- Struktur av en primær alkohol
- Egenskaper
- surhet
- pKa
- Kjemiske reaksjoner
- Dannelse av alkylhalogenider
- Oksidasjon av primære alkoholer
- Dannelse av etere
- Dannelse av organiske estere
- dehydrering
- nomenklatur
- eksempler
- referanser
En primær alkohol er en der hydroksylgruppen er bundet til et primært karbon; det vil si et karbon kovalent festet til et annet karbon og hydrogener. Dens generelle formel er ROH, spesielt RCH 2 OH, ettersom det bare er en alkylgruppe R.
R-gruppen av formelen RCH 2- OH kan være en hvilken som helst: en kjede, en ring, eller heteroatomer. Når det gjelder en kjede, kort eller lang, er det før de mest representative primære alkoholene; blant dem er metanol og etanol, to av de mest syntetiserte på industrielt nivå.
Ølkrukke - Et eksempel på en vandig løsning av etylalkohol, en primær alkohol, i en organisk matrise. Kilde: Engin Akyurt via Pexels.
De er fysisk som de andre alkoholene, og kokepunktet eller smeltepunktene deres avhenger av graden av forgrening; men kjemisk er de mest reaktive. Videre er dens surhet høyere enn for sekundære og tertiære alkoholer.
Primære alkoholer gjennomgår oksidasjonsreaksjoner og blir et stort antall organiske forbindelser: estere og etere, aldehyder og karboksylsyrer. På samme måte kan de gjennomgå dehydratiseringsreaksjoner og omdanne til alkener eller olefiner.
Struktur av en primær alkohol
De primære alkoholene avledet fra lineære alkaner er de mest representative. Men i virkeligheten en hvilken som helst struktur, enten lineære eller forgrenede, kan bli klassifisert innenfor denne type alkohol så lenge OH-gruppen er bundet til en CH 2 .
Så, strukturelt de alle har til felles nærvær av gruppen -CH 2 OH, kalt metylol. En kjennetegn og konsekvens av dette faktum er at OH-gruppen er mindre hindret; det vil si at den kan samhandle med miljøet uten romlig interferens fra andre atomer.
Likeledes kan en mindre hindret OH betyr at karbonatomet som bærer den, at av CH 2 kan gjennomgå substitusjonsreaksjoner gjennom en SN 2 mekanisme (bimolekylære, uten dannelse av et karbokation).
På den annen side, en OH med større frihet til å samhandle med mediet, oversettes til sterkere intermolekylære interaksjoner (ved hjelp av hydrogenbindinger), som igjen øker smelte- eller kokepunktene.
Det samme skjer med løseligheten i polare løsningsmidler, så lenge R-gruppen ikke er veldig hydrofob.
Egenskaper
surhet
De primære alkoholene er av de mest sure. For at en alkohol skal oppføre seg som en Bronsted-syre, må den donere et H + -ion til mediet, for eksempel vann, for å bli et alkoksydanion:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
Den negative ladning av RO - , spesielt RCH 2 O - , er mindre forhindret av elektroner i de to CH bindinger enn av elektronene i CR bindingen.
Alkylgruppen utøver da størst frastøting, destabiliserende RCH 2 O - ; men ikke så mye sammenlignet med det hvis det var to eller tre R-grupper, som forekommer med henholdsvis sekundære og tertiære alkoholer.
En annen måte å forklare den høyere surhet av en primær alkohol, er ved hjelp av elektro forskjell, skaper dipolmomentet: H 2 C δ + -O δ- H. Oxygen tiltrekker elektronisk tetthet fra både CH 2 og H; den positive delvise ladningen av karbon avviser noe for hydrogen.
R-gruppen overfører et lite av sin elektrontettheten til CH 2 , noe som bidrar til å redusere den positive del av en belastning, og dermed dens avvisning av hydrogen ladning. Jo flere R-grupper det er, desto lavere er frastøtningen, og derfor tendensen til at H frigjøres som H + .
pKa
Primære alkoholer anses som svakere syrer enn vann, med unntak av metylalkohol, som er litt sterkere. PKa for metylalkohol er 15,2; og pKa for etylalkohol er 16,0. I mellomtiden er pKa av vann 15,7.
Imidlertid vann, noe som er ansett som en svak syre, slik som alkoholer, kan bindes til H + til å bli hydronium-ion, H 3 O + ; det vil si at den oppfører seg som en base.
På samme måte kan primære alkoholer ta opp hydrogen; spesielt i noen av sine egne reaksjoner, for eksempel i sin transformasjon til alkener eller olefiner.
