Hydroxyderiváty uhľovodíkov

Hydroxyderiváty uhľovodíkov (hydroxyzlúčeniny) predstavujú základnú skupinu kyslíkatých derivátov uhľovodíkov. Vznikajú formálnym nahradením jedného alebo viacerých atómov vodíka v molekule uhľovodíka charakteristickou hydroxylovou skupinou (–OH). Všeobecný vzorec monohydroxyderivátov je R–OH alebo Ar–OH. Vďaka prítomnosti elektronegatívneho atómu kyslíka vnáša hydroxylová skupina do molekuly výraznú polaritu, schopnosť vytvárať vodíkové väzby a špecifické acidobázické vlastnosti.

Podľa charakteru atómu uhlíka, na ktorý je hydroxylová skupina priamo naviazaná, ich delíme na:

• alkoholy (R–OH) – hydroxylová skupina je viazaná na alifatickom alebo alicyklickom atóme uhlíka v stave hybridizácie sp³, ktorý nie je súčasťou aromatického jadra
• aromatické alkoholy – hydroxylová skupina nie je viazaná priamo na benzénové jadro, ale na bočný (postranný) alifatický reťazec aromatického uhľovodíka (napr. benzylalkohol C₆H₅–CH₂–OH)
• fenoly (Ar–OH) – hydroxylová skupina je naviazaná priamo na atóm uhlíka v stave hybridizácie sp², ktorý je súčasťou aromatického jadra

Podľa typu uhlíkového atómu (počtu naviazaných uhlíkových zvyškov), na ktorom sa nachádza skupina –OH, rozlišujeme alkoholy (výnimku tvorí metanol CH₃–OH, ktorý má nulárny uhlík):

• primárne alkoholy (1°, R–CH₂–OH) – uhlík nesúci skupinu –OH je viazaný len na jeden ďalší atóm uhlíka (napr. etanol, propán-1-ol)
• sekundárne alkoholy (2°, R₂CH–OH) – uhlík nesúci skupinu –OH je viazaný na dva ďalšie atómy uhlíka (napr. propán-2-ol, cyklohexanol)
• terciárne alkoholy (3°, R₃C–OH) – uhlík nesúci skupinu –OH je viazaný na tri ďalšie atómy uhlíka (napr. 2-metylpropán-2-ol)

Podľa počtu hydroxylových skupín (sýtnosti) v molekule delíme hydroxyderiváty na:

• jednosýtne (monohydroxyderiváty) – obsahujú v molekule práve jednu skupinu –OH (napr. metanol, etanol, fenol)
• dvojsýtne (dioly) – obsahujú dve skupiny –OH (napr. etán-1,2-diol, benzén-1,2-diol)
• trojsýtne (trioly) – obsahujú tri skupiny –OH (napr. propán-1,2,3-triol, benzén-1,2,3-triol)
• viacsýtne (polyhydroxyderiváty) – obsahujú štyri a viac skupín –OH (patria sem alkoholické cukry ako D-glucitol či inozitol a sacharidy)

Štruktúrna stálosť geminálnych diolov a enolov link

Všetky stabilné viacsýtne alkoholy majú hydroxylové skupiny viazané na rôznych atómoch uhlíka. Zlúčeniny s viacerými skupinami –OH na tom istom uhlíku alebo so skupinou –OH na uhlíku s dvojitou väzbou sú nestále:

• geminálne dioly a trioly – zlúčeniny, ktoré majú na jednom atóme uhlíka dve alebo tri skupiny –OH, sú vzhľadom na vysokú polaritu charakteristických skupín veľmi nestále a stabilizujú sa odštiepením molekuly vody za vzniku aldehydov, ketónov alebo karboxylových kyselín:

• enoly (oxo-enolová tautoméria) – ak v priebehu chemickej reakcie vznikne zlúčenina s hydroxylovou skupinou naviazanou priamo na uhlíku s dvojitou väzbou (napr. vinylalkohol), je nestála a samovoľne sa izomerizuje (preskupením vodíka a dvojitej väzby) na stabilnejšiu karbonylovú zlúčeninu:

