- Primārā alkohola struktūra
- Īpašības
- Skābums
- pKa
- Ķīmiskās reakcijas
- Alkilhalogenīdu veidošanās
- Primāro spirtu oksidēšana
- Ēteru veidošanās
- Organisko esteru veidošanās
- Dehidratācija
- Nomenklatūra
- Piemēri
- Atsauces
Pirmējais spirts ir tāda, kur hidroksilgrupa ir pievienota ar primāro oglekļa; tas ir, ogleklis, kas kovalenti piestiprināts pie cita oglekļa un ūdeņražiem. Tās vispārējā formula ir ROH, īpaši RCH 2 OH, jo ir tikai viens alkilgrupa R.
R grupa ar formulu RCH 2 OH var būt jebkurš: ķēde, gredzens, vai heteroatomus. Ja runa ir par īsu vai garu ķēdi, tas ir pirms reprezentatīvākajiem primārajiem spirtiem; starp tiem ir metanols un etanols, divi no tiem, kas visvairāk sintezēti rūpniecības līmenī.
Alus burka - etilspirta, primārā spirta ūdens šķīduma piemērs organiskajā matricā. Avots: Engin Akyurt caur Pexels.
Fiziski tie ir līdzīgi pārējiem spirtiem, un to viršanas vai kušanas temperatūra ir atkarīga no to sazarošanas pakāpes; bet ķīmiski, tie ir visreaģējošākie. Turklāt tā skābums ir augstāks nekā sekundārajiem un terciārajiem spirtiem.
Primārajos spirtos notiek oksidācijas reakcijas, kļūstot par lielu skaitu organisko savienojumu: esterus un ēterus, aldehīdus un karbonskābes. Tāpat tie var iziet dehidratācijas reakcijās, pārvērtoties alkēnos vai olefīnos.
Primārā alkohola struktūra
Primārākie spirti, kas iegūti no lineārajiem alkāniem, ir vispiemērotākie. Tomēr patiesībā jebkura struktūra, vai ar taisnu vai sazarotu virkni, var tikt klasificēti šāda veida alkohola tik ilgi, kamēr OH grupa ir saistīta ar CH 2 .
Tātad, strukturāli tie visi ir kopīgs klātbūtni grupas CH 2 OH, ko sauc par methylol. Šī fakta īpašība un sekas ir tādas, ka OH grupa ir mazāk traucēta; tas ir, tas var mijiedarboties ar vidi bez citu atomu telpiskas iejaukšanās.
Līdzīgi, mazāk kavē OH līdzekļus, ka oglekļa atoms, kas nes to, ka no CH 2 , var iziet aizvietošanas reakcijas izmantojot SN 2 mehānismu (bimolecular, bez veidošanos carbocation).
No otras puses, OH ar lielāku brīvību mijiedarboties ar barotni pārvēršas stiprākā starpmolekulārā mijiedarbībā (ar ūdeņraža saitēm), kas savukārt palielina kušanas vai viršanas temperatūru.
Tas pats notiek ar tā šķīdību polārajos šķīdinātājos, ja R grupa nav ļoti hidrofobiska.
Īpašības
Skābums
Primārie spirti ir visskābākie. Lai spirts izturētos kā bronsted acid, tam ir jāziedo H + jons barotnei, teiksim, ūdenim, lai tas kļūtu par alkoksīda anjonu:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
Negatīvā lādiņš RO - , īpaši RCH 2 O - , ir mazāk repulsed ar elektronu divās CH zīmju nekā ar elektronu CR bond.
Alkilgrupa pēc tam piemīt vislielākā riebums, destabilizācijas RCH 2 O - ; bet ne tik daudz salīdzinājumā ar to, ja būtu divas vai trīs R grupas, kā tas notiek attiecīgi ar sekundārajiem un terciārajiem spirtiem.
Cits veids, kā izskaidrot primārā spirta augstāku skābumu, ir caur atšķirībām elektronegativitātē, radot dipola momentu: H 2 C δ + -O δ- H. Skābeklis piesaista elektronisko blīvumu gan no CH 2, gan H; oglekļa pozitīvais daļējais lādiņš nedaudz atgrūž ūdeņraža daudzumu.
R grupa nodod nedaudz tās elektronu blīvums uz CH 2 , kas palīdz samazināt savu pozitīvo daļējās iekasēšanas un tādējādi tās noraidīšanu ar ūdeņraža maksas. Jo vairāk ir R grupu, jo zemāka ir atgrūšanās, un tāpēc H tendence izdalīties kā H + .
pKa
Primāros spirtus uzskata par vājākām skābēm nekā ūdens, izņemot metilspirtu, kas ir nedaudz stiprāks. Metilspirta pKa ir 15,2; un etilspirta pKa ir 16,0. Tikmēr ūdens pKa ir 15,7.
Tomēr ūdens, ko uzskata par vāju skābi, tāpat kā spirti, var saistīties ar H +, lai kļūtu par hidronija jonu, H 3 O + ; tas ir, tas uzvedas kā bāze.
Tādā pašā veidā primārie spirti var uzņemt ūdeņradi; it īpaši dažās tās reakcijās, piemēram, tās pārveidošanā par alēniem vai olefīniem.
