الكحول (الكيمياء)

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 18 صور
الموسوعة الحرة

نموذج كروي وعصوي لجزيء كحول ( R3COH ). تمثل الكرات الحمراء والبيضاء مجموعة الهيدروكسيل ( -OH ) . تشير الأحرف الثلاثة "R" إلى بدائل الكربون أو ذرات الهيدروجين. [ 1 ]

في الكيمياء ، الكحول ( من العربية : الكحل ) [ 2 ] هو نوع من المركبات العضوية التي تحتوي على مجموعة هيدروكسيل واحدة على الأقل ( -OH ) مرتبطة بذرة كربون مشبعة . [ 3 ] [ 4 ] تتراوح الكحولات من البسيطة، مثل الميثانول والإيثانول ، إلى المعقدة، مثل كحولات السكر والكوليسترول . يؤثر وجود مجموعة الهيدروكسيل بشكل كبير على خصائص الهيدروكربونات ، مانحًا إياها خصائص محبة للماء (جاذبة للماء). توفر مجموعة الهيدروكسيل موقعًا لحدوث العديد من التفاعلات . 

تاريخ

كانت قابلية اشتعال أبخرة النبيذ معروفة لدى فلاسفة الطبيعة القدماء، مثل أرسطو (384-322 قبل الميلاد)، وثيوفراستوس ( حوالي 371-287 قبل الميلاد)، وبلينيوس الأكبر (23/24-79 ميلادي). [ 5 ] ومع ذلك، لم يُفضِ ذلك مباشرةً إلى عزل الكحول، حتى مع تطور تقنيات التقطير في مصر الرومانية خلال القرنين الثاني والثالث الميلاديين . [ 6 ] ومن الملاحظات المهمة، التي وردت لأول مرة في أحد الكتابات المنسوبة إلى جابر بن حيان (القرن التاسع الميلادي)، أن إضافة الملح إلى النبيذ المغلي، مما يزيد من تطايره ، قد يُعزز قابلية اشتعال الأبخرة الناتجة. [ ٧ ] ورد ذكر تقطير النبيذ في مؤلفات عربية تُنسب إلى الكندي ( حوالي ٨٠١-٨٧٣ م) والفارابي ( حوالي ٨٧٢-٩٥٠ م )، وفي الكتاب الثامن والعشرين من كتاب التصريف للزهراوي (باللاتينية: أبو القاسم، ٩٣٦-١٠١٣ م) (والذي تُرجم لاحقًا إلى اللاتينية باسم Liber servatoris ). [ ٨ ] في القرن الثاني عشر، بدأت تظهر وصفات إنتاج الماء المغلي ( "الماء المحترق"، أي الكحول) عن طريق تقطير النبيذ بالملح في عدد من المؤلفات اللاتينية، وبحلول نهاية القرن الثالث عشر، أصبح مادة معروفة على نطاق واسع بين الكيميائيين في أوروبا الغربية. [ ٩ ]

تصف مؤلفات تاديو ألديروتي (1223-1296) طريقةً لتركيز الكحول تتضمن التقطير التجزيئي المتكرر باستخدام جهاز تقطير مبرد بالماء، حيث يمكن الحصول على كحول بنسبة نقاء تصل إلى 90%. [ 10 ] درس أرنالد من فيلانوفا (1240-1311 م) ويوحنا من روبيسيسا ( حوالي 1310-1366 ) الخصائص الطبية للإيثانول، واعتبره الأخير مادةً حافظةً للحياة قادرةً على الوقاية من جميع الأمراض ( ماء الحياة، الذي أطلق عليه يوحنا أيضًا جوهر النبيذ). [ 11 ]

التسمية

أصل الكلمة

كلمة "الكحول" مشتقة من الكلمة العربية " الكحل " ( بالعربية : الكحل ، بالحروف اللاتينية :  al-kuḥl )، وهي مسحوق يُستخدم ككحل للعين. [ 12 ] الجزء الأول من الكلمة ( al- ) هو أداة التعريف العربية ، وهو ما يُعادل أداة التعريف "the" في اللغة الإنجليزية. أما الجزء الثاني من الكلمة ( kuḥl ) فله عدة أصول في اللغات السامية ، وهو في الأصل مشتق من الكلمة الأكادية 𒎎𒋆𒁉𒍣𒁕 ( guḫlum )، والتي تعني الإثمد أو الأنتيمون . [ 13 ]

كما هو الحال مع أسلافها في اللغة العربية واللغات القديمة، استُخدم مصطلح الكحول في الأصل للإشارة إلى المسحوق الناعم جدًا الناتج عن تسامي معدن الإثمد الطبيعي لتكوين كبريتيد الأنتيمون الثلاثي Sb₂S₃ . وكان يُعتبر جوهر هذا المعدن أو "روحه". وقد استُخدم كمطهر وكحل للعيون ومستحضر تجميل . لاحقًا ، اتسع معنى الكحول ليشمل المواد المقطرة عمومًا، ثم انحصر مرة أخرى في الإيثانول، عندما أصبحت كلمة "المشروبات الروحية" مرادفًا للمشروبات الكحولية القوية . [ 14 ]