Názvoslovie hydroxyderivátov link

V slovenskom chemickom názvosloví sa pri pomenúvaní alkoholov a fenolov uplatňujú 3 základné princípy:

1. systematické substitučné názvoslovie (preferované IUPAC) – prítomnosť skupiny –OH sa vyjadruje zakončením -ol za názvom základného uhľovodíka, prípadne predponou hydroxy- pri prítomnosti nadradenej funkčnej skupiny
2. radikálovo-funkčné názvoslovie (skupinové) – spája názov uhľovodíkového zvyšku a triedny názov alkohol
3. triviálne a špecifické názvy – historicky a priemyselne zaužívané názvy významných alkoholov a fenolov

Systematické substitučné názvoslovie link

Ak je hydroxylová skupina v molekule hlavnou (nadradenou) charakteristickou skupinou, názov sa tvorí pripojením prípony -ol (pri viacerých skupinách -diol, -triol, -tetraol) a príslušného číselného lokantu k názvu základného uhľovodíka (hydridu). Hlavný reťazec alebo cyklus sa čísluje tak, aby uhlíky so skupinou –OH dostali čo najnižšie lokanty. Ak sa v molekule nachádza nadradená funkčná skupina (napr. karboxylová skupina –COOH), skupina –OH sa vyjadruje predponou hydroxy-:

Radikálovo-funkčné názvoslovie link

Skupinové názvoslovie sa používa pri jednoduchých jednosýtnych alkoholoch. Názov sa tvorí spojením názvu uhľovodíkového zvyšku (alkylu, cykloalkylu alebo arylalkylu) a slova alkohol:

Triviálne a špecifické názvy link

Pri viacsýtnych alkoholoch a väčšine fenolov sa v chemickej praxi prednostne používajú triviálne názvy:

Názvoslovie skupín R–O– a solí link

Jednoväzbová skupina R–O– má názov utvorený z názvu alkylu a prípony -oxy (napr. pentyloxy-, hexyloxy-), pričom pre prvé štyri nesubstituované alkyly a fenyl sa používajú skrátené tvary metoxy-, etoxy-, propoxy-, butoxy- a fenoxy- (C₆H₅–O–). Soli alkoholov (alkoholáty / alkoxidy) a fenolov (fenoláty / fenoxidy) sa pomenúvajú systémovo ako CH₃–CH₂–ONa nátrium-etanolát (etoxid sodný) alebo C₆H₅–OK kálium-fenolát (fenoxid draselný).

Fyzikálne vlastnosti a toxicita link

Fyzikálne a fyziologické vlastnosti hydroxyderivátov sú priamym dôsledkom prítomnosti hydrofilnej skupiny –OH a nepolárneho uhľovodíkového zvyšku:

• skupenstvo a vzhľad – nižšie jednosýtne alkoholy (C₁ až C₁₁) sú bezfarebné horľavé kvapaliny charakteristickej vône, vyššie alkoholy (od C₄) majú nepríjemnú vôňu a olejovitú konzistenciu a od dodekanolu (C₁₂H₂₅OH) sú to biele tuhé látky voskovitého charakteru; fenoly sú za bežných podmienok prevažne tuhé kryštalické látky s prenikavým zápachom, ktoré sa na vzduchu postupnou oxidáciou sfarbujú do ružovočervena až hneda
• vodíkové väzby a teploty varu – v dôsledku veľkého rozdielu elektronegativít kyslíka a vodíka sa medzi molekulami hydroxyderivátov vytvárajú medzimolekulové vodíkové väzby (vodíkové mostíky):

\( \ce{R-\overset{\delta-}{O}-\overset{\delta+}{H} \cdots \overset{\delta-}{O}(\overset{\delta+}{H})-R} \)

Asociácia molekúl spôsobuje, že hydroxyderiváty majú podstatne vyššie teploty varu a topenia ako príslušné uhľovodíky, halogénderiváty alebo étery s porovnateľnou molekulovou hmotnosťou. Teplota varu stúpa s dĺžkou uhlíkového reťazca a výrazne narastá s počtom –OH skupín v molekule (napr. propán -42 °C, propán-1,2-diol 187 °C, glycerol 290 °C).

