- Primaarisen alkoholin rakenne
- ominaisuudet
- Happamuus
- pKa
- Kemialliset reaktiot
- Alkyylihalogenidien muodostuminen
- Primaaristen alkoholien hapettuminen
- Eetterien muodostuminen
- Orgaanisten estereiden muodostuminen
- nestehukka
- nimistö
- esimerkit
- Viitteet
Primaarinen alkoholi on sellainen, jossa hydroksyyliryhmä on kiinnittyneenä primaariseen hiili; toisin sanoen hiili, joka on kovalenttisesti kiinnittynyt toiseen hiileen ja vetyihin. Sen yleinen kaava on ROH, erityisesti RCH 2 OH, koska on olemassa vain yksi alkyyliryhmä R.
R-ryhmä, jolla on kaava RCH 2 OH voi olla mikä tahansa: ketju, rengas, tai heteroatomeja. Ketjun ollessa lyhyt tai pitkä, se on ennen edustavimpia primaarialkoholeja; Heidän joukossaan ovat metanoli ja etanoli, kaksi syntetisoituinta teollisella tasolla.
Olutpurkki - esimerkki etyylialkoholin, primaarisen alkoholin vesiliuoksesta orgaanisessa matriisissa. Lähde: Engin Akyurt Pexelsin kautta.
Fyysisesti ne ovat kuin muut alkoholit, ja niiden kiehumis- tai sulamispisteet riippuvat niiden haarautumisasteesta; mutta kemiallisesti ne ovat reaktiivisimpia. Lisäksi sen happamuus on korkeampi kuin sekundaaristen ja tertiääristen alkoholien.
Primaarisissa alkoholeissa tapahtuu hapetusreaktioita, joista tulee paljon orgaanisia yhdisteitä: estereitä ja eettereitä, aldehydejä ja karboksyylihappoja. Samoin ne voivat kärsiä kuivumisreaktioista, muuttaen alkeeneiksi tai olefiineiksi.
Primaarisen alkoholin rakenne
Lineaarisista alkaanista johdetut primaariset alkoholit ovat edustavimpia. Todellisuudessa mitä tahansa rakennetta, onko lineaarinen tai haarautunut, voidaan luokitella tähän alkoholin tyyppi niin kauan kuin OH-ryhmä on liittynyt CH 2.
Joten, rakenteellisesti niillä kaikilla on yhteistä läsnäollessa ryhmä -CH 2 OH, nimeltään metylolimelamiini. Tämän tosiasian tunnusmerkki ja seuraus on, että OH-ryhmä on vähemmän estetty; eli se voi olla vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa ilman muiden atomien aiheuttamaa alueellista häiriötä.
Samoin vähemmän estynyt OH tarkoittaa sitä, että hiiliatomi, joka kantaa sitä, että CH 2, voi tapahtua substituutioreaktioita kautta SN 2 mekanismi (bimolekulaarista ilman muodostumista hiilikationin).
Toisaalta, OH, jolla on suurempi vapaus olla vuorovaikutuksessa väliaineen kanssa, muuttuu voimakkaammiksi molekyylien välisiksi vuorovaikutuksiksi (vety sidoksilla), mikä puolestaan lisää sulamis- tai kiehumispisteitä.
Sama tapahtuu sen liukoisuudesta polaarisiin liuottimiin, kunhan R-ryhmä ei ole kovin hydrofobinen.
ominaisuudet
Happamuus
Ensisijaiset alkoholit ovat kaikkein happamimpia. Jotta alkoholi käyttäytyisi kuin Bronsted-happo, sen on luovutettava H + -ionia elatusaineelle, sanoen vedelle, jotta siitä tulee alkoksidianionia:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
Negatiivinen varaus RO -, erityisesti RCH 2 O -, on vähemmän vastenmielisyyttä elektronien kaksi H-sidoksiin kuin elektronit CR sidos.
Alkyyliryhmä kohdistaa sitten suurin repulsio, epävakautta RCH 2 O -; mutta ei niin paljon verrattuna siihen, että jos olisi kaksi tai kolme R-ryhmää, kuten tapahtuu vastaavasti sekundaarisen ja tertiäärisen alkoholin kanssa.
Toinen tapa selittää korkeamman happamuuden primaarisen alkoholin avulla elektronegatiivisuus ero, luo dipolimomentti: H 2 C δ + -O δ- H. Happi houkuttelee sähköinen tiheys sekä CH 2 ja H; hiilen positiivinen osittainen varaus hylkää jonkin verran vetyä.
R-ryhmä siirtää hieman sen elektronitiheyden CH 2, joka auttaa vähentämään positiivisen varauksen osittaiseen ja siten sen hylkääminen vety maksu. Mitä enemmän R-ryhmiä on, sitä alhaisempi heikentyminen ja sen vuoksi H: n taipumus vapautua H +: na.
pKa
Primaarialkoholien katsotaan olevan heikompia happoja kuin vettä, paitsi metyylialkoholin, joka on hiukan vahvempi. Metyylialkoholin pKa on 15,2; ja etyylialkoholin pKa on 16,0. Samaan aikaan veden pKa on 15,7.
Kuitenkin, vesi, jota pidetään heikon hapon, kuten alkoholit, voivat sitoutua H + tulla hydroniumioniin, H 3 O +; eli se käyttäytyy kuin tukikohta.
Samoin primaariset alkoholit voivat ottaa vetyä; etenkin joissakin sen omissa reaktioissa, esimerkiksi muuttuessaan alkeeniksi tai olefiiniksi.