استخدم كل من باراسيلسوس وليبافيوس مصطلح الكحول للدلالة على مسحوق ناعم، حيث تحدث الأخير عن كحول مشتق من الأنتيمون. وفي الوقت نفسه ، يستخدم باراسيلسوس الكلمة للدلالة على سائل متطاير؛ إذ يرد مصطلحا "alcool" أو "alcool vini" بكثرة في كتاباته. [ 15 ]

يقدم بارثولوميو تراهيرون ، في ترجمته لكتابات جون فيجو عام 1543 ، الكلمة كمصطلح يستخدمه المؤلفون "الهمجيون" للدلالة على "المسحوق الناعم". كتب فيجو: "يستخدم المؤلفون الهمجيون الكحول، أو (كما أجدها مكتوبة أحيانًا) الكحول، للدلالة على أنعم مسحوق." [ 16 ]

يشرح معجم الكيمياء (Lexicon Chymicum) لويليام جونسون، الصادر عام 1657، كلمة "alcohol" بأنها "antimonium sive stibium". [ 17 ] وبالتوسع، أصبحت الكلمة تشير إلى أي سائل يتم الحصول عليه بالتقطير، بما في ذلك "alcohol of wine"، أي خلاصة النبيذ المقطرة. ويشير ليبافيوس في كتابه " Alchymia " (1594) إلى " vini alcohol vel vinum alcalisatum ". ويشرح جونسون (1657) كلمة "alcohol vini " بأنها " quando omnis superfluitas vini a vino separatur, ita ut accensum ardeat donec totum consumatur, nihilque fæcum aut phlegmatis in fundo remaneat ". واقتصر معنى الكلمة على "روح النبيذ" (المادة الكيميائية المعروفة اليوم باسم الإيثانول ) في القرن الثامن عشر، ثم امتد ليشمل فئة المواد التي تُعرف باسم "الكحولات" في الكيمياء الحديثة بعد عام 1850. [ 16 ]

تم ابتكار مصطلح الإيثانول في عام 1892، من خلال دمج كلمة " إيثان " مع اللاحقة "-ول" من كلمة "الكحول"، والتي تم تعميمها كلاحقة . [ 18 ]

يشير مصطلح الكحول في الأصل إلى الكحول الأساسي الإيثانول (الكحول الإيثيلي)، والذي يستخدم كدواء وهو الكحول الرئيسي الموجود في المشروبات الكحولية .

تظهر اللاحقة -ol في الاسم الكيميائي للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) لجميع المواد التي تكون فيها مجموعة الهيدروكسيل هي المجموعة الوظيفية ذات الأولوية القصوى. وعند وجود مجموعة ذات أولوية أعلى في المركب، يُستخدم البادئة hydroxy- في اسمه وفقًا لـ IUPAC. كما تشير اللاحقة -ol في الأسماء غير المعتمدة على IUPAC (مثل الباراسيتامول أو الكوليسترول ) عادةً إلى أن المادة كحول. مع ذلك، فإن بعض المركبات التي تحتوي على مجموعات وظيفية هيدروكسيلية لها أسماء شائعة لا تتضمن اللاحقة -ol أو البادئة hydroxy- ، مثل سكريات الجلوكوز والسكروز .

الأسماء النظامية

تُستخدم تسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) في المنشورات العلمية، وفي الكتابات التي تتطلب تحديدًا دقيقًا للمادة. عند تسمية الكحولات البسيطة، يُحذف الحرف " e" من اسم سلسلة الألكان ويُضاف اللاحقة "-ol " ، كما في "الإيثانول" من اسم سلسلة الألكان " الإيثان ". [ 19 ] عند الضرورة، يُشار إلى موضع مجموعة الهيدروكسيل برقم بين اسم الألكان واللاحقة " -ol": بروبان-1-ول لـ CH₃CH₂CH₂OH، وبروبان - 2 - ول لـ CH₃CH ( OH ) CH₃ . إذا وُجدت مجموعة ذات أولوية أعلى (مثل الألدهيد أو الكيتون أو حمض الكربوكسيل )، يُستخدم البادئة "هيدروكسي-" ، [ 19 ] كما في 1-هيدروكسي-2-بروبانون ( CH₃C ( O) CH₂OH ) . [ 20 ] تسمى المركبات التي تحتوي على أكثر من مجموعة هيدروكسيل واحدة بالبوليولات . ويتم تسميتها باستخدام اللواحق -ديول، -تريول، إلخ، بعد قائمة أرقام مواقع مجموعات الهيدروكسيل، كما هو الحال في بروبان-1،2-ديول لـ CH 3 CH(OH)CH 2 OH (بروبيلين جليكول).

أمثلة على الكحوليات وتمثيلاتها
الصيغة البنائيةالصيغة الهيكليةالاسم المفضل وفقًا لتسمية IUPACأسماء منهجية أخرىالأسماء الشائعةدرجة
CH 3 −CH 2 −CH 2 −OHبروبان-1-أول1-بروبانول؛ كحول ن -بروبيلبروبانولأساسي
بروبان-2-أول2-بروبانولكحول الأيزوبروبيل؛ إيزوبروبانولالمرحلة الثانوية
سيكلوهكسانول  المرحلة الثانوية
2-ميثيل بروبان-1-أول2-ميثيل-1-بروبانولكحول الأيزوبوتيل؛ إيزوبوتانولأساسي
كحول ثالثي أميل2-ميثيل بيوتان-2-أول؛ 2-ميثيل-2-بيوتانولتي إيه إيهالتعليم العالي

في الحالات التي ترتبط فيها مجموعة الهيدروكسيل بذرة كربون sp2 على حلقة عطرية ، يُصنف الجزيء بشكل منفصل على أنه فينول ويُسمى وفقًا لقواعد الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) لتسمية الفينولات. [ 21 ] تتميز الفينولات بخصائص فريدة ولا تُصنف ضمن الكحولات.