• rozpustnosť – najnižšie alkoholy (metanol, etanol, propanol) sa neobmedzene miešajú s vodou v každom pomere, pretože tvoria vodíkové väzby s molekulami vody; od butanolu vyššie postupne prevláda vplyv hydrofóbneho (nepolárneho) alkylového zvyšku, rozpustnosť vo vode klesá a rastie rozpustnosť v nepolárnych rozpúšťadlách (benzín, tuky). Viacsýtne alkoholy sú vo vode lepšie rozpustné než jednosýtne a majú sladkú chuť. Fenoly sú vo vode rozpustné len obmedzene, ale dobre sa rozpúšťajú v organických rozpúšťadlách.
• biologické účinky a toxicita – nižšie alkoholy majú narkotické účinky na nervovú sústavu; metanol je prudký nervový jed spôsobujúci poškodenie zraku až smrť, zatiaľ čo vyššie alkoholy vznikajúce ako vedľajšie produkty kvasenia (pribudlina – propanol, butanol, pentanol) sú jedovatejšie než etanol. Fenoly sú silné bunkové jedy s leptavými účinkami (spôsobujú pľuzgiere a nekrotizáciu tkaniva), ktoré sa vstrebávajú aj cez neporušenú pokožku.

Reaktivita a acidobázické vlastnosti link

Chemické správanie hydroxyderivátov určujú voľné elektrónové páry na atóme kyslíka a rozdielna elektronegativita atómov vo väzbách C–O a O–H, čo sa prejavuje v 3 kľúčových oblastiach:

1. polarita väzieb a amfotérny charakter – prítomnosť elektrofilného uhlíka, nukleofilného kyslíka a kyslého vodíka
2. kyslosť hydroxyderivátov – schopnosť odštiepiť protón H⁺ v závislosti od indukčného a mezomérneho efektu
3. zásaditosť hydroxyderivátov – schopnosť viazať protón H⁺ na voľný elektrónový pár kyslíka

Polarita väzieb a amfotérny charakter link

Atóm kyslíka má vysokú elektronegativitu (\( \chi(\text{O}) \approx 3{,}5 \)), preto priťahuje väzbové elektróny z atómu uhlíka (\( \Delta\chi(\text{C–O}) = 1{,}0 \)) aj z atómu vodíka (\( \Delta\chi(\text{O–H}) = 1{,}2 \) až \( 1{,}3 \)):

\( \ce{R-\overset{\delta+}{C}H2-\overset{\delta-}{O}-\overset{\delta+}{H}} \)

Väzba O–H je polárnejšia ako väzba C–O, čo podmieňuje slabo kyslý charakter vodíka charakteristickej skupiny. Naopak, voľné elektrónové páry na kyslíku umožňujú naviazanie protónu H⁺, čo podmieňuje zásaditý charakter. V prítomnosti silných kyselín preto alkoholy vystupujú ako zásady a v prítomnosti silných zásad (alebo alkalických kovov) sa správajú ako kyseliny – majú teda amfotérny charakter.

Kyslosť hydroxyderivátov link

Alkoholy sú v porovnaní s vodou slabšími kyselinami, pretože alkylové skupiny vyvolávajú kladný indukčný efekt \( (+I) \), ktorým posúvajú elektrónovú hustotu k atómu kyslíka. Tým sa znižuje čiastkový kladný náboj na vodíku, väzba O–H sa posilňuje a protón H⁺ sa odštiepuje ťažšie než z molekuly vody.

So stúpajúcim počtom alkylových skupín (\( +I \) efektov) na uhlíku nesúcom skupinu –OH kyslosť alkoholov klesá v poradí:

\( \text{metanol} > \text{primárne alkoholy} > \text{sekundárne alkoholy} > \text{terciárne alkoholy} \)

Fenoly sú naopak výrazne kyslejšie ako alifatické alkoholy aj ako voda. Voľný elektrónový pár atómu kyslíka sa zapája do konjugácie s delokalizovanými π-elektrónmi aromatického jadra (kladný mezomérny efekt, \( +M \)). Elektrónová hustota sa posúva smerom do benzénového kruhu, čím sa zvyšuje polarita väzby O–H a uľahčuje sa odštiepenie katiónu H⁺. Navyše, vzniknutý fenolátový anión (C₆H₅–O⁻) je energeticky stabilizovaný delokalizáciou záporného náboja na aromatické jadro. Prítomnosť elektrónakceptorných substituentov so \( -I \) a \( -M \) efektom (napr. nitroskupín –NO₂) kyslosť fenolov výrazne zvyšuje.

