Αιθανόλη

Αιθανόλη
Γενικά
Όνομα IUPAC	Αιθανόλη
Άλλες ονομασίες	Αιθυλική αλκοόλη; Οινόπνευμα; Υδροξυαιθάνιο; Μεθυλοκαρβινόλη; 1-Οξαπροπάνιο; Αιθυλυδρίτης; Αιθυλυδροξύλιο;
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C2H6O
Μοριακή μάζα	46,07 amu
Σύντομος; συντακτικός τύπος	C2H5OH
Συντομογραφίες	EtOH
Αριθμός CAS	64-17-5
SMILES	CCO
InChI	1S/C2H6O/c1-2-3/h3H,2H2,1H3
Αριθμός EINECS	200-578-6
Αριθμός RTECS	KQ6300000
Αριθμός UN	1170
PubChem CID	702
ChemSpider ID	682
Δομή
Διπολική ροπή	1,69 D
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης	1; Διμεθυλαιθέρας
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	−114,5 °C
Σημείο βρασμού	78,37 °C
Πυκνότητα	789,3 kg/m³
Διαλυτότητα; στο νερό	Ανάμιξη σε κάθε αναλογία
Ιξώδες	1,074 mPa·s (25 °C); 1,2 mPa·s (20 °C)
Δείκτης διάθλασης ,; nD	1,361
Τάση ατμών	5,95 kPa (20 °C)
Εμφάνιση	Άχρωμο υγρό
Χημικές ιδιότητες
pKa	15,9
Βαθμός οκτανίου	89
Βαθμός κετανίου	5
Ελάχιστη θερμοκρασία; ανάφλεξης	13-14 °C
Σημείο αυτανάφλεξης	362 °C
Επικινδυνότητα
	Eύφλεκτη (F)
Φράσεις κινδύνου	R11
Φράσεις ασφαλείας	(S2), S7, S16
LD50	5,628 g/kg
Κίνδυνοι κατά; NFPA 704	3 2 0
	Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Η αιθανόλη (οινόπνευμα ή αλκοόλ)^[3] (αγγλικά ethanol) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο, με μοριακό τύπο C₂H₆O, αν και παριστάνεται συχνά και με τους τύπους C₂H₅OH, CH₃CH₂OH και EtOH. Οι τύποι αυτοί δείχνουν ότι το μόριο της αιθανόλης αποτελείται από μια αιθυλομάδα (C₂H₅) και μια υδροξυλομάδα (OH). Η αιθανόλη ανήκει στην ομόλογη σειρά των «αλκανολών», δηλαδή των άκυκλων κορεσμένων μονοαλκοολών. Έχει ένα ισομερές ομόλογης σειράς, το διμεθυλαιθέρα (CH₃OCH₃). Η χημικά καθαρή («απόλυτη») αιθανόλη (|EtOH|), στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι πτητικό, εύφλεκτο και άχρωμο υγρό. Ανήκει στα νευροτοξικά^[4]^[5] ψυχοενεργά ναρκωτικά, καθώς είναι από τα παλαιότερα ψυχαγωγικά ποτά, και ακόμη χρησιμοποιείται για αυτόν το σκοπό από τους ανθρώπους. Η αιθανόλη μπορεί να προκαλέσει αλκοολική δηλητηρίαση, όταν καταναλωθεί. Είναι η πιο γνωστή αλκοόλη, και βρίσκεται στα αλκοολούχα ποτά, σε ειδικά θερμόμετρα, ως διαλύτης και ως καύσιμο. Είναι γνωστή στην καθομιλουμένη και απλά ως «αλκοόλη»

Η ζύμωση της ζάχαρης σε αιθανόλη είναι μια από τις πρώτες γνωστές βιοχημικές αντιδράσεις που ανακάλυψε η ανθρωπότητα. Τα μεθυστικά αποτελέσματα της κατανάλωσης αιθανόλης είναι γνωστά από την προϊστορία. Στη σύγχρονη εποχή, η αιθανόλη που παράγεται για βιομηχανική χρήση παράγεται επίσης και από το αιθένιο^[6].

Η αιθανόλη χρησιμοποιείται ευρύτατα ως διαλύτης διαφόρων ουσιών που προορίζονται για ανθρώπινη επαφή ή κατανάλωση, και περιλαμβάνουν αρώματα, αρωματικές ουσίες, χρωστικές ουσίες και φάρμακα. Στη Χημεία χρησιμοποιείται τόσο ως διαλύτης, όσο και ως πρόδρομη ύλη για τη σύνθεση άλλων προϊόντων. Έχει, επίσης, μια μακριά ιστορία ως καύσιμο παραγωγής θερμότητας, φωτός και, πιο πρόσφατα, ως καύσιμο για κινητήρες εσωτερικής καύσης.

Ονοματολογία

Η ονομασία «αιθανόλη» (δείτε και την «ιστορία» παρακάτω) προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «αιθ-» δηλώνει την παρουσία δύο (2) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-όλη» φανερώνει ότι περιέχει ένα υδροξύλιο ως κύρια χαρακτηριστική ομάδα, δηλαδή ότι πρόκειται για αλκοόλη.

