- Struktur eines primären Alkohols
- Eigenschaften
- Säure
- pKa
- Chemische Reaktionen
- Bildung von Alkylhalogeniden
- Oxidation von primären Alkoholen
- Bildung von Ethern
- Bildung organischer Ester
- Dehydration
- Nomenklatur
- Beispiele
- Verweise
Ein primärer Alkohol ist einer, bei dem die Hydroxylgruppe an einen primären Kohlenstoff gebunden ist; das heißt, ein Kohlenstoff, der kovalent an einen anderen Kohlenstoff und Wasserstoff gebunden ist. Seine allgemeine Formel lautet ROH, insbesondere RCH 2 OH, da es nur eine Alkylgruppe R gibt.
Die R-Gruppe der Formel RCH 2 OH kann eine beliebige sein: eine Kette, ein Ring oder Heteroatome. Wenn es um eine kurze oder lange Kette geht, steht sie vor den repräsentativsten primären Alkoholen. Darunter befinden sich Methanol und Ethanol, zwei der auf industrieller Ebene am meisten synthetisierten.
Bierkrug - Ein Beispiel für eine wässrige Lösung von Ethylalkohol, einem primären Alkohol, in einer organischen Matrix. Quelle: Engin Akyurt über Pexels.
Physikalisch sind sie wie die anderen Alkohole und ihre Siede- oder Schmelzpunkte hängen vom Grad ihrer Verzweigung ab; aber chemisch sind sie am reaktivsten. Darüber hinaus ist sein Säuregehalt höher als der von sekundären und tertiären Alkoholen.
Primäre Alkohole gehen Oxidationsreaktionen ein und werden zu einer großen Anzahl organischer Verbindungen: Ester und Ether, Aldehyde und Carbonsäuren. Ebenso können sie Dehydratisierungsreaktionen eingehen und sich in Alkene oder Olefine umwandeln.
Struktur eines primären Alkohols
Die von linearen Alkanen abgeleiteten primären Alkohole sind am repräsentativsten. In der Realität kann jedoch jede Struktur, ob linear oder verzweigt, innerhalb dieser Art von Alkohol klassifiziert werden, solange die OH-Gruppe an ein CH 2 gebunden ist .
Strukturell haben sie alle gemeinsam das Vorhandensein der Gruppe -CH 2 OH, genannt Methylol. Ein Merkmal und eine Konsequenz dieser Tatsache ist, dass die OH-Gruppe weniger behindert ist; Das heißt, es kann ohne räumliche Interferenz durch andere Atome mit der Umgebung interagieren.
Ebenso bedeutet ein weniger gehindertes OH, dass das Kohlenstoffatom, das es trägt, das von CH 2 , über einen SN 2 -Mechanismus (bimolekular, ohne Bildung eines Carbokations) Substitutionsreaktionen eingehen kann .
Andererseits führt ein OH mit größerer Freiheit zur Wechselwirkung mit dem Medium zu stärkeren intermolekularen Wechselwirkungen (durch Wasserstoffbrückenbindungen), die wiederum die Schmelz- oder Siedepunkte erhöhen.
Gleiches gilt für die Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln, solange die R-Gruppe nicht sehr hydrophob ist.
Eigenschaften
Säure
Die primären Alkohole sind am sauersten. Damit sich ein Alkohol wie eine Brönsted-Säure verhält, muss er dem Medium, z. B. Wasser, ein H + -Ion abgeben, um ein Alkoxidanion zu werden:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
Die negative Ladung von RO - , insbesondere RCH 2 O - wird von den Elektronen in den beiden CH-Bindungen weniger abgestoßen als von den Elektronen in der CR-Bindung.
Die Alkylgruppe übt dann die größte Abstoßung aus und destabilisiert RCH 2 O - ; aber nicht so sehr im Vergleich zu zwei oder drei R-Gruppen, wie dies bei sekundären bzw. tertiären Alkoholen der Fall ist.
Eine andere Möglichkeit, die höhere Acidität eines primären Alkohols zu erklären, besteht in der Elektronegativitätsdifferenz, die das Dipolmoment erzeugt: H 2 C δ + -O δ- H. Sauerstoff zieht die elektronische Dichte sowohl von CH 2 als auch von H an; Die positive Teilladung von Kohlenstoff stößt die von Wasserstoff etwas ab.
Die R-Gruppe überträgt einen kleinen Teil ihrer Elektronendichte auf CH 2 , was dazu beiträgt, ihre positive Teilladung und damit ihre Zurückweisung durch die Wasserstoffladung zu verringern. Je mehr R-Gruppen es gibt, desto geringer ist die Abstoßung und damit die Tendenz, dass H als H + freigesetzt wird .
pKa
Primäre Alkohole gelten als schwächere Säuren als Wasser, mit Ausnahme von Methylalkohol, der etwas stärker ist. Der pKa von Methylalkohol beträgt 15,2; und der pKa von Ethylalkohol beträgt 16,0. Inzwischen beträgt der pKa von Wasser 15,7.
Wasser, das wie Alkohole als schwache Säure angesehen wird, kann jedoch an H + binden und zum Hydroniumion H 3 O + werden . das heißt, es verhält sich wie eine Basis.
Ebenso können primäre Alkohole Wasserstoff aufnehmen; insbesondere bei einigen seiner eigenen Reaktionen, zum Beispiel bei der Umwandlung in Alkene oder Olefine.
