Hidroxilcsoport

A hidroxilcsoport olyan funkciós csoport, amelyben egy oxigénatom egyszeres kovalens kötéssel kapcsolódik egy hidrogénatomhoz: −O−H. A hidroxilcsoportot tartalmazó vegyületek molekulái között hidrogénkötések jönnek létre. A hidroxilcsoport tulajdonságait az határozza meg, hogy a hidroxilcsoport milyen molekulához kapcsolódik.

Hidroxilcsoport

hidroxilcsoport

Az alkoholok általános képlete

Etinol, a legegyszerűbb inol

Az inolát anion szerkezete

Szerves vegyületek hidroxilcsoporttal

Alkoholok, karbonsavak, enolok, fenolok, inolok, cukrok (szőlőcukor, répacukor, gyümölcscukor), illetve a DNS és RNS egyes építőelemei: ribóz, 2-dezoxiribóz, foszforsav, foszfon- és szulfonsavak, ATP. Egyes enzimek és foszfolipidek. A fehérjealkotó aminosavak közül a szerin, tirozin és treonin.

Kémiai tulajdonságok

A hidroxilcsoportot tartalmazó vegyületek viselkedhetnek savként és bázisként is: etanol és nátrium reakciójakor nátrium-etoxid (nátrium-etanolát) és hidrogén keletkezik:

2 C₂H₅OH + 2 Na → 2 C₂H₅ONa + H₂

Etanol és sósav reakciójakor etil-oxóniumion keletkezik.

$\mathrm {C_{2}H_{5}OH+HCl\rightleftharpoons C_{2}H_{5}OH_{2}Cl}$

Savakkal vízkilépés közben történt egyesüléssel észtereket képezhetnek, az alkoholok karbonsav észtereit karbonsavésztereknek hívjuk. Például az etanol és ecetsav (etánsav) etil-etanoáttá (etil-acetáttá) egyesül:

$\mathrm {C_{2}H_{5}OH+CH_{3}COOH\rightleftharpoons CH_{3}COOC_{2}H_{5}+H_{2}O}$

Az észterek képződése megfordítható folyamat.

Oldhatóság

A kis szénatomszámú hidroxilcsoportot tartalmazó vegyületek jól oldódnak vízben és poláris oldószerekben, a szénatomszám növekedésével a vízoldhatóság csökken.

Csoportosítása

A hidroxilcsoport tulajdonságai függnek attól, hogy milyen molekulához kapcsolódik (például az O−H kötés polaritása, a hidroxilcsoportot tartalmazó molekula kémhatása), emiatt megkülönböztető alkoholos, enolos, fenolos, glikozidos hidroxilcsoport. Vízben oldva a cukrok glikozidos hidroxilcsoportja átalakulhat oxocsoporttá (pl. szőlőcukor).

A hidroxivegyületeket az alábbi szempontok szerint csoportosíthatjuk:

• A hidroxilcsoporthoz kapcsolódó szénhidrogénlánc jellege alapján: a telített szénhidrogénekből képzett származékokat alkoholoknak, a telítetlen szénhidrogének kettős kötésű szénatomjához kapcsolódó hidroxilcsoportot tartalmazó származékokat enoloknak, a hármas kötésű szénatomhoz kapcsolódó hidroxilcsoportot tartalmazó vegyületeket inoloknak, az aromás gyűrűn hidroxilcsoporttal szubsztituált vegyületeket fenoloknak nevezzük.
• Értékűség szerint: az egy molekulában található hidroxilcsoportok száma szerint megkülönböztetünk egy-, két-, három- vagy többértékű alkoholokat, illetve fenolokat. Két (vagy több) OH-csoport esetén ezek egymáshoz való közelsége alapján is csoportosíthatóak: geminális, vicinális, diszjunkt.
• Rendűség szerint: a hidroxilcsoportot viselő szénatom rendűsége szerint vannak első-, másod- és harmadrendű (primer, szekunder és tercier) alkoholok.

Hidroxilcsoport karboxilcsoport részeként

A karboxilcsoportban a kettős kötésű oxigénatom elektronegativitása érvényesül az ugyanehhez a szénatomhoz kapcsolódó hidroxilcsoport O−H kötésének elektronpárjára is. Emiatt a karboxilcsoport O−H kötése polárisabb, mint az alkoholok O−H kötése.

Glikozidos hidroxilcsoport keletkezése

Az olyan vegyületek, amelyekben oxocsoport és hidroxilcsoport is megtalálható, és ezek egymás közelébe kerülhetnek, a két molekularészlet addíciójával gyűrűs szerkezet (laktol) és glikozidos hidroxilcsoport keletkezik.

Előállítás

Hidroxilcsoport keletkezik az oxocsoport és karbonilcsoport (aldehidek és ketonok) hidrogénaddíciója (redukciója) során.

Elsőrendű (primer) alkoholok előállíthatóak aldehidek hidrogénaddíciójával. Például etanal (acetaldehid) és hidrogén egyesülése:

CH₃−CH=O + H₂ → CH₃−CH₂−OH

Másodrendű (szekunder) alkoholok ketonokból állíthatóak elő. Például propán-2-on (aceton) és hidrogén addíciója:

CH₃−C(=O)−CH₃ + H₂ → CH₃−CH(OH)−CH₃

Tulajdonságai

A hidroxilcsoportot tartalmazó vegyületek molekulái között hidrogénkötések jönnek létre, ezért forrás- és olvadáspontjuk jóval magasabb, mint a hasonló molekulatömegű szénhidrogéneké. Megfelelő molekulaszerkezet esetén molekulán belüli (intramolekuláris) hidrogénkötés kialakulása is lehetséges, ilyen esetben nem, illetve alig asszociálnak a molekulák, ezért az ilyen vegyületek olvadás- és forráspontja alacsonyabb.

Minél polárisabb a hidroxilcsoport O−H kötése, annál erősebb a közöttük kialakuló hidrogénkötés.

Keto-enol-tautoméria
A keto és enolát forma egymásba alakulása; az α-C-atom deprotonálódása.	Az enolát anion rezonanciaszerkezete. Bal oldalon a karbanion látható.	Az enolát és enol egymásba alakulása, az enolát protonálódása.

Fenolos vegyületeknél a hidroxilcsoport oxigénatomjának valamelyik nemkötő elektronpárja az aromás gyűrű delokalizált elektronrendszerével kerül átfedésbe. A nemkötő elektronpár gyűrűhöz történő konjugációja és a hidrogénnél nagyobb elektronegativitású szénatom jelenléte – az enolokhoz hasonlóan – együttesen idézi elő az −OH csoport oxigénje elektronsűrűségének csökkenését. A fenolos −OH csoport szigma-kötése az alkoholok és a víz O−H kötésénél polárisabb, a fenolok erősebb savak.

Források

• Szénhidrogének hidroxiszármazékai