- Struktur af en primær alkohol
- Ejendomme
- Syreindhold
- pKa
- Kemiske reaktioner
- Dannelse af alkylhalogenider
- Oxidation af primære alkoholer
- Dannelse af etere
- Dannelse af organiske estere
- Dehydrering
- nomenklatur
- eksempler
- Referencer
En primær alkohol er en, hvor hydroxylgruppen er bundet til et primært carbon; det vil sige et kulstof, der er kovalent bundet til et andet carbon og hydrogener. Dens almene formel er ROH, specifikt RCH 2 OH, da der kun er én alkylgruppe R.
R-gruppen med formlen RCH 2 OH kan være enhver: en kæde, en ring eller heteroatomer. Når det drejer sig om en kæde, kort eller lang, er det før de mest repræsentative primære alkoholer; blandt dem er methanol og ethanol, to af de mest syntetiserede på industrielt niveau.
Ølkrukke - Et eksempel på en vandig opløsning af ethylalkohol, en primær alkohol, i en organisk matrix. Kilde: Engin Akyurt via Pexels.
Fysisk er de som de andre alkoholer, og deres kogepunkt eller smeltepunkter afhænger af graden af deres forgrening; men kemisk set er de mest reaktive. Desuden er dens surhedsgrad højere end for sekundære og tertiære alkoholer.
Primære alkoholer gennemgår oxidationsreaktioner, hvilket bliver et stort antal organiske forbindelser: estere og ethere, aldehyder og carboxylsyrer. Ligeledes kan de gennemgå dehydratiseringsreaktioner og omdannes til alkener eller olefiner.
Struktur af en primær alkohol
De primære alkoholer afledt af lineære alkaner er de mest repræsentative. Men i virkeligheden helst struktur, være det lineære eller forgrenede, kan klassificeres inden for denne type alkohol, så længe OH-gruppen er bundet til en CH 2.
Så strukturelt de alle har til fælles tilstedeværelse af gruppen CH 2 OH, kaldet methylol. En karakteristisk og konsekvens af dette faktum er, at OH-gruppen er mindre hindret; det vil sige, det kan interagere med miljøet uden rumlig interferens fra andre atomer.
Ligeledes kan en mindre hindret OH betyder, at carbonatomet, der bærer det, at af CH 2, undergå substitutionsreaktioner gennem en SN 2 mekanisme (bimolekylær, uden dannelse af en carbokation).
På den anden side omsættes et OH med større frihed til at interagere med mediet til stærkere intermolekylære interaktioner (ved hjælp af hydrogenbindinger), hvilket igen øger smelte- eller kogepunkterne.
Det samme sker med dets opløselighed i polære opløsningsmidler, så længe R-gruppen ikke er meget hydrofob.
Ejendomme
Syreindhold
De primære alkoholer er af alt det mest sure. For at en alkohol kan opføre sig som en Bronsted-syre, skal den donere en H + -ion til mediet, siger vand, for at blive en alkoxidanion:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
Den negative ladning af RO -, specielt RCH 2 O - er mindre frastødt af elektronerne i de to CH-bindinger end af elektronerne i CR binding.
Alkylgruppen derefter udøver den største frastødning destabiliserende RCH 2 O -; men ikke så meget sammenlignet med det, hvis der var to eller tre R-grupper, som forekommer med henholdsvis sekundære og tertiære alkoholer.
En anden måde at forklare den højere surhed af en primær alkohol, er ved hjælp af elektronegativitet forskel, skaber dipolmomentet: H 2 C δ + -O δ- H. Oxygen tiltrækker elektronisk densitet fra både CH 2 og H; den positive delvise ladning af kulstof afskrækker brintets hydrogen noget.
R-gruppen overfører lidt af sin elektrontæthed til CH 2, hvilket bidrager til at mindske sin positive delvis opladning og dermed dens afvisning af hydrogen ladning. Jo flere R-grupper der er, jo lavere er frastødning, og derfor er H's tendens til at blive frigivet som H +.
pKa
Primære alkoholer betragtes som svagere syrer end vand med undtagelse af methylalkohol, der er lidt stærkere. PKa for methylalkohol er 15,2; og pKa for ethylalkohol er 16,0. I mellemtiden er pKa for vand 15,7.
Men vand, der betragtes som en svag syre, såsom alkoholer, kan binde til H + til at blive den hydroniumion, H 3 O +; det vil sige, den opfører sig som en base.
På samme måde kan primære alkoholer optage brint; især i nogle af sine egne reaktioner, for eksempel i dets omdannelse til alkener eller olefiner.
