- Состав первичного спирта
- свойства
- кислотность
- рКа
- Химические реакции
- Образование алкилгалогенидов
- Окисление первичных спиртов
- Образование эфиров
- Образование органических сложных эфиров
- дегидратация
- Номенклатура
- Примеры
- Ссылки
Первичный спирт является тот , в котором гидроксильная группа присоединена к первичному углероду; то есть углерод, ковалентно связанный с другим углеродом и атомами водорода. Его общая формула - ROH, в частности RCH 2 OH, поскольку имеется только одна алкильная группа R.
Группа R формулы RCH 2 OH может быть любой: цепью, кольцом или гетероатомами. Когда дело доходит до цепочки, короткой или длинной, она предшествует наиболее типичным первичным спиртам; Среди них метанол и этанол, два из которых наиболее синтезируются на промышленном уровне.
Пивная банка - Пример водного раствора этилового спирта, первичного спирта, в органической матрице. Источник: Энгин Акюрт через Pexels.
Физически они подобны другим спиртам, и их температуры кипения или плавления зависят от степени их разветвления; но химически они самые реактивные. Кроме того, его кислотность выше, чем у вторичных и третичных спиртов.
Первичные спирты подвергаются реакциям окисления, превращаясь в большое количество органических соединений: сложные и простые эфиры, альдегиды и карбоновые кислоты. Точно так же они могут подвергаться реакциям дегидратации, превращаясь в алкены или олефины.
Состав первичного спирта
Первичные спирты, полученные из линейных алканов, являются наиболее представительными. Однако в действительности любая структура, линейная или разветвленная, может быть отнесена к этому типу спирта, если группа ОН связана с СН 2 .
Итак, структурно все они имеют общее присутствие группы –CH 2 OH, называемой метилолом. Характерной чертой и следствием этого факта является то, что группа ОН менее затруднена; то есть он может взаимодействовать с окружающей средой без пространственного вмешательства со стороны других атомов.
Аналогичным образом, менее затрудненный ОН означает, что атом углерода, который несет его, атом углерода СН 2 , может подвергаться реакциям замещения по механизму SN 2 (бимолекулярному, без образования карбокатиона).
С другой стороны, ОН с большей свободой взаимодействия со средой приводит к более сильным межмолекулярным взаимодействиям (за счет водородных связей), что, в свою очередь, увеличивает температуры плавления или кипения.
То же самое происходит с его растворимостью в полярных растворителях, если группа R не очень гидрофобна.
свойства
кислотность
Первичные спирты самые кислые. Чтобы спирт вел себя как кислота Бренстеда, он должен отдать ион H + среде, например воде, чтобы стать анионом алкоксида:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
Отрицательный заряд RO - , в частности, RCH 2 O - , меньше отталкивается электронами в двух связях CH, чем электронами в связи CR.
Алкильная группа тогда проявляет наибольшее отталкивание, дестабилизируя RCH 2 O - ; но не так много по сравнению с двумя или тремя группами R, как это происходит со вторичными и третичными спиртами, соответственно.
Другой способ объяснить более высокую кислотность первичного спирта - это разность электроотрицательностей, создающая дипольный момент: H 2 C δ + -O δ- H. Кислород притягивает электронную плотность как от CH 2, так и от H; положительный частичный заряд углерода в некоторой степени отталкивает заряд водорода.
Группа R передает небольшую часть своей электронной плотности CH 2 , что помогает уменьшить его положительный частичный заряд и, следовательно, его отклонение зарядом водорода. Чем больше групп R, тем меньше отталкивание и, следовательно, тенденция H выделяться в виде H + .
рКа
Первичные спирты считаются более слабыми кислотами, чем вода, за исключением метилового спирта, который немного сильнее. PKa метилового спирта составляет 15,2; и pKa этилового спирта составляет 16,0. Между тем, pKa воды составляет 15,7.
Однако вода, которая считается слабой кислотой, подобно спиртам, может связываться с H +, превращаясь в ион гидроксония, H 3 O + ; то есть ведет себя как база.
Таким же образом первичные спирты могут поглощать водород; особенно в некоторых из его собственных реакций, например, в его превращении в алкены или олефины.