Zásaditosť hydroxyderivátov link

Pretože kyslosť a zásaditosť tej istej látky sú navzájom komplementárne vlastnosti, zásaditosť alkoholov (ako aj zásaditosť alkoholátových aniónov R–O⁻) stúpa v opačnom poradí než ich kyslosť:

\( \text{fenoly} < \text{voda} < \text{metanol} < \text{primárne alkoholy} < \text{sekundárne alkoholy} < \text{terciárne alkoholy} \)

Najzásaditejšie sú terciárne alkoholy, pretože silný \( +I \) efekt troch alkylov najviac zvyšuje elektrónovú hustotu na atóme kyslíka (v kyslom prostredí sa v nich preto najľahšie protónuje kyslík a následne štiepi väzba C–O). Fenoly sú v dôsledku odčerpávania elektrónovej hustoty do jadra (\( +M \) efekt) slabšími zásadami ako voda.

Príprava a výroba hydroxyderivátov link

Alkoholy a fenoly sa v laboratóriu i v priemysle pripravujú niekoľkými zásadnými metódami:

• hydratácia alkénov – katalytická adícia vody na dvojitú väzbu alkénov v prítomnosti silnej minerálnej kyseliny (napr. H₂SO₄), ktorá pri nesymetrických alkénoch prebieha v súlade s Markovnikovovým pravidlom za vzniku sekundárnych alebo terciárnych alkoholov (z eténu vzniká primárny etanol):

• hydrolýza halogénderivátov – nukleofilná substitúcia \( (S_N) \) alkylhalogenidov pôsobením vodného roztoku alkalického hydroxidu alebo vlhkého oxidu strieborného (AgOH):

• redukcia (hydrogenácia) karbonylových zlúčenín – katalytickou hydrogenáciou vodíkom (H₂ za prítomnosti Ni, Pt) alebo pôsobením komplexných hydridov sa aldehydy redukujú na primárne alkoholy a ketóny na sekundárne alkoholy:

• adícia Grignardových činidiel na karbonylové zlúčeniny – nukleofilnou adíciou organohorečnatých zlúčenín (R–MgX) a následnou kyslou hydrolýzou vznikajú z formaldehydu primárne, z vyšších aldehydov sekundárne a z ketónov terciárne alkoholy
• výroba fenolu (kuménový spôsob) – priemyselne sa fenol vyrába oxidáciou kuménu (izopropylbenzénu) vzdušným kyslíkom a následným kyslým štiepením vzniknutého hydroperoxidu, pričom vedľajším cenným produktom je acetón; ďalšie metódy zahŕňajú izoláciu z čiernouhoľného dechtu, alkalické tavenie arénsulfonátov, hydrolýzu chlórbenzénu pri vysokej teplote a tlaku alebo hydrolýzu aréndiazóniových solí:

Prehľad reakcií hydroxyderivátov link

Chemické reakcie hydroxyderivátov rozdeľujeme do 5 základných skupín:

1. acidobázické reakcie (tvorba solí) – štiepenie väzby O–H pôsobením kovov a zásad alebo protónácia kyslíka kyselinami
2. nukleofilné substitúcie a esterifikácia – kyslo katalyzovaná náhrada skupiny –OH, reakcie alkoholátov a tvorba esterov
3. eliminačné reakcie (dehydratácia alkoholov) – odštiepenie molekuly vody za vzniku éterov alebo dvojitej väzby
4. oxidačné a dehydrogenačné reakcie – premena alkoholov na aldehydy, ketóny a karboxylové kyseliny a oxidácia fenolov na chinóny
5. elektrofilné substitúcie na aromatickom jadre fenolov \( (S_E) \) – reakcie na aromatickom kruhu aktivovanom skupinou –OH

