- Estructura d'un alcohol primari
- propietats
- acidesa
- pKa
- reaccions químiques
- Formació d'halogenurs d'alquil
- Oxidació dels alcohols primaris
- Formació d'èters
- Formació de esters orgànics
- deshidratació
- Nomenclatura
- exemples
- referències
Un alcohol primari és aquell en el qual el grup hidroxil està enllaçat a un carboni primari; aquest és, un carboni unit covalentment a un altre carboni i hidrògens. La seva fórmula general és ROH, específicament RCH 2 OH, ja que només hi ha un grup llogo R.
El grup R de la fórmula RCH 2 OH pot ser qualsevol: una cadena, un anell, o heteroàtoms. Quan es tracta d'una cadena, curta o llarga, s'està davant els alcohols primaris més representatius; entre ells hi ha el metanol i l'etanol, dos dels més sintetitzats a nivells industrials.
Pot de cervesa: un exemple d'una solució aquosa d'alcohol etílic, un alcohol primari, en una matriu orgànica. Font: Engin Akyurt via Pexels.
Físicament són com els altres alcohols, i els seus punts d'ebullició o fusió depenen de l'grau de les seves ramificacions; però químicament, són els més reactius. A més, la seva acidesa és superior a la dels alcohols secundaris i terciaris.
Els alcohols primaris experimenten reaccions d'oxidació, convertint-se en un ampli nombre de compostos orgànics: èsters i èters, aldehids i àcids carboxílics. Així mateix, poden patir reaccions de deshidratació, transformant-se en alquens o olefines.
Estructura d'un alcohol primari
Els alcohols primaris derivats d'alcans lineals són els més representatius. Emperò, en la realitat qualsevol estructura, sigui lineal o ramificada, pot classificar-se dins d'aquest tipus d'alcohols sempre que el grup OH estigui enllaçat a un CH 2.
Llavors, estructuralment tots tenen en comú la presència de el grup -CH 2 OH, anomenat metilol. Una característica i conseqüència d'aquest fet és que el grup OH es troba menys impedit; és a dir, pot interactuar amb el medi sense que altres àtoms destorbin espacialment.
Així mateix, un OH menys impedit vol dir que l'àtom de carboni que ho porti, el de l'CH 2, pot patir reaccions de substitució mitjançant un mecanisme SN 2 (bimolecular, sense la formació d'un carbocatió).
D'altra banda, un OH amb més llibertat d'interactuar amb el medi, es tradueix com interaccions intermoleculars més fortes (per ponts d'hidrogen), el que al seu torn incrementen els punts de fusió o ebullició.
Igualment succeeix amb la seva solubilitat en solvents polars, sempre que el grup R no sigui molt hidrofòbic.
propietats
acidesa
Els alcohols primaris són de tots els més àcids. Perquè un alcohol es comporti com un àcid de Bronsted, ha donar un ió H + a el medi, a dir aigua, per esdevenir un anió alcòxid:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
La càrrega negativa de l'RO -, específicament de l'RCH 2 O -, sent menys repulsió per part dels electrons dels dos enllaços CH, que pels electrons de l'enlac CR.
El grup llogo exerceix llavors la major repulsió, desestabilitzant RCH 2 O -; però no tant en comparació a que si hagués dos o tres grups R, com passa amb els alcohols secundaris i terciaris, respectivament.
Una altra manera d'explicar la major acidesa d'un alcohol primari, és mitjançant la diferència d'electronegativitat, creant-se el moment dipolar: H 2 C δ + -O δ- H. L'oxigen atreu densitat electrònica tant de l'CH 2 com de l'H; la càrrega parcial positiva de l'carboni repel·leix una mica la de l'hidrogen.
El grup R transfereix una mica de la seva densitat electrònica a l'CH 2, la qual cosa ajuda a disminuir la seva càrrega parcial positiva i amb això la seva repulsió per la càrrega de l'hidrogen. Com més grups R hagi, menor serà la repulsió, i per tant, la tendència de l'H a alliberar-de H +.
pKa
Els alcohols primaris són considerats àcids més febles que l'aigua, a excepció de l'alcohol metílic, el qual és lleugerament més fort. El pKa de l'alcohol metílic és 15,2; i el pKa de l'alcohol etílic és 16,0. Mentrestant, el pKa de l'aigua és 15,7.
No obstant això, l'aigua que és considerada un àcid feble, a l'igual que els alcohols, pot unir-se a l'H + per transformar-se en l'ió hidroni, H 3 O +; és a dir, es comporta com una base.
