ඇල්කොහොල: වර්ගීකරණය, ගුණ, පිළියෙළ කිරීම හා ප්‍රතික්‍රියා
ඒකකය 9 · ඔක්සිජන් අඩංගු කාබනික සංයෝග
ප්‍රාථමික, ද්විතීයික හා තෘතීයික ඇල්කොහොල, හයිඩ්‍රජන් බන්ධන හා තාපාංක, ඇල්කොහොල සාදන ක්‍රම සහ ඒවායේ ප්‍රතික්‍රියා: සෝඩියම්, හැලජනීකාරක, විජලනය, ඔක්සිකරණය හා එස්ටරීකරණය.
ව්‍යුහය හා වර්ගීකරණය
ඇල්කොහොලයක (Alcohol) sp³ (සංතෘප්ත) කාබන් පරමාණුවකට බැඳුණු –OH හයිඩ්‍රොක්සිල් කාණ්ඩය ඇත. විවෘත දාම සංතෘප්ත ඇල්කොහොලවල සාධාරණ සූත්‍රය CₙH₂ₙ₊₁OH වේ. වර්ගය තීරණය කරන්නේ –OH දරන කාබනය යි:
- ප්‍රාථමික (Primary, 1°): එම කාබනය තවත් එක් කාබනයකට බැඳී ඇත (මෙතනෝල්හි කිසිවකට නැත): RCH₂OH, උදා: එතනෝල් CH₃CH₂OH, ප්‍රොපන්-1-ඕල්;
- ද්විතීයික (Secondary, 2°): කාබන දෙකකට බැඳී ඇත: R₂CHOH, උදා: ප්‍රොපන්-2-ඕල් CH₃CH(OH)CH₃, බියුටන්-2-ඕල්;
- තෘතීයික (Tertiary, 3°): කාබන තුනකට බැඳී ඇත: R₃COH, උදා: 2-මෙතිල්ප්‍රොපන්-2-ඕල් (CH₃)₃COH.
–OH කාණ්ඩ දෙකක් හෝ තුනක් ඇති සංයෝග ඩයෝල හා ට්‍රයෝල වේ: එතේන්-1,2-ඩයෝල් (හිම නාශක) හා ප්‍රොපේන්-1,2,3-ට්‍රයෝල් (ග්ලිසරෝල්). බෙන්සීන් වළල්ලකට සෘජුව බැඳුණු –OH ඇති සංයෝගයක් ඇල්කොහොලයක් නොව ෆීනෝලයකි (ඊළඟ පාඩම); C₆H₅CH₂OH (ෆීනයිල්මෙතනෝල්) ඇල්කොහොලයකි, ප්‍රාථමික එකකි.
භෞතික ගුණ
O–H බන්ධනය ඉතා ධ්‍රැවීය බැවින් ඇල්කොහොල් අණු එකිනෙක සමඟ හයිඩ්‍රජන් බන්ධන (Hydrogen Bonds) සාදයි. දුර්වල අන්තර් අණුක බල පමණක් ඇති, සමාන මවුලික ස්කන්ධයක් ඇති ඇල්කේන හෝ ඊතරවලට වඩා ඒවා වෙන් කිරීමට බොහෝ වැඩි ශක්තියක් අවශ්‍ය වේ.
| සංයෝගය | Mr | තාපාංකය |
|---|---|---|
| ප්‍රොපේන්, CH₃CH₂CH₃ | 44 | −42 °C |
| මෙතොක්සිමෙතේන්, CH₃OCH₃ | 46 | −24 °C |
| එතනෝල්, CH₃CH₂OH | 46 | 78 °C |
- මෙතනෝල්, එතනෝල් හා ප්‍රොපනෝල් ජල අණු සමඟ හයිඩ්‍රජන් බන්ධන සාදන බැවින් ඕනෑම අනුපාතයකින් ජලය සමඟ මිශ්‍ර වේ. හයිඩ්‍රොකාබන දාමය දිග් වන විට ද්‍රාව්‍යතාව අඩු වේ (බියුටන්-1-ඕල් අර්ධ වශයෙන් පමණක් ද්‍රාව්‍ය වන අතර හෙක්සන්-1-ඕල් කිසිසේත් ම පාහේ ද්‍රාව්‍ය නොවේ).
- සමාවයවික අතර, ශාඛනය තාපාංකය අඩු කරයි (පෘෂ්ඨ වර්ගඵලය කුඩා වේ): බියුටන්-1-ඕල් 118 °C, 2-මෙතිල්ප්‍රොපන්-2-ඕල් 83 °C.