الأسماء الشائعة

في سياقات أخرى أقل رسمية، يُشار إلى الكحول غالبًا باسم مجموعة الألكيل المقابلة متبوعًا بكلمة "كحول"، مثل: كحول الميثيل ، كحول الإيثيل . قد يُسمى كحول البروبيل كحول ن -بروبيل أو كحول أيزوبروبيل ، وذلك بحسب ما إذا كانت مجموعة الهيدروكسيل مرتبطة بذرة الكربون الطرفية أو الوسطى في سلسلة البروبان المستقيمة . وكما هو موضح في التسمية المنهجية، إذا كانت هناك مجموعة أخرى في الجزيء لها الأولوية، فغالبًا ما يُشار إلى جزء الكحول باستخدام البادئة "هيدروكسي-". [ 22 ]

في التسمية القديمة، يمكن تسمية الكحولات كمشتقات للميثانول باستخدام اللاحقة "-كاربينول". على سبيل المثال، يمكن تسمية (CH3 ) 3COH باسم ثلاثي ميثيل كاربينول .

التعليم الابتدائي والثانوي والثالثي

تُصنَّف الكحولات إلى أولية وثانوية ( sec- ، s- ) وثالثية ( tert- ، t- )، بناءً على عدد ذرات الكربون المرتبطة بذرة الكربون التي تحمل مجموعة الهيدروكسيل الوظيفية . وتُستخدم أحيانًا الاختصارات العددية 1° و2° و3° في السياقات غير الرسمية. [ 23 ] الصيغة العامة للكحولات الأولية هي RCH₂OH . أبسط كحول أولي هو الميثانول ( CH₃OH )، حيث R = H، يليه الإيثانول، حيث R = CH₃ ، وهي مجموعة الميثيل . أما الكحولات الثانوية فهي تلك التي تأخذ الصيغة RR'CHOH، وأبسطها هو 2-بروبانول ( R = R' = CH₃ ) . بالنسبة للكحولات الثالثية، يكون الشكل العام هو RR'R"COH. أبسط مثال على ذلك هو ثالثي بوتانول (2-ميثيل بروبان-2-ول)، حيث يُمثل كل من R وR' وR" مجموعة CH3 . في هذه الاختصارات، تُمثل R وR' وR" بدائل ، مثل مجموعات الألكيل أو غيرها من المجموعات العضوية المرتبطة بها.

أمثلة

يكتبصيغةاسم IUPACالاسم الشائع
الكحولات أحادية الهيدروكسيلCH 3 OHالميثانولكحول الخشب
C 2 H 5 OHالإيثانولالكحول، الكحول الطبي
C 3 H 7 OHبروبان-2-أولكحول الأيزوبروبيل، كحول طبي
C 4 H 9 OHبوتان-1-أولالبيوتانول، كحول البوتيل
C 5 H 11 OHبنتان-1-أولالبنتانول، كحول الأميل
C 16 H 33 OHهيكساديكان-1-أولكحول السيتيل
الكحولات متعددة الهيدروكسيل ( كحولات السكر)C 2 H 4 (OH) 2إيثان-1،2-ديولإيثيلين جليكول
C3H6 ( OH ) 2​بروبان-1،2-ديولبروبيلين جليكول
C 3 H 5 (OH) 3بروبان-1،2،3-تريولالجلسرين
C 4 H 6 (OH) 4بيوتان-1،2،3،4-تترايولإريثريتول ، ثريتول
C 5 H 7 (OH) 5بنتان-1،2،3،4،5-بنتولإكسيليتول
C6H8 ( OH ) 6​هيكسان-1،2،3،4،5،6-هيكسولمانيتول ، سوربيتول
C7H9 ( OH ) 7​هيبتان-1،2،3،4،5،6،7-هيبتولفوليميتول
الكحولات الأليفاتية غير المشبعةC 3 H 5 OHبروب-2-إين-1-أولكحول الأليل
C 10 H 17 OH3,7-ثنائي ميثيل أوكتا-2,6-ديين-1-أولجيرانيول
C3H3OH​​​​بروب-2-ين-1-أولكحول البروبارجيل
الكحولات الأليفاتيةC6H6 ( OH ) 6​سيكلوهكسان-1،2،3،4،5،6-هكسولإينوزيتول
C 10 H 19 OH5-ميثيل-2-(بروبان-2-يل)سيكلوهكسان-1-أولالمنثول

التطبيقات

إجمالي استهلاك الكحول المسجل للفرد (15+) سنويًا، باللترات من الإيثانول النقي [ 24 ]

للكحولات تاريخ طويل من الاستخدامات المتعددة. بالنسبة للكحولات الأحادية البسيطة، والتي هي محور هذه المقالة، فإن أهم الكحولات الصناعية هي: [ 25 ]

