alkoller ve özellikleri

2008-03-27 00:27:00

ALKOLLER

Karbon atomuna bağlı OH grubu içeren organik bileşikler sınıfından birinin genel adı. Alkol Arapça kuhl (aynı zamanda kohl veya kohol) kökünden türemiştir. Önceleri “çok ince toz” anlamında kullanılırdı, fakat zamanla “ esans” anlamında kullanılmaya başlandı. Daha sonra da bu terim şaraptaki alkolü işaret etmek üzere, şarap ruhlarına uygulanır oldu.

Günümüzde alkol terimi, -OH grubu içeren alifatik hidrokarbon türevleri için kullanılmak tadır.

Alkoller, yapı olarak pek karmaşık molekül sayılmazlar. Moleküllerinde yalnızca bir

-OH grubu olabildiği gibi ,(mono alkoller) daha çok sayıda –OH grubu ve yanı sıra diğer

fonksiyonel gruplar bulunabilir. –OH grubunun molekülde bulunduğu yer ve sayısına göre

alkoller farklı tiplere ayrılırlar ve buna bağlı olarak adlandırılırlar.

Tipleri ve Adlandırılması:

Bir sınıflandırmaya göre, bir alkolde –OH grubu, eğer C zincirinin sonuna bağlı ise pri-

mer alkol, -OH grubunun bağlı olduğu C atomuna iki C atomu bağlı ise sekonder alkol denir.-OH grubunun bağlı olduğu C atomu kendisine doğrudan bağlı üç C atomu içeriyorsa,

buna da tersiyer alkol denir. Buna göre;

H H H H H H H H

H-C-C-OH CH - C – CH CH - C - C -CH

H H H OH H H H OH

a) Primer alkol b)Sekonder alkol c) tersiyer alkol

Genel ve daha eski bir adlandırmaya göre ise; etil alkol, izopropil alkol, tersiyer amil alkol

denilmiştir. Daha yüksek alkollerin(daha fazla sayıda C içeren alkoller) adları ise daha çok

bireysel adlardır.

Alkoller için ilk adlandırma sistemi, kökeni XIX. yüzyıl Alman kimyacısı Hermann Kolbe’e dayanan sistemdir. Buna göre, metanole (metil alkol) karbonil denir ve bütün alkoller karbinolün türevleri olarak adlandırılır. Karbonil terimine göre adlandırma zamanla degişmiştir.

Günümüzde kabul edilen adlandırma sistemine (uluslar arası veya Cenevre adlandırma- sistemi) göre ise , alkol adı, ana hidrokarbonun adından türetilir. Hidrokarbon adına - ol eki getirilir. Alkol adından önce moleküldeki – OH grubunun (hidroksil grubu) yeri belirtilir. Bunun için de C zinciri hidroksil grubuna en küçük numara verilecek şekilde sondan başlayarak numaralanır. Bu adlandırmaya göre;

CH3CH2CHOHCH3 2-bütanoldür.Doymamış alkollerde hidroksil grubunun yerinden önce

çift bağın yerini belirten rakam verilir.CH3CH=CH CH2OH 2-büten -1ol gibi. Molekülde di-

ğer fonksiyonel gruplardan bazıları (korboksil grubu gibi) bulunuyorsa, hidroksil grubu,adlan

rmada başta belirir ve bunun içinde hidroksi öneki getirilir.Örneğin;laktik adini(CH3CHOH

COOH) bu sisteme göre adı 2-hidroksi propanoik asittir.

Bazı alkoller yapılarında iki veya daha fazla –OH grubu icerirler. Bu alkollerden bazılarının endüstride büyük önemi vardır.İki –OHgrubu tek bir Catomuna bağolamazlar (kararlı halde bulunamazlar).Ayrı ayrıC atomlarına bağlıdırlar.Bu bileşikler dioller olarak adlandırılır.

Bu tür bileşiklere genel adlar da verilir.Örneğin dioller,glikoller olarak da adlandırılır.

H H

Yapısal formülü H – C – C – H olan etilen glikolün sistematik adı 1,2 etandioldür.

OH OH

Trioller moleküllerinde üç –OH grubu içeren alkollerdir. Bunlar için de gliseroller genel adı kullanılır.

H H H

H – C – C – CH sistematik adı 1,2,3 propantrioldür.Daha fazla –OH İçerenler ise poliolleri

OH OH OH

Oluşturur.