Acidobázické reakcie link

V závislosti od použitého činidla sa pri acidobázických reakciách hydroxyderivátov uplatňujú 2 protichodné procesy:

1. reakcie s alkalickými kovmi a hydroxidmi (vznik alkoholátov a fenolátov) – odštiepenie protónu H⁺ zo skupiny –OH
2. reakcie so silnými kyselinami (vznik alkoxóniových solí) – adícia protónu H⁺ na voľný elektrónový pár kyslíka

Reakcie s alkalickými kovmi a hydroxidmi link

Alkoholy v bezvodom prostredí reagujú s neušľachtilými alkalickými kovmi (Na, K) za vývoja plynného vodíka a vzniku iónových solí – alkoholátov (alkoxidov):

Reakcia alkoholov s vodným roztokom alkalického hydroxidu (NaOH, KOH) nie je vhodná na prípravu alkoholátov, pretože alkoholátový anión je silnejšou zásadou ako hydroxidový anión OH⁻, vo vode okamžite hydrolyzuje a rovnováha reakcie je výrazne posunutá doľava (v prospech východiskového alkoholu):

Pretože fenoly sú silnejšími kyselinami ako voda, ich soli (fenoláty / fenoxidy) vznikajú už priamou reakciou s vodnými roztokmi alkalických hydroxidov:

Reakcie so silnými kyselinami link

V prítomnosti silných minerálnych kyselín (HCl, HBr, H₂SO₄) vystupujú alkoholy ako Brønstedove zásady – prijímajú protón H⁺ na voľný elektrónový pár kyslíka a tvoria alkoxóniové soli (napr. metyloxóniumchlorid alebo etyloxóniumhydrogénsulfát):

Nukleofilné substitúcie a esterifikácia link

Pri substitučných premenách hydroxyderivátov rozlišujeme 3 hlavné typy reakcií:

1. kyslo katalyzovaná substitúcia skupiny –OH – náhrada hydroxylovej skupiny nukleofilom (napr. halogénom) po predchádzajúcej protónácii
2. reakcie alkoholátov a fenolátov (Williamsonova syntéza éterov) – nukleofilný atak alkoxidového alebo fenoxidového aniónu na halogénderivát
3. tvorba esterov s anorganickými a organickými kyselinami (esterifikácia) – kondenzačná reakcia alkoholov s kyselinami za odštiepenia vody

Kyslo katalyzovaná substitúcia skupiny –OH link

Samotná hydroxylová skupina sa z molekuly alkoholu nahrádza veľmi ťažko, pretože hydroxidový anión OH⁻ je silná zásada a veľmi zlá odstupujúca skupina. Nukleofilné substitúcie \( (S_N) \) alkoholov preto vyžadujú kyslú katalýzu (H⁺) – po protónácii kyslíka vzniká alkoxóniový katión, z ktorého sa uvoľňuje stabilná neutrálna molekula vody (H₂O) a na uhlík sa viaže nukleofil (napr. halogenidový anión X⁻ pri reakcii s halogénovodíkmi HX):

Halogénderiváty možno z alkoholov pripraviť aj pôsobením chloridu tionylu (SOCl₂) alebo chloridov fosforu (PCl₃, PCl₅):

Pri fenoloch je väzba C–O na uhlíku sp² spevnená konjugáciou (\( +M \) efekt), preto bežným nukleofilným substitúciám nepodliehajú.

Reakcie alkoholátov a fenolátov link

Alkoholáty a fenoláty majú silne polárnu až iónovú väzbu O⁻M⁺ a záporne nabitý kyslík v nich pôsobí ako veľmi silné nukleofilné činidlo. Ich reakciou s halogénderivátmi uhľovodíkov (Williamsonova syntéza) sa do organických molekúl vnáša alkoxidová alebo fenoxidová skupina za vzniku symetrických aj nesymetrických éterov:

Tvorba esterov s anorganickými a organickými kyselinami link

Reakciou alkoholov s kyslíkatými anorganickými kyselinami alebo s karboxylovými kyselinami v prítomnosti kyslého katalyzátora (H⁺) sa odštiepuje voda a vznikajú estery:

• s karboxylovými kyselinami vznikajú estery karboxylových kyselín (vratná reakcia nazývaná esterifikácia, pričom opačnou reakciou je hydrolýza esterov):

• s kyselinou dusičnou (HNO₃) vznikajú estery kyseliny dusičnej – alkylnitráty R–O–NO₂ (napr. glyceroltrinitrát)
• s kyselinou trihydrogénfosforečnou (H₃PO₄) vznikajú alkylfosfáty R–O–PO₃H₂, ktoré tvoria základ bunkového metabolizmu a energetického systému (ATP, nukleové kyseliny, fosfolipidy)
• s kyselinou sírovou (H₂SO₄) pri nízkej teplote (0 °C až 50 °C) vznikajú alkylhydrogénsulfáty (napr. etylester kyseliny sírovej):

Eliminačné reakcie link

Pôsobením silných minerálnych kyselín s dehydratačnými účinkami, ktorých anión nepôsobí ako nukleofil (koncentrovaná H₂SO₄ alebo H₃PO₄), prípadne vedením pár alkoholu cez Al₂O₃, dochádza pri zvýšenej teplote k eliminácii \( (E) \) – dehydratácii (odštiepeniu vody). Priebeh reakcie s H₂SO₄ závisí od teploty:

• pri teplote 120–140 °C prebieha medzimolekulová (intermolekulárna) dehydratácia dvoch molekúl alkoholu za vzniku éteru:

• pri vyššej teplote (160–180 °C) prebieha vnútromolekulová (intramolekulárna) eliminácia vody zo susedných uhlíkov (α a β) za vzniku alkénu:

Pri dehydratácii sekundárnych a terciárnych asymetrických alkoholov sa regioselektivita eliminácie riadi Zajcevovým pravidlom – protón H⁺ sa prednostne odštiepuje z toho β-uhlíka, ktorý má menší počet atómov vodíka:

Oxidačné a dehydrogenačné reakcie link

Priebeh oxidácie alkoholov silnými oxidačnými činidlami (najčastejšie KMnO₄, K₂Cr₂O₇ alebo CrO₃ v kyslom prostredí) závisí od typu uhlíka, na ktorom je naviazaná skupina –OH:

• primárne alkoholy sa oxidujú najprv na aldehydy, ktoré sa v reakčnej zmesi ľahko oxidujú ďalej až na karboxylové kyseliny s rovnakým počtom uhlíkov:

• sekundárne alkoholy sa oxidujú na ketóny:

• terciárne alkoholy nemajú na uhlíku so skupinou –OH žiadny atóm vodíka, preto miernej oxidácii nepodliehajú; pôsobením silných oxidačných činidiel pri zvýšenej teplote sa štiepi väzba C–C terciárneho uhlíka a vzniká zmes ketónu a karboxylovej kyseliny s menším počtom uhlíkov:

Primárne a sekundárne alkoholy možno premeniť na aldehydy a ketóny aj katalytickou dehydrogenáciou (odštiepením vodíka H₂) pri teplote 200–300 °C na kovových katalyzátoroch (Cu, Ag, Ni, Pt). V živých organizmoch prebieha biologická oxidácia alkoholov prostredníctvom koenzýmu NAD⁺.

Oxidácia diolov a fenolov link

• oxidácia diolov – primárne dioly (napr. etán-1,2-diol) sa pôsobením KMnO₄ oxidujú až na dikarboxylové kyseliny (kyselinu šťaveľovú HOOC–COOH), zatiaľ čo vicinálne dioly sa kyselinou jodistou (HIO₄) štiepia na dve karbonylové zlúčeniny
• oxidácia fenolov – fenoly sa oxidujú omnoho ľahšie než samotné arény; oxidáciou dvojsýtnych fenolov s –OH skupinami v polohách orto- a para- (pyrokatechol, hydrochinón) miernymi oxidovadlami (Ag₂O, FeCl₃, V₂O₅) vznikajú cyklické konjugované diketóny – chinóny (o-benzochinón a p-benzochinón):

Zánik aromatickosti je pri tejto reakcii kompenzovaný vznikom stabilného konjugovaného systému dvojitých väzieb, preto meta-izomér (rezorcinol) chinón netvorí.

