- Struktura primárního alkoholu
- Vlastnosti
- Kyselost
- pKa
- Chemické reakce
- Tvorba alkylhalogenidů
- Oxidace primárních alkoholů
- Tvorba etherů
- Tvorba organických esterů
- Dehydratace
- Nomenklatura
- Příklady
- Reference
Primární alkohol je taková, ve které je hydroxylová skupina je připojena k primární uhlík; to je uhlík kovalentně vázaný na jiný uhlík a vodíky. Jeho obecný vzorec je ROH, konkrétně RCH 2 OH, protože je zde pouze jedna alkylová skupina R.
R skupinu obecného vzorce RCH 2 OH může být jakýkoliv: řetěz, kruh, nebo heteroatomy. Pokud jde o řetězec, krátký nebo dlouhý, je před nejreprezentativnějším primárním alkoholem; mezi nimi je methanol a ethanol, dva z nejvíce syntetizovaných na průmyslové úrovni.
Pivní sklenice - Příklad vodného roztoku ethylalkoholu, primárního alkoholu, v organické matrici. Zdroj: Engin Akyurt přes Pexels.
Fyzicky jsou jako ostatní alkoholy a jejich teploty varu nebo tání závisí na stupni jejich větvení; ale chemicky jsou nejreaktivnější. Kromě toho je její kyselost vyšší než kyselost sekundárních a terciárních alkoholů.
Primární alkoholy podléhají oxidačním reakcím a stávají se velkým množstvím organických sloučenin: estery a ethery, aldehydy a karboxylové kyseliny. Stejně tak mohou podstoupit dehydratační reakce a přeměnit se na alkeny nebo olefiny.
Struktura primárního alkoholu
Nejreprezentativnější jsou primární alkoholy odvozené od lineárních alkanů. Nicméně, ve skutečnosti jakékoliv konstrukce, ať už lineární nebo rozvětvený, může být zařazen do tohoto typu alkoholu, pokud je skupina OH je propojen s CH 2.
Tak, konstrukčně všechny mají jedno společné: přítomnost skupiny -CH 2 OH, tzv methylol. Charakteristickým a důsledkem této skutečnosti je, že skupina OH je méně bráněna; to znamená, že může interagovat s prostředím bez prostorové interference od jiných atomů.
Stejně tak méně bráněného OH znamená, že atom uhlíku, který je nese, že CH 2, mohou podléhat substitučním reakcím prostřednictvím SN 2 mechanismus (bimolekulární, bez tvorby karbokationtový).
Na druhé straně OH s větší volností interakce s médiem se promítá do silnějších intermolekulárních interakcí (vodíkovými vazbami), což zase zvyšuje teploty tání nebo teploty varu.
Totéž se stane s jeho rozpustností v polárních rozpouštědlech, pokud skupina R není příliš hydrofobní.
Vlastnosti
Kyselost
Primární alkoholy jsou ze všech nejvíce kyselých. Aby se alkohol choval jako Bronstedova kyselina, musí darovat iont H + médiu, řekněme vodě, aby se stal alkoxidovým aniontem:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
Negativní náboj RO -, konkrétně RCH 2 O -, je méně odražen elektronů v obou CH vazeb než elektrony ve vazbě ČR.
Alkylová skupina pak působí největší odpor, destabilizující RCH 2 O -; ale ne tolik ve srovnání s tím, kdyby existovaly dvě nebo tři skupiny R, jak se vyskytuje u sekundárních a terciárních alkoholů.
Dalším způsobem, jak vysvětlovat vyšší kyselost primárního alkoholu je pomocí rozdílu electronegativity, vytvářet dipólový moment: H 2 C δ + -O δ- H. Kyslík přitahuje elektronickou hustotu od obou CH 2 a H; pozitivní částečný náboj uhlíku poněkud odpuzuje vodík.
Skupina R přenáší malý jeho hustoty elektronů na CH 2, což napomáhá snížit jeho kladný parciální náboj a tím i jeho odmítnutí tohoto poplatku vodíku. Čím více skupin R existuje, tím nižší je odpudivost, a proto má sklon uvolňovat H jako H +.
pKa
Primární alkoholy jsou považovány za slabší kyseliny než voda, s výjimkou methylalkoholu, který je o něco silnější. PKa methylalkoholu je 15,2; a pKa ethylalkoholu je 16,0. Mezitím je pKa vody 15,7.
Nicméně, voda, která je považována za slabou kyselinu, jako alkoholy, se může vázat na H +, aby se stal hydronium iont, H 3 O +; to znamená, že se chová jako základna.
Stejným způsobem mohou primární alkoholy přijímat vodík; zejména při některých svých vlastních reakcích, například při přeměně na alkeny nebo olefiny.