ඇල්කොහොල පිළියෙළ කිරීම
- ඇල්කීනවලින් (සජලනය). ඇල්කීනය සීතල සාන්ද්‍ර H₂SO₄ තුළ අවශෝෂණය කර ඇල්කයිල් හයිඩ්‍රජන් සල්ෆේට් සාදා, පසුව ජලය සමඟ රත් කරන්න. ආකලනය මාකොව්නිකොෆ් නීතිය අනුගමනය කරන බැවින් ප්‍රොපීන් ප්‍රධාන වශයෙන් ප්‍රොපන්-2-ඕල් දෙයි. කර්මාන්තයේ දී එතීන් හා හුමාලය ආසන්න වශයෙන් 300 °C හා 60–70 atm දී H₃PO₄ මතින් යවයි.
- හැලොඇල්කේනවලින්. ජලීය NaOH හෝ KOH සමඟ පසු ගලනය (reflux) කරමින් රත් කරන්න (න්‍යෂ්ටිකාමී ආදේශය): CH₃CH₂Br + OH⁻ → CH₃CH₂OH + Br⁻.
- ඇල්ඩිහයිඩ හා කීටෝන ඔක්සිහරණයෙන්, LiAlH₄ (වියළි ඊතරයේ, පසුව තනුක අම්ලය) හෝ NaBH₄ මගින්: ඇල්ඩිහයිඩ 1° ඇල්කොහොල ද කීටෝන 2° ඇල්කොහොල ද දෙයි.
- ග්‍රිනාඩ් ප්‍රතිකාරකවලින් (Grignard Reagents) (RMgX, වියළි ඊතරයේ), පසුව තනුක අම්ලය: මෙතනැල් 1° ඇල්කොහොලයක් ද, වෙනත් ඕනෑම ඇල්ඩිහයිඩයක් 2° ඇල්කොහොලයක් ද, කීටෝනයක් 3° ඇල්කොහොලයක් ද දෙයි. නව C–C බන්ධනයක් සෑදෙන බැවින් මෙයින් දාමය දිග් වේ.
- යීස්ට් මගින් සීනි පැසවීමෙන් (Fermentation) එතනෝල් ලැබේ: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂.
ඇල්කොහොලවල ප්‍රතික්‍රියා
ඇල්කොහොල ප්‍රතික්‍රියා කරන්නේ O–H බන්ධනය බිඳීමෙන් හෝ C–O බන්ධනය බිඳීමෙන් ය.
O–H බිඳීම
සෝඩියම් සමඟ හයිඩ්‍රජන් පිට වී සෝඩියම් ඇල්කොක්සයිඩයක් සෑදේ. එතනෝල් ජලයට වඩා මඳක් දුර්වල අම්ලයක් බැවින් මෙම ප්‍රතික්‍රියාව ජලය සමඟ සෝඩියම්හි ප්‍රතික්‍රියාවට වඩා මෘදු ය. $$\mathrm{2CH_3CH_2OH + 2Na \rightarrow 2CH_3CH_2O^-Na^+ + H_2}$$ එස්ටරීකරණය (Esterification): කාබොක්සිලික් අම්ලයක් හා සාන්ද්‍ර H₂SO₄ බිංදු කිහිපයක් සමඟ රත් කළ විට එස්ටරයක් හා ජලය ලැබේ. ප්‍රතික්‍රියාව ප්‍රතිවර්ත්‍ය හා සෙමින් සිදු වන්නකි; එස්ටරයට පලතුරු සුවඳක් ඇත. $$\mathrm{CH_3COOH + CH_3CH_2OH} \rightleftharpoons \mathrm{CH_3COOCH_2CH_3 + H_2O}$$ ඇල්කොහොලයේ ¹⁸O යොදා කළ පරීක්ෂණවලින් පෙනී යන්නේ එස්ටරයේ ඇත්තේ ඇල්කොහොලයේ ඔක්සිජන් බව යි: අම්ලයෙන් –OH ද ඇල්කොහොලයෙන් H ද ඉවත් වේ. අම්ල ක්ලෝරයිඩ එස්ටර වේගයෙන් හා සම්පූර්ණයෙන් දෙයි (5 වන පාඩම).
C–O බිඳීම (–OH ආදේශය)
- HX: HBr (ෆ්ලාස්කුව තුළ ම KBr + සාන්ද්‍ර H₂SO₄ මගින් සාදා) බ්‍රෝමොඇල්කේනය දෙයි; HI ද එසේ ම ය. HCl සමඟ තෘතීයික ඇල්කොහොල හැර අනෙක්වාට ZnCl₂ උත්ප්‍රේරකය අවශ්‍ය වේ.
