Alkoholi

Alkoholit ovat ryhmä orgaanisia yhdisteitä, joissa hydroksyyliryhmä (-OH) on kiinnittynyt tyydyttyneeseen hiiliatomiin. Samaan hiiliatomiin on lisäksi kiinnittynyt vety- ja hiiliatomeja. Fenoleita, yhdisteitä joissa hydroksyyliryhmä on sitoutunut bentseeni-renkaaseen, ei luokitella alkoholeiksi. Myös muilla enoleilla on omanlaisensa kemia.

Alkoholien luokittelu

Alkoholit voidaan luokitella sen mukaan kuinka monta hiiltä on liittynyt hydroksyyliryhmää sitovaan hiileen. Primaarisessa alkoholissa hydroksyyliryhmää sitovaan hiiliketjuun on liittynyt yksi hiili. Metanoli ja etanoli ovat primaarisia alkoholeja. Primäärisen alkoholin yleinen kaava on C_nH_2n+1OH.

Alkoholi on sekundaarinen, kun OH-ryhmää kantavaan hiiliatomiin on liittynyt kaksi muuta hiiliatomia. ja tertiaarinen, kun OH-ryhmää kantavaan hiiliatomiin on liittynyt kolme muuta hiiliatomia. Yksinkertaisin sekundaarinen alkoholi on isopropanoli, ja yksinkertaisin tertiäärinen alkoholi on tert-butanoli.

Alkoholi voi olla myös moniarvoinen eli OH-ryhmiä voi olla molekyylissä useampia, ei kuitenkaan koskaan samaan hiiliatomiin kiinnittyneinä. Alkoholit voidaan luokitella hydroksyyliryhmien lukumäärän perusteella.

Kun samassa hiiliatomissa on kaksi hydroksyyliä, aine ei ole alkoholi vaan karbonyyliyhdisteen hydraatti, esimerkkinä formaliini.

Alkoholeja

Metanoli ja etanoli

Kaksi yleisintä primääristä alkoholia ovat metanoli ja etanoli. Kun alkoholista puhutaan kemian ulkopuolella, on kyse lähes aina etanolista. Etanolin kiehumispiste on 78,3°C ja sulamispiste −114,4 °C.

     H           H H
     |           | |
   H-C-OH      H-C-C-OH
     |           | |
     H           H H

   metanoli     etanoli

Isopropanoli (esimerkki sekundaarisesta alkoholista)

    H H H
    | | |
  H-C-C-C-H
    | | |
    H OHH 
        

Isopropanoli (eli 2-propanoli) on sekundaarinen alkoholi, jota käytetään runsaasti teollisuudessa liuottimena ja muiden orgaanisten yhdisteiden valmistukseen. Tavallinen kuluttaja tutustuu siihen yleensä desinfiointiaineissa ja muissa puhdistusaineissa, joissa se on suosittu liuotin.

Alkoholien reaktioita

Hapettuminen

Primääriset alkoholit hapettuvat aldehydeiksi ja siitä eteenpäin karboksyylihapoiksi. Sekundääriset alkoholit hapettuvat ketoneiksi. Primääristen ja sekundääristen alkoholien hapettumiseen tarvitaan katalyyttiä. Tertiäärinen alkoholi ei hapetu, mutta voi hajota voimakkaan hapettimen vaikutuksesta.

Dehydraatio/pelkistyminen

Alkoholeja voidaan dehydroida (poistaa H₂O-molekyyli) kuumentamalla niitä voimakkaassa hapossa. Reaktiossa syntyy alkeeneja.

Happo- ja emäsreaktiot

Alkoholit ovat sekä heikkoja happoja että emäksiä. Alkoholin liittoemäkset ja -hapot muodostavat alkoksidi-ionin alkoholista vastaavan anionin tai kationin kanssa. Fenolit voivat kuitenkin olla voimakkaitakin happoja.

Vastaavasti alkoholien konjugaattiemäkset, alkoksidit, ovat vahvoja emäksiä tai jopa superemäksiä. Niitä ei voi liuottaa veteen, koska vesi on liian hapanta: esimerkiksi natriummetoksidi reagoi veden kanssa metanoliksi ja natriumhydroksidiksi, joka on heikompi emäs.

Alkoholien myrkyllisyys

Useat alkoholit ovat myrkyllisiä, mukaan lukien etanoli. Ne ovat keskushermostoa lamauttavia aineita, joiden palamistuotteet ovat myrkyllisiä ja aiheuttavat erillisen myrkytyksen eli krapulan sekä mahdollisesti asidoosin.

Primääristen alkoholien, kuten metanoli ja etanoli, metabolia kulkee suurimmaksi osaksi }} kahden hapettavan entsyymin (alkoholi-, ja aldehydidehydrogenaasi) kautta ensin aldehydiksi ja sitten karboksyylihapoksinn. Sekä aldehydin että karboksyylihapon myrkyllisyys aiheuttavat oireita, tyypillisesti asidoosi. Sekundäärisille alkoholeille tapahtuu vain ensimmäinen reaktio, jolloin syntyy ketoni, joka on yleensä myös myrkyllinen.

Esimerkiksi metanoli aiheuttaa ensin keskushermoston lamautumisen oireita kuten etanoli. Sen jälkeen metanoli muuttuu myrkylliseksi formaldehydiksi eli formaliiniksi. Formaliini metaboloituu muutaman minuutin puoliintumisajalla muurahaishapoksi, joka on myrkyllistä ja poistuu elimistöstä hitaasti. Se vahingoittaa silmän verisuonia, aiheuttaa asidoosin eli veren happamuuden, joka pystyy pysäyttämään hengityksen.

Etanolin muuntuessa elimistöön syntyy vastaavasti asetaldehydiä (etanaalia) CH₃CHO, joka ei ole soluille yhtä vaarallista kuin formaldehydi ja hapettuu edelleen etikkahapoksi, joka ei ole yhtä lailla myrkyllistä. Niinpä etanolin tappava annos on paljon suurempi.

Metanolimyrkytystä voidaan hoitaa etanolilla, joka syrjäyttää metanolin elimistön hapetusreaktioissa. Tällöin metanoli kerkiää poistua elimistöstä virtsan mukana muuttumatta myrkyllisiksi palamistuotteiksi.

Kolmas yleinen alkoholimyrkytyksen aiheuttaja on isopropanoli. Isopropanolin, joka on sekundäärinen alkoholi, tapauksessa vain ensimmäinen entsyymi toimii, jolloin syntyy asetonia. Asetoni on lamauttavampaa ja aiheuttaa pahoinvointia, sekavuutta ja jopa tajuttomuuden.

Myrkyllisiin alkoholeihin kuuluu myös glykoli HO-CH₂-CH₂-OH (etyleeniglykoli, 1,2-etaanidioli), jota on mukana useissa jäähdytysnesteissä. Glykoli metaboloituu vaiheittain hapettuen, ja aiheuttaa samanlaisen asidoosin kuin muutkin alkoholit. Lopullinen hapetustuote on kuitenkin oksaalihappo, joka on erittäin myrkyllinen. Oksaalihappo kiteyttää kalsiumoksalaattia kudoksista, mikä vahingoittaa pahiten munuaisia.

    H  H  
    |  |
  H-C--C-H
    |  | 
    OH OH 


    glykoli
1,2-etaanidioli

Sen sijaan esimerkiksi moniarvoiset alkoholit, kuten glyseroli HO-CH₂-CH(OH)-CH₂-OH ja ksylitoli (5-arvoinen alkoholi) eivät ole myrkyllisiä.

Lähteet