Primær alkoholstruktur, egenskaber, nomenklatur, eksempler

5213
Abraham McLaughlin

EN primær alkohol er en, hvor hydroxylgruppen er bundet til et primært carbon; det vil sige et kulstof kovalent bundet til et andet kulstof og hydrogener. Dens generelle formel er ROH, specifikt RCHtoOH, da der kun er en alkylgruppe R.

R-gruppen med formlen RCHtoOH kan være enhver: en kæde, en ring eller heteroatomer. Når det kommer til en kæde, kort eller lang, har vi at gøre med de mest repræsentative primære alkoholer; blandt dem er methanol og ethanol, to af de mest syntetiserede på industrielt niveau.

Beer Jar - Et eksempel på en vandig opløsning af ethylalkohol, en primær alkohol, i en organisk matrix. Kilde: Engin Akyurt via Pexels.

Fysisk er de som andre alkoholer, og deres kogepunkter eller smeltepunkter afhænger af graden af ​​deres forgrening; men kemisk set er de mest reaktive. Derudover er dens surhed højere end for sekundære og tertiære alkoholer.

Primære alkoholer gennemgår oxidationsreaktioner og bliver et stort antal organiske forbindelser: estere og ethere, aldehyder og carboxylsyrer. På samme måde kan de gennemgå dehydratiseringsreaktioner og omdanne til alkener eller olefiner.

Artikelindeks

  • 1 Struktur af en primær alkohol
  • 2 egenskaber
    • 2.1 Surhed
    • 2.2 Kemiske reaktioner
  • 3 Nomenklatur
  • 4 eksempler
  • 5 Referencer

Struktur af en primær alkohol

De primære alkoholer afledt af lineære alkaner er de mest repræsentative. I virkeligheden kan enhver struktur, hvad enten den er lineær eller forgrenet, klassificeres inden for denne type alkoholer, så længe OH-gruppen er bundet til en CHto.

Så strukturelt har de alle fælles tilstedeværelsen af ​​gruppen -CHtoOH, kaldet methylol. En egenskab 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 betyder en mindre hindret OH, at det carbonatom, der bærer det, CH'sto, kan gennemgå substitutionsreaktioner gennem en SN-mekanismeto (bimolekylær, uden dannelse af en carbocation).

På den anden side oversættes en OH med større frihed til at interagere med mediet som stærkere intermolekylære interaktioner (ved hydrogenbindinger), hvilket igen øger smelte- eller kogepunkterne.

Det samme sker med dets opløselighed i polære opløsningsmidler, så længe R-gruppen ikke er særlig hydrofob..

Ejendomme

Surhed

De primære alkoholer er af alle de mest sure. For at en alkohol kan opføre sig som en Bronsted-syre, skal du donere en H-ion+ til mediet, for at sige vand, at blive en alkoxidanion:

ROH + HtoELLER <=> RO- + H3ELLER+

Den negative ladning af RO-, specifikt fra RCHtoELLER-, er mindre frastødt af elektronerne i de to CH-bindinger end af elektronerne i CR-bindingen.

Alkylgruppen udøver derefter den største frastødning, destabiliserende RCHtoELLER-; men ikke så meget sammenlignet med at hvis der var to eller tre R-grupper, som det forekommer med henholdsvis sekundære og tertiære alkoholer.

En anden måde at forklare den højere surhed af en primær alkohol er gennem elektronegativitetsforskellen, hvilket skaber dipolmomentet: HtoCδ+-ELLERδ-H. Oxygen tiltrækker elektrondensitet fra begge CHto som fra H; den positive partielle ladning af kulstof afviser lidt den for brint.

R-gruppen overfører noget af sin elektrondensitet til CHto, hvilket hjælper med at mindske dets positive delvise ladning og dermed dets frastødning for brintladningen. Jo flere R-grupper der er, jo lavere er frastødningen, og derfor er tendensen for H at frigives som H+.

pKa

Primære alkoholer betragtes som svagere syrer end vand med undtagelse af methylalkohol, som er lidt stærkere. PKa af methylalkohol er 15,2; og pKa for ethylalkohol er 16,0. I mellemtiden er pKa vand 15,7.

Imidlertid kan vand, der betragtes som en svag syre, ligesom alkoholer, binde til H+ at transformere til hydroniumionen, H3ELLER+; det vil sige, det opfører sig som en base.

På samme måde kan primære alkoholer optage brint; især i nogle af sine egne reaktioner, for eksempel i dens transformation til alkener eller olefiner.

Kemiske reaktioner

Dannelse af alkylhalogenider

Alkoholer reagerer med hydrogenhalogenider til dannelse af alkylhalogenider. Alkoholers reaktivitet over for hydrogenhalogenider falder i følgende rækkefølge:

Tertiær alkohol> sekundær alkohol> primær alkohol

ROH + HX => RX + HtoELLER

RX er et primært alkylhalogenid (CH3Cl, CH3CHtoBr osv.).

