أغوال (كيمياء عضوية)
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
الغول (بفتح الغين) في العربية هو كل ما يغول العقل أي يذهبه فكان أن أطلقه الكيميائيين العرب على منتجات التخمر المسكرة ثم انتقل إلى أوروبا ليصبح كلمة الكحول Alcohol. يطلق في الكيمياء العضوية على جميع المركبات التي تحتوي وظيفة الهيدروكسيل مرتبطة بسلسلة هيدروكربونية مفتوحة أو حلقية .
فهرست |
[تحرير] الخواص الفيزيائية و الكيميائية
[تحرير] السمية Toxicity
[تحرير] كيمياء الأغوال
[تحرير] طرق التحضير Preparation
[تحرير] طرق مخبرية Laboratory
هناك ثلاث طرق عامة لتحضير الأغوال :
- R-Br + KOH → R-OH + KBr
- من الألدهيدات و الكيتونات : يتم ارجاع هذه المركبات باستخدام بوروهيدريد الصوديوم أو ليتيوم ألمنيوم هيدريد :
- R-CHO - [O] → R-OH
- من الألكينات : تفاعل هدرجة محفّز حمضيا acid catalysed باستخدام حمض الكبريت المكثف كوسيط ( تعطي هذه الطريقة أغوالا ثانوية و ثالثية بشكل رئيسي )
- C2H4 + H2SO4 (l) → C2H5-HSO4
- C2H5-HSO4 + H2O → C2H5OH + H2SO4
يمكن تحضير الأغوال الثانوية باستخدام الطريقتين الأخيرتين كما يلي :
[تحرير] طرق صناعية Industrial
- التخمر : تستخدم هذه الطريقة لتحويل سكر الغلوكوز إلى إيتانول بدرجة حرارة 37°C و وجود خميرة .
- C12H22O11 → C6H12O6 + C6H12O6
- Invertase → glucose + fructose
- C6H12O6 + H2O → C2H5OH + CO2
- Glucose → zymase + ethanol
- إماهة hydration : باستخدام الايتن أو ألكينات اخرى مأخوذة من اجزاء من الزيت المقطر . و باستعمال محفز من حمض الفوسفور تحت ضغط و درجة حرارة عالية .
- ميتانول من بخار الماء : عملية اصطناع غازية يحدث فيها دمج لجزيء CO مع جزيئين H2 لإنتاج الميتانول باستخدام النحاس كمحفز ، ZnO و Al2O3 كمحفزات عند درجة حرارة 250°C و ضغط 50يساوي -100 ضغط جوي .
- [CO + H2] + H2O (g) → CH3OH
[تحرير] التفاعلات
[تحرير] نزع البروتون Deprotonation
يمكن للأغوال أن تسلك سلوك الحموض الضعيفة فتخضع لتفاعل نزع البروتون منتجة ملح الكوكسيد و ذلك إما باستخدام هيدريد صوديوم أو ن-بوتيل الليتيوم أو باستخدام أحد معدنين : الصوديوم أو البوتاسيوم .
- 2 R-OH + 2 NaH → 2 R-O-Na+ + H2↑
- 2 R-OH + 2Na → 2R-O−Na+
- مثلا 2 CH3CH2-OH + 2 Na → 2 CH3-CH2-O−Na+
الماء مشابه للعديد من الأغوال في درجة pKa لهم ، لذلك فإن التوازن الكيميائي في تفاعل الأغوال مع القلويات مثل هيدروكسيد الصوديوم ييل دوما نحو اليسار :
- R-OH + NaOH <=> R-O-Na+ + H2O (equilibrium to the left)
[تحرير] تفاعلات التبادل المحبة للنواة
لا تعتبر مجموعة الهيدروكسيل مجموعة مغادرة جيدة في تفاعلات التبادل المحبة للنواة ، لذا فإن الأغوال المعتدلة لا تشارك في هذه التفاعلات . لكن اذا حصلت برتنة للأكسجين الغولي أولا لنحصل على R−OH2+, ، عندئذ يكون لدينا مجموعة مغادرة ممتازة هي جزيئة الماء لكونها أكثر ثباتا ترموديناميا عندما تكون مستقلة و يحدث عندئذ تقاعل التبادل المحب للنواة .
الأغوال الثالثية تتفاعل مباشرة مع حمض كلور الماء لإنتاج هاليدات ألكيل ثالثية ، حيث يتم استبدال زمرة الهيدروكسيل بذرة كلور .
أما الأغوال الثنائية و الأولية فهي بحاجة لمنشط عند تفاعلها مع حمض كلور الماء ، أهم هذه المنشطات التفاعلية هي كلوريد الزنك أو يمكن احداث التحول مباشرة باستخدام كلوريد التيونيل
يمكن أيضا تحويل الأغوال إلى بروميدات اللكيل باستخدام حمض بروم الماء أو ثلاثي بروميد الفوسفور .
- 3 R-OH + PBr3 → 3 RBr + H3PO3
[تحرير] تفاعلات نزع الماء
الأغوال بحد ذاتها محبة للنواة ، لذا فإن R−OH2+ يمكن ان يتفاعل مع ROH لإنتاج ايترات و ماء . التفاعل يخضع بشكل عام لقاعدة زايتسيف ، التي تقول أن الألكين الأكثر ثباتا ( و هو عادة الألكين الأكثر تبادلية ) هو الذي يتشكل . تختلف درجة سهولة هذا التفاعل حسب رتبة الغوال فالأغوال الثالثية تخسر الماء في درجات حرارة أعلى من درجة حرارة الغرفة بقليل ، في حين تحتاج الغوال الولية درجات حرارة أعلى بكثير .
المخطط التالي يبين تفاعل نزع الماء من ايتانول متحولا إلى ايتن :
[تحرير] الأسترة
- R-OH + R'-COOH <=> R'-COOR + H2O
[تحرير] الأكسدة
3 CH3-CH(-OH)-CH3 + K2Cr2O7 + 4 H2SO4 → 3 CH3-C(=O)-CH3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O