ZA pierwszorzędowy alkohol to taki, w którym grupa hydroksylowa jest przyłączona do pierwszorzędowego węgla; to znaczy węgiel kowalencyjnie związany z innym węglem i wodorami. Jego ogólna formuła to ROH, a konkretnie RCHdwaOH, ponieważ jest tylko jedna grupa alkilowa R..
Grupa R o wzorze RCHdwaOH może być dowolnym: łańcuchem, pierścieniem lub heteroatomem. Jeśli chodzi o łańcuch, krótki lub długi, mamy do czynienia z najbardziej reprezentatywnymi alkoholami pierwotnymi; wśród nich są metanol i etanol, dwa z najczęściej syntetyzowanych na poziomie przemysłowym.
Fizycznie są one podobne do innych alkoholi, a ich temperatury wrzenia lub topnienia zależą od stopnia ich rozgałęzienia; ale pod względem chemicznym są najbardziej reaktywne. Ponadto jego kwasowość jest wyższa niż w przypadku alkoholi drugorzędowych i trzeciorzędowych.
Pierwotne alkohole ulegają reakcjom utleniania, stając się dużą liczbą związków organicznych: estrów i eterów, aldehydów i kwasów karboksylowych. Podobnie mogą ulegać reakcjom odwodnienia, przekształcając się w alkeny lub olefiny.
Indeks artykułów
Najbardziej reprezentatywne są alkohole pierwszorzędowe pochodzące z alkanów liniowych. Jednak w rzeczywistości każda struktura, zarówno liniowa, jak i rozgałęziona, może być zaklasyfikowana do tego typu alkoholi, o ile grupa OH jest połączona z CHdwa.
Zatem strukturalnie wszystkie mają wspólną obecność grupy -CHdwaOH, zwany metylolem. Charakterystyczną i konsekwencją tego faktu jest to, że grupa OH jest mniej utrudniona; to znaczy, może oddziaływać ze środowiskiem bez przestrzennej interferencji ze strony innych atomów.
Podobnie, mniej utrudniony OH oznacza atom węgla, który go przenosi, atom CHdwa, mogą podlegać reakcjom substytucji poprzez mechanizm SNdwa (dwucząsteczkowy, bez tworzenia karbokationu).
Z drugiej strony OH o większej swobodzie interakcji z ośrodkiem jest tłumaczony jako silniejsze oddziaływania międzycząsteczkowe (przez wiązania wodorowe), które z kolei zwiększają temperaturę topnienia lub wrzenia.
To samo dzieje się z jego rozpuszczalnością w rozpuszczalnikach polarnych, o ile grupa R nie jest bardzo hydrofobowa..
Alkohole pierwszorzędowe są najbardziej kwaśne. Aby alkohol zachowywał się jak kwas Bronsteda, musisz oddać jon H.+ do medium, by powiedzieć wody, aby stać się anionem alkoholanowym:
ROH + HdwaLUB <=> RO- + H.3LUB+
Ujemny ładunek RO-, specjalnie z RCHdwaLUB-, jest mniej odpychany przez elektrony w dwóch wiązaniach C-H niż przez elektrony w wiązaniu C-R.
Grupa alkilowa wywiera wówczas największy odpychanie, destabilizując RCHdwaLUB-; ale nie tak bardzo w porównaniu z tym, że byłyby dwie lub trzy grupy R, jak ma to miejsce w przypadku odpowiednio drugorzędowych i trzeciorzędowych alkoholi.
Innym sposobem wyjaśnienia wyższej kwasowości pierwszorzędowego alkoholu jest różnica elektroujemności, tworząca moment dipolowy: Hdwadoδ+-LUBδ-H. Tlen przyciąga gęstość elektronów z obu CHdwa od H; dodatni ładunek cząstkowy węgla nieco odpycha ładunek wodoru.
Grupa R przenosi część swojej gęstości elektronowej do CHdwa, co pomaga zmniejszyć jego dodatni ładunek cząstkowy, a wraz z nim odpychanie dla ładunku wodorowego. Im więcej jest grup R, tym mniejsze odpychanie, a tym samym tendencja H do uwalniania się jako H.+.
Alkohole pierwszorzędowe są uważane za słabsze kwasy niż woda, z wyjątkiem alkoholu metylowego, który jest nieco silniejszy. PKa alkoholu metylowego wynosi 15,2; a pKa alkoholu etylowego wynosi 16,0. Tymczasem pKa wody wynosi 15,7.
Jednak woda, która jest uważana za słaby kwas, podobnie jak alkohole, może wiązać się z H+ przekształcić się w jon hydronium, H.3LUB+; to znaczy zachowuje się jak podstawa.
W ten sam sposób alkohole pierwszorzędowe mogą pochłaniać wodór; zwłaszcza w niektórych swoich własnych reakcjach, na przykład podczas jego przemiany w alkeny lub olefiny.