Η ονομασία «υδροξυαιθάνιο» προέρχεται από την «ονοματολογία υποκατάστασης», κατά την οποία η ένωση υποτίθεται ότι είναι αιθάνιο, του οποίου ένα άτομο υδρογόνου υποκαθίσταται από υδροξύλιο.

Η ονομασία «1-οξαπροπάνιο» προέρχεται από την «ονοματολογία αντικατάστασης», κατά την οποία η ένωση υποτίθεται ότι είναι προπάνιο, του οποίου το #1 άτομο άνθρακα έχει αντικατασταθεί από οξυγόνο. Η αντικατάσταση αυτή εννοεί ότι αφαιρούνται και δύο (2) άτομα υδρογόνου, σε σχέση με το προπάνιο, γιατί ο άνθρακας είναι τετρασθενής, ενώ το οξυγόνο δισθενές.

Το πρόθεμα «αιθυλ-», που χρησιμοποποιείται στην εμπειρική ονομασία «αιθυλική αλκοόλη», επινοήθηκε το 1834 από το Γερμανό χημικό Γιούστους φον Λίμπιγκ (Justus Lebig)^[7]. Το «αιθυλ-» είναι ένας νεολογισμός που προήλθε από τη σύνθεση της γαλλικής λέξης ether, που έχει την έννοια της «πτητικής ουσίας», δηλαδή κάθε ουσίας που εξατμίζεται ή εξαχνώνεται γρήγορα σε θερμοκρασία δωματίου (20 °C), και της ελληνικής λέξης ὓλη, με την έννοια της ύλης^[8] ή και του ξύλου, γιατί το «-υλο» χρησιμοποιήθηκε αρχικά για τη μεθανόλη, που ονομάστηκε αρχικά «μεθυλική αλκοόλη», ενώ ταυτόχρονα είχε και την εμπειρική ονομασία «ξυλόπνευμα», επειδή παράγονταν με την ξηρή απόσταξη ξύλου.

Η ονομασία «αιθανόλη» επινοήθηκε ως ένα αποτέλεσμα μιας λύσης που υιοθετήθηκε στο Διεθνές Συνέδριο Χημικής Ονοματολογίας (International Conference on Chemical Nomenclature) που έγινε τον Απρίλιο του 1892 στη Γενέβη, της Ελβετίας^[9].

Ο όρος «αλκοόλη», που πλέον αναφέρεται στην ευρύτερη κατηγορία των αλκοολών, αλλά στην καθομιλουμένη ακόμη αναφέρεται αποκλειστικά στην αιθανόλη, θεωρείται ότι είναι ένα μεσαιωνικό «δάνειο» από την αραβική al-kuḥl^[10]^[11]^[12], που η χρήση του, με τη σημερινή έννοια της αιθανόλης, υιοθετήθηκε από τα μέσα του 18^ου αιώνα. Πριν από το 18^ο αιώνα, η μεσαιωνική λατινική λέξη alcohol αναφέρονταν σε «κονιοποιημένο ορυκτό αντιμονίου, κονιοποιημένο κοσμητικό», μάλλον θειούχο αντιμόνιο (Sb₂S₃), αλλά αργότερα, κατα το 17^ο αιώνα, σήμαινε «κάθε εξαχνωμένη ουσία ή απεσταγμένο οινόπνευμα», όπως καταγράφηκε το 1753. Η συστηματική χρήση του όρου «αλκοόλη» στη χημεία χρονολογείται από το 1850.

Φυσική παρουσία

Η αιθανόλη είναι παραπροϊόν της μεταβολικής διεργασίας της ζύμωσης. Ως τέτοιο (παραπροϊόν) η αιθανόλη είναι πάντα παρούσα σε κάθε οικοσύστημα ζύμης. Η αιθανόλη βρίσκεται συχνά σε υπερώριμους καρπούς^[13]..Η αιθανόλη παράγεται με συμβιωτικές ζύμες και μπορεί να βρεθεί στα μπουμπούκια Bertam Palm (είδος φοινικιάς). Παρόλο που κάποια ζωικά είδη, όπως το Pentailed Treeshrew (είδος δεντρόβιου τρωκτικού), εμφανίζουν συμπεριφορές μέθης, δεν δείχνουν ωστόσο ενδιαφέρον ή αποφυγή σε πηγές τροφής που περιέχουν αιθανόλη^[14]. Η αιθανόλη παράγεται επίσης κατά τη διάρκεια της βλάστησης από πολλά φυτά, ως αποτέλεσμα φυσικής αναεροβίωσης^[15] Η αιθανόλη έχει ανιχνευθεί στιο διάστημα, σχηματίζοντας παγωμένα επικαλύμματα γύρω από κόκκους σκόνης στα διαστρικά νέφη^[16]. Μικρές ποσότητες (224 ppb) ενδογενούς αιθανόλης και αιθανάλης ανιχνεύονται στον εκπνεόμενο αέρα υγειών (εννοείται και νηφάλιων) εθελοντών^[17]. Ένα σύνδρομο αυτοζύμωσης (auto-brewery syndrome), γνωστό και ως σύνδρομο ζύμωσης εντέρου (gut fermentation syndrome), είναι μια σπάνια ιατρική συνθήκη κατά την οποία μεθυστικές ποσότητες αιθανόλης παράγονται μέσω ενδογενούς ζύμωσης, μέσα στο πεπτικό σύστημα^[18]^[19].

