Identifizierung von Alkoholen

Alkohole

Alkohole sind organische Verbindungen, die zu den bekanntesten und bekanntesten gehören, da sie vielfältige Anwendungen und Verwendungen im Alltag haben. Alkohole sind organische Moleküle, die eine funktionelle Hydroxylgruppe enthalten, die mit einer Alkyl- oder Arylgruppe (ROH) verbunden ist. Hat der Hydroxylkohlenstoff nur eine einzige R-Gruppe, wird er als primärer Alkohol bezeichnet. Wenn er zwei R-Gruppen hat, ist er ein sekundärer Alkohol, und wenn er drei R-Gruppen hat, ist er ein tertiärer Alkohol. Wie viele andere organische Verbindungen können auch Alkohole aromatisch sein, indem sie einen Benzolring enthalten. Der einfachste aromatische Alkohol ist Phenol.

Die Identifizierung eines Alkohols in der organischen Chemie kann durch die Ausnutzung der unterschiedlichen Eigenschaften der Arten von Alkoholen erreicht werden. Während verschiedene instrumentelle Analysemethoden, wie z. B. die Kernspinresonanz (NMR), verwendet werden können, können auch andere qualitative Tests verwendet werden. Durch die Kopplung dieser Tests kann die Identität eines Alkohols auf ähnliche Weise bestimmt werden, wie Aldehyde und Ketone identifiziert werden können.

Eisenchlorid-Test

Eine Methode, um zwischen einem aliphatischen Alkohol und einem aromatischen Alkohol zu unterscheiden, ist die Verwendung von Eisen(III)-chlorid. Die Eisenchloridverbindung verleiht der Lösung ein rot-orangefarbenes Aussehen. In Gegenwart eines aromatischen Alkohols, wie z.B. Phenol, werden die Chloridatome durch den aromatischen Alkohol ersetzt, wodurch sich die Koordinationseigenschaft des zentralen Eisenatoms ändert. Dadurch ändert sich die Farbe der Lösung in eine violette Farbe. Aliphatische Alkohole reagieren nicht mit Eisen(III)-chlorid und daher bleibt die Lösung rot-orange.

Jones-Test

Im Rahmen des Jones-Tests wird Chromtrioxid in Gegenwart von Schwefelsäure verwendet, um als starkes Oxidationsmittel zu wirken. In Gegenwart des Jones-Reagenzes wird ein primärer Alkohol zuerst in einen Aldehyd und dann in eine Carbonsäure umgewandelt, während ein sekundärer Alkohol zu einem Keton oxidiert wird. Die Oxidationsstufe von Chrom ist der Schlüssel zu diesem Test. Chrom befindet sich im Jones-Reagenz in der Oxidationsstufe +6. Die Cr(VI)-Komplexe im Reagenz verleihen ihm seine leuchtend rötliche, orange Farbe.

Im Verlauf der Reaktion wird Chrom von Cr(VI) auf die Oxidationsstufe +3 — Cr(III) reduziert. Zunächst bilden der Alkohol und die Chromsäure einen Chromatester. Dann spaltet eine Base (_H2O) die C-H-Bindung des Alkohols und bildet die Carbonylgruppe, während Cr(VI) zu Cr(IV) reduziert wird. Der Kohlenstoff des Alkohols erfährt eine 2-Elektronen-Oxidation und der Cr(IV) eine 2-Elektronen-Reduktion, so dass es sich um einen Reduktions-Oxidationsschritt handelt.

Cr(IV) beteiligt sich an weiteren Oxidationsschritten und wird schließlich zu Cr(III) reduziert. Cr(III) liegt häufig in Form von Hexaaquachrom(III)-Ionen — [Cr(H₂O)₆]³⁺ — und Cr(III)-Komplexen vor, wobei_H2O-Moleküle durch ein oder mehrere Sulfationen ersetzt werden — [Cr(H₂O)₅(SO₄)]⁺. Diese Komplexe verleihen Cr(III) die charakteristische grüne Farbe.

Tertiäre Alkohole reagieren nicht mit Chrom, und daher wird kein Niederschlag gebildet, wodurch die Lösung orange bleibt. Daher kann der Jones-Test helfen, primäre und sekundäre Alkohole von tertiären Alkoholen zu unterscheiden.

