- Structuur van een primaire alcohol
- Eigendommen
- Zuurgraad
- pKa
- Chemische reacties
- Vorming van alkylhalogeniden
- Oxidatie van primaire alcoholen
- Vorming van ethers
- Vorming van organische esters
- Uitdroging
- Nomenclatuur
- Voorbeelden
- Referenties
Een primaire alcohol is een alcohol waarin de hydroxylgroep is gebonden aan een primaire koolstof; dat wil zeggen, een koolstof die covalent aan een andere koolstof en waterstofatomen is gebonden. De algemene formule is ROH, in het bijzonder RCH 2 OH, aangezien er maar één alkylgroep R is.
De R-groep met de formule RCH 2 een ketting, een ring of heteroatomen: OH kan elk zijn. Als het gaat om een ketting, kort of lang, is het eerder dan de meest representatieve primaire alcoholen; onder hen zijn methanol en ethanol, twee van de meest gesynthetiseerde op industriële niveaus.
Bierpot - Een voorbeeld van een waterige oplossing van ethylalcohol, een primaire alcohol, in een organische matrix. Bron: Engin Akyurt via Pexels.
Fysiek zijn ze als de andere alcoholen, en hun kook- of smeltpunt hangt af van de mate van hun vertakking; maar chemisch zijn ze het meest reactief. Bovendien is de zuurgraad hoger dan die van secundaire en tertiaire alcoholen.
Primaire alcoholen ondergaan oxidatiereacties en worden een groot aantal organische verbindingen: esters en ethers, aldehyden en carbonzuren. Evenzo kunnen ze uitdrogingsreacties ondergaan, waarbij ze in alkenen of alkenen veranderen.
Structuur van een primaire alcohol
De primaire alcoholen afgeleid van lineaire alkanen zijn het meest representatief. In werkelijkheid elke constructie, hetzij lineair of vertakt kan zijn binnen dit soort alcohol geclassificeerd zolang de OH-groep gebonden is aan een CH 2 .
Structureel hebben ze dus allemaal de aanwezigheid van de groep –CH 2 OH, methylol genaamd, gemeen. Kenmerkend en gevolg hiervan is dat de OH-groep minder gehinderd wordt; dat wil zeggen, het kan interageren met de omgeving zonder ruimtelijke interferentie van andere atomen.
Evenzo betekent een minder gehinderde OH dat het koolstofatoom dat het draagt, dat van CH 2 , substitutiereacties kan ondergaan via een SN 2- mechanisme (bimoleculair, zonder de vorming van een carbokation).
Aan de andere kant vertaalt een OH met een grotere vrijheid om met het medium te interageren, zich in sterkere intermoleculaire interacties (door waterstofbruggen), die op hun beurt het smelt- of kookpunt verhogen.
Hetzelfde gebeurt met zijn oplosbaarheid in polaire oplosmiddelen, zolang de R-groep niet erg hydrofoob is.
Eigendommen
Zuurgraad
De primaire alcoholen zijn van de meest zuurrijke. Om ervoor te zorgen dat een alcohol zich gedraagt als een Bronsted-zuur, moet het een H + -ion aan het medium afgeven , bijvoorbeeld water, om een alkoxide-anion te worden:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
De negatieve lading van RO - , specifiek RCH 2 O - , wordt minder afgestoten door de elektronen in de twee CH-bindingen dan door de elektronen in de CR-binding.
De alkylgroep oefent dan de grootste afstoting uit en destabiliseert RCH 2 O - ; maar niet zozeer vergeleken met dat als er twee of drie R-groepen waren, zoals het geval is bij respectievelijk secundaire en tertiaire alcoholen.
Een andere manier om de hogere zuurgraad van een primaire alcohol te verklaren is door middel van het elektronegativiteitsverschil, waardoor het dipoolmoment ontstaat: H 2 C δ + -O δ- H. Zuurstof trekt elektronische dichtheid aan van zowel CH 2 als H; de positieve gedeeltelijke lading van koolstof stoot die van waterstof enigszins af.
De R-groep draagt een deel van zijn elektronendichtheid over aan CH 2 , wat helpt om zijn positieve gedeeltelijke lading te verminderen en dus zijn afstoting door de waterstoflading. Hoe meer R-groepen er zijn, hoe lager de afstoting en dus de neiging van H om als H + te worden vrijgegeven .
pKa
Primaire alcoholen worden als zwakkere zuren beschouwd dan water, met uitzondering van methylalcohol, die iets sterker is. De pKa van methylalcohol is 15,2; en de pKa van ethylalcohol is 16,0. Ondertussen is de pKa van water 15,7.
Water, dat net als alcoholen als een zwak zuur wordt beschouwd, kan zich echter aan H + binden en het hydroniumion, H 3 O +, worden ; dat wil zeggen, het gedraagt zich als een basis.
Op dezelfde manier kunnen primaire alcoholen waterstof opnemen; vooral bij sommige van zijn eigen reacties, bijvoorbeeld bij de omzetting in alkenen of olefinen.