Ιστορία

Η ζύμωση της ζάχαρης σε αιθανόλη ήταν μια από τις πιο παλιές βιοτεχνολογίες που εφάρμοσαν οι άνθρωποι. Η αιθανόλη, και τα μεθυστικά αποτελέσματα της κατανάλωσής της, ήταν γνωστή στους ανθρώπους από την Προϊστορία ως μεθυστικό συστατικό των αλκοολούχων ποτών. Αποξηραμένο υπόλειμμα 9.000 ετών σε κεραμικό δοχείο βρέθηκε στην Κίνα, γεγονός που δείχνει ότι νεολιθικοί άνθρωποι κατανάλωναν οινοπνευματώδη ποτά^[20].

Παρόλο που η απόσταξη ήταν γνωστή από νωρίς στους Έλληνες και στους Άραβες, η παλαιότερη γνωστή επιστημονική ταυτοποίηση της αιθανόλης ήταν από έναν Πέρση πολυμαθή, τον Ραζή (Muhammad ibn Zakariya al-Razi), κατά τον 9ο αιώνα^[21]. Η πρώτη καταγεγραμμένη παραγωγή αλκοόλης από απόσταξη οίνου έγινε από τους αλχημιστές της Σχολής του Σαλέρνο το 12^ο αιώνα^[22]. Η πρώτη αναφορά στην «απόλυτη αλκοόλη» (δηλαδή καθαρή (100%) αιθανόλη, |EtOH|), σε αντιδιαστολή με τα γνωστά ως τότε μίγματα αιθανόλης - νερού, έγινε από τον Ράυμοντ Λουλλ (Raymond Lull)^[22].

Το 1796, ο γερμανορώσος Γιόχανν Τομπίας Λόουιτζ (Johann Tobias Lowitz) παρήγαγε καθαρή αιθανόλη φιλτράροντας αποσταγμένη αιθανόλη διαμέσου ενεργού άνθρακα. Ο Γάλλος Αντουαν Λαβουαζιέ (Antoine Lavoisier) περιέγραψε την αιθανόλη ως χημική ένωση άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου και το 1807 ο Νικολά - Τεοντόρ ντε Σοσίρ (Nicolas-Théodore de Saussure) επιβεβαίωσε το χημικό τύπο της αιθανόλης^[23]. 50 χρόνια αργότερα, ο Άρτσιμπαλ Σκοττ Κούπερ (Archibald Scott Couper) δημοσίευσε το συντακτικό τύπο της αιθανόλης. Ήταν ένας από τους πρώτους συντακτικούς τύπους που επιβεβαιώθηκαν^[24].

Η αιθανόλη παρασκευάστηκε για πρώτη φορά συνθετικά το 1826 με ανεξάρτητες προσπάθειες του Ολλανδού Χένρυ Χέννελ (Henry Hennel), στη Μεγάλη Βρετανία, και του Σεριλλά (George Simon Serullas) στη Γαλλία. Το 1828, ο Μάικλ Φάραντεϊ (Michael Faraday) παρασκεύασε αιθανόλη με όξινης κατάλυσης υδρόλυση αιθενίου, διεργασία παρόμοια με τη σύγχρονη βιομηχανική σύνθεση αιθανόλης^[25].

Η αιθανόλη χρησιμοποιήθηκε ως καύσιμο για λάμπες φωτισμού στις ΗΠΑ από το 1840, αλλά η καθιέρωση φορολογούμενης βιομηχανικής αιθανόλης κατά τον Εμφύλιο Πόλεμο έκανε αυτήν την πρακτική αντιοικονομική. Ο φόρος αυτός καταργήθηκε το 1906^[26], με αποτέλεσμα τα κλασσικά μοντέλα Φορντ Μόντελ Τ να κινούνται με αιθανόλη ως το 1908^[27]. Το 1920 όμως με την Ποτοαπαγόρευση οι παραγωγοί καυσίμων αιθανόλης κατηγορήθηκαν ότι συμμάχησαν με τους λαθρέμπορους αλκοολούχων ποτών^[26] και η κατανάλωση αιθανόλης ως καυσίμων έπεσε και πάλι σε δυσμένεια μέχρι τα τέλη του 20^ού αιώνα. Παραμένει ένα συνηθισμένο καύσιμο για τις «λάμπες οινοπνεύματος».

