Das sauerstoffhaltige Verbindungen Sie sind alle diejenigen, die entweder kovalent oder ionisch Sauerstoff enthalten. Die bekanntesten bestehen aus organischen Molekülen mit C-O-Bindungen; Aber die Familie ist viel breiter und hostet Links wie Si-O, P-O, Fe-O oder ähnliches.
Kovalente Oxygenate sind im Allgemeinen organisch (mit Kohlenstoffgerüsten), während ionische Verbindungen anorganisch sind und im Wesentlichen aus Oxiden (metallisch und nichtmetallisch) bestehen. Natürlich gibt es viele Ausnahmen von der vorherigen Regel; aber sie alle haben das Vorhandensein von Sauerstoffatomen (oder Ionen) gemeinsam.
Sauerstoff ist leicht vorhanden, wenn er in Wasser (oberes Bild) oder in einem anderen Lösungsmittel sprudelt, in dem er sich nicht löst. Es ist in der Luft, die wir atmen, in den Bergen, in Zement und in pflanzlichen und tierischen Geweben..
Oxygenate sind überall. Diejenigen vom kovalenten Typ sind nicht so "unterscheidbar" wie die anderen, weil sie das Aussehen von transparenten Flüssigkeiten oder schwachen Farben haben; Der Sauerstoff ist jedoch vorhanden und auf verschiedene Weise gebunden.
Artikelverzeichnis
Da die Familie der Oxygenate so groß ist, konzentriert sich dieser Artikel nur auf die organischen und kovalenten Typen..
Sie alle haben C-O-Bindungen gemeinsam, unabhängig von ihrer Struktur. ob es linear, verzweigt, zyklisch, kompliziert usw. ist Je mehr C-O-Bindungen vorhanden sind, desto stärker wird die Verbindung oder das Molekül mit Sauerstoff angereichert. und daher ist sein Oxidationsgrad höher. In diesem Fall werden sauerstoffhaltige Verbindungen, die die Redundanz wert sind, oxidiert.
Abhängig von ihrem Oxidationsgrad werden verschiedene Arten solcher Verbindungen freigesetzt. Am wenigsten oxidiert sind die Alkohole und Ether; in der ersten gibt es eine C-OH-Bindung (ob dieser Kohlenstoff primär, sekundär oder tertiär ist) und in der zweiten Bindung C-O-C. Daher kann argumentiert werden, dass Ether stärker oxidiert sind als Alkohole.
Nach dem gleichen Thema folgen Aldehyde und Ketone dem Oxidationsgrad; Dies sind Carbonylverbindungen, und sie werden so genannt, weil sie eine Carbonylgruppe haben, C = O. Und schließlich gibt es die Ester und Carbonsäuren, wobei letztere Träger der Carboxylgruppe COOH sind.
Die Eigenschaften dieser Verbindungen sind eine Funktion ihres Oxidationsgrades; und dies spiegelt sich ebenfalls in der Anwesenheit, dem Fehlen oder der Häufigkeit der oben genannten funktionellen Gruppen wider: OH, CO und COOH. Je größer diese Anzahl von Gruppen in einer Verbindung ist, desto sauerstoffhaltiger wird sie sein.
Auch die internen C-O-C-Bindungen, die im Vergleich zu sauerstoffhaltigen Gruppen an Bedeutung verlieren, können nicht vergessen werden..
Und welche Rolle spielen solche funktionellen Gruppen in einem Molekül? Sie definieren seine Reaktivität und stellen auch aktive Stellen dar, an denen das Molekül Transformationen durchlaufen kann. Dies ist eine wichtige Eigenschaft: Sie sind Bausteine für Makromoleküle oder Verbindungen für bestimmte Zwecke..
Oxygenate sind im Allgemeinen polar. Dies liegt daran, dass Sauerstoffatome stark elektronegativ sind und somit permanente Dipolmomente erzeugen..
Es gibt jedoch viele Variablen, die bestimmen, ob diese polar sind oder nicht. Zum Beispiel die Symmetrie des Moleküls, die zur Vektorauslöschung solcher Dipolmomente führt.
Für jede Art von sauerstoffhaltigen Verbindungen sind die Richtlinien gemäß der IUPAC-Nomenklatur zu benennen. Die Nomenklaturen für einige dieser Verbindungen werden nachstehend kurz diskutiert..