  • الميثانول، بشكل رئيسي لإنتاج الفورمالديهايد وكمادة مضافة للوقود
  • الإيثانول، وخاصة للمشروبات الكحولية، ومضاف للوقود، ومذيب، ولتعقيم الأدوات الطبية في المستشفيات. [ 26 ]
  • 1-بروبانول، 1-بيوتانول، وكحول أيزوبوتيل لاستخدامها كمذيبات ومواد أولية للمذيبات
  • الكحولات C6-C11 المستخدمة في الملدنات ، على سبيل المثال في كلوريد البولي فينيل
  • الكحول الدهني (C12–C18)، مواد أولية للمنظفات

يُعد الميثانول أكثر أنواع الكحول الصناعية شيوعاً، حيث بلغ إنتاجه حوالي 12 مليون طن سنوياً في عام 1980. وتبلغ الطاقة الإنتاجية الإجمالية لأنواع الكحول الأخرى ما يقارب نفس الكمية، موزعة بالتساوي تقريباً. [ 25 ]

سمية

فيما يتعلق بالسمية الحادة، تتميز الكحولات البسيطة بانخفاض سميتها الحادة ، حيث يمكن تحمل جرعات تصل إلى عدة ملليلترات. أما بالنسبة للبنتانولات والهكسانولات والأوكتانولات والكحولات الأطول، فتتراوح الجرعة المميتة الوسطية (LD50 ) بين 2 و5 غ/كغ (في الجرذان، عن طريق الفم). ويُعد الإيثانول أقل سمية حادة. [ 27 ] جميع الكحولات مهيجات جلدية خفيفة. [ 25 ]

يُعدّ الميثانول والإيثيلين جليكول أكثر سمية من الكحولات البسيطة الأخرى. ويتأثر استقلابهما بوجود الإيثانول، الذي يتمتع بألفة أعلى لإنزيم نازع هيدروجين الكحول في الكبد . وبهذه الطريقة، يُطرح الميثانول سليمًا في البول. [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]

الخصائص الفيزيائية

بشكل عام، تجعل مجموعة الهيدروكسيل الكحولات مركبات قطبية . تستطيع هذه المجموعات تكوين روابط هيدروجينية فيما بينها ومع معظم المركبات الأخرى. وبسبب وجود مجموعة الهيدروكسيل القطبية، تكون الكحولات أكثر قابلية للذوبان في الماء من الهيدروكربونات البسيطة. يمتزج الميثانول والإيثانول والبروبانول بالماء . أما 1-بيوتانول ، الذي يحتوي على سلسلة كربونية رباعية، فهو متوسط ​​الذوبان.

بسبب الروابط الهيدروجينية ، تميل الكحولات إلى امتلاك درجات غليان أعلى من الهيدروكربونات والإيثرات المماثلة . تبلغ درجة غليان الكحول الإيثانول 78.29  درجة مئوية، مقارنةً بـ 69 درجة مئوية للهكسان  ، و34.6 درجة مئوية لثنائي إيثيل الإيثر . 

حدوث في الطبيعة

توجد الكحولات على نطاق واسع في الطبيعة، كمشتقات للجلوكوز مثل السليلوز والهيميسليلوز ، وفي الفينولات ومشتقاتها مثل اللجنين . [ 31 ] وانطلاقًا من الكتلة الحيوية ، يُنتج تجاريًا 180 مليار طن سنويًا من الكربوهيدرات المعقدة (بوليمرات السكر) (حتى عام 2014). [ 32 ] وتنتشر العديد من الكحولات الأخرى في الكائنات الحية، كما يتضح في سكريات أخرى مثل الفركتوز والسكروز ، وفي البوليولات مثل الجلسرين ، وفي بعض الأحماض الأمينية مثل السيرين . أما الكحولات البسيطة مثل الميثانول والإيثانول والبروبانول فتوجد بكميات قليلة في الطبيعة، ويتم تصنيعها صناعيًا بكميات كبيرة لاستخدامها كسلائف كيميائية ووقود ومذيبات.

إنتاج

الهيدروكسيل

تُنتَج العديد من الكحولات عن طريق الهيدروكسيل ، أي إضافة مجموعة هيدروكسيل باستخدام الأكسجين أو عامل مؤكسد مشابه. يُعدّ الهيدروكسيل الوسيلة التي يُعالج بها الجسم العديد من السموم ، حيث يُحوّل المركبات المحبة للدهون إلى مشتقات محبة للماء يسهل إخراجها. وتُسهّل إنزيمات تُسمى الهيدروكسيلازات والأوكسيدازات هذه التحويلات.

يتم إنتاج العديد من الكحولات الصناعية، مثل سيكلوهكسانول لإنتاج النايلون ، عن طريق الهيدروكسيل.

عمليات زيغلر والأكسو

في عملية زيغلر ، تُنتَج الكحولات الخطية من الإيثيلين وثلاثي إيثيل الألومنيوم، ثم تُؤكسد وتُحلَّل مائيًا. [ 25 ] يُوضَّح هنا تركيب مثالي لـ 1-أوكتانول :

آل(C 2 H 5 ) 3 + 9 C 2 H 4 → آل(C 8 H 17 ) 3
Al(C 8 H 17 ) 3 + 3O + 3 H 2 O → 3 HOC 8 H 17 + Al(OH) 3

تُنتج هذه العملية مجموعة من الكحولات التي يتم فصلها عن طريق التقطير .

