ТРЕТИЧНЫЙ СПИРТ: СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2025

Третичный спирт является тот , в котором гидроксильная группа, ОН, присоединена к третичному углероду. Его формула по-прежнему ROH, как и у других спиртов; но это легко узнать, потому что ОН близок к X в молекулярной структуре. Кроме того, его углеродная цепь обычно короче, а молекулярная масса выше.

Таким образом, третичный спирт имеет тенденцию быть более тяжелым, более разветвленным, а также наименее реактивным в отношении окисления из всех; то есть он не может быть превращен в кетон или карбоновую кислоту, как вторичный и первичный спирты, соответственно.

Структурная формула третичного спирта. Источник: Jü.

На изображении выше показана общая структурная формула третичного спирта. В соответствии с ним можно было бы написать новую формулу типа R ₃ COH, где R может быть алкильной или арильной группой; метильная группа, CH ₃ , или короткая или длинная углеродная цепь.

Если три группы R различны, центральный углерод третичного спирта будет хиральным; то есть спирт проявляет оптическую активность. В связи с этим хиральные третичные спирты представляют интерес для фармацевтической промышленности, поскольку эти спирты с более сложной структурой синтезируются из кетонов, обладающих биологической активностью.

Состав третичного спирта

Три третичных спирта и их структуры. Источник: Габриэль Боливар.

Рассмотрим структуру высших третичных спиртов, чтобы научиться распознавать их независимо от того, что это за соединение. Углерод, присоединенный к ОН, также должен быть присоединен к трем другим атомам углерода. Если приглядеться, все три спирта подходят.

Первый спирт (слева) состоит из трех групп CH _3, связанных с центральным атомом углерода, формула которых будет (CH ₃ ) ₃ COH. (CH ₃ ) ₃ C- Алкильная группа , известная как трет-бутил, присутствует во многих третичных спиртах и ​​может быть легко распознана по ее Т-образной форме (красный Т на рисунке).

Второй спирт (справа) имеет группы CH ₃ , CH ₃ CH ₂ и CH ₂ CH ₂ CH _3, присоединенные к центральному атому углерода . Поскольку три группы различны, спирт хиральный и, следовательно, проявляет оптическую активность. Здесь не наблюдается Т, но Х рядом с ОН (красный и синий).

А в третьем спирте (тот, что ниже и без цвета), ОН связан с одним из двух атомов углерода, которые соединяют два циклопентана. Этот спирт не обладает оптической активностью, поскольку две группы, присоединенные к центральному атому углерода, идентичны. Как и в случае со вторым спиртом, если вы посмотрите внимательно, вы также найдете X (скорее, тетраэдр).

Стерическое препятствие

У трех высших спиртов есть нечто большее, чем X: центральный углерод стерически затруднен; то есть в пространстве его окружает множество атомов. Непосредственным следствием этого является то, что нуклеофилам, жаждущим положительных зарядов, трудно приблизиться к этому углероду.

С другой стороны, поскольку с центральным углеродом связаны три атома углерода, они отдают часть электронной плотности, которую вычитает из нее электроотрицательный атом кислорода, что еще больше стабилизирует ее против этих нуклеофильных атак. Однако третичный спирт можно заменить образованием карбокатиона.

свойства

физический

Третьи спирты обычно имеют сильно разветвленную структуру. Первым следствием этого является то, что группа ОН заблокирована, и, следовательно, ее дипольный момент оказывает меньшее влияние на соседние молекулы.

Это приводит к более слабым молекулярным взаимодействиям по сравнению с первичными и вторичными спиртами.

Например, рассмотрим структурные изомеры бутанола:

CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH (н-бутанол, Peb = 117 ° C)

(CH ₃ ) ₂ CH ₂ OH (изобутиловый спирт, т.кип. = 107 ° C)

CH ₃ CH ₂ CH (OH) CH ₃ (втор-бутиловый спирт, т.кип. = 98 ° C)

(CH ₃ ) ₃ COH (трет-бутиловый спирт, точка кипения 82ºC)

Обратите внимание, как точки кипения падают по мере того, как изомер становится более разветвленным.

Вначале упоминалось, что X наблюдается в структурах 3-х спиртов, что само по себе указывает на сильное разветвление. Вот почему эти спирты имеют более низкие температуры плавления и / или кипения.

Немного похоже на его смешиваемость с водой. Чем больше затруднен ОН, тем хуже будет смешиваться третий спирт с водой. Однако указанная смешиваемость уменьшается с увеличением длины углеродной цепи; таким образом, трет-бутиловый спирт более растворим и смешивается с водой, чем н-бутанол.

кислотность

Третичные спирты, как правило, наименее кислые из всех. Причины многочисленны и взаимосвязаны. Короче говоря, отрицательный заряд его производного алкоксида, RO ^- , будет сильно отталкиваться тремя алкильными группами, прикрепленными к центральному атому углерода, ослабляя анион.

Чем нестабильнее анион, тем ниже кислотность спирта.

Реактивность

Третьи спирты не могут окисляться до кетонов (R ₂ C = O), альдегидов (RCHO) или карбоновых кислот (RCOOH). С одной стороны, он должен потерять один или два углерода (в форме CO ₂ ) для окисления, что снижает его реакционную способность против окисления; а с другой - ему не хватает водорода, который он может потерять, чтобы образовать еще одну связь с кислородом.

Однако они могут претерпевать замещение и отщепление (образование двойной связи, алкена или олефина).

Номенклатура

Номенклатура этих спиртов ничем не отличается от других. Существуют общие или традиционные названия, а также систематические названия, регулируемые IUPAC.

Если основная цепь и ее ответвления состоят из признанной алкильной группы, это используется для ее традиционного названия; когда это невозможно сделать, используется номенклатура IUPAC.

Например, рассмотрим следующий третичный спирт:

3,3-диметил-1-бутанол. Источник: Габриэль Боливар.

Углероды перечислены справа налево. В С-3 есть две группы заместителей СН ₃ , и поэтому название этого спирта - 3,3-диметил-1-бутанол (основная цепь имеет четыре атома углерода).

Точно так же вся цепь и ее ответвления состоят из неогексильной группы; поэтому его традиционное название может быть неогексиловый спирт или неогексанол.

Примеры

Наконец, упоминаются некоторые примеры третичных спиртов:

-2-метил-2-пропанол

-3-метил-3-гексанол

-Октан-1-ол велосипед

-2-метил-2-бутанол: CH ₃ CH ₂ COH (CH ₃ ) ₂

Формулы первых трех спиртов представлены на первом изображении.

Ссылки

1. Кэри Ф. (2008). Органическая химия. (Издание шестое). Мак Гроу Хилл.
2. Моррисон, Р. Т. и Бойд, Р., Н. (1987). Органическая химия. (5-е издание). Редакция Addison-Wesley Interamericana.
3. Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. Амины. (10-е изд.). Wiley Plus.
4. Gunawardena Gamini. (2016, 31 января). Третичный спирт. Химия LibreTexts. Получено с: chem.libretexts.org
5. Эшенхерст Джеймс. (16 июня 2010 г.). Спирты (1) - Номенклатура и свойства. Получено с: masterorganicchemistry.com
6. Кларк Дж. (2015). Вводя спирты. Получено с: chemguide.co.uk
7. Органическая химия. (SF). Блок 3. Спирты. , Получено с: sinorg.uji.es
8. Ниланджана Маджумдар. (03 марта 2019 г.). Синтез хирального третичного спирта: значительные разработки. Получено с: 2.chemistry.msu.edu