Μοριακή δομή

Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Δεσμοί^[28]
C-H	σ	2sp³-1s	109 pm	3% C^- H⁺
C-C	σ	2sp³-2sp³	154 pm
C-O	σ	2sp³-2sp³	150 pm	19% C⁺ O^-
O-H	σ	2sp³-1s	96 pm	32% H⁺ O^-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
O	-0,51
C_#2	-0,09
Η (C-H)	+0,03
C_#1	+0,13
Η (O-H)	+0,32

Παραγωγή

Βιομηχανική

Η αιθανόλη παράγεται τόσο πετροχημικά, μέσω της ενυδάτωσης αιθενίου, όσο και με βιοχημικές διεργασίες, όπως η ζύμωση σακχάρων με ζύμες.^[29] Η επιλογή της πιο οικονομικής μεθόδου εξαρτάται από τις σχετικές τιμές των ορυκτών καυσίμων και των αποθεμάτων κατάλληλων για ζύμωση αγροτικών προϊόντων.

Από αιθένιο

Η αιθανόλη που προορίζεται για βιομηχανική πρόδρομη ύλη ή ως διαλύτης (αυτή ονομάζεται συχνά «συνθετική αιθανόλη») παράγεται (συνήθως) πετροχημικά, κυρίως με όξινα καταλυόμενη προσθήκη ύδατος σε αιθένιο. Ως οξέα για την αντίδραση αυτή χρησιμοποιούνται συνήθως θειικό οξέύ(H₂SΟ₄), φωσφορικό οξύ (Η₃ΡΟ₄), ή ακόμη συνηθέστερα, οξείδιο του αργιλίου (Αl₂Ο₃), που είναι «οξύ κατά Lewis»^[30]:

$\mathrm {CH_{2}=CH_{2}+H_{2}O{\xrightarrow {H^{+}}}CH_{3}CH_{2}OH}$

Βιοχημικά

1. Με αλκοολική ζύμωση γλυκόζης^[31]:

$\mathrm {C_{6}H_{12}O_{6}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}OH+2CO_{2}\uparrow }$

2. Με αλκοολική ζύμωση ζάχαρης:

$\mathrm {C_{12}H_{22}O_{11}+H_{2}O{\xrightarrow {}}4CH_{3}CH_{2}OH+4CO_{2}\uparrow }$

Εργαστηριακή

Οι παρακάτω μέθοδοι πρακτικά δεν εφαρμόζονται, παρά μόνο για την ακαδημαϊκή μελέτη τους:

Από αιθυλαλογονίδια

1. Με υδρόλυση αιθυλαγολογονιδίων (CH₃CH₂X) παράγεται αιθανόλη^[32]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}X+AgOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OH+AgX\downarrow }$

Ισχυρές βάσεις όπως το υδροξείδιο του νατρίου παράγουν αιθένιο, αποσπώντας υδραλογόνο.
Ως AgOH στην πράξη χρησιμοποιείται υδατικό εναιώρημα οξειδίου του αργύρου (Ag₂O):

$\mathrm {Ag_{2}O+H_{2}O\rightleftarrows 2AgOH}$

2. Με επίδραση καρβοξυλικών αλάτων (RCOONa) παράγονται αρχικά καρβοξυλικοί αιθυλεστέρες (RCOOCH₂CH₃), που υδρολόνται προς αιθανόλη^[33]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}X+RCOONa{\xrightarrow {-NaX}}RCOOCH_{2}CH_{3}{\xrightarrow {+NaOH}}RCOONa+CH_{3}CH_{2}OH}$

Από αιθυλεστέρες

Με υδρόλυση αιθυλεστέρων (RCOOCH₂CH₃) παράγεται αιθανόλη^[34]:

$\mathrm {RCOOCH_{2}CH_{3}+NaOH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OH+RCOONa}$

Από αιθανάλη

Με αναγωγή αιθανάλης (CH₃CHO):
1. Με καταλυτική υδρογόνωση^[35]:

$\mathrm {CH_{3}CHO+H_{2}{\xrightarrow {Ni}}CH_{3}CH_{2}OH}$

2. Με λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH₄)^[36]:

$\mathrm {4CH_{3}CHO+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}Li[Al(OCH_{2}CH_{3})_{4}]{\xrightarrow {+2H_{2}O}}4CH_{3}CH_{2}OH+LiAlO_{2}}$

Από αιθανικό οξύ

Με αναγωγή αιθανικού οξέος με LiAlH₄^[36]:

$\mathrm {2CH_{3}COOH+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}OH+LiAlO_{2}}$

Από αιθανικό αιθυλεστέρα

Ο αιθανικός αιθυλεστέρας δίνει αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, σχηματίζοντας αιθανόλη^[37]:

1. Με νάτριο (Na) και αιθανόλη (CH₃CH₂OH):

$\mathrm {CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+3Na+3CH_{3}CH_{2}OH{\xrightarrow {}}4CH_{3}CH_{2}OH+3CH_{3}CH_{2}ONa}$

2. Με διυδρογόνο (H₂) και νικέλιο (Ni):