Kemialliset reaktiot
Alkyylihalogenidien muodostuminen
Alkoholit reagoivat vetyhalogenidien kanssa alkyylihalogenidien tuottamiseksi. Alkoholien reaktiivisuus vetyhalogenideja kohtaan laskee seuraavassa järjestyksessä:
Tertiäärinen alkoholi> sekundaarinen alkoholi> primäärialkoholi
ROH + HX => RX + H 2 O
RX on ensisijainen alkyylihalidi (CH 3: lla, CH 3 CH 2 Br, jne.).
Toinen tapa valmistaa alkyylihalogenideja on saattamalla tionyylikloridi, synteettinen reagenssi, reagoimaan primaarisen alkoholin kanssa, joka muuttuu alkyylikloridiksi. Tionyylikloridia (SOCI 2) edellyttää, että pyridiinin läsnä ollessa reagoida.
CH 3 (CH 2) 3 CH 2 OH + SOCI 2 => CH 3 (CH 2) 3 CH 2: lla + SO 2 + HCI:
Tämä reaktio vastaa 1-pentanolin halogenointia 1-klooropentaniksi pyridiinin läsnä ollessa.
Primaaristen alkoholien hapettuminen
Alkoholit voidaan hapettaa aldehydeiksi ja karboksyylihapoiksi reagenssista riippuen. Pyridiniumkloorikromaattia (PCC) hapettuu primaarinen alkoholi aldehydiksi, käyttäen dikloorimetaania (CH 2 Cl 2) liuottimena:
CH 3 (CH 2) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 5 COH
Tämä on 1-heptanolin hapettuminen 1-heptanaliksi.
Samaan aikaan kaliumpermanganaatti (KMnO 4) hapettaa ensin alkoholin aldehydiksi ja hapettaa sitten aldehydin karboksyylihapoksi. Kun käytetään kaliumpermanganaattia alkoholien hapettamiseksi, hiilivetyjen 3 ja 4 välisen sidoksen katkeamista on vältettävä.
CH 3 (CH 2) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 4 COOH
Tämä on 1-heksanolin hapettuminen heksaanihapoksi.
Tällä menetelmällä on vaikea saada aldehydiä, koska se hapettuu helposti karboksyylihapoksi. Samanlainen tilanne havaitaan, kun kromihappoa käytetään hapettamaan alkoholit.
Eetterien muodostuminen
Primääriset alkoholit voidaan muuttaa eettereiksi kuumennettaessa katalyytin, yleensä rikkihapon, läsnä ollessa:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
Orgaanisten estereiden muodostuminen
Alkoholin ja karboksyylihapon kondensoituminen, hapon katalysoima Fisherin esteröinti tuottaa esterin ja veden:
R'OH + R-COOH <=> RCOOR '+ H 2 O
Hyvin tunnettu reaktio on etanolin ja etikkahapon reaktio, jolloin saadaan etyyliasetaatti:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
Primäärinen alkoholi on herkein Fischerin esteröintireaktioille.
nestehukka
Korkeissa lämpötiloissa ja happamassa väliaineessa, yleensä rikkihapossa, alkoholit dehydratoituvat, jolloin muodostuu alkeeneja vesimolekyylin menetyksen kanssa.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
Tämä on etanolin dehydraatioreaktio eteeniin. Sopivampi yleinen kaava tämäntyyppiselle reaktiolle, erityisesti primaariselle alkoholille, olisi:
RCH 2 OH => R = CH 2 (joka on myös yhtä suuri kuin RC = CH 2)
nimistö
Esimerkki primaarisesta alkoholista. Lähde: Gabriel Bolívar.
Ensisijaisen alkoholin nimeämistä koskevat säännöt ovat samat kuin muille alkoholille; paitsi, että joskus ei ole tarpeen luetteloida OH: ta sisältävää hiiltä.
Yläkuvassa on seitsemän hiilen pääketju. OH: hon sitoutuneelle hiilelle annetaan numero 1, ja sitten se alkaa laskea vasemmalta oikealle. Sen IUPAC-nimi on siis 3,3-dietyyliheptanoli.
Huomaa, että tämä on esimerkki erittäin haarautuneesta primaarialkoholista.
esimerkit
Lopuksi mainitaan eräät primaariset alkoholit niiden perinteisen ja systemaattisen nimikkeistön perusteella:
Metyyli, CH 3 OH
Etyyli, CH 3 CH 2 OH
-n-propyyli, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n-heksyyli, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Nämä ovat lineaaristen alkaanien johdannaisia. Muita esimerkkejä ovat:
-2-fenyylietanolia, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = bentseenirengas)
-2-propen-1-olin (allyylialkoholin), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-etaanidioli, CH 2 OHCH 2 OH
-2-kloorietanoli (ethylenechlorohydrin), ClCH 2 CH 2 OH
-2-buten-1-olia (krotyylialkoholia), CH 3 CH = CHCH 2 OH
Viitteet
- Morrison, RT ja Boyd, RN (1987). Orgaaninen kemia. (5 ta Edition). Addison-Wesley Iberoamericana
- Carey, FA (2008). Orgaaninen kemia. (6 ta painos). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Mel Science. (2019). Kuinka primaaristen alkoholien hapettuminen tapahtuu. Palautettu osoitteesta: melscience.com
- Royal Society of Chemistry. (2019). Määritelmä: primaariset alkoholit. Palautettu osoitteesta: rsc.org
- Chriss E. McDonald. (2000). Primaaristen alkoholien hapettuminen estereiksi: kolme liittyvää tutkimuskoetta. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), s. 750. DOI: 10.1021 / ed077p750