Lucas Test

Beim Lucas-Test wird Zink(II)-chlorid in Gegenwart von Salzsäure als Reagenz verwendet. In Gegenwart eines Alkohols halogeniert das Lucas-Reagenz den Alkohol und bildet in wässrigen Lösungen ein unlösliches Produkt. Die Reaktionsgeschwindigkeit dafür ist stark abhängig von der Bildung eines Carbokations, das durch den Verlust des Hydroxyls als Wasser verursacht wird. Eine Carbokation, die durch einen Primäralkohol gebildet wird, ist instabil und tritt daher nicht ohne weiteres auf. Dies führt zu keiner beobachtbaren Reaktion bei Raumtemperatur. Ein tertiärer Alkohol bildet ein stabiles Carbokation, was zu einer schnellen Reaktion auf die Zugabe des Lucas-Reagenzes führt. Dies führt dazu, dass eine zweite Phase im Reaktionsgemisch entsteht, da das halogenierte Endprodukt in Wasser unlöslich ist. Sekundäre Alkohole bilden eine weniger stabile Carbokation als tertiäre Alkohole, aber die Reaktion erfolgt bei Raumtemperatur in wenigen Minuten. Daher kann der Lucas-Test helfen, zwischen primären, sekundären und tertiären Alkoholen zu unterscheiden.

Referenzen

1. Streitwieser, A., Heathcock, C.H., Kosower, E.M. (1998). Einführung in die Organische Chemie. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.

Alkohole sind eine Klasse organischer Moleküle, die mindestens eine funktionelle Hydroxylgruppe besitzen, die mit einem Kohlenstoffatom verbunden ist. Methanol und Ethanol sind zwei bekannte Alkohole. Beide sind aliphatische Alkohole, was bedeutet, dass sie von einem Kohlenwasserstoff abgeleitet sind und keine Benzolgruppe enthalten.

Es gibt drei Klassifikationen von aliphatischen Alkoholen. Der erste ist ein primärer Alkohol, bei dem die Hydroxylgruppe mit einem Kohlenstoffatom verbunden ist, das wiederum mit einer kohlenstoffbasierten oder Alkylgruppe verbunden ist. In einem sekundären Alkohol ist die Hydroxylgruppe mit einem Kohlenstoffatom verbunden, das zwei Alkylgruppen hat. In einem tertiären Alkohol schließlich ist die Hydroxylgruppe mit einem Kohlenstoffatom mit drei Alkylgruppen verbunden.

Alkohole können auch aromatisch sein, wobei eine Hydroxylgruppe direkt mit dem Kohlenstoff eines Benzolrings verbunden ist. Die einfachste Form eines aromatischen Alkohols ist Phenol. Verbindungen, die Phenol enthalten, werden als Phenolderivate oder Phenole bezeichnet.

Bestimmte Reaktionen, die Alkohole hervorrufen, können verwendet werden, um sie anhand sichtbarer Unterschiede im Ergebnis der Reaktion zu unterscheiden. Eine solche Reaktion ist der Eisenchlorid-Test, der auf das Vorhandensein von Phenolen testet. Wenn Eisenchlorid zu einem Phenol hinzugefügt wird, bildet sich ein violetter Eisen-Drei-Phenol-Komplex. Dies wird nicht beobachtet, wenn es einem aliphatischen Alkohol zugesetzt wird.

Eine weitere nützliche Reaktion ist der Jones-Test, der zur Identifizierung von primären und sekundären aliphatischen Alkoholen verwendet wird. Das Jones-Reagenz, eine Mischung aus Schwefelsäure und Chromtrioxid in Wasser, ist ein starkes Oxidationsmittel. Es reagiert mit primären Alkoholen zu Aldehyden – die dann Carbonsäuren bilden – und es reagiert mit sekundären Alkoholen zu Ketonen. Die Zugabe des Jones-Reagenzes zu primären und sekundären Alkoholen bewirkt, dass die Lösung ihre Farbe von orange nach dunkelgrün ändert. Tertiäre Alkohole reagieren nicht mit dem Jones-Reagenz, da sie oxidationsbeständig sind.

Schließlich können wir mit dem Lucas-Test aliphatische Alkohole unterscheiden. Das Lucas-Reagenz, das ein Gemisch aus Zinkchlorid und Salzsäure ist, reagiert mit sekundären und tertiären Alkoholen durch eine nukleophile Substitutionsreaktion S_N1. Das Zinkchlorid koordiniert sich mit dem Hydroxylsauerstoff, um eine ausgezeichnete Abgangsgruppe zu erzeugen. Nach der Eliminierung verbleibt ein positiv geladener Karbon. Dann greift ein Chlorion das Carbokation an und bildet ein Alkylchlorid, das in Wasser unlöslich ist und trüb erscheint.

Tertiäre Alkohole reagieren sofort mit dem Lucas-Reagenz und bilden bei Raumtemperatur eine ölige Schicht. Sekundäre Alkohole liefern nach einigen Sekunden bis einigen Minuten ein positives Ergebnis. Primäre Alkohole liefern ein negatives Ergebnis, wenn sie nicht erhitzt werden.

In diesem Labor werden Sie den Eisenchlorid-Test, den Jones-Test und den Lucas-Test verwenden, um einen unbekannten Alkohol zu identifizieren.