تُنتَج العديد من الكحولات العليا عن طريق الهدرجة الفورمية للألكينات متبوعة بالهدرجة. عند تطبيقها على ألكين طرفي ، كما هو شائع، نحصل عادةً على كحول خطي: ​​[ 25 ]

RCH=CH 2 + H 2 + CO → RCH 2 CH 2 CHO
RCH 2 CH 2 C H O + 3 H 2 → RCH 2 CH 2 CH 2 OH

تُنتج هذه العمليات كحولات دهنية ، وهي مفيدة في صناعة المنظفات.

تفاعلات الإماهة

تُنتج الصناعة الكحولات الجزيئية منخفضة الوزن (مثل الإيثانول، [ 33 ] إيزوبروبانول، 2-بيوتانول، و ثالثي -بيوتانول) من خلال هدرجة الألكينات المحفزة حمضياً ، والتي تُستخلص عادةً من نواتج تكسير النفط الخام المقطر . تُستخدم طريقتان: الطريقة المباشرة والطريقة غير المباشرة. في الطريقة غير المباشرة، يُحوّل الألكين إلى إستر كبريتات ، والذي يُخضع لاحقاً للتحلل المائي. أما الطريقة المباشرة فتتجنب استخدام المركبات الوسيطة، وتستخدم الماء بدلاً من ذلك لإخماد أيون الكربونيوم الوسيط .

تكفي الكواشف الأقل قوة لإجراء عملية إضافة مجموعتين وظيفيتين متجاورتين . في الصناعة، يتكون ثنائي هيدروكسي إيثيلين جليكول عند تحلل أكسيد الإيثيلين .

في المختبر، يحفز حمض الكبريتيك أيضًا عملية إضافة الماء إلى الألكينات لتكوين كحولات ثانوية أو ثالثية. وتتم عمليات إضافة الماء الصافية الأكثر تحكمًا عبر خطوات متعددة، مع وجود وسيط وظيفي متجاور. وهكذا، تُشكل عملية الأكسدة الزئبقية في البداية كحولًا عضويًا زئبقيًا، والذي يمكن أن يخضع بعد ذلك لإزالة المعدن بالاختزال؛ وتتفاعل الألكينات مع N- بروموسكسينيميد والماء لتكوين هالوهيدرينات . وفي عملية الهيدروبورنة-الأكسدة ، وعملية موكاياما المرتبطة بها ، تتم إضافة المعدن إلى الألكين ، ثم أكسدته.

التخمير

يُستخلص الإيثانول عن طريق تخمير الجلوكوز (الذي يُستخلص غالبًا من النشا ) بوجود الخميرة، وينتج عن ذلك ثاني أكسيد الكربون. ومثل الإيثانول، يُمكن إنتاج البيوتانول بعمليات التخمير. ومن المعروف أن خميرة السكاروميسيس تُنتج هذه الكحولات العليا عند درجات حرارة أعلى من 24 درجة مئوية . كما يُمكن لبكتيريا كلوستريديوم أسيتوبوتيلكوم أن تتغذى على السليلوز (وهو أيضًا كحول) لإنتاج البيوتانول على نطاق صناعي. [ 34 ]  

الاستبدال

تتفاعل هاليدات الألكيل الأولية مع محلول هيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم المائي لإنتاج الكحولات في تفاعلات الاستبدال الأليفاتي النيوكليوفيلي . أما هاليدات الألكيل الثانوية، وخاصة الثالثية، فتنتج ناتج الحذف (الألكين). تتفاعل كواشف غرينيارد مع مجموعات الكربونيل لإنتاج الكحولات الثانوية والثالثية. ومن التفاعلات المشابهة تفاعل باربييه وتفاعل نوزاكي-هياما-كيشي .

تخفيض

تُختزل الألدهيدات أو الكيتونات باستخدام بوروهيدريد الصوديوم أو هيدريد الليثيوم والألومنيوم (بعد معالجة حمضية). ومن طرق الاختزال الأخرى التي تستخدم إيزوبروبوكسيد الألومنيوم اختزال ميروين-بوندورف-فيرلي . أما الهدرجة غير المتناظرة لنويوري فهي اختزال غير متناظر لإسترات بيتا-كيتو.

تحضير الكحول الثانوي

ردود الفعل

نزع البروتون

بقيم pKa المائية التي تتراوح بين 16 و19 تقريبًا ، تُعد الكحولات ، بشكل عام، أحماضًا أضعف قليلًا من الماء . ومع القواعد القوية مثل هيدريد الصوديوم أو الصوديوم، فإنها تُكوّن أملاحًا تُسمى الألكوكسيدات ، بصيغة عامة RO − M + (حيث R هو ألكيل وM هو فلز ).