Kemiske reaktioner
Dannelse af alkylhalogenider
Alkoholer reagerer med hydrogenhalogenider for at producere alkylhalogenider. Alkoholers reaktivitet over for brinthalogenider falder i følgende rækkefølge:
Tertiær alkohol> sekundær alkohol> primær alkohol
ROH + HX => RX + H 2 O
RX er en primær alkylhalogenid (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br, etc.).
En anden måde at fremstille alkylhalogenider er ved at omsætte thionylchlorid, et syntetisk reagens, med en primær alkohol, der omdannes til et alkylchlorid. Thionylchlorid (SOCl 2) kræver tilstedeværelse af pyridin for at reagere.
CH 3 (CH 2) 3 CH 2 OH + SOC 2 => CH 3 (CH 2) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCI
Denne reaktion svarer til halogeneringen af 1-pentanol for at blive 1-chlorpentan i nærværelse af pyridin.
Oxidation af primære alkoholer
Alkoholer kan oxideres til aldehyder og carboxylsyrer, afhængigt af reagenset. Pyridiniumchlorchromat (PCC) oxiderer primær alkohol til aldehyd ved anvendelse af dichlormethan (CH 2 Cl 2) som opløsningsmiddel:
CH 3 (CH 2) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 5 COH
Dette er oxidation af 1-heptanol til 1-heptanal.
I mellemtiden, kaliumpermanganat (KMnO 4) først oxiderer alkoholen til aldehyd, og derefter oxiderer aldehydet til carboxylsyre. Når kaliumpermanganat bruges til at oxidere alkoholer, skal brugen af bindingen mellem kulstof 3 og 4 undgås.
CH 3 (CH 2) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 4 COOH
Dette er oxidation af 1-hexanol til hexansyre.
Ved denne metode er det vanskeligt at få et aldehyd, da det let oxideres til en carboxylsyre. En lignende situation ses, når kromsyre bruges til at oxidere alkoholer.
Dannelse af etere
Primære alkoholer kan omdannes til ethere, når de opvarmes i nærværelse af en katalysator, normalt svovlsyre:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
Dannelse af organiske estere
Kondensationen af en alkohol og en carboxylsyre, Fishers forestring, katalyseret af en syre, producerer en ester og vand:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
En velkendt reaktion er den af ethanol med eddikesyre, hvilket giver ethylacetat:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
Primær alkohol er den mest modtagelige for Fischer esterificeringsreaktioner.
Dehydrering
Ved forhøjede temperaturer og i et surt medium, generelt svovlsyre, dehydrerer alkoholer til dannelse af alkener med tabet af et vandmolekyle.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
Dette er dehydratiseringsreaktionen fra ethanol til ethylen. En mere passende generel formel til denne type reaktion, specifikt til en primær alkohol, ville være:
RCH 2 OH => R = CH 2 (som også er lig med RC = CH 2)
nomenklatur
Eksempel på primær alkohol. Kilde: Gabriel Bolívar.
Reglerne for navngivning af en primær alkohol er de samme som for de andre alkoholer; med undtagelse af, at det sommetider ikke er nødvendigt at anføre det OH-bærende kulstof.
I det øverste billede er der en syv-kulstof hovedkæde. Det kulstof, der er bundet til OH, tildeles nummeret 1, og derefter begynder det at tælle fra venstre mod højre. Dets IUPAC-navn er derfor: 3,3-diethylheptanol.
Bemærk, at dette er et eksempel på en stærkt forgrenet primær alkohol.
eksempler
Endelig nævnes nogle primære alkoholer baseret på deres traditionelle og systematiske nomenklatur:
Methyl, CH 3 OH
Ethyl, CH 3 CH 2 OH
-n-propyl, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n-hexyl, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Disse er derivater af lineære alkaner. Andre eksempler er:
-2-phenylethanol C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = benzenring)
-2-propen-1-ol (allylalkohol), CH 2 = CH 2 OH
-1,2-ethandiol, CH 2 OHCH 2 OH
-2-chlorethanol (ethylenechlorohydrin), CLCH 2 CH 2 OH
-2-buten-1-ol (crotylalkohol), CH 3 CH = CH 2 OH
Referencer
- Morrison, RT og Boyd, RN (1987). Organisk kemi. (5 Ta udgave). Addison-Wesley Iberoamericana
- Carey, FA (2008). Organisk kemi. (6 Ta udgave). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Mel Science. (2019). Hvordan oxidation af primære alkoholer foregår. Gendannes fra: melscience.com
- Royal Society of Chemistry. (2019). Definition: primære alkoholer. Gendannes fra: rsc.org
- Chriss E. McDonald. (2000). Oxidationen af primære alkoholer til estere: Tre relaterede efterforskningseksperimenter. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), s 750. DOI: 10.1021 / ed077p750