De la mateixa manera, els alcohols primaris poden captar hidrogen; especialment en algunes de les reaccions que li són pròpies, per exemple, en la seva transformació en alquens o olefines.
reaccions químiques
Formació d'halogenurs d'alquil
Els alcohols reaccionen amb els halogenurs d'hidrogen per produir halogenurs d'alquil. La reactivitat dels alcohols davant els halogenurs d'hidrogen, descendeix en l'ordre següent:
Alcohol terciari> alcohol secundari> alcohol primari
ROH + HX => Rx H 2 O
RX es tracta d'un halogenur d'alquil primari (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br, etc.).
Una altra forma de preparar halogenurs d'alquil és mitjançant la reacció de l'clorur de tionil, un reactiu sintètic, amb un alcohol primari que es converteix en un clorur d'alquil. El clorur de tionil (SOCl 2) requereix per reaccionar la presència de la piridina.
CH 3 (CH 2) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
Aquesta reacció correspon a la halogenació de l'1-pentanol per convertir-se en 1-cloropentano en presència de piridina.
Oxidació dels alcohols primaris
Els alcohols poden ser oxidats a aldehids ja àcids carboxílics, depenent de l'reactiu. El clorocromat de piridini (PCC) s'oxida a l'alcohol primari a aldehid, usant com a solvent el diclorometà (CH 2 Cl 2):
CH 3 (CH 2) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 5 COH
Aquesta és l'oxidació de l'1-heptanol en 1-heptanal.
Mentrestant, el permanganat de potassi (KMnO 4) s'oxida primerament l'alcohol a aldehid, i seguidament s'oxida a l'aldehid a àcid carboxílic. Quan s'utilitza el permanganat de potassi per oxidar els alcohols s'ha d'evitar la ruptura de l'enllaç entre els carbonis 3 i 4.
CH 3 (CH 2) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 4 COOH
Aquesta és l'oxidació de l'1-hexanol a àcid hexanoic.
Per aquest mètode és difícil obtenir un aldehid, ja que aquest s'oxida fàcilment a un àcid carboxílic. Una situació semblant s'observa quan s'utilitza l'àcid cròmic per oxidar els alcohols.
Formació d'èters
Els alcohols primaris poden convertir-se en èters a l'ésser escalfat en presència d'un catalitzador, generalment àcid sulfúric:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
Formació de esters orgànics
La condensació d'un alcohol i un àcid carboxílic, esterificació de Fisher, catalitzada per un àcid, produeix un ester i aigua:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
Una reacció molt coneguda és la de l'etanol amb l'àcid acètic, per donar acetat d'etil:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
L'alcohol primari és el més susceptible a patir reaccions d'esterificació de Fischer.
deshidratació
A temperatures elevades i en un medi àcid, generalment d'àcid sulfúric, els alcohols es deshidraten per originar alquens amb la pèrdua d'una molècula d'aigua.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
Aquesta és la reacció de deshidratació de l'etanol a etilè. Una fórmula general més adequada per a aquest tipus de reacció, específicament per a un alcohol primari, seria:
RCH 2 OH => R = CH 2 (el que també és igual a RC = CH 2)
Nomenclatura
Exemple d'alcohol primari. Font: Gabriel Bolívar.
Les regles per nomenar un alcohol primari són les mateixes que per als altres alcohols; amb l'excepció, que de vegades no cal enumerar a l'carboni portador d'l'OH.
A la imatge superior es té una cadena principal de set carbonis. A l'carboni enllaçat amb l'OH se li assigna el nombre d'1, i llavors es comença a comptar d'esquerra a dreta. El seu nom IUPAC per tant és: 3,3-dietilheptanol.
Cal notar que aquest és un exemple d'un alcohol primari altament ramificat.
exemples
Per finalitzar, s'esmenten alguns alcohols primaris en funció de la seva nomenclatura tradicional i sistemàtica:
-Metílico, CH 3 OH
-Etílico, CH 3 CH 2 OH
-n-propílico, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n-hexílico, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Aquests són derivats d'alcans lineals. Altres exemples són:
-2-feniletanol, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = anell benzènic)
-2-propen-1-ol (alcohol alílico), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-etanodiol, CH 2 OHCH 2 OH
-2-cloroetanol (etilenclorhidrina), ClCH 2 CH 2 OH
-2-buten-1-ol (alcohol crotílico), CH 3 CH = CHCH 2 OH
referències
- Morrison, RT i Boyd, RN (1987). Química Orgànica. (5 ta Edició). Addison-Wesley Iberoamericana
- Carey, FA (2008). Química Orgànica. (6 ta Edició). McGraw-Hill, Interamericà, Editors SA
- Mel Science. (2019). How the oxidation of primary alcohols takes place. Recuperat de: melscience.com
- Royal Society of Chemistry. (2019). Definition: primary alcohols. Recuperat de: rsc.org
- Chriss E. McDonald. (2000). The Oxidation of Primary Alcohols to Esters: Three Related Investigative Experiments. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), pàg 750. DOI: 10.1021 / ed077p750