Kjemiske reaksjoner
Dannelse av alkylhalogenider
Alkoholer reagerer med hydrogenhalogenider for å produsere alkylhalogenider. Alkoholenes reaktivitet mot hydrogenhalogenider avtar i følgende rekkefølge:
Tertiær alkohol> sekundær alkohol> primær alkohol
ROH + HX => RX + H 2 O
RX er et primært alkylhalogenid (CH 3 Cl, CH 3- CH 2- Br, etc.).
En annen måte å fremstille alkylhalogenider er ved å omsette tionylklorid, et syntetisk reagens, med en primær alkohol som blir omdannet til et alkylklorid. Tionylklorid (SOCl 2 ) krever tilstedeværelse av pyridin for å reagere.
CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH + SOCh 2 => CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
Denne reaksjonen tilsvarer halogeneringen av 1-pentanol for å bli 1-klorpentan i nærvær av pyridin.
Oksidasjon av primære alkoholer
Alkoholer kan oksyderes til aldehyder og karboksylsyrer, avhengig av reagenset. Pyridiniumklorkromat (PCC) oksyderer primær alkohol til aldehyd ved bruk av diklormetan (CH 2 Cl 2 ) som løsningsmiddel :
CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 5 COH
Dette er oksydasjonen av 1-heptanol til 1-heptanal.
I mellomtiden, kaliumpermanganat (KMnO 4 ) oksyderer først alkoholen til aldehyd, og deretter oksyderer aldehydet til karboksylsyre. Ved bruk av kaliumpermanganat for å oksidere alkoholer, må brudd på bindingen mellom karbon 3 og 4 unngås.
CH 3 (CH 2 ) 4 CH, 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 4 COOH
Dette er oksidasjon av 1-heksanol til heksansyre.
Ved denne metoden er det vanskelig å få et aldehyd, siden det lett oksideres til en karboksylsyre. En lignende situasjon blir observert når kromsyre brukes til å oksidere alkoholer.
Dannelse av etere
Primære alkoholer kan omdannes til etere når de varmes opp i nærvær av en katalysator, vanligvis svovelsyre:
2 RCH 2 OH => RCH 2- OCH 2- R + H 2 O
Dannelse av organiske estere
Kondensasjonen av en alkohol og en karboksylsyre, Fishers forestring, katalysert av en syre, gir en ester og vann:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
En kjent reaksjon er den av etanol med eddiksyre for å gi etylacetat:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
Primær alkohol er den mest utsatte for Fischer forestringsreaksjoner.
dehydrering
Ved høye temperaturer og i et surt medium, generelt svovelsyre, dehydrerer alkoholer for å gi opphav til alkener med tap av et vannmolekyl.
CH 3 CH 2 OH => H 2- C = CH 2 + H 2 O
Dette er dehydratiseringsreaksjonen fra etanol til etylen. En mer passende generell formel for denne type reaksjoner, spesielt for en primær alkohol, ville være:
RCH 2 OH => R = CH 2 (som også er lik RC = CH 2 )
nomenklatur
Eksempel på primær alkohol. Kilde: Gabriel Bolívar.
Reglene for å navngi en primær alkohol er de samme som for de andre alkoholene; med unntak av at det noen ganger ikke er nødvendig å liste opp OH-bærende karbon.
I det øvre bildet er det en syv-karbon hovedkjede. Karbonet bundet til OH er tildelt nummer 1, og deretter begynner det å telle fra venstre mot høyre. Dets IUPAC-navn er derfor: 3,3-dietylheptanol.
Merk at dette er et eksempel på en sterkt forgrenet primæralkohol.
eksempler
Til slutt nevnes noen primære alkoholer basert på deres tradisjonelle og systematiske nomenklatur:
Methyl, CH 3 OH
-Etyl, CH 3 CH 2 OH
n-propyl, CH 3- CH 2- CH 2- OH
n-heksyl, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Dette er derivater av lineære alkaner. Andre eksempler er:
-2-fenyletanol, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = benzenring)
-2-propen-1-ol (allylalkohol), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-etandiol, CH 2 OHCH 2 OH
-2-kloretanol (ethylenechlorohydrin), ClCH 2- CH 2- OH
-2-buten-1-ol (crotyl alkohol), CH 3 CH = CHCH 2 OH
referanser
- Morrison, RT og Boyd, RN (1987). Organisk kjemi. (5 ta utgave). Addison-Wesley Iberoamericana
- Carey, FA (2008). Organisk kjemi. (6 ta utgave). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Mel Science. (2019). Hvordan oksidasjon av primære alkoholer foregår. Gjenopprettet fra: melscience.com
- Royal Society of Chemistry. (2019). Definisjon: primære alkoholer. Gjenopprettet fra: rsc.org
- Chriss E. McDonald. (2000). Oksidasjonen av primære alkoholer til estere: Tre relaterte undersøkelseseksperimenter. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), s 750. DOI: 10.1021 / ed077p750