éthanol pour produire de l' éthylène :

DehydrationOfAlcoholWithH-.png

Une réaction d'élimination plus contrôlée est la avec du disulfure de carbone et de l' iodométhane .

estérification

L' alcool et les acides carboxyliques réagissent dans la soi-disant estérification Fischer . La réaction nécessite généralement un catalyseur tel que l' acide sulfurique concentré:

R-OH + R'-CO 2 H → R'-CO 2 R + H 2 O

D' autres types d'esters sont préparés d'une manière similaire - par exemple, tosyle esters (tosylate) sont préparés par réaction de l'alcool avec p- toluènesulfonyl chlorure dans la pyridine.

Oxydation

Les alcools primaires (R-CH 2 OH) peuvent être oxydés soit des aldéhydes (R-CHO) ou des acides carboxyliques (R-CO 2 H). L'oxydation des alcools secondaires (R 1 R 2 CH-OH) se termine normalement à la cétone (R 1 R 2 de l' étape C = O). Les alcools tertiaires (R 1 R 2 R 3 C-OH) sont résistants à l' oxydation.

L'directe oxydation d'alcools primaires en acides carboxyliques se poursuit normalement par l' intermédiaire de l'aldéhyde correspondant, qui est transformé par l' intermédiaire d' un hydrate d'aldéhyde (R-CH (OH) 2 ) par réaction avec de l' eau avant de pouvoir être ensuite oxydé en l'acide carboxylique.

Mécanisme d' oxydation des alcools primaires en acides carboxyliques par des aldéhydes et des hydrates d'aldéhyde

Les réactifs utiles pour la transformation d'alcools primaires en aldéhydes sont normalement également appropriés pour l' oxydation d'alcools secondaires en cétones . Ceux - ci comprennent le réactif de Collins et Dess-Martin . L'oxydation directe d'alcools primaires en acides carboxyliques peut être effectuée en utilisant du permanganate de potassium ou le réactif de Jones .

Voir également

Remarques

Références

  • Metcalf, Allan A. (1999). Le monde en tant de mots . Houghton Mifflin. ISBN  0-395-95920-9 .

Liens externes