$\mathrm {CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+{\frac {3}{2}}H_{2}{\xrightarrow {Ni}}2CH_{3}CH_{2}OH}$

3. Με λιθιοαργιλιοτετραϋδρίδιο (LiAlH₄):

$\mathrm {2CH_{3}COOCH_{2}CH_{3}+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}LiAl(OCH_{2}CH_{3})_{4}{\xrightarrow {+2H_{2}O}}4CH_{3}CH_{2}OH+LiAlO_{2}}$

Από αιθαναμίνη

Με επίδραση νιτρώδους οξέος (ΗΝΟ₂) σε αιθαναμίνη ^[38]:

\mathrm {CH_{3}CH_{2}NH_{2}+HNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OH+N_{2}\uparrow +H_{2}O}

Από μεθανόλη

Υπάρχουν δύο (2) μέθοδοι για ανοικοδόμηση μεθανόλης προς αιθανόλη^[39]:
Αρχίζουν και οι δύο με την παραγωγή ιωδομεθάνιου και μετά αιθανονιτρίλιου:

$\mathrm {CH_{3}OH+HI{\xrightarrow {}}CH_{3}I+H_{2}O}$
$\mathrm {CH_{3}I+NaCN{\xrightarrow {}}CH_{3}CN+NaI}$

1. Υδρόλυση αιθανονιτριλίου προς αιθανικό οξύ και μετά αναγωγή προς αιθανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CN+2H_{2}O{\xrightarrow {}}CH_{3}COOH+NH_{3}}$
$\mathrm {2CH_{3}COOH+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}OH+LiAlO_{2}}$

2. Αναγωγή προς αιθαναμίνη και μετατροπή της τελευταίας σε αιθανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CN+2H_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}NH_{2}}$
$\mathrm {CH_{3}CH_{2}NH_{2}+HNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OH+N_{2}\uparrow +H_{2}O}$

Από 1-προπανόλη

Με αποικοδόμιση της ανθρακικής αλυσίδας της 1-προπανόλης^[39]::

$\mathrm {3CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}3CH_{3}CH_{2}COOH+4MnO_{2}+2K_{2}SO_{4}+5H_{2}O}$
$\mathrm {2CH_{3}CH_{2}COOH+SOCl_{2}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}COCl+H_{2}SO_{4}}$
$\mathrm {CH_{3}CH_{2}COCl+2NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CONH_{2}+NH_{4}Cl}$
$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CONH_{2}+2NaBrO{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}NH_{2}+Na_{2}CO_{3}+Br_{2}}$
$\mathrm {CH_{3}CH_{2}NH_{2}+HNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OH+N_{2}\uparrow +H_{2}O}$

Από διμεθυλαιθέρα

Με επίδραση αλκυλολιθίου (π.χ. μεθυλολιθίου) σε διμεθυλαιθέρα έχουμε τη μετάθεση Wittig, με την οποία παράγεται αιθανόλη και αλκάνιο (μεθάνιο αν είχε χρησιμοποιηθεί μεθυλολίθιο)^[40]:

$\mathrm {CH_{3}OCH_{3}+CH_{3}Li{\xrightarrow {-CH_{4}}}CH_{3}CH_{2}OLi{\xrightarrow {+H_{2}O}}CH_{3}CH_{2}OH+LiOH}$

Φυσικές ιδιότητες

Είναι υγρό άχρωμο και ευδιάλυτο στο νερό. Έχει ευχάριστη γεύση και σχετικά ευχάριστη, αν και δριμεία, οσμή. Η αιθανόλη αναμιγνύεται με το νερό σε κάθε αναλογία και κατά την ανάμειξη παρατηρείται ελάττωση όγκου, ενώ εκλύεται θερμότητα. Το μείγμα 95% αλκοόλης και 5% νερού χαρακτηρίζεται ως αζεοτροπικό, επειδή κατά την απόσταξη δεν διαχωρίζονται τα συστατικά του, καθώς ζέουν στην ίδια θερμοκρασία.

Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

Αλκοολικά άλατα

1. Αντίδραση με αλκαλιμέταλλα^[41]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+Na{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}ONa+{\frac {1}{2}}H_{2}\uparrow }$

2. Αντίδραση με αμίδια μετάλλων^[42]::

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+NaNH_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}ONa+NH_{3}\uparrow }$

3. Αντίδραση με αιθινικά μέταλλα^[43]::

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+HC\equiv CNa{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}ONa+HC\equiv CH\uparrow }$

4. Αντίδραση με αντιδραστήρια Grignard^[44]::

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+RMgX{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OMgX+RH}$

Ενδεικτική σειρά οξύτητας ορισμένων ενώσεων: νερό (H₂O) > αιθανόλη (CH₃CH₂OH) > αιθίνιο (HC ≡ CH) > αμμωνία (NH₃) > μεθάνιο (CH₄).