Alkohole werden beispielsweise durch Hinzufügen des Suffixes -ol am Ende der Namen der Alkane benannt, aus denen sie stammen. Somit ist der von Methan CH abgeleitete Alkohol4, es wird Methanol, CH genannt3Oh.
Ähnliches passiert für Aldehyde, aber mit dem Suffix -al. In Ihrem Fall haben sie keine OH-Gruppe, sondern CHO, Formyl genannt. Dies ist nichts weiter als eine Carbonylgruppe mit einem Wasserstoff, der direkt an den Kohlenstoff gebunden ist.
Ausgehend von der CH4 und "Entfernen" von zwei Wasserstoffatomen erhalten wir das Molekül HCOH oder H.zweiC = O, Methanal genannt (oder Formaldehyd, gemäß traditioneller Nomenklatur).
Für Ketone lautet das Suffix -one. Es wird versucht, dass die Carbonylgruppe den niedrigsten Lokator aufweist, wenn die Kohlenstoffe der Hauptkette aufgelistet werden. So ist die ch3CHzweiCHzweiCHzweiWagen3 es ist 2-Hexanon, nicht 5-Hexanon; Tatsächlich sind beide Verbindungen in diesem Beispiel äquivalent.
Ihre Namen sind ähnlich, aber die ersteren haben die allgemeine Formel ROR ', während die letzteren RCOOR' haben. R und R 'stellen die gleichen oder verschiedene Alkylgruppen dar, die im Fall von Ethern in alphabetischer Reihenfolge angegeben sind; oder je nachdem, welche an die Carbonylgruppe gebunden ist, im Fall von Estern.
Zum Beispiel der CH3OCHzweiCH3 ist Ethylmethylether. Während der CH3COOCHzweiCH3, ist Ethylethanoat. Warum Ethanoat und nicht Methanoat? Weil es nicht nur als CH gilt3 aber auch die Carbonylgruppe, da CH3CO- repräsentiert den "Säureanteil" des Esters.
Es wurde erwähnt, dass funktionelle Gruppen für die Definition der Reaktivitäten von Oxygenaten verantwortlich sind. OH kann beispielsweise in Form eines Wassermoleküls freigesetzt werden; man spricht dann von einer Dehydration. Diese Dehydratisierung wird in Gegenwart von Wärme und einem sauren Medium bevorzugt.
Ether reagieren ihrerseits auch in Gegenwart von Halogenwasserstoffen, HX. Dabei werden ihre C-O-C-Bindungen unter Bildung von Alkylhalogeniden, RX, aufgebrochen.
Abhängig von den Umgebungsbedingungen kann die Verbindung weiter oxidieren. Zum Beispiel können Ether in organische Peroxide umgewandelt werden, ROOR '. Ebenso und besser bekannt sind die Oxidationen von primären und sekundären Alkoholen zu Aldehyden bzw. Ketonen..
Aldehyde können wiederum zu Carbonsäuren oxidiert werden. Diese gehen in Gegenwart von Alkoholen und einem sauren oder basischen Medium eine Veresterungsreaktion ein, wobei Ester entstehen..
Ganz allgemein zielen die Reaktionen darauf ab, den Oxidationsgrad der Verbindung zu erhöhen oder zu verringern; Dabei können jedoch neue Strukturen entstehen, neue Verbindungen.
Wenn ihre Mengen kontrolliert werden, sind sie sehr nützlich als Zusatzstoffe (Pharmazeutika, Lebensmittel, bei der Formulierung von Produkten, Benzin usw.) oder Lösungsmittel. Ihre Verwendung hängt offensichtlich von der Art des Oxygenats ab, aber wenn polare Spezies benötigt werden, sind sie wahrscheinlich eine Option..
Das Problem bei diesen Verbindungen ist, dass sie beim Verbrennen Produkte produzieren können, die für Leben und Umwelt schädlich sind. Beispielsweise stellt der Überschuss an sauerstoffhaltigen Verbindungen als Verunreinigungen in Benzin einen negativen Aspekt dar, da er Schadstoffe erzeugt. Das gleiche passiert, wenn die Kraftstoffquellen pflanzliche Massen (Biokraftstoffe) sind..
Schließlich werden eine Reihe von Beispielen für sauerstoffhaltige Verbindungen erwähnt:
- Ethanol.
- Diethylether.
- Aceton.
- Hexanol.
- Isoamylethonoat.
- Ameisensäure.
- Fettsäuren.
- Kronenether.
- Isopropanol.
- Methoxybenzol.
- Phenylmethylether.
- Butanal.
- Propanon.
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