R−OH + NaH → R−O − Na + + H 2
2 R−OH + 2 Na → 2 R−O − Na + + H 2

تتأثر حموضة الكحولات بشدة بالذوبان . في الحالة الغازية، تكون الكحولات أكثر حمضية منها في الماء. [ 35 ] في ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO )، تبلغ قيمة ثابت تأين الكحولات (والماء) حوالي 29-32. ونتيجة لذلك، تُعد الألكوكسيدات (والهيدروكسيدات) قواعد قوية ونوكليوفيلات فعالة (على سبيل المثال، في تفاعل ويليامسون لتخليق الإيثر ) في هذا المذيب. على وجه الخصوص، يمكن استخدام أيونات RO⁻ أو HO⁻ في ثنائي ميثيل سلفوكسيد لتوليد تراكيز توازن كبيرة من أيونات الأسيتيليد من خلال نزع البروتون من الألكاينات (انظر تفاعل فافورسكي ). [ 36 ] [ 37 ]

الاستبدال النيوكليوفيلي

تتفاعل الكحولات الثالثية مع حمض الهيدروكلوريك لإنتاج كلوريد الألكيل الثالثي . أما الكحولات الأولية والثانوية فتُحوّل إلى الكلوريدات المقابلة باستخدام كلوريد الثيونيل وكواشف كلوريد الفوسفور المختلفة. [ 38 ]

بعض التحويلات البسيطة للكحولات إلى كلوريدات الألكيل

وبالمثل، تتحول الكحولات الأولية والثانوية إلى بروميدات الألكيل باستخدام ثلاثي بروميد الفوسفور ، على سبيل المثال:

3 R−OH + PBr 3 → 3 RBr + H 3 PO 3

في عملية إزالة الأكسجين بارتون-ماكومبي، يتم إزالة الأكسجين من الكحول إلى ألكان باستخدام هيدريد ثلاثي بوتيل القصدير أو مركب ثلاثي ميثيل بوران - الماء في تفاعل استبدال جذري .

جفاف

في الوقت نفسه، تحتوي ذرة الأكسجين على أزواج إلكترونية حرة غير مرتبطة، مما يجعلها قاعدية ضعيفة في وجود أحماض قوية مثل حمض الكبريتيك . على سبيل المثال، مع الميثانول:

حموضة وقاعدية الميثانول

عند معالجة الكحولات بأحماض قوية، تخضع لتفاعل حذف E1 لإنتاج الألكينات . ويخضع هذا التفاعل، بشكل عام، لقاعدة زايتسيف ، التي تنص على أن الألكين الأكثر استقرارًا (عادةً الأكثر استبدالًا) هو الذي يتكون. تُحذف الكحولات الثالثية بسهولة عند درجة حرارة أعلى بقليل من درجة حرارة الغرفة، بينما تتطلب الكحولات الأولية درجة حرارة أعلى.

هذا رسم تخطيطي لعملية نزع الماء من الإيثانول المحفزة بالحمض لإنتاج الإيثيلين :

يتطلب تفاعل الإزالة الأكثر تحكمًا تكوين إستر الزانثات .

تحلل البروتونات

تتفاعل الكحولات الثالثية مع الأحماض القوية لتكوين الكربوكاتيونات. يرتبط هذا التفاعل بنزع الماء منها، كما في حالة إيزوبوتيلين من كحول ثالثي بوتيل. يوجد نوع خاص من تفاعلات نزع الماء يشمل ثلاثي فينيل ميثانول ، وخاصة مشتقاته المستبدلة بالأمين. عند معالجتها بالحمض، تفقد هذه الكحولات الماء لتكوين كربوكاتيونات مستقرة، وهي أصباغ تجارية. [ 39 ]

تحضير البنفسجي البلوري عن طريق التحلل البروتوني للكحول الثالثي.

الأسترة

يتفاعل الكحول والأحماض الكربوكسيلية في ما يسمى عملية أسترة فيشر . ويتطلب هذا التفاعل عادةً عاملًا مساعدًا ، مثل حمض الكبريتيك المركز.

R−OH + R'−CO 2 H → R'−CO 2 R + H 2 O

يتم تحضير أنواع أخرى من الإسترات بطريقة مماثلة - على سبيل المثال، يتم صنع إسترات توسيل (توسيلات) عن طريق تفاعل الكحول مع كلوريد 4-تولوين سلفونيل في البيريدين .

أكسدة

يمكن أكسدة الكحولات الأولية ( R -CH₂OH ) إما إلى ألدهيدات ( R-CHO ) أو إلى أحماض كربوكسيلية ( R -CO₂H ) . أما أكسدة الكحولات الثانوية ( R₁R₂CH - OH ) فتنتهي عادةً عند مرحلة الكيتون ( R₁R₂C =O ) . بينما تُقاوم الكحولات الثالثية ( R₁R₂R₃C -OH ) الأكسدة .

تتم عملية الأكسدة المباشرة للكحولات الأولية إلى أحماض كربوكسيلية عادةً عبر الألدهيد المقابل، والذي يتم تحويله عبر هيدرات الألدهيد ( R−CH(OH) 2 ) عن طريق التفاعل مع الماء قبل أن يتم أكسدته بشكل أكبر إلى حمض الكربوكسيل.

آلية أكسدة الكحولات الأولية إلى أحماض كربوكسيلية عبر الألدهيدات وهيدرات الألدهيد

تُعدّ الكواشف المستخدمة لتحويل الكحولات الأولية إلى ألدهيدات مناسبةً أيضاً لأكسدة الكحولات الثانوية إلى كيتونات. ومن هذه الكواشف كاشف كولينز وكاشف ديس-مارتن . ويمكن إجراء الأكسدة المباشرة للكحولات الأولية إلى أحماض كربوكسيلية باستخدام برمنجنات البوتاسيوم أو كاشف جونز .