- PCl₅ කාමර උෂ්ණත්වයේ දී ක්ලෝරොඇල්කේනය හා HCl හි ධූම (Steamy Fumes) දෙයි. මෙය –OH කාණ්ඩයක් සඳහා පරීක්ෂාවකි (ඇල්කොහොල හා කාබොක්සිලික් අම්ල දෙක ම එය දෙයි; නියැදිය වියළි විය යුතු ය): $$\mathrm{ROH + PCl_5 \rightarrow RCl + POCl_3 + HCl}$$
- PCl₃ (හෝ රතු පොස්පරස් + අයඩින්/බ්‍රෝමීන්): $\mathrm{3ROH + PCl_3 \rightarrow 3RCl + H_3PO_3}$.
- SOCl₂ (තයොනයිල් ක්ලෝරයිඩ්): $\mathrm{ROH + SOCl_2 \rightarrow RCl + SO_2 + HCl}$; අතුරු ඵල දෙක ම වායු බැවින් ඵලය පිරිසිදු කිරීම පහසු ය.
C–O බන්ධනය වඩාත් පහසුවෙන් බිඳෙන්නේ තෘතීයික ඇල්කොහොලවල ය; ඒවා වඩාත් ස්ථායී කාබෝකැටායනය හරහා ප්‍රතික්‍රියා කරන බැවිනි. ප්‍රතික්‍රියාශීලීතාව: 3° > 2° > 1°.
විජලනය (Dehydration)
වැඩිපුර සාන්ද්‍ර H₂SO₄ සමඟ ආසන්න වශයෙන් 170 °C දී රත් කිරීමෙන් (හෝ වාෂ්පය රත් වූ Al₂O₃ මතින් යැවීමෙන්) ජලය ඉවත් වී ඇල්කීනයක් ලැබේ. ඇල්කීන දෙකක් සෑදිය හැකි විට, වැඩිපුර ආදේශිත ඇල්කීනය ප්‍රධාන ඵලය වේ (සයිට්සෙෆ් නීතිය): බියුටන්-2-ඕල් ප්‍රධාන වශයෙන් බියුට්-2-ඊන් දෙයි. වැඩිපුර ඇල්කොහොල් සමඟ අඩු උෂ්ණත්වයක, ආසන්න වශයෙන් 140 °C දී, අණු දෙකකින් එක් ජල අණුවක් ඉවත් වී ඊතරයක් ලැබේ: 2CH₃CH₂OH → CH₃CH₂OCH₂CH₃ + H₂O.
ඔක්සිකරණය (Oxidation)
සාමාන්‍ය ඔක්සිකාරකය ආම්ලික පොටෑසියම් ඩයික්‍රෝමේට්, K₂Cr₂O₇/H₂SO₄ යි. එය තැඹිලි (Cr₂O₇²⁻) සිට කොළ (Cr³⁺) පැහැයට හැරේ. ආම්ලික KMnO₄ (දම් → අවර්ණ) ද ක්‍රියා කරන නමුත් පාලනය කිරීම අපහසු ය.
- 1° ඇල්කොහොලය → ඇල්ඩිහයිඩය → කාබොක්සිලික් අම්ලය. ඇල්ඩිහයිඩයෙන් නැවැත්වීමට ඔක්සිකාරකය සෙමින් එකතු කර, සෑදෙන ඇල්ඩිහයිඩය ආසවනය කර ඉවත් කරන්න (හයිඩ්‍රජන් බන්ධන නැති බැවින් ඇල්ඩිහයිඩවල තාපාංක අඩු ය). අම්ලය ලබා ගැනීමට වැඩිපුර ඔක්සිකාරකය යොදා පසු ගලනය (reflux) කරමින් රත් කරන්න. ඩයික්ලෝරොමෙතේන්හි ඇති පිරිඩිනියම් ක්ලෝරොක්‍රෝමේට් (PCC) 1° ඇල්කොහොලයක් ඇල්ඩිහයිඩය දක්වා පමණක් ඔක්සිකරණය කරයි.
- 2° ඇල්කොහොලය → කීටෝනය. මෙම ප්‍රතිකාරක මගින් කීටෝන තවදුරටත් ඔක්සිකරණය නොවේ.