Chemische reacties
Vorming van alkylhalogeniden
Alcoholen reageren met waterstofhalogeniden om alkylhalogeniden te produceren. De reactiviteit van alcoholen met waterstofhalogeniden neemt af in de volgende volgorde:
Tertiaire alcohol> secundaire alcohol> primaire alcohol
ROH + HX => RX + H 2 O
RX is een primair alkylhalogenide (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br, enz.).
Een andere manier om alkylhalogeniden te bereiden, is door thionylchloride, een synthetisch reagens, te laten reageren met een primaire alcohol die wordt omgezet in een alkylchloride. Thionylchloride (SOCl 2 ) vereist de aanwezigheid van pyridine om te reageren.
CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
Deze reactie komt overeen met de halogenering van 1-pentanol tot 1-chloorpentaan in aanwezigheid van pyridine.
Oxidatie van primaire alcoholen
Afhankelijk van het reagens kunnen alcoholen worden geoxideerd tot aldehyden en carbonzuren. Pyridiniumchloorchromaat (PCC) oxideert primaire alcohol tot aldehyde, met dichloormethaan (CH 2 Cl 2 ) als oplosmiddel :
CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 5 COH
Dit is de oxidatie van 1-heptanol tot 1-heptanal.
Ondertussen oxideert kaliumpermanganaat (KMnO 4 ) eerst de alcohol tot aldehyde en oxideert vervolgens het aldehyde tot carboxylzuur. Wanneer kaliumpermanganaat wordt gebruikt om alcoholen te oxideren, moet het verbreken van de binding tussen koolstofatomen 3 en 4 worden vermeden.
CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 4 COOH
Dit is de oxidatie van 1-hexanol tot hexaanzuur.
Met deze methode is het moeilijk om een aldehyde te verkrijgen, aangezien het gemakkelijk wordt geoxideerd tot een carbonzuur. Een vergelijkbare situatie wordt waargenomen wanneer chroomzuur wordt gebruikt om alcoholen te oxideren.
Vorming van ethers
Primaire alcoholen kunnen worden omgezet in ethers bij verhitting in aanwezigheid van een katalysator, meestal zwavelzuur:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
Vorming van organische esters
De condensatie van een alcohol en een carbonzuur, Fisher's verestering, gekatalyseerd door een zuur, produceert een ester en water:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
Een bekende reactie is die van ethanol met azijnzuur, om ethylacetaat te geven:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
Primaire alcohol is het meest vatbaar voor Fischer-veresteringsreacties.
Uitdroging
Bij hoge temperaturen en in zuur milieu, in het algemeen zwavelzuur, dehydrateren alcoholen om aanleiding te geven tot alkenen met verlies van een watermolecuul.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
Dit is de dehydratatiereactie van ethanol tot ethyleen. Een geschiktere algemene formule voor dit type reactie, specifiek voor een primaire alcohol, zou zijn:
RCH 2 OH => R = CH 2 (wat ook gelijk is aan RC = CH 2 )
Nomenclatuur
Voorbeeld van primaire alcohol. Bron: Gabriel Bolívar.
De regels voor het benoemen van een primaire alcohol zijn dezelfde als voor de andere alcoholen; met de uitzondering dat het soms niet nodig is om de OH-dragende koolstof te vermelden.
In de bovenste afbeelding is er een hoofdketen van zeven koolstofatomen. De koolstof die aan de OH is gebonden, krijgt het nummer 1 toegewezen en begint dan van links naar rechts te tellen. De IUPAC-naam is daarom: 3,3-diethylheptanol.
Merk op dat dit een voorbeeld is van een sterk vertakte primaire alcohol.
Voorbeelden
Ten slotte worden enkele primaire alcoholen genoemd op basis van hun traditionele en systematische nomenclatuur:
Methyl, CH 3 OH
-Ethyl, CH 3 CH 2 OH
-n-propyl, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n-hexyl, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Dit zijn derivaten van lineaire alkanen. Andere voorbeelden zijn:
-2-fenylethanol, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = benzeenring)
-2-propeen-1-ol (allylalcohol), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-ethaandiol, CH 2 OHCH 2 OH
-2-chloorethanol (ethyleenchloorhydrine), ClCH 2 CH 2 OH
-2-buteen-1-ol (crotylalcohol), CH 3 CH = CHCH 2 OH
Referenties
- Morrison, RT en Boyd, RN (1987). Organische chemie. (5 ta editie). Addison-Wesley Iberoamericana
- Carey, FA (2008). Organische chemie. (6 ta editie). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Mel Science. (2019). Hoe de oxidatie van primaire alcoholen plaatsvindt. Hersteld van: melscience.com
- Royal Society of Chemistry. (2019). Definitie: primaire alcoholen. Hersteld van: rsc.org
- Chriss E. McDonald. (2000). De oxidatie van primaire alcoholen tot esters: drie gerelateerde onderzoeksexperimenten. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), p. 750. DOI: 10.1021 / ed077p750