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. على الرغم من شيوع وصفها بـ"الأملاح"، إلا أن ألكوكسيدات الفلزات القلوية تُوصف بنيويًا بشكل أدق بأنها تجمعات قليلة الوحدات أو سلاسل بوليمرية. فعلى سبيل المثال، يتكون بوتوكسيد البوتاسيوم الثالثي من رباعي الوحدات المكعب الشكل، [ t -BuOK] 4 ، الذي يبقى حتى في المذيبات القطبية مثل رباعي هيدروفيوران (THF).

الاقتباسات

  1. ↑ "الكحولات" . موسوعة المصطلحات الكيميائية الصادرة عن الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية . 2014. doi : 10.1351/goldbook.A00204 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 ديسمبر 2013 .{{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  2. ↑ "أصل كلمة 'الكحول'"" . ساينس فرايداي . 2 أكتوبر 2018. تم الاطلاع عليه في 30 سبتمبر 2024 .
  3. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " الكحولات ". doi : 10.1351/goldbook.A00204
  4. ↑ سول باتاي، محرر (1971). مجموعة الهيدروكسيل . كيمياء باتاي للمجموعات الوظيفية. doi : 10.1002/9780470771259 . ISBN 978-0-470-77125-9.
  5. ^ بيرثيلوت م ، هوداس أو في (1893). La Chimie au Moyen Âge . المجلد. أنا – الثالث. باريس: المطبعة الوطنية. المجلد الأول، صفحة 137.
  6. ^ بيرثيلوت وهوداس 1893 ، المجلد. أنا، ص 138 – 139 .
  7. ↑ الحسن، أ. ي. (2009). "الكحول وتقطير النبيذ في المصادر العربية من القرن الثامن". دراسات في الكيمياء: قضايا نقدية في الكيمياء والكيمياء اللاتينية والعربية . هيلدسهايم: دار نشر جورج أولمز. ص 283-298 . (المحتوى نفسه متوفر أيضاً على موقع المؤلف الإلكتروني ).
  8. ↑ الحسن 2009 (المحتوى نفسه متاح أيضًا على موقع المؤلف الإلكتروني )؛ انظر بيرتيلو وهوداس 1893 ، المجلد الأول، الصفحات 141، 143. في بعض الأحيان، كان يُضاف الكبريت أيضًا إلى النبيذ (انظر بيرتيلو وهوداس 1893 ، المجلد الأول، الصفحة 143 ).
  9. ↑ مولتهاوف، آر. بي. (1966). أصول الكيمياء . لندن: أولدبورن. رقم ISBN 978-2-88124-594-7.الصفحات 204-206.
  10. ↑ هولميارد إي جيه (1957). الخيمياء . هارموندسوورث: كتب بنجوين. ISBN 978-0-486-26298-7.{{cite book}}: عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة ) الصفحات 51-52.
  11. ↑ برينسيبي إل إم (2013). أسرار الخيمياء . شيكاغو: مطبعة جامعة شيكاغو. ISBN 978-0-226-10379-2.الصفحات 69-71.
  12. ↑ هاربر د . "الكحول" . إتيمونلاين . ماونينغ تك . تم الاطلاع عليه في 17 مايو 2018 .
  13. ^ زيمرن، هاينريش (1915) Akkadische Fremdwörter als Beweis für babylonischen Kultureinfluss (في المانيا)، لايبزيغ: أ. إيدلمان، صفحة 61
  14. ↑ لونينجر هـ (21 ديسمبر 2004). "أصل كلمة "الكحول""" . موسوعة فياس . تم الاطلاع عليها بتاريخ 17 مايو 2018 .
  15. ↑ تشيشولم هـ ، محرر (1911). "الكحول" . الموسوعة البريطانية . المجلد 1 ( الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج. ص 525.    
  16. 1 2 "الكحول، اسم". قاموس أكسفورد الإنجليزي على الإنترنت . مطبعة جامعة أكسفورد . 15 نوفمبر 2016.
  17. ↑ جونسون دبليو (1652). معجم الكيمياء .
  18. ↑ أرمسترونغ، هـ. إي. (8 يوليو 1892). "مساهمات في نظام تسمية دولي. تسمية الحلقات" . وقائع الجمعية الكيميائية 8 (114): 128. doi : 10.1039/PL8920800127 . بما أن الـ "ol" تشير إلى مشتق OH، فلا يبدو أن هناك سببًا يمنع كلمة "حمض" من أن تدل على مجموعة الكربوكسيل، وأن الـ "al" من أن تدل على مجموعة الكربوكسيل (COH)؛ وبالتالي، فإن أسماء الإيثانول والإيثانال وحمض الإيثانويك، أو ببساطة حمض الإيثان، ستشير إلى مشتقات الإيثان OH وCOH وCOOH.
  19. 1 2 ويليام رويش. "الكحولات" . النص الافتراضي للكيمياء العضوية . مؤرشف من الأصل في 19 سبتمبر 2007. تم الاسترجاع في 14 سبتمبر 2007 .
  20. ↑ تسمية المركبات العضوية وفقًا لتسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). الكحولات، القاعدة C-201 .
  21. ↑ قاعدة تسمية الكيمياء العضوية C-203: الفينولات