Alkohole reagują z halogenowodorami, tworząc halogenki alkilowe. Reaktywność alkoholi wobec halogenków wodoru spada w następującej kolejności:
Alkohol trzeciorzędowy> alkohol drugorzędowy> alkohol pierwszorzędowy
ROH + HX => RX + HdwaLUB
RX to pierwszorzędowy halogenek alkilu (CH3Cl, CH3CHdwaBr, itp.).
Innym sposobem wytwarzania halogenków alkilu jest poddanie reakcji chlorku tionylu, odczynnika syntetycznego, z pierwszorzędowym alkoholem, który przekształca się w chlorek alkilu. Chlorek tionylu (SOCldwa) wymaga obecności pirydyny do reakcji.
CH3(CHdwa)3CHdwaOH + SOCldwa => CH3(CHdwa)3CHdwaCl + SOdwa + HCl
Ta reakcja odpowiada halogenowaniu 1-pentanolu do 1-chloropentanu w obecności pirydyny.
Alkohole mogą być utleniane do aldehydów i kwasów karboksylowych, w zależności od odczynnika. Chlorochromian pirydyniowy (PCC) utlenia alkohol pierwszorzędowy do aldehydu przy użyciu dichlorometanu (CHdwaCldwa):
CH3(CHdwa)5CHdwaOH => CH3(CHdwa)5COH
To jest utlenianie 1-heptanolu do 1-heptanalu.
Tymczasem nadmanganian potasu (KMnO4) najpierw utlenia alkohol do aldehydu, a następnie utlenia aldehyd do kwasu karboksylowego. Kiedy nadmanganian potasu jest używany do utleniania alkoholi, należy unikać zrywania wiązania między atomami węgla 3 i 4..
CH3(CHdwa)4CHdwaOH => CH3(CHdwa)4COOH
To jest utlenianie 1-heksanolu do kwasu heksanowego.
Tą metodą trudno jest uzyskać aldehyd, ponieważ łatwo utlenia się do kwasu karboksylowego. Podobną sytuację obserwuje się, gdy do utleniania alkoholi stosuje się kwas chromowy.
Pierwszorzędowe alkohole można przekształcić w etery po podgrzaniu w obecności katalizatora, zwykle kwasu siarkowego:
2 RCHdwaOH => RCHdwaOCHdwaR + HdwaLUB
Kondensacja alkoholu i kwasu karboksylowego, estryfikacja Fishera, katalizowana przez kwas, daje ester i wodę:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ HdwaLUB
Dobrze znana reakcja to reakcja etanolu z kwasem octowym, dająca octan etylu:
CH3CHdwaOH + CH3COOH <=> CH3COOHCHdwaCH3 + H.dwaLUB
Alkohol pierwszorzędowy jest najbardziej podatny na reakcje estryfikacji Fischera.
W wysokich temperaturach iw środowisku kwaśnym, zwykle w kwasie siarkowym, alkohole ulegają odwodnieniu, tworząc alkeny z utratą cząsteczki wody.
CH3CHdwaOH => H.dwaC = CHdwa + H.dwaLUB
To jest reakcja odwodnienia etanolu do etylenu. Bardziej odpowiedni ogólny wzór dla tego typu reakcji, szczególnie dla alkoholu pierwszorzędowego, byłby następujący:
RCHdwaOH => R = CHdwa (co jest również równe RC = CHdwa)
Zasady nazywania pierwszorzędowego alkoholu są takie same, jak w przypadku innych alkoholi; z wyjątkiem tego, że czasami nie jest konieczne wymienienie węgla zawierającego OH.
Na górnym obrazku znajduje się siedmiowęglowy łańcuch główny. Węgiel związany z OH otrzymuje numer 1, a następnie zaczyna być liczony od lewej do prawej. Jego nazwa IUPAC brzmi zatem: 3,3-dietyloheptanol.
Zauważ, że jest to przykład silnie rozgałęzionego alkoholu pierwszorzędowego.
Na koniec wymieniono niektóre alkohole pierwszorzędowe w oparciu o ich tradycyjną i systematyczną nomenklaturę:
-Metyl, CH3O
-Etyl, CH3CHdwaO
-n-propyl, CH3CHdwaCHdwaO
-n-heksyl, CH3CHdwaCHdwaCHdwaCHdwaCHdwaO
Są to pochodne liniowych alkanów. Inne przykłady to:
-2-fenyloetanol, C6H.5CHdwaCHdwaOH (C.6H.5 = pierścień benzenowy)
-2-propen-1-ol (alkohol allilowy), CHdwa= CHCHdwaO
-1,2-etanodiol, CHdwaOHCHdwaO
-2-chloroetanol (etylenechlorohydryna), ClCHdwaCHdwaO
-2-buten-1-ol (alkohol krotylowy), CH3CH = CHCHdwaO
Jeszcze bez komentarzy