Υποκατάσταση από αλογόνα

1. Αντίδραση με υδροϊώδιο^[45]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+HI{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}I+H_{2}O}$

2. Αντίδραση με άλλα αλογόνα (X: F, Cl, Br)^[46]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+HX{\xrightarrow {ZnX_{2}}}CH_{3}CH_{2}X+H_{2}O}$

3. Αντίδραση με ισχυρά χλωριωτικά μέσα^[47]:

1. Με PCl₅:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+PCl_{5}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}Cl+POCl_{3}+HCl}$

2. Με PCl₃^[48]:

$\mathrm {3CH_{3}CH_{2}OH+PCl_{3}{\xrightarrow {}}3CH_{3}CH_{2}Cl+H_{3}PO_{3}}$

Η συγκεκριμένη μέθοδος εφαρμόζεται επίσης για την παραγωγή αιθυλοβρωμίδιου από αιθανόλη, με την ανάλογη χρήση του τριβρωμιούχου φωσφόρου.

3. Με SOCl₂^[49]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+SOCl_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}Cl+SO_{2}+HCl}$

Αιθένιο

Με ενδομοριακή αφυδάτωση αιθανόλης παράγεται αιθένιο. Η αντίδραση ευνοείται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, >150 °C. Σε χαμηλότερες ευνοείται η διαμοριακή αφυδάτωση που δίνει διαιθυλαιθέρα, ενώ χωρίς καθόλου θέρμανση παράγεται ο όξινος θειικός αιθυλεστέρας (CH₃CH₂OSO₃H), που αποτελεί την ενδιάμεση ένωση για τις αφυδατώσεις.^[50]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH{\xrightarrow[{>150^{o}C}]{\pi .H_{2}SO_{4}}}CH_{2}=CH_{2}+H_{2}O}$

Πριν την καθιέρωση του πετρελαίου ως βασικής στρατηγικής πρώτης ύλης, χρησιμοποιήθηκε και για βιομηχανική παραγωγή αιθενίου.

Διαιθυλαιθέρας

Παραγωγή διαιθυλαιθέρα^[51]:

$\mathrm {2CH_{3}CH_{2}OH{\xrightarrow[{<140^{o}C}]{H_{2}SO_{4}}}CH_{3}CH_{2}OCH_{2}CH_{3}+H_{2}O}$

Καρβοξυλικοί εστέρες

Αντίδραση με ακυλιωτικά μέσα:
1. Εστεροποίηση με καρβοξυλικό οξύ^[52]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+RCOOH{\overrightarrow {\longleftarrow }}RCOOCH_{2}CH_{3}+H_{2}O}$

2. Εστεροποίηση με ανυδρίτη καρβοξυλικού οξέος^[53]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+RCOOOCR{\xrightarrow {}}RCOOCH_{2}CH_{3}+RCOOH}$

3. Εστεροποίηση με ακυλαλογονίδιο^[54]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+RCOX{\xrightarrow {Py}}RCOOCH_{2}CH_{3}+HX}$

Όπου Py: πυριδίνη.

Οξείδωση

1. Με υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO₄). Παράγεται αιθανικό οξύ^[55]:

$\mathrm {5CH_{3}CH_{2}OH+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}3CH_{3}COOH+2K_{2}SO_{4}+4MnO+7H_{2}O}$

2. Με τριοξείδιο του χρωμίου (CrO₃). Παράγεται αρχικά αιθανάλη και στη συνέχεια, με περίσσεια τριοξειδίου του χρωμίου, αιθανικό οξύ^[56]:

$\mathrm {3CH_{3}CH_{2}OH+2CrO_{3}{\xrightarrow {-Cr_{2}O_{3},\;-3H_{2}O}}3CH_{3}CHO{\xrightarrow {+2CrO_{3}}}3CH_{3}COOH+Cr_{2}O_{3}}$

Η διαφορά είναι ότι στην περίπτωση #2, η οξείδωση μπορεί να σταματήσει στην αιθανάλη.
Στην περίπτωση #1 χρησιμοποιείται αραιό διάλυμα KMnO₄. Αν χρησιμοποιηθεί πυκνό, το αιθανικό οξύ οξειδώνεται επίσης, παράγοντας διοξείδιο του άνθρακα (CO₂).

Αποικοδόμηση προς μεθανόλη

Με αποικοδόμηση της ανθρακικής αλυσίδας της αιθανόλης παράγεται μεθανόλη^[39]::

$\mathrm {3CH_{3}CH_{2}OH+4KMnO_{4}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}3CH_{3}COOH+4MnO_{2}+2K_{2}SO_{4}+5H_{2}O}$
$\mathrm {2CH_{3}COOH+SOCl_{2}{\xrightarrow {}}2CH_{3}COCl+H_{2}SO_{4}}$
$\mathrm {CH_{3}COCl+2NH_{3}{\xrightarrow {}}CH_{3}CONH_{2}+NH_{4}Cl}$
$\mathrm {CH_{3}CONH_{2}+2NaBrO{\xrightarrow {}}CH_{3}NH_{2}+Na_{2}CO_{3}+Br_{2}}$
$\mathrm {CH_{3}NH_{2}+HNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}OH+N_{2}\uparrow +H_{2}O}$