Chemische Reaktionen
Bildung von Alkylhalogeniden
Alkohole reagieren mit Halogenwasserstoffen unter Bildung von Alkylhalogeniden. Die Reaktivität von Alkoholen gegenüber Halogenwasserstoffen nimmt in der folgenden Reihenfolge ab:
Tertiärer Alkohol> sekundärer Alkohol> primärer Alkohol
ROH + HX => RX + H 2 O.
RX ist ein primäres Alkylhalogenid (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br usw.).
Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von Alkylhalogeniden besteht in der Umsetzung von Thionylchlorid, einem synthetischen Reagenz, mit einem primären Alkohol, der in ein Alkylchlorid umgewandelt wird. Thionylchlorid (SOCl 2 ) erfordert die Anwesenheit von Pyridin, um zu reagieren.
CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
Diese Reaktion entspricht der Halogenierung von 1-Pentanol zu 1-Chlorpentan in Gegenwart von Pyridin.
Oxidation von primären Alkoholen
Alkohole können je nach Reagenz zu Aldehyden und Carbonsäuren oxidiert werden. Pyridiniumchlorochromat (PCC) oxidiert primären Alkohol unter Verwendung von Dichlormethan (CH 2 Cl 2 ) als Lösungsmittel zu Aldehyd :
CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 5 COH
Dies ist die Oxidation von 1-Heptanol zu 1-Heptanal.
Währenddessen oxidiert Kaliumpermanganat (KMnO 4 ) zuerst den Alkohol zu Aldehyd und dann den Aldehyd zu Carbonsäure. Bei Verwendung von Kaliumpermanganat zur Oxidation von Alkoholen muss das Aufbrechen der Bindung zwischen den Kohlenstoffen 3 und 4 vermieden werden.
CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 4 COOH
Dies ist die Oxidation von 1-Hexanol zu Hexansäure.
Durch dieses Verfahren ist es schwierig, einen Aldehyd zu erhalten, da er leicht zu einer Carbonsäure oxidiert wird. Eine ähnliche Situation wird beobachtet, wenn Chromsäure zur Oxidation von Alkoholen verwendet wird.
Bildung von Ethern
Primäre Alkohole können beim Erhitzen in Gegenwart eines Katalysators, üblicherweise Schwefelsäure, in Ether umgewandelt werden:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O.
Bildung organischer Ester
Die Kondensation eines Alkohols und einer Carbonsäure, die durch eine Säure katalysierte Fisher-Veresterung, erzeugt einen Ester und Wasser:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O.
Eine bekannte Reaktion ist die von Ethanol mit Essigsäure zu Ethylacetat:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O.
Primärer Alkohol ist am anfälligsten für Fischer-Veresterungsreaktionen.
Dehydration
Bei hohen Temperaturen und in einem sauren Medium, im Allgemeinen Schwefelsäure, dehydrieren Alkohole unter Bildung von Alkenen unter Verlust eines Wassermoleküls.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O.
Dies ist die Dehydratisierungsreaktion von Ethanol zu Ethylen. Eine geeignetere allgemeine Formel für diese Art von Reaktion, speziell für einen primären Alkohol, wäre:
RCH 2 OH => R = CH 2 (was auch gleich RC = CH 2 ist )
Nomenklatur
Beispiel für primären Alkohol. Quelle: Gabriel Bolívar.
Die Regeln für die Benennung eines primären Alkohols sind dieselben wie für die anderen Alkohole. mit der Ausnahme, dass es manchmal nicht notwendig ist, den OH-tragenden Kohlenstoff aufzulisten.
Im oberen Bild befindet sich eine Hauptkette mit sieben Kohlenstoffatomen. Dem an das OH gebundenen Kohlenstoff wird die Nummer 1 zugewiesen, und dann beginnt er von links nach rechts zu zählen. Sein IUPAC-Name lautet daher: 3,3-Diethylheptanol.
Beachten Sie, dass dies ein Beispiel für einen stark verzweigten primären Alkohol ist.
Beispiele
Schließlich werden einige primäre Alkohole aufgrund ihrer traditionellen und systematischen Nomenklatur erwähnt:
-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
Dies sind Derivate linearer Alkane. Andere Beispiele sind:
-2-Phenylethanol, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = Benzolring)
-2-Propen-1-ol (Allylalkohol), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-Ethandiol, CH 2 OHCH 2 OH
-2-Chlorethanol (Ethylenchlorhydrin), ClCH 2 CH 2 OH
-2-Buten-1-ol (Crotylalkohol), CH 3 CH = CHCH 2 OH
Verweise
- Morrison, RT und Boyd, RN (1987). Organische Chemie. (5 ta Edition). Addison-Wesley Iberoamericana
- Carey, FA (2008). Organische Chemie. (6 ta Edition). McGraw-Hill, Interamerica, Herausgeber SA
- Mel Wissenschaft. (2019). Wie die Oxidation von primären Alkoholen stattfindet. Wiederhergestellt von: melscience.com
- Royal Society of Chemistry. (2019). Definition: primäre Alkohole. Wiederhergestellt von: rsc.org
- Chriss E. McDonald. (2000). Die Oxidation von primären Alkoholen zu Estern: Drei verwandte Untersuchungsexperimente. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), S. 750. DOI: 10.1021 / ed077p750