- מבנה אלכוהול ראשוני
- נכסים
- חוּמצִיוּת
- pKa
- תגובה כימית
- היווצרות של הלידים אלקיליים
- חמצון של אלכוהולים ראשוניים
- גיבוש אתרים
- היווצרות אסטרים אורגניים
- התייבשות
- מִנוּחַ
- דוגמאות
- הפניות
אלכוהול עיקרי הוא אחד שבו קבוצת הידרוקסיל מחוברת פחמן ראשוני; כלומר, פחמן המחובר בצורה קוולנטית לפחמן אחר ולהידרוגנים אחרים. הנוסחה הכללית שלה היא ROH, ספציפית RCH 2 OH, מכיוון שיש רק קבוצת אלקיל אחת R.
קבוצת R עם הנוסחה RCH 2 OH יכולה להיות כל אחת: שרשרת, טבעת או הטרואטומים. כשמדובר בשרשרת, קצרה או ארוכה, זה לפני האלכוהולים הראשוניים הייצוגיים ביותר; ביניהם מתנול ואתנול, שניים מהסנתזים ביותר ברמות התעשייה.
צנצנת בירה - דוגמא לתמיסה מימית של אלכוהול אתילי, אלכוהול ראשוני, במטריקס אורגני. מקור: Engin Akyurt דרך Pexels.
מבחינה פיזית הם כמו שאר האלכוהולים, ונקודות הרתיחה או ההתכה שלהם תלויות במידת הענף שלהם; אבל מבחינה כימית הם הכי מגיבים. יתרה מזאת, החומציות שלו גבוהה יותר מזו של אלכוהולים משניים ושלשוניים.
אלכוהולים ראשוניים עוברים תגובות חמצון, והופכים למספר גדול של תרכובות אורגניות: אסטרים ואתרים, אלדהידים וחומצות קרבוקסיליות. באופן דומה, הם יכולים לעבור תגובות התייבשות, והופכים לאלקנים או לאולפינים.
מבנה אלכוהול ראשוני
האלכוהולים העיקריים הנגזרים מאלקנים לינאריים הם המייצגים ביותר. עם זאת, במציאות ניתן למיין כל מבנה, בין אם ליניארי או מסועף, בתוך אלכוהול מסוג זה כל עוד קבוצת OH קשורה ל- CH 2 .
אז מבחינה מבנית משותפת לכולם נוכחות הקבוצה - CH 2 OH, המכונה מתילול. מאפיין ותוצאה של עובדה זו הוא שקבוצת OH פחות מפריע; כלומר הוא יכול לקיים אינטראקציה עם הסביבה ללא הפרעה מרחבית מאטומים אחרים.
באופן דומה, OH פחות מפריע פירושו כי אטום הפחמן הנושא אותו, זה של CH 2 , יכול לעבור תגובות החלפה באמצעות מנגנון SN 2 (דו-מימדי, ללא היווצרות של קרבוקציה).
מצד שני, OH עם חופש רב יותר לקיים אינטראקציה עם המדיום, מתורגם לאינטראקציות אינטר-מולקולריות חזקות יותר (על ידי קשרי מימן), מה שמגדיל את נקודות ההיתוך או הרתיחה.
אותו דבר קורה עם מסיסותו בממסים קוטביים, כל עוד קבוצת R אינה הידרופובית במיוחד.
נכסים
חוּמצִיוּת
האלכוהולים העיקריים הם החומציים ביותר. כדי שאלכוהול יתנהג כמו חומצה של ברונסטד, עליו לתרום יון H + למדיום, אומרים מים, כדי להפוך לאניון אלקוקסיד:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
המטען השלילי של RO - ובייחוד RCH 2 O - דוחה פחות את האלקטרונים בשני קשרי ה- CH מאשר על ידי האלקטרונים בקשר ה- CR.
לאחר מכן קבוצת האלקיל מפעילה את הדחייה הגדולה ביותר, ומייצרת את היציבות של RCH 2 O - ; אך לא כל כך בהשוואה לזה אם היו שתיים או שלוש קבוצות R, כמו שקורה עם אלכוהולים משניים וטריסיוניים, בהתאמה.
דרך נוספת להסביר את החומציות הגבוהה יותר של אלכוהול ראשוני היא באמצעות ההבדל האלקטרוניטיבי, יצירת רגע הדיפול: H 2 C δ + -O δ- H. חמצן מושך צפיפות אלקטרונית משני CH 2 והן H; המטען החלקי החיובי של הפחמן דוחה מעט את המימן.
קבוצת R מעבירה מעט מצפיפות האלקטרונים שלה ל- CH 2 , המסייע בהורדת המטען החלקי החיובי שלה ובכך דחייתו על ידי מטען המימן. ככל שיש יותר קבוצות R, כך הדחיה נמוכה יותר, ולכן הנטייה של H להשתחרר כ- H + .
pKa
אלכוהולים ראשוניים נחשבים לחומצות חלשות יותר מאשר מים, למעט אלכוהול מתיל שהוא מעט חזק יותר. PKa של מתיל אלכוהול הוא 15.2; וה- pKa של אתיל אלכוהול הוא 16.0. בינתיים, pKa המים הוא 15.7.
עם זאת, מים, הנחשב חומצה חלשה, כמו אלכוהול, יכול להיקשר H + להפוך יון hydronium, H 3 O + ; כלומר הוא מתנהג כבסיס.
