- Struttura di un alcol primario
- Proprietà
- Acidità
- pKa
- Reazioni chimiche
- Formazione di alogenuri alchilici
- Ossidazione di alcoli primari
- Formazione di eteri
- Formazione di esteri organici
- Disidratazione
- Nomenclatura
- Esempi
- Riferimenti
Un alcol primario è quello in cui il gruppo idrossile è attaccato a un carbonio primario; cioè, un carbonio legato in modo covalente a un altro carbonio e idrogeni. La sua formula generale è ROH, in particolare RCH 2 OH, poiché esiste un solo gruppo alchilico R.
Il gruppo R della formula RCH 2 OH può essere qualsiasi: una catena, un anello o eteroatomi. Quando si tratta di una catena, corta o lunga, è prima degli alcoli primari più rappresentativi; tra loro ci sono il metanolo e l'etanolo, due dei più sintetizzati a livello industriale.
Beer Jar - Un esempio di una soluzione acquosa di alcol etilico, un alcol primario, in una matrice organica. Fonte: Engin Akyurt tramite Pexels.
Fisicamente sono come gli altri alcoli e il loro punto di ebollizione o di fusione dipende dal grado di ramificazione; ma chimicamente sono i più reattivi. Inoltre, la sua acidità è superiore a quella degli alcoli secondari e terziari.
Gli alcoli primari subiscono reazioni di ossidazione, diventando un gran numero di composti organici: esteri ed eteri, aldeidi e acidi carbossilici. Allo stesso modo, possono subire reazioni di disidratazione, trasformandosi in alcheni o olefine.
Struttura di un alcol primario
Gli alcoli primari derivati da alcani lineari sono i più rappresentativi. Tuttavia, in realtà qualsiasi struttura, lineare o ramificata, può essere classificata all'interno di questo tipo di alcol purché il gruppo OH sia legato a un CH 2 .
Quindi strutturalmente hanno tutti in comune la presenza del gruppo -CH 2 OH, chiamato metilolo. Una caratteristica e conseguenza di questo fatto è che il gruppo OH è meno ostacolato; cioè, può interagire con l'ambiente senza interferenze spaziali da altri atomi.
Allo stesso modo, un OH meno ostacolato significa che l'atomo di carbonio che lo trasporta, quello di CH 2 , può subire reazioni di sostituzione attraverso un meccanismo SN 2 (bimolecolare, senza formazione di carbocatione).
D'altra parte, un OH con maggiore libertà di interagire con il mezzo, si traduce in interazioni intermolecolari più forti (da legami idrogeno), che a loro volta aumentano i punti di fusione o di ebollizione.
Lo stesso accade con la sua solubilità in solventi polari, purché il gruppo R non sia molto idrofobo.
Proprietà
Acidità
Gli alcoli primari sono tra tutti i più acidi. Affinché un alcol si comporti come un acido Bronsted, deve donare uno ione H + al mezzo, ad esempio l'acqua, per diventare un anione alcossido:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
La carica negativa di RO - , in particolare RCH 2 O - , è meno respinta dagli elettroni nei due legami CH che dagli elettroni nel legame CR.
Il gruppo alchilico esercita quindi la massima repulsione, destabilizzando RCH 2 O - ; ma non tanto rispetto a quello se ci fossero due o tre gruppi R, come accade rispettivamente con gli alcoli secondari e terziari.
Un altro modo per spiegare la maggiore acidità di un alcol primario è mediante la differenza di elettronegatività, creando il momento di dipolo: H 2 C δ + -O δ- H. L'ossigeno attrae la densità elettronica sia da CH 2 che da H; la carica parziale positiva del carbonio respinge in qualche modo quella dell'idrogeno.
Il gruppo R trasferisce un po 'della sua densità elettronica a CH 2 , il che aiuta a diminuire la sua carica parziale positiva e quindi il suo rifiuto da parte della carica di idrogeno. Più gruppi R ci sono, minore è la repulsione, e quindi la tendenza di H ad essere rilasciato come H + .
pKa
Gli alcoli primari sono considerati acidi più deboli dell'acqua, ad eccezione dell'alcol metilico, che è leggermente più forte. Il pKa dell'alcool metilico è 15,2; e il pKa dell'alcol etilico è 16,0. Nel frattempo, il pKa dell'acqua è 15,7.
Tuttavia, l'acqua, che è considerata un acido debole, come gli alcoli, può legarsi a H + per diventare lo ione idronio, H 3 O + ; cioè si comporta come una base.
Allo stesso modo, gli alcoli primari possono assorbire l'idrogeno; soprattutto in alcune delle sue reazioni, per esempio, nella sua trasformazione in alcheni o olefine.