Genellikle tek bir adlandırma sistemine bağlıkalınarak kesin adlar kullanılmaz.Bazen bir adlandıma sistemine, bazen diğerine göre ve daha çok da yerleşmiş adlarda kullanılarak adlandırma yapılır.

Alkol Adlandırma Örnekleri

Ana hidrokarbon

Genel ad

Karbinol sistemi

Uluslar arası sistem

CH3OH

CH3CH2OH

CH3CHOHCH3

CH3CH=CHCH2OH

(CH3)3COH

metan

etan

propan

2 - büten

2- metil propan

metil alkol

etil alkol

izopropil alkol

krotil alkol

tersiyer-bütil alkol

karbinol

metil karbinol

dimetil karbinol

propenil karbinol

trimetil karbinol

metanol

etanol

2- propanol

2- büten- 1- ol

2- metil-2-propanol

Doğada bulunuşu ve hazırlanması Doğada alkollere serbest olarak pek rastlanmaz. Sık olarak başka maddelerle birleşmiş şekil- lerde, özellikle de esterler halinde görülür. Daha çok bitkilerin yaprak ve çiçeklerinden elde- edilen kokulu veya uçucu yağlarda bulunur. Bunlar çoğunlukla moleküllerinde 7 – 12 C içeren, primer, monoalkoller ( bir – OH grubu içeren alkoller ) grubudur. Kendilerine özgü kokuları nedeniyle, parfümler için değerli bileşenler oluştururlar. Dallanmış yapılı ve doymamış (çift bağ içeren) daha karmaşık alkoller (sirtonellol ve geraniol gibi) 10 C ‘lu alkollerdir, gül ve geranium yağlarında bulunur. Yağlı alkoller ( başlıca uzun, düz C zincirli alkoller ) ,sinnamik alkol (C6H5CH=CHCH2OH), fenil propil alkol ( C6H5CHOHC2H5 ), men-

tol ve terpinol (halka yapılı, 10 C’lu alkol) doğal olarak oluşan diğer alkollerdir. C atomlarına

bağlı 4 ve 5 hidroksil grubu içeren çeşitli şeker alkolleri yosunlar, likenler ve mayalarda bulu-

nur.6 C’lu ve 6 hidroksilli bir alkol olan sorbitol geniş olarak meyvelerde ve deniz yosunların

da bulunur. Kolesterol gibi steroller, bitki ve hayvanlarda, örneğin; safra, safra taşı, beyin,kan

yumurta sarısı ve çoğu bitki ürünlerinde bulunur.

Başlıca bileşeni metanol olan,odun alkolü eskiden odunun damıtılmasından elde edilirdi.

Damıtma ürünü içinde asetik asit, aseton ve diğer bazı bileşiklerle birlikte metanol bulunur. Burada metanolü saf olarak elde etmek oldukça güçtür.Sonraları yüksek saflıkta metanol elde etmekte yapay yöntem, bu yöntemin yerini almıştır.

Etil alkol, doğal bileşiklerin büyük bir grubunu oluşturan karbonhidratlardan( şeker, niş

asta gibi) biyolojik olarak fermantasyon yöntemi ile elde edilebilir.Bunun için önce patates ve

tahıllardan nişasta elde edilir ve buna malt( çimlenmiş arpa ) ilave edilir. Nişasta, malttaki en-

zimin etkisi altında hidroliz olur ve şekerleri oluşturur.Oluşan şekerlerin de mayanın katılımı-

ile fermantasyonu sağlanır fermantasyon sonucunda etil alkol ve karbon dioksit oluşur. Melas

da, fermantasyon için bir başlangıç maddesi olarak kullanılabilir ve fermantosyon için gerekli

enzimleri içeren mayanın katılımıyla, melas da bulunan şekerler, etil alkol ve karbon dioksite

dönüşür

Fermantasyon yöntemi, diğer alkolleri üretmek için de kullanılır. Örneğin; n- bütil alkol sterilize edilmiş melastan, saf kültür bakterilerinin (clostridium’un bir türü) etkisiyle fermantasyon sonucu oluşur.2,3-bütandiol melas veya buğday lapasından fermantasyon ile el-

de edilen bir glikoldür.Doğada bulunmaları nedeniyle ,birçok alkol, destilasyon(damıtma)gibi

fiziksel araçlarla veya belirtildiği gibi ısı, hidroliz ve enzimler aracılığıyla elde edilebilir.