Elektrofilné substitúcie na aromatickom jadre fenolov link

Hydroxylová skupina má výrazný kladný mezomérny efekt (\( +M > -I \)), ktorým zvyšuje elektrónovú hustotu na benzénovom kruhu. Je preto substituentom I. triedy – silne aktivuje aromatické jadro pre elektrofilnú substitúciu \( (S_E) \) a usmerňuje vstup ďalších substituentov do polôh orto- a para-:

• nitrácia a bromácia – prebiehajú oveľa ľahšie než na benzéne a často pokračujú až do tretieho stupňa za vzniku 2,4,6-trinitrofenolu (kyseliny pikrovej) alebo 2,4,6-tribrómfenolu
• Kolbeho syntéza – reakciou suchého fenolátu sodného s oxidom uhličitým (CO₂) pri zvýšenom tlaku a teplote vzniká po okyslení kyselina 2-hydroxybenzoová (kyselina salicylová), ktorá je východiskovou látkou na výrobu kyseliny acetylsalicylovej (acylpyrínu):

• kondenzácia s formaldehydom – reakciou fenolu s formaldehydom (HCH=O) v kyslom alebo zásaditom prostredí dochádza k hydroxyalkylácii v polohách orto- a para- a následnej polykondenzácii za vzniku makromolekulových sieťovaných plastov – fenolformaldehydových živíc (fenoplastov, bakelitu)

Prehľad najvýznamnejších zástupcov link

Medzi priemyselne, biologicky a medicínsky najvýznamnejšie hydroxyderiváty patria jednosýtne a viacsýtne alkoholy i aromatické fenoly.

Metanol link

Metanol (metylalkohol, drevný lieh, CH₃–OH) je bezfarebná prchavá kvapalina príjemnej vône s teplotou varu 64,7 °C, neobmedzene miešateľná s vodou. V minulosti sa získaval suchou destiláciou (pyrolýzou) dreva, dnes sa vyrába katalytickou syntézou zo syntézneho plynu:

\( \ce{CO + 2 H2 ->[\text{ZnO, Cr2O3}][\Delta, p] CH3OH} \)

Pre človeka je prudko jedovatý – v pečeni sa oxiduje na toxický formaldehyd a kyselinu mravčiu, ktoré poškodzujú zrakový nerv (spôsobujú trvalú slepotu) a vo vyššej dávke smrť. Využíva sa ako priemyselné rozpúšťadlo, metylačné činidlo, palivo a surovina na výrobu formaldehydu.

Etanol link

Etanol (etylalkohol, lieh, CH₃–CH₂–OH) je bezfarebná kvapalina príjemnej vône s teplotou varu 78,3 °C. Vyrába sa biochemicky alkoholovým kvasením cukornatých štiav pôsobením kvasiniek (pre potravinárske účely) alebo synteticky hydratáciou eténu (pre technické účely):

\( \ce{C6H12O6 ->[\text{enzýmy}] 2 CH3-CH2-OH + 2 CO2} \)

Destiláciou vodného roztoku sa získava azeotropická zmes obsahujúca približne 96 % etanolu a 4 % vody. Technický lieh sa denaturuje prídavkom zapáchajúcich a toxických látok (benzín, benzén, pyridín, metanol), aby bol nepožívateľný. Slúži ako polárne rozpúšťadlo, dezinfekčný prostriedok, surovina na výrobu acetaldehydu, kyseliny octovej a etylacetátu a zložka alkoholických nápojov. Od metanolu ho možno v analytickej chémii odlíšiť pozitívnou jodoformovou reakciou.

Propán-2-ol a vyššie alkoholy link

Propán-2-ol (izopropanol, CH₃–CH(OH)–CH₃) sa vyrába hydratáciou propénu a používa sa ako rozpúšťadlo, dezinfekčná zložka a surovina na výrobu acetónu. Bután-1-ol slúži ako rozpúšťadlo a zmäkčovadlo, cyklohexanol je kľúčovou surovinou pri výrobe polyamidových syntetických vlákien (nylon, silon) a vyššie jednosýtne alkoholy ako dodekanol (C₁₂H₂₅OH) a hexadekanol (cetylalkohol, C₁₆H₃₃OH) sú súčasťou prírodných voskov a surovinou na výrobu tenzidov a pracích prostriedkov.

