Свойства на едноатомните алкохоли и феноли

1. Алкохолите, подобно на водата, са способни да се образуват междумолекулни водородни връзки поради частичен отрицателен заряд върху кислородния атом на едната молекула (една от несподелените двойки кислородни електрони) и частичен положителен заряд върху водорода на другата. Фигурата схематично показва посоката на водородните връзки във вода (равнинна структура) и метилов алкохол (линейна структура на веригата). Поради образуването на водородни връзки, в сравнение с въглеводородите и халогенираните производни, алкохолите имат по-високи точки на кипене с еднакво молекулно тегло, но те губят от водата поради невъзможността за образуване на пространствени структури.

2. Алкохоли и феноли излагат слаби O-H киселинни свойства. Способността да се дисоциира по киселинен тип се определя от поляризацията на O-H връзката и индукцията на частичен положителен заряд върху водородния атом. Според Бронстед обикновените алифатни алкохоли са по-слаби киселини от водата, докато фенолите, напротив, проявяват по-изразени киселинни свойства. Тоест pKa на водата е по-малко от това на алифатните алкохоли и повече от това на фенолите).

Константата на дисоциация Ka е съотношението на продукта на моларните концентрации на йони, образувани по време на дисоциацията, към общата концентрация на вещество в разтвор.

Киселинността на алкохолите зависи от електронното влияние на заместителите при въглеродния атом, свързан с OH групата. Донорните заместители, поради намаляване на поляризацията на O-H връзката, намаляват киселинността, акцепторните - се увеличават. По същата причина фенолът е по-силна киселина във воден разтвор рКа = 9,8 (рКа = -lgКа) от вода (рКа = 15,7) поради частично свиване на електронната плътност от единичната двойка кислороден атом, свързан с ароматната система.

Въвеждането на акцепторни заместители ароматно ядро повишава киселинните свойства на фенолите и например пикриновата киселина (2,4,6-тринитрофенол) е силна киселина рКа = 0,53.

Киселинните свойства на алкохолите определят способността им да реагират с алкални и алкалоземни метали, за да образуват подобни на сол алкохолати.

3. Замяна на алкохолна група с халоген.

Третичните алкохоли реагират главно по механизма SN1, така че не са необходими силни нуклеофили или субстратно активиране. За улесняване на хетеролитичната дисоциация на субстрата се използват проточни разтворители с висока диелектрична константа. Тези разтворители, поради неспецифичното солватиране на двата образувани йона, намаляват общата енергия на активиране на процеса.

Реакцията на изместване се провежда при възможно най-ниска температура, за да се намали скоростта на конкурентната реакция на елиминиране.

За първични и вторични алкохоли, като правило, се реализира механизмът SN2. Хидроксилната група е "лоша" напускаща група. следователно реакцията на заместване по механизма SN2 протича с големи трудности. За да се улесни процесът, OH групата често се модифицира, например с толуенсулфохлорид или метансулфохлорид. Полученият тозилат или мезилат на съответния алкохол е много по-лесен и при по-меки условия се подлага на нуклеофилно заместване поради намаляване на енергията на преходното състояние. В допълнение, хидроксилната група, която е склонна към окисляване и елиминиране, може да бъде „защитена“ с помощта на горните групи, последвано от отделяне на свободен алкохол под действието на водни киселини.