Химические реакции
Образование алкилгалогенидов
Реакция взаимодействия спиртов и галогенводорода с образованием галогенидов алкилов. Реакционная способность спиртов по отношению к галогенидам водорода уменьшается в следующем порядке:
Третичный спирт> вторичный спирт> первичный спирт
ROH + HX => RX + H 2 O
RX представляет собой первичный алкилгалогенид (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br и т.д.).
Другой способ получения алкилгалогенидов - взаимодействие тионилхлорида, синтетического реагента, с первичным спиртом, который превращается в алкилхлорид. Для реакции тионилхлорида (SOCl 2 ) требуется присутствие пиридина.
CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
Эта реакция соответствует галогенированию 1-пентанола с образованием 1-хлорпентана в присутствии пиридина.
Окисление первичных спиртов
Спирты могут окисляться до альдегидов и карбоновых кислот, в зависимости от реагента. Хлорхромат пиридиния (PCC) окисляет первичный спирт до альдегида, используя дихлорметан (CH 2 Cl 2 ) в качестве растворителя :
СН 3 (СН 2 ) 5 СН 2 ОН => СН 3 (СН 2 ) 5 COH
Это окисление 1-гептанола до 1-гептаналя.
Между тем, перманганат калия (KMnO 4 ) сначала окисляет спирт до альдегида, а затем окисляет альдегид до карбоновой кислоты. При использовании перманганата калия для окисления спиртов необходимо избегать разрыва связи между атомами углерода 3 и 4.
CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 4 COOH
Это окисление 1-гексанола до гексановой кислоты.
По этому методу трудно получить альдегид, поскольку он легко окисляется до карбоновой кислоты. Аналогичная ситуация наблюдается при использовании хромовой кислоты для окисления спиртов.
Образование эфиров
Первичные спирты могут быть преобразованы в простые эфиры при нагревании в присутствии катализатора, обычно серной кислоты:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
Образование органических сложных эфиров
Конденсация спирта и карбоновой кислоты, этерификация Фишера, катализируемая кислотой, дает эфир и воду:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
Хорошо известной реакцией этанола с уксусной кислотой является этилацетат:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
Первичный спирт наиболее подвержен реакциям этерификации Фишера.
дегидратация
При высоких температурах и в кислой среде, обычно в серной кислоте, спирты дегидратируются с образованием алкенов с потерей молекулы воды.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
Это реакция дегидратации этанола до этилена. Более подходящей общей формулой для этого типа реакции, особенно для первичного спирта, будет:
RCH 2 OH => R = CH 2 (что также равно RC = CH 2 )
Номенклатура
Пример первичного спирта. Источник: Габриэль Боливар.
Правила наименования первичного спирта такие же, как и для других спиртов; за исключением того, что иногда нет необходимости перечислять ОН-несущий углерод.
На верхнем изображении представлена основная цепь из семи атомов углерода. Углероду, связанному с ОН, присваивается номер 1, а затем он начинает отсчет слева направо. Поэтому его название по ИЮПАК: 3,3-диэтилгептанол.
Обратите внимание, что это пример сильно разветвленного первичного спирта.
Примеры
Наконец, некоторые первичные спирты упоминаются на основе их традиционной и систематической номенклатуры:
-Метил, CH 3 OH
-Этил, CH 3 CH 2 OH
-н-пропил, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-н-гексил, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Это производные линейных алканов. Другие примеры:
-2-фенилэтанол, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = бензольное кольцо)
-2-пропен-1-ол (аллиловый спирт), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-этандиол, CH 2 OHCH 2 OH
-2-хлорэтанол (этиленхлоргидрин), ClCH 2 CH 2 OH
-2-бутен-1-ол (кротиловый спирт), CH 3 CH = CHCH 2 OH
Ссылки
- Моррисон, Р. Т. и Бойд, Р. Н. (1987). Органическая химия. ( Издание 5 т ). Эддисон-Уэсли Ибероамерикана
- Кэри, Ф.А. (2008). Органическая химия. (6 т. Издание). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Mel Science. (2019). Как происходит окисление первичных спиртов. Получено с: melscience.com
- Королевское химическое общество. (2019). Определение: первичные спирты. Получено с: rsc.org
- Крисс Э. Макдональд. (2000). Окисление первичных спиртов до сложных эфиров: три связанных исследовательских эксперимента. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), стр. 750. DOI: 10.1021 / ed077p750