באותה דרך אלכוהולים ראשוניים יכולים לתפוס מימן; במיוחד בכמה מהתגובות שלה, למשל, בהפיכתה לאלקנים או לאולפינים.
תגובה כימית
היווצרות של הלידים אלקיליים
אלכוהולים מגיבים עם הלידים מימן לייצור הלידים אלקיליים. תגובת האלכוהולים כלפי הלידים מימן יורדת בסדר הבא:
אלכוהול שלישוני> אלכוהול משני> אלכוהול ראשוני
ROH + HX => RX + H 2 O
RX הוא הלידי אלקיל ראשוני (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br וכו ').
דרך נוספת להכין אלקיד הלידידים היא על ידי תגובת התיוניל כלוריד, מגיב סינתטי, עם אלכוהול ראשוני שמומר לכליל כלוריד. תיוניל כלוריד (SOCl 2 ) מחייב נוכחות של פירידין להגיב.
CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
תגובה זו תואמת את ההלוגנטציה של פנטנול 1 כדי להפוך לכלורופנטן 1 בנוכחות פירידין.
חמצון של אלכוהולים ראשוניים
ניתן לחמצן אלכוהולים לאלדהידים וחומצות קרבוקסיליות, תלוי במגיב. Pyridinium chlorochromate (PCC) מחמצן אלכוהול ראשוני לאלדהיד, תוך שימוש בדיכלורומתאן (CH 2 Cl 2 ) כממס :
CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 5 COH
זהו חמצון של 1-הפטנול ל- 1-heptanal.
בינתיים, permanganate אשלגן (KMnO 4 ) תחמצן תחילה את האלכוהול לאלדהיד, ואז מחמצן את האלדהיד לחומצה קרבוקסילית. כאשר משתמשים בפרמנגנט אשלגן לחמצון אלכוהולים, יש להימנע מפירוק הקשר בין הפחמימות 3 ו -4.
CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 4 COOH
זהו חמצון של 1-hexanol לחומצה הקסנואית.
בשיטה זו קשה להשיג אלדהיד, מכיוון שהוא מתחמצן בקלות לחומצה קרבוקסילית. מצב דומה נצפה כאשר משתמשים בחומצה כרומית לחמצון אלכוהולים.
גיבוש אתרים
ניתן להמיר אלכוהולים ראשוניים לאתרים כאשר הם מחוממים בנוכחות זרז, בדרך כלל חומצה גופרתית:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
היווצרות אסטרים אורגניים
העיבוי של אלכוהול וחומצה קרבוקסילית, ייעורו של פישר, המוזרז על ידי חומצה, מייצר אסתר ומים:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
תגובה ידועה היא של אתנול עם חומצה אצטית, לתת אתיל אצטט:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
אלכוהול ראשוני הוא הרגיש ביותר לתגובות ייעור פישר.
התייבשות
בטמפרטורות גבוהות ובמדיום חומצי, בדרך כלל חומצה גופרתית, אלכוהוליים מתייבשים ומולידים אלקנים עם אובדן מולקולת מים.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
זוהי תגובת ההתייבשות של אתנול לאתילן. נוסחה כללית מתאימה יותר לסוג זה של תגובה, במיוחד עבור אלכוהול ראשוני, תהיה:
RCH 2 OH => R = CH 2 (שגם הוא שווה ל- RC = CH 2 )
מִנוּחַ
דוגמה לאלכוהול ראשוני. מקור: גבריאל בוליבר.
הכללים למתן שם אלכוהול ראשוני זהים לשאר האלכוהולים; למעט שלעתים אין צורך לרשום את הפחמן הנושא את OH.
בתמונה העליונה יש שרשרת ראשית עם שבע פחמן. לפחמן הקשור לאוהיו מוקצה המספר 1 ואז הוא מתחיל לספור משמאל לימין. לפיכך שמו של IUPAC הוא: 3,3-diethylheptanol.
שימו לב שזו דוגמה לאלכוהול ראשוני מסועף מאוד.
דוגמאות
לבסוף, כמה אלכוהולים ראשוניים מוזכרים על סמך המינוח המסורתי והשיטתי שלהם:
-Methyl, CH 3 OH
-Ethyl, CH 3 CH 2 OH
-נ-פרופיל, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-N-Hexyl, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
אלה נגזרות של אלקנים לינאריים. דוגמאות נוספות הן:
-2-phenylethanol, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = בנזן טבעת)
-2-פרופן-1-ol (אליל אלכוהול), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-ethanediol, CH 2 OHCH 2 OH
-2-כלוראתנול (אתילן-כלורוהידרין), ClCH 2 CH 2 OH
-2-בוטן-1-ol (אלכוהול קרוטיל), CH 3 CH = CHCH 2 OH
הפניות
- מוריסון, RT ובויד, RN (1987). כימיה אורגנית. ( המהדורה לטא ). אדיסון ווסלי איברואמריקנה
- קארי, FA (2008). כימיה אורגנית. ( מהדורה 6 טא ). מקגרו היל, אינטרמריקה, Editores SA
- מל מדע. (2019). כיצד מתרחשת חמצון של אלכוהולים ראשוניים. התאושש מ: melscience.com
- החברה המלכותית לכימיה. (2019). הגדרה: אלכוהולים ראשוניים. התאושש מ: rsc.org
- כריס א. מקדונלד. (2000). חמצון של אלכוהולים ראשוניים לאסטרים: שלושה ניסויים קשורים. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), p 750. DOI: 10.1021 / ed077p750