Reazioni chimiche
Formazione di alogenuri alchilici
Gli alcoli reagiscono con gli alogenuri di idrogeno per produrre alogenuri alchilici. La reattività degli alcoli verso gli alogenuri di idrogeno diminuisce nel seguente ordine:
Alcool terziario> alcool secondario> alcool primario
ROH + HX => RX + H 2 O
RX è un alogenuro alchilico primario (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br, ecc.).
Un altro modo per preparare gli alogenuri alchilici è la reazione del cloruro di tionile, un reagente sintetico, con un alcol primario che viene convertito in un cloruro di alchile. Il cloruro di tionile (SOCl 2 ) richiede la presenza di piridina per reagire.
CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
Questa reazione corrisponde all'alogenazione di 1-pentanolo per diventare 1-cloropentano in presenza di piridina.
Ossidazione di alcoli primari
Gli alcoli possono essere ossidati ad aldeidi e acidi carbossilici, a seconda del reagente. Il piridinio clorocromato (PCC) ossida l'alcol primario in aldeide, utilizzando diclorometano (CH 2 Cl 2 ) come solvente :
CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 5 COH
Questa è l'ossidazione di 1-eptanolo in 1-eptanale.
Nel frattempo, il permanganato di potassio (KMnO 4 ) ossida prima l'alcol in aldeide, quindi ossida l'aldeide in acido carbossilico. Quando si utilizza il permanganato di potassio per ossidare gli alcoli, è necessario evitare la rottura del legame tra i carboni 3 e 4.
CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 4 COOH
Questa è l'ossidazione di 1-esanolo in acido esanoico.
Con questo metodo è difficile ottenere un'aldeide, poiché è facilmente ossidabile ad un acido carbossilico. Una situazione simile si osserva quando l'acido cromico viene utilizzato per ossidare gli alcoli.
Formazione di eteri
Gli alcoli primari possono essere convertiti in eteri se riscaldati in presenza di un catalizzatore, solitamente acido solforico:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
Formazione di esteri organici
La condensazione di un alcool e di un acido carbossilico, l'esterificazione di Fisher, catalizzata da un acido, produce un estere e acqua:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
Una reazione ben nota è quella dell'etanolo con acido acetico, per dare acetato di etile:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
L'alcol primario è il più suscettibile alle reazioni di esterificazione di Fischer.
Disidratazione
Ad alte temperature e in mezzo acido, generalmente acido solforico, gli alcoli si disidratano dando origine ad alcheni con perdita di una molecola d'acqua.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
Questa è la reazione di disidratazione dell'etanolo all'etilene. Una formula generale più adatta per questo tipo di reazione, in particolare per un alcol primario, sarebbe:
RCH 2 OH => R = CH 2 (che è anche uguale a RC = CH 2 )
Nomenclatura
Esempio di alcol primario. Fonte: Gabriel Bolívar.
Le regole per nominare un alcol primario sono le stesse degli altri alcoli; con l'eccezione che a volte non è necessario elencare il carbonio contenente OH.
Nell'immagine in alto c'è una catena principale a sette atomi di carbonio. Al carbonio legato all'OH viene assegnato il numero 1, quindi inizia a contare da sinistra a destra. Il suo nome IUPAC quindi è: 3,3-dietilesptanolo.
Si noti che questo è un esempio di alcol primario altamente ramificato.
Esempi
Infine, alcuni alcoli primari sono menzionati in base alla loro nomenclatura tradizionale e sistematica:
-Metile, CH 3 OH
-Etile, CH 3 CH 2 OH
-n-propile, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n-esile, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Questi sono derivati di alcani lineari. Altri esempi sono:
-2-feniletanolo, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = anello benzenico)
-2-propen-1-olo (alcool allilico), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-etandiolo, CH 2 OHCH 2 OH
-2-cloroetanolo (etilenecloroidrina), ClCH 2 CH 2 OH
-2-buten-1-olo (alcool crotilico), CH 3 CH = CHCH 2 OH
Riferimenti
- Morrison, RT e Boyd, RN (1987). Chimica organica. ( 5a edizione). Addison-Wesley Iberoamericana
- Carey, FA (2008). Chimica organica. ( 6a edizione). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Mel Science. (2019). Come avviene l'ossidazione degli alcoli primari. Estratto da: melscience.com
- Royal Society of Chemistry. (2019). Definizione: alcoli primari. Estratto da: rsc.org
- Chriss E. McDonald. (2000). L'ossidazione degli alcoli primari in esteri: tre esperimenti investigativi correlati. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), p 750. DOI: 10.1021 / ed077p750