Yapay Üretim:

Genellikle,alkollerin doğal kaynaklardan üretilmesi pahalı ve saflaştırılması güçtür.Me-

tanol, etanol, gliserol gibi çok büyük miktarda tüketilen özel alkoller, daha çok özel yöntem- lerle yapay olarak üretilirler. Kullanılan başlıca yöntemler şunlardır.

*Alkol kondensasyonu ile: Bazı alkoller, aldehitlerin veya ketonların kendileri veya bir diğe

riyle kondense olmasıyla(yoğunlaşmasıyla) ve bunu izleyen bir redüksiyon(indirgeme) adı

ile elde edilebilir.

2CH3CHOà CH3CHOHCH2CHO

yoğunlaşma ürünü

indirgeme

CH3CHOHCH2CHO---asit-----à CH3CH = CHCHO ------------àCH3(CH2)2CH2OH

-H2O kroton aldehit 2H2 1-butanol

*Grignard reaksiyonu ile: Grignard reaksiyonu, bir alkil Mg halojenürün, bir aldehit, keton veya estere katılımını içerir, oluşan ürünün hidrolizi bir alkol verir.

HCOH + RMgX-------àR- CH2-OMgX-------àR-CH2OH+MgOHX

formaldehit H2O primer alkol

*Aklenlerin (olefinlerin) hidrasyonu ile:Hidrasyon yöntemi (çift bağa suyun katılımı) özel-

likle endüstride etilenden etil alkol ve propilenden izopropil alkolün elde edilmesinde kullanı-

r. Sülfirik asit katalizör olarak kullanılmaktadır.

H2SO4

CH2=CH- CH3 + H2O----------àCH3CH(OH)CH3

*Okso reaksiyonu ile:şük molekül ağırlıklı olefinler, karbon monoksit ve hidrojen ile ko-

balt katalizör eşliğinde aldehitleri oluşturur. Aldehitlere de hidrojen katılmasıyla alkoller olu-

şur.

CH2 =CH2 + CO+H2 ----(Co)------àCH3–CH2-CHO

katalizör

CH3 – CH2 – CHO+H2 -------------àCH3 – CH2 – CH2OH

alkol

*Alkil halojenürler ve sülfatların hidrolizi ile: :Bu genel yöntem primer ve sekonder alkol-

leri oluşturur.

alkali

RX+HOH-----------àROH+HX X:Holojen

Doymamış alkollerin hazırlanması da böyle bir reaksiyon içerir.

CH2=CHCH3+Cl2 ----------àCH2=CHCH2Cl+HCl

propilen klor allil klorür hidrojen klorür

CH2 =CHCH2 Cl+NaOH---------àCH2 = CHCH2 OH+NaCl

Allil alkol

*Organik esterlerin hidralizi ile: Esterler, asit veya baz katalizörler etkisiyle hidroliz olarak

alkolü oluşturur.

R’COOR+HOH---------àR’COOH+ROH

Bu yöntem Avrupa’ da ve Japonya’da kullanılmaktadır.

*Hidrokarbonların oksitlenmesiyle:Doymuş hidrokarbonlar, yüksek sıcaklık(260derece ile

370derece arası),orta derecede basınç (15-20 Atmosfer) ve kısa aralıklarla temas ettirilen bir-katalizör kullanılarak, oksitlenerek, alkolleri oluştururlar.

*Karbonil bileşiklerinin redüksiyonu(indirgenmesi) ile:Yüksek sıcaklık ve basınçlarda kar

bonil bileşikleri (C=O grubu içeren) karmaşık katalizörlerin varlığında indirgenebilir.

=C=O+H2----------à=CHOH

Bu reaksiyonun en geniş uygulaması karbon monoksitten metanolün üretilmesidir.

CO +2H2--------àCH3OH

Karbonil bileşiklerinden, esterlerin, alkollere indirgenmesi alkali metealler aracılığıyla veya-

daha modern bir teknikle ,bakır oksit-krom oksit katalizörleri üzerinden yüksek basınç hidro-

jenerasyonu ile sağlanır.

RCOOR’+2H2--------àRCH2OH+R’OH

ALKOLLERİN ÖZELLİKLERİ

ZİKSEL ÖZELLİKLERİ:Alkoller genellikle renksiz sıvılar veya katılardır.12karbonluya kadar normal primer alkoller, oda sıcaklığında sıvı, 12 veya fazla karbon atomuna sahip alkol- ler ise oda sıcaklığında katıdırlar.Çok hidroksilli alkoller şurup şeklindedir.Karbon atomları düzeni karmaşık olan alkoller ,steroller gibi,(bunlardan kolesterol 27 karbon atomuna sahip) genellikle katıdırlar.