En anden måde at fremstille alkylhalogenider på er ved at omsætte thionylchlorid, et syntetisk reagens, med en primær alkohol, der omdannes til et alkylchlorid. Thionylchlorid (SOClto) kræver tilstedeværelse af pyridin til at reagere.

CH3(CHto)3CHtoOH + SOClto    => CH3(CHto)3CHtoCl + SOto  +  HCI

Denne reaktion svarer til halogeneringen af ​​1-pentanol til 1-chlorpentan i nærværelse af pyridin.

Oxidation af primære alkoholer

Alkoholer kan oxideres til aldehyder og carboxylsyrer afhængigt af reagenset. Pyridiniumchlorochromat (PCC) oxiderer primær alkohol til aldehyd ved hjælp af dichlormethan (CHtoClto):

CH3(CHto)5CHtoOH => CH3(CHto)5COH

Dette er oxidationen af ​​1-heptanol til 1-heptanal.

I mellemtiden kaliumpermanganat (KMnO4) oxiderer først alkoholen til aldehyd og oxiderer derefter aldehydet til carboxylsyre. Når kaliumpermanganat anvendes til oxidation af alkoholer, skal brydningen af ​​bindingen mellem kulstof 3 og 4 undgås..

CH3(CHto)4CHtoOH => CH3(CHto)4COOH

Dette er oxidationen af ​​1-hexanol til hexansyre.

Ved denne metode er det vanskeligt at opnå et aldehyd, da det let oxideres til en carboxylsyre. En lignende situation observeres, når kromsyre bruges til at oxidere alkoholer.

Dannelse af ethere

Primære alkoholer kan omdannes til ethere, når de opvarmes i nærværelse af en katalysator, normalt svovlsyre:

2 RCHtoOH => RCHtoOCHtoR + HtoELLER

Dannelse af organiske estere

Kondensationen af ​​en alkohol og en carboxylsyre, Fishers forestring, katalyseret af en syre, frembringer en ester og vand:

R'OH + RCOOH      <=>    RCOOR '+ HtoELLER

En velkendt reaktion er den af ​​ethanol med eddikesyre, hvilket giver ethylacetat:

CH3CHtoOH + CH3COOH  <=>   CH3COOHCHtoCH3  +  HtoELLER

Primær alkohol er den mest modtagelige for Fischer-esterificeringsreaktioner.

Dehydrering

Ved høje temperaturer og i et surt medium, generelt svovlsyre, dehydrerer alkoholer til dannelse af alkener med tab af et vandmolekyle.

CH3CHtoOH => HtoC = CHto    +     HtoELLER

Dette er dehydrering reaktion af ethanol til ethylen. En mere passende generel formel til denne type reaktion, specifikt til en primær alkohol, ville være:

RCHtoOH => R = CHto (som også er lig med RC = CHto)

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 undertiden ikke er nødvendigt at angive det OH-bærende kulstof.

På det øverste billede er der en syv-carbon hovedkæde. Kulstoffet bundet til OH tildeles nummer 1, og derefter begynder det at blive talt fra venstre til højre. Dens IUPAC-navn er derfor: 3,3-diethylheptanol.

Bemærk, at dette er et eksempel på en meget forgrenet primær alkohol.

Eksempler

Endelig nævnes nogle primære alkoholer baseret på deres traditionelle og systematiske nomenklatur:

-Methyl, CH3Åh

-Ethyl, CH3CHtoÅh

-n-propyl, CH3CHtoCHtoÅh

-n-hexyl, CH3CHtoCHtoCHtoCHtoCHtoÅh

Disse er derivater af lineære alkaner. Andre eksempler er:

-2-phenylethanol, C6H5CHtoCHtoOH (C6H5 = benzenring)

-2-propen-1-ol (allylalkohol), CHto= CHCHtoÅh

-1,2-etandiol, CHtoOHCHtoÅh

-2-chlorethanol (ethylenechlorhydrin), ClCHtoCHtoÅh

-2-buten-1-ol (crotylalkohol), CH3CH = CHCHtoÅh

Referencer

  1. Morrison, R.T. og Boyd, R. N. (1987). Organisk kemi. (5ta Udgave). Addison-Wesley Iberoamericana
  2. Carey, F. A. (2008). Organisk kemi. (6ta Udgave). McGraw-Hill, Interamerica, Editores S.A.
  3. Mel Science. (2019). Hvordan oxidationen af ​​primære alkoholer finder sted. Gendannet fra: melscience.com
  4. Royal Society of Chemistry. (2019). Definition: primære alkoholer. Gendannet fra: rsc.org
  5. Chriss E. McDonald. (2000). Oxidationen af ​​primære alkoholer til estere: Tre relaterede efterforskningseksperimenter. J. Chem. Uddannelse., 2000, 77 (6), s 750. DOI: 10.1021 / ed077p750

Endnu ingen kommentarer