- 3° ඇල්කොහොලය: ප්‍රතික්‍රියාවක් නැත. OH දරන කාබනය මත H නැති බැවින් ඩයික්‍රෝමේට් තැඹිලි පැහැයෙන් ම පවතී.
$$\mathrm{CH_3CH_2OH} \xrightarrow{\mathrm{[O]}} \mathrm{CH_3CHO} \xrightarrow{\mathrm{[O]}} \mathrm{CH_3COOH} \qquad \mathrm{CH_3CH(OH)CH_3} \xrightarrow{\mathrm{[O]}} \mathrm{CH_3COCH_3}$$
CH₃CH(OH)– ඇති ඇල්කොහොල (එතනෝල් හා ප්‍රොපන්-2-ඕල් වර්ගය) ද අයඩොෆෝම් පරීක්ෂාවට ධන ප්‍රතිඵල දෙයි; I₂/NaOH මගින් පළමුව ඒවා CH₃CO– බවට ඔක්සිකරණය කරන බැවිනි (3 වන පාඩම).
1°, 2° හා 3° ඇල්කොහොල වෙන් කර හඳුනා ගැනීම
| පරීක්ෂාව | 1° | 2° | 3° |
|---|---|---|---|
| K₂Cr₂O₇/H⁺ සමඟ රත් කිරීම | තැඹිලි → කොළ; ඇල්ඩිහයිඩය (පසුව අම්ලය) | තැඹිලි → කොළ; කීටෝනය | තැඹිලි ලෙස ම පවතී |
| ලූකාස් ප්‍රතිකාරකය (සාන්ද්‍ර HCl + ZnCl₂), කාමර උෂ්ණත්වය | පැහැදිලි ලෙස ම පවතී | මිනිත්තු 5 ක් පමණ තුළ බොඳ වේ | වහා ම බොඳ වේ |
| ඔක්සිකරණ ඵලය ටොලන් ප්‍රතිකාරකය සමඟ | රිදී කැඩපත (ඇල්ඩිහයිඩය) | කැඩපතක් නැත (කීටෝනය) | ඔක්සිකරණය නොවේ |
ලූකාස් පරීක්ෂාවේ බොඳ වීම යනු අද්‍රාව්‍ය ක්ලෝරොඇල්කේනය වෙන් වීම යි.
උදාහරණය: C₄H₁₀O සමාවයවික තුනක් වන P, Q හා R සියල්ල සෝඩියම් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරයි. ආම්ලික ඩයික්‍රෝමේට් මගින් P ඔක්සිකරණය නොවේ; Q ඔක්සිකරණය වී 2,4-DNP සමඟ තැඹිලි අවක්ෂේපයක් දෙන නමුත් ටොලන් ප්‍රතිකාරකය සමඟ රිදී කැඩපතක් නොදෙන සංයෝගයක් ලැබේ; R ඔක්සිකරණය වී රිදී කැඩපතක් දෙන සංයෝගයක් ලැබෙන අතර R ට ශාඛා නැති දාමයක් ඇත. P යනු 2-මෙතිල්ප්‍රොපන්-2-ඕල් (3°), Q යනු බියුටන්-2-ඕල් (2°, බියුටනෝන් දෙයි) හා R යනු බියුටන්-1-ඕල් (1°, බියුටනැල් දෙයි). (එතොක්සිඑතේන් වැනි ඊතර සමාවයවික සෝඩියම් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා නොකරයි.)
Exam tip: සෝඩියම් තනිව ම ඇල්කොහොල සඳහා පරීක්ෂාවක් නොවේ: ජලය, ෆීනෝල හා කාබොක්සිලික් අම්ල ද H₂ දෙයි. "වියළි" නියැදියක් බව සඳහන් කර, වෙනත් නිරීක්ෂණ සමඟ සංයෝජනය කරන්න (උදාහරණයක් ලෙස NaHCO₃ සමඟ CO₂ නොලැබීමෙන් කාබොක්සිලික් අම්ලයක් බැහැර වේ).
වැරදෙන තැන: 3° ඇල්කොහොල කීටෝන බවට ඔක්සිකරණය වන බව ලිවීම; හැලොඇල්කේනයකින් ඇල්කොහොලයක් සෑදීමට මධ්‍යසාරීය KOH යෙදීම (මධ්‍යසාරීය KOH ඇල්කීනය ද, ජලීය KOH ඇල්කොහොලය ද දෙයි); හා "ආසවනය" ඇල්ඩිහයිඩය ද "පසු ගලනය" අම්ලය ද දෙන බව අමතක කිරීම.