şük alkoller (3 karbonluya kadar olanlar) suda her oranda çözünür,5 karbonluya kadar

olan alkoller kısmi olarak çözünür, daha yüksek monoalkoller suda çözünmezler.Bütün mono

alkoller organik çözücülerde çözünürler.Alkollerin sudaki çözünürlükleri, molekül ağırlıkları-

n artmasıyla, azalmasına karşın, kaynama noktaları,buhar basınçları yoğunluk ve viskozite-

leri artar.

Bir alkole, karbon atomları sayısı değişmeksizin –OH gruplarının katılımı,sudaki çözün-

ürlüğü arttırır. Eter ve etandaki çözünürlük ise azalır. Aynı zamanda, erime noktası, kaynama

noktası, yoğunluk ve viskozite de artar.Alkoller, kendilerine karşı gelen (aynı sayıda karbon- atomuna sahip) hidrokarbonlardan daha yüksek erime ve kaynama noktalarına sahiptirler. Molekül yapısındaki dallanmalar kaynama naoktasında düşme eğilimini arttırır.

Alkollere katılan hidroksil grupları, onlara tatlılık verir.Örneğin; etanol C2H5OH tatlı de-

ğildir, propilen glikol C3H6(OH)2 hafifçe tatlı, gliserol C3H5(OH)3 tatlıdır. Mannitol denileni-

C6H8(OH)6 ise öyle tatlıdır ki şeker alkolü olarak bilinir.

8 karbonluya kadar olan düşük molekül ağırlıklı alkoller, kendilerine özgü kokulara sah- iptirler. 8-12 karbon atomlu alkollerin kokuları gül veya zambak kokusu gibidir, parfümlerde kullanılır. 12 karbonludan daha yüksek alkoller ise kokusuzdurlar.

Bazı Alkollerin Fiziksel Özellikleri

uluslararası sistem

genel ad

C atom sayı

formülü

erime nok

Kaynama nok.

yoğunluk

Metanol

Etanol

1-propanol

2-propanol

2-propen-1-ol

1-bütanol

1-pentanol

1-dodekanol

1-oktadekanal

9-oktadekenol

1,2etandiol

1,2,3-propantriol

Fenil metanol

Metil alkol

Etil alkol

n-propil alkol

izopropilalkol

allil alkol

n-bütil alkol

n-amil alkol

lauril alkol

stearil alkol

oleil alkol

glikol

gliserol

benzil alkol

1

2

3

3

3

4

5

12

18

18

2

3

7

CH3OH

CH3CH3OH

CH3CH2CH2OH

(CH3)2CHOH

CH2=CHCH2OH

CH3(CH2)2CH2OH

CH3(CH2)3CH2OH

CH3(CH2)10CH2OH

CH3(CH2)16CH2OH

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2OH

CH2OHCH2OH

CH2OHCHOHCH2OH

C6H5CH2OH

-93,9

-117,3

-126,5

-89,5

-129

-89,53

-79

26

59,4

67

-11,5

20

-15,3

64,96

78,5

97,4

82,4

97

117,25

138

259

332

334

198

290

205,35

0,7914

0,7893

0,8035

0,7855

0,8540

0,8098

0,8144

0,8309

0,8124

0,8489

1,1088

1,2613

1,0419

 

MYASAL ÖZELLİKLERİ: Alkollerin kimyasal reaksiyonları, genel olarak onlara bağlı

olan hidroksil grupları ve bu grupların moleküldeki yerlerine bağlı olarak oluşur.Ayrıca hidro

karbon kökünün cinsi(doymuş oluşu, olmayışı) ve diğer fonksiyonel grupların varlığı da reak

siyonları etkiler.

Alkoller nötr (asit veya baz olmayan) bileşiklerdir,suda iyonlaşmazlar.Yine de alkali met

allerle reaksiyona girdikleri zaman, asitler gibi etki yaparlar. Kuvvetli asitlerle reaksiyona gir

dikleri zaman ise baz görevi görürler. Tersiyer alkoller alkollerin, en fazla bazik olanıdır.

Alkoller, diğer fonksiyonel gruplara sahip olan bileşiklere benzer olarak, yer değiştirme,

katılma, ayrılma ve oksidasyon-redüksiyon (yükseltgenme-indirgenme) reaksiyonları verirler.