  22. ↑ "كيفية تسمية المركبات العضوية باستخدام قواعد الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية" . www.chem.uiuc.edu . قسم الكيمياء بجامعة إلينوي . تاريخ الاطلاع: ١٤ نوفمبر ٢٠١٦ .
  23. ↑ رويش دبليو (2 أكتوبر 2013). "تسمية الكحولات" . chemwiki.ucdavis.edu/ . مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 2014. تم الاطلاع عليه في 17 مارس 2015 .
  24. ↑ "التقرير العالمي عن حالة الكحول لعام 2004" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 9 أكتوبر 2022. تم الاطلاع عليه في 28 نوفمبر 2010 .
  25. 1 2 3 4 5 فالبي ج، بهرمان هـ، ليبس و، ماير د. "الكحولات الأليفاتية". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. doi : 10.1002/14356007.a01_279 . ISBN 978-3-527-30673-2..
  26. ↑ "الكحول | التعريف، الصيغة، والحقائق | بريتانيكا" . www.britannica.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 نوفمبر 2024 .
  27. ↑ سمية الإيثانول
  28. ↑ شيب إل جيه، سلوتر آر جيه، فيل جيه إيه، بيزلي دي إم (30 سبتمبر 2009). "بحار مصاب بالعمى والتشوش" . المجلة الطبية البريطانية . 339 b3929. doi : 10.1136/bmj.b3929 . PMID 19793790. S2CID 6367081 .  
  29. ↑ زيمرمان، هـ. إي.، بوركهارت، ك. ك.، دونوفان، ج. و. (1999). "التسمم بالإيثيلين جليكول والميثانول: التشخيص والعلاج". مجلة تمريض الطوارئ . 25 (2): 116-120 . doi : 10.1016/S0099-1767(99)70156-X . PMID 10097201 . 
  30. ↑ لوبيرت س (2000). "التسمم بالإيثانول، والإيزوبروبانول، والميثانول، والإيثيلين جليكول". ممرضة العناية المركزة . 20 (6): 41-47 . doi : 10.4037/ccn2000.20.6.41 . PMID 11878258 . 
  31. ↑ نيمز إتش إتش، شميت يو، شواب إي، ويتمان أو، وولف إف (2000). "الخشب". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi : 10.1002/14356007.a28_305 . ISBN 978-3-527-30385-4.
  32. ↑ ليشتنثالر، ف. و. (2010). "الكربوهيدرات كمواد خام عضوية". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi : 10.1002/14356007.n05_n07 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  33. ↑ لودجسدون، جيه إي (1994). "الإيثانول". في: كروسفيتز، جيه آي (محرر). موسوعة التكنولوجيا الكيميائية . المجلد 9 ( الطبعة الرابعة). نيويورك: جون وايلي وأولاده. ص 820. ISBN    978-0-471-52677-3.
  34. ↑ زفيرلوف دبليو، بيريزينا أو، فيليكودفورسكايا جي إيه، شوارتز دبليو إتش (أغسطس 2006). "إنتاج الأسيتون والبيوتانول البكتيري بالتخمر الصناعي في الاتحاد السوفيتي: استخدام النفايات الزراعية المحللة في التكرير الحيوي". علم الأحياء الدقيقة التطبيقي والتكنولوجيا الحيوية . 71 (5): 587-97 . doi : 10.1007/s00253-006-0445-z . PMID 16685494. S2CID 24074264 .  
  35. ↑ سميث إم بي، مارش جيه (2007). الكيمياء العضوية المتقدمة: التفاعلات، والآليات، والبنية ( الطبعة السادسة). نيويورك: وايلي-إنترساينس. ISBN  978-0-471-72091-1.
  36. ↑ أحمد ج، سوين أ.ك، داس أ، جوفينداراجان ر، بهونيا م، ماندال س.ك (14 نوفمبر 2019). "مركب أسيتيليد البوتاسيوم لتحفيز إضافة مجموعات وظيفية إلى الألكاين الطرفية باستخدام بوتوكسيد البوتاسيوم كمحفز أولي" . مجلة الاتصالات الكيميائية . 55 (92): 13860-13863 . doi : 10.1039/C9CC07833A . ISSN 1364-548X . PMID 31670328. S2CID 204974842 .   
  37. ↑ WO1994012457A1 ، بابلر، جيمس هـ، "عملية تحضير الألكينولات الثلاثية"، صدر في 9 يونيو 1994 
  38. ↑ براون، جي دبليو (1971). "إزاحة مجموعات الهيدروكسيل". مجموعة الهيدروكسيل (1971) . كيمياء المجموعات الوظيفية لباتاي. الصفحات 593-639 . doi : 10.1002/9780470771259.ch11 . ISBN  978-0-470-77125-9.
  39. ↑ جيسنر تي، ماير يو (2000). "أصباغ ثلاثي أريل الميثان وثنائي أريل الميثان". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. doi : 10.1002/14356007.a27_179 . ISBN 978-3-527-30673-2.

مراجع عامة

  • ميتكالف، أ. أ. (1999). العالم في كلمات كثيرة . هوتون ميفلين. رقم ISBN 0-395-95920-9.