Etán-1,2-diol link

Etán-1,2-diol (etylénglykol, glykol, HO–CH₂–CH₂–OH) je hustá olejovitá kvapalina sladkej chuti, neobmedzene miešateľná s vodou. Je rovnako ako metanol veľmi jedovatý, pretože v organizme sa metabolizuje na toxickú kyselinu šťaveľovú (HOOC–COOH), ktorá poškodzuje obličky. Používa sa ako zložka nemrznúcich zmesí do chladičov automobilov (Fridex) a ako monomér pri výrobe polyesterových vlákien a plastov (polyetyléntereftalát – PET).

Propán-1,2,3-triol link

Propán-1,2,3-triol (glycerol, glycerín, HO–CH₂–CH(OH)–CH₂–OH) je bezfarebná, viskózna (sirupovitá), hygroskopická a netoxická kvapalina sladkej chuti s vysokou teplotou varu (290 °C). Vo forme esterov s vyššími mastnými kyselinami (triacylglycerolov) tvorí základ prírodných tukov a olejov, z ktorých sa priemyselne získava pri zásaditej hydrolýze (zmydelňovaní) počas výroby mydiel. Vďaka schopnosti viazať vlhkosť sa využíva v kozmetike (hydratačné krémy, mydlá), v potravinárstve a vo farmácii. Jeho esterifikáciou s nitračnou zmesou vzniká glyceroltrinitrát (nesprávne nazývaný nitroglycerín), ktorý slúži ako prudká trhavina (zložka dynamitu) a v medicíne v malých dávkach ako liečivo rozširujúce cievy pri srdcových ochoreniach.

Fenol link

Fenol (benzenol, historicky kyselina karbolová, C₆H₅–OH) tvorí bezfarebné hygroskopické kryštály s typickým nemocničným zápachom, ktoré na vzduchu postupne ružovejú a tmavnú. Je prudko jedovatý a spôsobuje ťažké poleptanie kože. V minulosti sa jeho vodný roztok (karbolka) používal v chirurgii ako prvé antiseptikum na dezinfekciu, dnes je kľúčovou priemyselnou surovinou na výrobu plastov (bakelit), syntetických vlákien, liečiv (kyselina salicylová, acylpyrín), indikátora fenolftaleínu, výbušnín a azofarbív.

Krezoly a kyselina pikrová link

Krezoly (o-, m-, p-metylbenzenol, CH₃–C₆H₄–OH) sa získavajú z čiernouhoľného dechtu a vďaka silným baktericídnym účinkom sa v zmesi s mydlom používajú ako účinné dezinfekčné prostriedky (napr. Lyzol). 2,4,6-trinitrofenol (kyselina pikrová) je žltá kryštalická látka a silná organická kyselina s výbušnými vlastnosťami.

Viacsýtne fenoly a naftoly link

• pyrokatechol (benzén-1,2-diol) – jeho štruktúrny motív sa nachádza v dôležitých hormónoch a neurotransmiteroch (adrenalín, noradrenalín, dopamín) a pri oxidácii poskytuje o-benzochinón
• rezorcinol (benzén-1,3-diol) – bezfarebná kryštalická látka využívaná v dermatológii (kožnom lekárstve), pri výrobe farbív a v analytickej chémii na dôkaz ketóz (Seliwanoffova reakcia)
• hydrochinón (benzén-1,4-diol) – vďaka schopnosti ľahko sa oxidovať na p-benzochinón pôsobí ako redukčné činidlo a využíva sa v čiernobielej fotografii ako vývojka
• pyrogalol (benzén-1,2,3-triol) – vyznačuje sa veľmi silnými redukčnými vlastnosťami a v alkalickom roztoku kvantitatívne pohlcuje molekulový kyslík O₂, čo sa využíva pri analýze plynov
• 1-naftol (α-naftol) a 2-naftol (β-naftol) – kryštalické hydroxyderiváty naftalénu, ktoré sú dôležitými surovinami pri priemyselnej syntéze azofarbív