Ανοικοδόμηση προς 1-προπανόλη

Υπάρχουν δύο (2) μέθοδοι για ανοικοδόμηση αιθανόλης προς 1-προπανόλη^[39]:
Αρχίζουν και οι δύο με την παραγωγή αιθυλοϊωδίδιου και μετά προπανονιτρίλιου:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+HI{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}I+H_{2}O}$
$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+NaCN{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CN+NaI}$

1. Υδρόλυση προπανονιτριλίου προς προπανικό οξύ και μετά αναγωγή προς 1-προπανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CN+2H_{2}O{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}COOH+NH_{3}}$
$\mathrm {2CH_{3}CH_{2}COOH+LiAlH_{4}{\xrightarrow {}}2CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+LiAlO_{2}}$

2. Αναγωγή προς 1-προπαναμίνη και μετατροπή της τελευταίας σε 1-προπανόλη:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CN+2H_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}}$
$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}NH_{2}+HNO_{2}{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+N_{2}\uparrow }$

Ανοικοδόμηση προς 1-βουτανόλη

Αρχίζει με την παραγωγή αιθυλοϊωδίδιου και μετά, με επίδραση οξιρανίου σε αιθυλομαγνησιοϊωδίδιο, παράγεται 1-βουτανόλη^[39]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+HI{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}I+H_{2}O}$
$\mathrm {CH_{3}CH_{2}I+Mg{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}MgI}$
$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}MgI{\xrightarrow {|Et_{2}O|}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}OMgI}$
$\mathrm {CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}OMgI+H_{2}O{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}OH+Mg(OH)I\downarrow }$

Προσθήκη σε εποξυαιθάνιο

Με επίδραση σε εποξυαιθάνιο παράγεται 2-αιθοξυαιθανόλη^[57]:

$\mathrm {+CH_{3}CH_{2}OH{\xrightarrow {}}CH_{3}CH_{2}OCH_{2}CH_{2}OH}$

Επίδραση καρβενίων

Παρεμβολή καρβενίων, π.χ. με μεθυλενίου παράγονται 1-προπανόλη, 2-προπανόλη και αιθυλομεθυλαιθέρας^[58]:

$\mathrm {CH_{3}CH_{2}OH+CH_{3}Cl+KOH{\xrightarrow {}}{\frac {1}{2}}CH_{3}CH_{2}CH_{2}OH+{\frac {1}{3}}CH_{3}CH(OH)CH_{3}+{\frac {1}{6}}CH_{3}CH_{2}OCH_{3}+KCl+H_{2}O}$

Φαρμακολογία

Όταν η αιθυλική αλκοόλη καταποθεί σε μικρές ποσότητες, προκαλεί αίσθημα ευφορίας. Σε μεγαλύτερες ποσότητες διαταράσσει την ομαλή λειτουργία του εγκεφάλου, προκαλώντας την κατάσταση που χαρακτηρίζεται ως μέθη (κοινώς μεθύσι). Σε ακόμη μεγαλύτερες ποσότητες προκαλεί απώλεια αισθήσεων και, σε σπάνιες περιπτώσεις, θάνατο. Θανατηφόρος είναι, επίσης, και η ενδοφλέβια χορήγησή της.

Προφίλ δραστηριότητας

Η αιθανόλη είναι γνωστό ότι κατέχει την ικανότητα να ασκεί τις ακόλουθες άμεσες φαρμακοδυναμικές δράσεις (οι πιο σημαντικές δράσεις επισημαίνονται με έντονα)^[59]

Υποδοχέας GABA_A θετικού αλλοεστερικού ρυθμιστή (κυρίως των υποδοχέων που περιέχουν την υπομονάδα δ).
Υποδοχέας γλυκίνης θετικού και αρνητικού αλλοεστερικού ρυθμιστή.
Υποδοχέας NMDA αρνητικoύ αλλοεστερικού ρυθμιστή^[60].
Υποδοχέας AMPA αρνητικού αλλοεστερικού ρυθμιστή^[60].
Υποδοχέας nACh θετικού και αρνητικού αλλοεστερικού ρυθμιστή^[60].
Υποδοχέας 5-HT₃θετικού και αλλοεστερικού ρυθμιστή^[60].
Αναστολέας επαναπρόσληψης γλυκίνης^[61].
Αναστολέας επαναπρόσληψης αδενοσίνης^[62].
Φραγέας καναλιού τύπου L ασβεστίου .
Αποφραγέας καναλιού GIRK.
Δείτε επίσης: Αλκοολική μέθη

Κάποιες από τις δράσεις της αιθανόλης, που σχετίζονται με συναρμοτές που παίζουν το ρόλο πυλών ιόντων, ιδιαίτερα οι υποδοχείς nACh και γλυκίνης, εξαρτώνται από τη δόση αιθανόλης, με την εντατικοποίηση ή την αναστολοποίηση λειτουργίας να εξαρτάται από τη συγκέντρωση της αιθανόλης. Αυτό συμβαίνει γιατί η συνολική επίπτωση της αιθανόλης σε αυτά τα κανάλια είναι συνισταμένη μιας σειράς θετικών και αρνητικών αλλοεστερικών ρυθμιστικών υποδράσεων^[59].

