كحول

الكحول Alcohol أو الغول هو مصطلح يطلق في الكيمياء العضوية على جميع المركبات التي تحتوي وظيفة الهيدروكسيل مرتبطة بسلسلة هيدروكربونية مفتوحة أو حلقية.

الخواص الفيزيائية و الكيميائية

السمية Toxicity

كيمياء الكحول

طرق التحضير Preparation

طرق مخبرية Laboratory

هناك ثلاث طرق عامة لتحضير الكحول :

• من هاليدات الألكيل : تتفاعل هاليدات الألكيل مع NaOH المائي أو KOH لتعطي بشكل أساسي كحولا أولية .

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 كحولا ثانوية و ثالثية بشكل رئيسي )

C₂H₄ + H₂SO₄ (l) → C₂H₅-HSO₄

C₂H₅-HSO₄ + H₂O → C₂H₅OH + H₂SO₄

يمكن تحضير الكحول الثانوية باستخدام الطريقتين الأخيرتين كما يلي :

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

التفاعلات

نزع البروتون Deprotonation

يمكن للكحول 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 الكحول في درجة pK_a لهم ، لذلك فإن التوازن الكيميائي في تفاعل الكحول مع القلويات مثل هيدروكسيد الصوديوم ييل دوما نحو اليسار :

R-OH + NaOH <=> R-O^-Na⁺ + H₂O (equilibrium to the left)

تفاعلات التبادل المحبة للنواة

لا تعتبر مجموعة الهيدروكسيل مجموعة مغادرة جيدة في تفاعلات التبادل المحبة للنواة ، لذا فإن الكحول المعتدلة لا تشارك في هذه التفاعلات . لكن اذا حصلت برتنة للأكسجين الكحولي 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 .

الكحول الثالثية تتفاعل مباشرة مع حمض كلور الماء لإنتاج هاليدات ألكيل ثالثية ، حيث يتم استبدال زمرة الهيدروكسيل بذرة كلور .

أما الكحول 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 الكحول إلى بروميدات اللكيل باستخدام حمض بروم الماء أو ثلاثي بروميد الفوسفور .

3 R-OH + PBr₃ → 3 RBr + H₃PO₃

تفاعلات نزع الماء

الكحول 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 فالكحول 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 :

الأسترة

R-OH + R'-COOH <=> R'-COOR + H₂O

الأكسدة

3 CH₃-CH(-OH)-CH₃ + K₂Cr₂O₇ + 4 H₂SO₄ → 3 CH₃-C(=O)-CH₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7 H₂O