Question

شرح تفاعلات الكحولات بالتفصيل 

شرح الخواص الكيميائية للكحولات

Reactions of alcohols

Answer 1

تفاعلات الكحولات Reactions of alcohols

- تقوم الكحولات بتفاعلات تشتمل على:

•  كسر الرابطة بين الهيدروجين والأكسجين في مجموعة الهيدروكسيل 

• كسر الرابطة بين الأكسجين وذرة الكربون التي تحمل مجموعة الهيدروكسيل. 

(1) حمضية الكحولات

- تتفاعل الكحولات مع هذه معادن المجموعة الأولى والثانية في الجدول الدوري ومع عناصر معينة في المجموعة الثالثة أيضاً 

- وهذا التفاعل ما هو إلا تفاعل أكسدة واختزال حيث يتأكسد المعدن ( يفقد الكترونات ويكتسب شحنة موجبة) ويختزل البروتون إلى الهيدروجين: 

 2H⁺ + 2e^- → H₂

- ومن الأمثلة على تفاعلات الكحولات مع المعادن مايلي:

(2) تفاعل الكحولات مع هاليدات الهيدروجين

- تتفاعل الكحولات مع هاليدات الهيدروجين لتتكون هاليدات الألكيل. 

- لهذا التفاعل أهميته في تحضير الهاليدات الألكيلية أي يتم في هذا التفاعل استبدال مجموعة الهيدروكسيل بذرة الهالوجين. 

- ويحفز هذا التفاعل بالحمض ولا يسير بمعدل ملموس ما لم يوجد حمض قوي، قد يكون هاليد الحمض المستخدم أو قد يكون حمضاً قوياً مثل حمض الكبريتيك.

- ولايتم استبدال مجموعة الهيدروكسيل في الكحول نفسه لأن مثل هذا الاستبدال يتطلب استبدال أيون الهيدروكسيد وهو قاعدة قوية حيث أن القواعد الضعيفة في العادة هي التي تمثل مجموعات سهلة الإزاحة (مغادرة جيدة). 

- فالكحول الثالثي يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك المخفف dilute HCl وعند درجة حرارة الغرفة إذ يتكون كلوريد الألكيل المطابق.

- أما كلوريد الألكيل الناشيء من الكحول الأولي فلا يتم إلا بالتسخين ومع حمض الهيدروكلوريك المركز HCl.

(3) تفاعل الكحولات مع PX₃

3R - OH + PX₃ → 3R - X + H₃PO₃

 X = Br , I ) (R = 1^o , 2^o ))

- يتفاعل الكحول في الخطوة الأولى مع PX₃ ليكون مجموعة مزاحة سهلة ومن ثم يتمكن أيون الهاليد من إزاحتها وبالتالي تكوين هاليد الألكيل.

(4) تفاعل الكحولات مع SOCl₂

  

(5) انتزاع الماء من الكحول

- تخضع الكحولات إلى حادثة انتزاع جزىء الماء (Dehydration) لتتكون الأألكينات المطابقة ، وذلك عند درجات حرارة عالية وتركيز عال من الحمض.

- الأحماض المستخدمة في هذه التفاعلات مثل حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك. هذا وقد تستخدم حموض لويس مثل أكسيد الألومنيوم.

- تترتب الكحولات من حيث سهولة فقد جزىء الماء على النحو التالي: الكحول الثالثي أسهل فقداً لجزئ الماء من الكحول الثانوي هو بدوره أسهل من الكحول الأولي. 

- فالكحولات الأولية تحتاج لدرجة حرارة أعلى وتركيز حمضي أعلى:

- أما الكحولات الثالثية فهي تفقد جزىء الماء بسهولة فمثلاً يكفي استخدام حمض كبريتيك تركيزه %۲۰% وعند درجة حرارة ٨٥م في حالة كحول بيوتيل الثالثي.

Answer 2

 (6) تفاعل الكحولات مع الأحماض الكربوكسيلية

- تتفاعل الكحولات مع الأحماض الكربوكسيلية أو بعض مشتقاتها لتتكون الاسترات Esters حسب المعادلة العامة التالية:

- تنشأ  ثلاثي نيتروجليسرول من تفاعل حمض النتريك مع كحول ثلاثي المجموعة الهيدروكسيلية هو الجليسرول وتعرف تجارياً بنتروجليسرول.

 (7) تفاعل تحضير الايثرات 

- تنشأ الايثرات من إزالة أو انتزاع جزىء ماء من جزيئين من الكحول.

- ويتم ذلك بوجود الحمض (يستخدم في العادة حمض الكبريتيك) وعند درجة حرارة عالية كما يتضح من المثال التالي:

- ويجري هذا التفاعل باستخدام أقل من مكافيء من الحمض المعدني (H₂SO₄)، وهذا يعني أن جزءاً فقط من الكحول هو الذي يتحول إلى أيون الأوكسونيوم في حين يمثل الجزء الآخر من الكحول كاشفاً نيكلوفيلياً يستبدل جزىء الماء من أيون الأوكسونيوم كي ينتج الحمض المرافق للايثر الذي بدوره هو الأخير قادر على إعطاء بروتون كي ينتج الايثر الحر كما يتضح من المعادلة العامة التالية:

 

- يقتصر هذا التفاعل في المختبر على تحضير الايثرات المتماثلة (المتناظرة) تلك التي لها أوزان جزيئية منخفضة أي أنه يمكن تقطيرها من وسط التفاعل فهي الغالب ذات درجات غليان منخفضة مقارنة بدرجات غليان النواتج الأخرى. 

- أما الأيثرات غير المتماثلة فلا يصح تحضيرها وفقاً لهذه الطريقة لأن استخدام كحولين مختلفين يؤدي إلى تكون خليط من أربعة مركبات ايثرية. 

- وتحضر الايثرات غير المتماثلة في المختبر وفقاً لطريقة وليمسون حيث يحل أيون الكوكسيد محل الهاليد في هاليد الألكيل.

 (8) أكسدة الكحولات Oxidation of Alcohols

- تتأكسد الكحولات الأولية إلى ألدهيدات أو حموض كربوكسيلية، بينما تتأكسد الكحولات الثانوية إلى كيتونات.

- قد تتم عملية الأكسدة في كلا الحالتين بوجود عامل مساعد حيث يتكون إثر ذلك الألدهيدات أو الكيتونات. 

- هذا ويمكن أن تتم عملية الأكسدة باستخدام عوامل مؤكسدة كيميائية مثل حمض الكروميك الذي يؤكسد الكحولات الأولية والثانوية إلى ألدهيدات أو كيتونات على التوالي. 

- أما البرمنجنات فتؤكسد الكحولات الأولية إلى حموض كربوكسيلية أما الثانوية فتتأكسد إلى كيتونات.

أما الكحولات الثالثية فلا تتفاعل مع المواد المؤكسدة في الأوساط القاعدية، وقد تخضع لتفاعلات نزع في الأوساط الحمضية إذ تنشأ الأوليفينات.