Ιδιότητες

Η απομάκρυνση της αιθανόλης από το ανθρώπινο σώμα, μέσω της δεϋδρογονάσης της αιθανόλης στο ήπαρ, είναι περιορισμένη. Έτσι, η απομάκρυνση μιας μεγάλης συγκέντρωσης αιθανόλης από το αίμα μπορεί να ακολουθήσει κινητική μηδενικής τάξης. Αυτό σημαίνει ότι αιθανόλη αφήνει το σώμα με ένα σταθερό ρυθμό, ή μάλλον έχει μια ημιζωή εξουδετέρωσης^[63].

Ο ρυθμός εξουδετέρωσης περιορισμένων βημάτων για μια ουσία μπορεί να είναι ο ίδιος με αυτόν για κάποιες άλλες ουσίες. Ως αποτέλεσμα, η συγκέντρωση της αιθανόλης στο αίμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εκτιμηθεί επίσης ο βαθμός μεταβολισμού της μεθανόλης και της 1,2-αιθανοδιόλης. Η ίδια η μεθανόλη δεν είναι πολύ τοξική, αλλά οι μεταβολίτες της μεθανάλη και μεθανικό οξύ είναι. Γι' αυτό, για τη μείωση του ρυθμού παραγωγής, άρα και για τη μείωση της συγκέντρωσης αυτών των βλαβερών μεταβολιτών, μπορεί να απαιτείται η χορήγηση αιθανόλης^[64]. Η δηλητηρίαση από 1,2-αιθανοδιόλη μπορεί να αντιμετοπιστεί με τον ίδιο τρόπο.

Η καθαρή αιθανόλη ερεθίζει το δέρμα και τα μάτια^[65]. Ναυτία, έμετος και μέθη είναι τα συμπτώματα της κατάποσης αιθανόλης. Η μακροχρόνια χρήση αιθανόλης μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα σοβαρή βλάβη στο ήπαρ^[66].

Οι ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις ατμών αιθανόλης πάνω από 1 ‰ βρίσκονται πάνω από τα θεσπισμένα όρια έκθεσης της Ευρωπαϊκής Ένωσης^[66].

Χρήσεις

Χρησιμοποιείται ως διαλύτης σε πολλές εφαρμογές τόσο της καθημερινής ζωής (π.χ. σε μαρκαδόρους οινοπνεύματος, κόλλες κτλ.) όσο και της βιομηχανίας. Ευρύτατη είναι η χρήση της για την παρασκευή οινοπνευματωδών ποτών, και γι' αυτό το λόγο επιβάλλεται μεγάλη φορολογία. Χρησιμοποιείται, επίσης, ευρύτατα στην ιατρική ως απολυμαντικό με ποικίλους βαθμούς πυκνότητας, 70ο το συνηθισμένο που απεδείχθη πως εξουδετερώνει και τον ιό του AIDS. Για οικιακή χρήση και για την αποφυγή καταβολής υψηλής φορολογίας, υφίσταται μετουσίωση, δηλαδή αναμιγνύεται με μικρή ποσότητα πετρελαίου, το οποίο την καθιστά ακατάλληλη προς πόση και από το οποίο είναι αδύνατο να διαχωριστεί με φθηνές μεθόδους. Για να ξεχωρίζει από τη μη μετουσιωμένη αιθυλική αλκοόλη, προστίθεται, επίσης, και η χρωστική κυανούν του μεθυλενίου, το οποίο της προσδίδει κυανοπράσινο χρώμα.

Σημαντική χρήση βρίσκει, επίσης, ως καύσιμο σε κινητήρες εσωτερικής καύσεως, αντικαθιστώντας τη βενζίνη. Δίδει καυσαέρια πολύ λιγότερο ρυπογόνα, ωστόσο έχει το μειονέκτημα της δυσχερούς ανάφλεξής της, όταν ο κινητήρας είναι κρύος. Σήμερα, η πλειονότητα των οχημάτων στη Βραζιλία χρησιμοποιεί αιθυλική αλκοόλη ως καύσιμο.

Αναφορές και σημειώσεις

Πηγές

Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
Δημήτριου Ν. Νικολαΐδη: Ειδικά μαθήματα Οργανικής Χημείας, Θεσσαλονίκη 1983.
Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985

[3]

[4]

[5]

[1]

[2]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

[31]

[32]

[33]

[34]

[35]

[36]

[37]

[38]

[39]

[40]

[41]

[42]

[43]

[44]

[45]

[46]

[47]

[48]

[49]

[50]

[51]

[52]

[53]

[54]

[55]

[56]

[57]

[58]

[59]

[60]

[61]

[62]

[63]

[64]

[65]

[66]

Search