Buna göre başlıca kimyasal-reaksiyonları şunlardır:

*Alkoller, genellikle amonyak ile aminleri vermek üzere reaksiyon verir ve alkilasyon ürümleri verirler.

R

ROH+NH3-------------àRNH2+H2O ROH+RNH2-----------à NH+H2O

Alkil amin R

Dialkil amin

*Alkoller, hidrojen halojenürler veya fosfor trihalojenürler ile alkil halojenürleri oluştururlar.

ROH+HCl--------àRCl+H2O 3 ROH+PCl3---------à3RCl+P(OH)3

Alkil klorür

Bu reaksiyonlar yer değiştirme reaksiyonlarına örnektir.Örneğin;alkoldeki –OH grubu, Cl ile yer değiştirmektedir.

*Su çekme (dehidrasyon) maddeleri, alkollerden suyu ayırarak, doymamış bileşikler oluşturur.

H2SO4

CH3CH2OH-----------àCH2=CH2+H2O

alken

er reaksiyonda iki molekül alkol bulunuyorsa eter oluşur.

2ROH-------àROR+H2O

eter

Tersiyer alkoller daha kolay su vererek aklenlere dönüşür. Primer alkollerde ise bu dönüşme en yavaştır.Bu reaksiyonlar, ayrılma reaksiyonlarına örnektir.

*Primer alkollerin yükseltgenmesi veya dehidrojenasyonu(hidrojen ayrılması) ile aldehitler, sekonder alkollerin yükseltgenmesi ise ketonları oluşturur.

300 derece

CH3CH2OH--------------àCH3CHO+H2

Yüksek sıcaklıkta etil alkolün dehidrojenasyonu ile asetaldehit oluşması, bu reaksiyona iyi bir örnektir.

*Alkoller, alkali metaller ile metal alkolatları(alkoksitleri) oluşturur.

2ROH+ 2Na---------à2RONa + H2

Sodyum alkolat

Alkolatlar da su ile hidroliz olarak, alkol ve hidroksitoluşturur.

RONa+H2O----------àROH+NaOH

*Alkoller organik ve inorganik asitlerle esterleri oluşturmak üzere reaksiyon verirler.Örneğin; dumanlı sülfirik asitle alkil sülfatları verir

ROH+H2SO4+SO3----------àROSO3H+H2SO4

Karboksilik asitlerle, karboksilik esterleri oluştururlar.

H2SO4

CH3COOH+CH3CH2OH----------------àCH3COOCH2CH3+H2O

Asetik asit etil alkol etil asetat

YOLOJİK VE TIBBİ ÖZELLİKLERİ:Metanol dışında, doymuş mono alkollerin çoğu

endüstriyel kullanımda birikerek iç organlara zarar verme bakımından, çok fazla tehlikeli değ

ildir, fakat bazıları birikerek sinir sistemini etkileyebilir. Alifatik alkollerin merkezi sinir siste

mi üzerine toksik etkisi uyuşturma şeklindedir ve genellikle alkolün molekül ağırlığının artmasıyla artar. Fizyolojik olarak, bütün alkoller ana hidrokarbonlardan(aynı C atomuna sahip hidrokarbonlar) daha zayıf uyuşturuculardır.Metabolik farklar, toksiklik derecesi ve cinsine etki eder. Örneğin; etil alkol, birikerek etkilemeyen bir zehirdir, çünkü , insan vücudu hızla onu karbon dioksite ve suya dönüştürür.Buna karşılık metil alkol şişeleri üzerine, zehirlidir etiketi yapıştırılır.Çünkü onun, vücutta yok olma hızı çok yavaştır. Parçalandığında formaldehit ve formik asite dönüşür.Her ikisi de sinir dokularına zehir etkisi yapar ve göz dokusuna da hasar verebilir.

Sekizden fazla karbon atomu içeren alkollerin düşük uçuculuk ve zayıf suda çözünürlük nedeni ile, mide veya tenefüs yoluyla alınma olasılığı azalır. Aynı karbon sayılı alkollerde, primer alkollerden, sekonder ve tersiyer alkollere doğru toksik etki azalır. Doymamışlık da toksik niteliğinde belirgin bir artma meydana getirir. Örneğin;allil alkol, n-propil alkolden 30 kezdaha fazla toksiktir.

****Ticari acıdan önemli alkoller****

Metanol , Etanol, Propanoller, Bütanoller, Dioller ve Triollerdir.

3243
0
0
Yorum Yaz