Ķīmiskās reakcijas
Alkilhalogenīdu veidošanās
Alkoholi reaģē ar ūdeņraža halogenīdiem, veidojot alkilhalogenīdus. Alkoholu reaktivitāte pret ūdeņraža halogenīdiem samazinās šādā secībā:
Terciārais spirts> sekundārais spirts> primārais alkohols
ROH + HX => RX + H 2 O
RX ir galvenais alkilhalogenīdu (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br, utt).
Vēl viens alkilhalogenīdu iegūšanas veids ir sintētiskā reaģenta tionilhlorīda reakcija ar primāro spirtu, kas tiek pārveidots par alkilhlorīdu. Tionilhlorīdam (SOCl 2 ) ir nepieciešama piridīna klātbūtne, lai reaģētu.
CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
Šī reakcija atbilst 1-pentanola halogenēšanai, lai piridīna klātbūtnē kļūtu par 1-hloropentānu.
Primāro spirtu oksidēšana
Alkoholus atkarībā no reaģenta var oksidēt par aldehīdiem un karbonskābēm. Pyridinium chlorochromate (PCC) oksidē pirmējais spirts ar aldehīdu, izmantojot dihlormetānu (CH 2 Cl 2 ) kā šķīdinātājs :
CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 5 COH
Šī ir 1-heptanola oksidēšana par 1-heptanālu.
Tikmēr kālija permanganāts (KMnO 4 ) vispirms oksidē spirtu līdz aldehīdam, un pēc tam oksidē aldehīdu līdz karbonskābei. Ja spirtu oksidēšanai izmanto kālija permanganātu, jāizvairās no saiknes pārtraukšanas starp 3. un 4. oglekli.
CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 4 COOH
Šī ir 1-heksanola oksidēšana par heksānskābi.
Ar šo metodi ir grūti iegūt aldehīdu, jo tas viegli oksidējas par karbonskābi. Līdzīga situācija tiek novērota, ja spirtu oksidēšanai izmanto hromskābi.
Ēteru veidošanās
Primāros spirtus var pārveidot par ēteriem, kad tos karsē katalizatora, parasti sērskābes, klātbūtnē:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
Organisko esteru veidošanās
Spirta un karbonskābes kondensācija, Fišera esterifikācija, ko katalizē skābe, iegūst esteri un ūdeni:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
Plaši pazīstama reakcija ir etanola un etiķskābes reakcija, lai iegūtu etilacetātu:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
Primārais alkohols ir visjutīgākais pret Fišera esterifikācijas reakcijām.
Dehidratācija
Paaugstinātā temperatūrā un skābā vidē, parasti sērskābē, spirti dehidrējas, veidojot alēnus, zaudējot ūdens molekulu.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
Šī ir etanola dehidrēšanas reakcija uz etilēnu. Piemērotāka vispārējā formula šāda veida reakcijai, īpaši primārajam spirtam, būtu šāda:
RCH 2 OH => R = CH 2 (kas ir vienāds ar RC = CH arī 2 )
Nomenklatūra
Primārā alkohola piemērs. Avots: Gabriel Bolívar.
Primārā spirta nosaukšanas noteikumi ir tādi paši kā pārējiem spirtiem; ar izņēmumu, ka dažreiz nav nepieciešams uzskaitīt OH saturošo oglekli.
Augšējā attēlā ir septiņu oglekļa galvenā ķēde. Oglekļa savienojumam, kas piesaistīts OH, tiek piešķirts skaitlis 1, un pēc tam to sāk skaitīt no kreisās uz labo pusi. Tāpēc tā IUPAC nosaukums ir: 3,3-dietilheptanols.
Ņemiet vērā, ka šis ir ļoti sazarota primārā alkohola piemērs.
Piemēri
Visbeidzot, daži primārie spirti tiek minēti, pamatojoties uz to tradicionālo un sistemātisko nomenklatūru:
-Metil, CH 3 OH
Etil, CH 3 CH 2 OH
-n-propilgrupas, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n-heksilgrupa, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Tie ir lineāru alkānu atvasinājumi. Citi piemēri:
-2-feniletanola, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = benzola gredzens)
-2-propen-1-ol (alilspirts), CH 2 = CH 2 OH
-1,2-ethanediol, CH 2 OHCH 2 OH
-2-chloroethanol (ethylenechlorohydrin), ClCH 2 CH 2 OH
-2-buten-1-ols (crotyl spirts), CH 3 CH = CH 2 OH
Atsauces
- Morisons, RT un Boids, RN (1987). Organiskā ķīmija. (5 ta izdevums). Addison-Wesley Iberoamericana
- Kerija, FA (2008). Organiskā ķīmija. (6 ta izdevums). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Mel Zinātne. (2019. gads). Kā notiek primāro spirtu oksidēšana. Atgūts no: melscience.com
- Karaliskā ķīmijas biedrība. (2019. gads). Definīcija: primārie spirti. Atgūts no: rsc.org
- Kriss E. Makdonalds. (2000). Primāro spirtu oksidēšana esteros: trīs saistīti izmeklēšanas eksperimenti. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), 750. lpp. DOI: 10.1021 / ed077p750