Chemické reakce
Tvorba alkylhalogenidů
Alkoholy reagují s halogenovodíky za vzniku alkylhalogenidů. Reaktivita alkoholů vůči halogenovodíkům klesá v následujícím pořadí:
Terciární alkohol> sekundární alkohol> primární alkohol
ROH + HX => RX + H 2 O
RX je primární alkylhalogenid (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br, atd.).
Dalším způsobem přípravy alkylhalogenidů je reakce thionylchloridu, syntetického činidla, s primárním alkoholem, který se převede na alkylchlorid. Thionylchlorid (SOCI 2) vyžaduje, aby na reakci reagovala přítomnost pyridinu.
CH 3 (CH 2) 3 CH 2 OH + SOCI 2 => CH 3 (CH 2) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
Tato reakce odpovídá halogenaci 1-pentanolu za vzniku 1-chlorpentanu v přítomnosti pyridinu.
Oxidace primárních alkoholů
Alkoholy mohou být oxidovány na aldehydy a karboxylové kyseliny, v závislosti na činidle. Pyridiniumchlorchromát (PCC) oxiduje primárního alkoholu na aldehyd, za použití směsi dichlormethan (CH 2 Cl 2), jako rozpouštědla:
CH 3 (CH 2) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 5 COH
Toto je oxidace 1-heptanolu na 1-heptanal.
Mezitím, manganistan draselný (KMnO 4) nejprve oxiduje alkoholu na aldehyd, a pak oxiduje aldehyd na karboxylovou kyselinu. Při použití manganistanu draselného k oxidaci alkoholů je třeba zabránit přerušení vazby mezi uhlíky 3 a 4.
CH 3 (CH 2) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 4 COOH
Toto je oxidace 1-hexanolu na kyselinu hexanovou.
Tímto způsobem je obtížné získat aldehyd, protože se snadno oxiduje na karboxylovou kyselinu. Podobná situace je pozorována, když se k oxidaci alkoholů používá kyselina chromová.
Tvorba etherů
Primární alkoholy mohou být přeměněny na ethery, když jsou zahřívány v přítomnosti katalyzátoru, obvykle kyseliny sírové:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
Tvorba organických esterů
Kondenzace alkoholu a karboxylové kyseliny, Fisherova esterifikace, katalyzovaná kyselinou, produkuje ester a vodu:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR ‚+ H 2 O
Známou reakcí je reakce ethanolu s kyselinou octovou za vzniku ethylacetátu:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
Primární alkohol je nejcitlivější na Fischerovy esterifikační reakce.
Dehydratace
Při vysokých teplotách a v kyselém prostředí, obvykle kyselině sírové, dehydratují alkoholy za vzniku alkenů se ztrátou molekuly vody.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
Toto je dehydratační reakce ethanolu na ethylen. Vhodnější obecný vzorec pro tento typ reakce, konkrétně pro primární alkohol, by byl:
RCH 2 OH => R = CH 2 (který je také rovná RC = CH 2)
Nomenklatura
Příklad primárního alkoholu. Zdroj: Gabriel Bolívar.
Pravidla pro pojmenování primárního alkoholu jsou stejná jako pro ostatní alkoholy; s výjimkou toho, že někdy není nutné uvádět uhlík obsahující OH.
Na horním obrázku je hlavní řetězec se sedmi uhlíky. Uhlík vázaný k OH má číslo 1 a poté se začíná počítat zleva doprava. Název IUPAC je tedy: 3,3-diethylheptanol.
Toto je příklad vysoce rozvětveného primárního alkoholu.
Příklady
Konečně, některé primární alkoholy jsou zmíněny na základě jejich tradiční a systematické nomenklatury:
Methyl, CH 3 OH
Ethyl, CH 3 CH 2 OH
-n-propyl, CH 3 CH 2 CH 2 OH
n-hexylová skupina, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Jsou to deriváty lineárních alkanů. Dalšími příklady jsou:
-2-fenylethanol, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = benzenový kruh)
-2-propen-1-ol (allylalkohol), CH 2 = CHCH 2 OH
1,2-ethandiol, CH 2 OHCH 2 OH
-2-chlorethanol (ethylenechlorohydrin), CI- 2 CH 2 OH
-2-buten-1-ol (krotylalkohol), CH 3 CH = CHCH 2 OH
Reference
- Morrison, RT a Boyd, RN (1987). Organická chemie. (5 ta Edition). Addison-Wesley Iberoamericana
- Carey, FA (2008). Organická chemie. (6 ta Edition). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Mel Science. (2019). Jak probíhá oxidace primárních alkoholů. Obnoveno z: melscience.com
- Královská společnost chemie. (2019). Definice: primární alkoholy. Obnoveno z: rsc.org
- Chriss E. McDonald. (2000). Oxidace primárních alkoholů na estery: Tři související vyšetřovací experimenty. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), str. 750. DOI: 10,1021 / ed077p750