الكحول الأولي: الهيكل ، الخصائص ، التسميات والأمثلة

الكحول الأولي هو الذي ترتبط فيه مجموعة الهيدروكسيل بالكربون الأولي ؛ وهذا هو ، الكربون مرتبط تساهمي لكربون آخر والهيدروجين. صيغته العامة هي ROH ، وتحديداً RCH 2 OH ، نظرًا لوجود مجموعة ألكيل واحدة فقط R.

يمكن أن تكون المجموعة R من الصيغة RCH 2 OH أي: سلسلة أو حلقة أو ذرات غير متجانسة. عندما تكون سلسلة ، قصيرة أو طويلة ، فهي معروضة للكحول الأولي الأكثر تمثيلا ؛ من بينها الميثانول والإيثانول ، وهما من أكثر المواد المركبة على المستويات الصناعية.

جسديا مثل الكحوليات الأخرى ، ونقاط الغليان أو الانصهار تعتمد على درجة تشعباتها ؛ لكن كيميائيا ، هم الأكثر تفاعلا. بالإضافة إلى ذلك ، الحموضة لها أعلى من الكحول الثانوية والثالثية.

تخضع الكحوليات الأولية لتفاعلات الأكسدة ، حيث أصبحت عددًا كبيرًا من المركبات العضوية: الاسترات والأثيرات والألدهيدات وأحماض الكربوكسيل. أيضًا ، يمكن أن يخضعوا لتفاعلات الجفاف ، ويتحولون إلى ألكينات أو أوليفينات.

هيكل الكحول الأساسي

والكحوليات الأولية المستمدة من الألكانات الخطية هي الأكثر تمثيلا. ومع ذلك ، في الواقع ، يمكن تصنيف أي بنية ، سواء كانت خطية أو متفرعة ، ضمن هذا النوع من الكحول طالما أن مجموعة OH مرتبطة بـ CH 2 .

لذلك ، من الناحية الهيكلية جميعها تشترك في وجود مجموعة CH-OH 2 ، الميثيلول. من الخصائص والنتائج المترتبة على هذه الحقيقة أن مجموعة OH أقل عائقًا ؛ أي أنه يمكن أن يتفاعل مع الوسيط دون تدخل ذرات أخرى مكانيا.

وعلى نحو مماثل ، يعني OH أقل عائقًا أن ذرة الكربون التي تحملها ، أي ذرات الميثان ، يمكن أن تخضع لتفاعلات الإحلال من خلال آلية SN 2 (ثنائية الجزيئات ، دون تكوين كربوك).

من ناحية أخرى ، فإن OH ذات حرية أكبر في التفاعل مع البيئة ، يترجم على أنها تفاعلات أقوى بين الجزيئات (بواسطة روابط الهيدروجين) ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة نقاط الانصهار أو الغليان.

كما يحدث مع ذوبانه في المذيبات القطبية ، طالما أن المجموعة R ليست مسعورة للغاية.

خصائص

خميرة

المشروبات الكحولية الأساسية كلها الأكثر حمضية. لكي يتصرف الكحول مثل حمض برونستيد ، يجب عليه أن يتبرع بأيون H + إلى الوسط ، مثل الماء ، ليصبح أنيون ألكوكسيد:

ROH + H 2 O RO- + H 3 O +

تشعر الشحنة السالبة لـ RO- ، وتحديداً في RCH 2 O- ، بتنافر أقل من إلكترونات السندات CH اثنين ، مقارنة بالإلكترونات الموجودة في رابطة CR.

تقوم مجموعة الألكيل بعد ذلك بأعلى درجة من التنافر ، مما يزعزع الاستقرار RCH 2 O- ؛ ولكن ليس كثيرًا مقارنة بما إذا كانت هناك مجموعتان أو ثلاث مجموعات R ، كما يحدث مع الكحوليات الثانوية والثالثية ، على التوالي.

هناك طريقة أخرى لشرح الحموضة الأكبر للكحول الأولي وهي من خلال اختلاف الكهربية ، وخلق لحظة ثنائي القطب: H 2 Cδ + -Oδ-H. الأكسجين يجذب الكثافة الإلكترونية لكل من CH 2 و H ؛ الشحنة الايجابية الجزئية للكربون تتصدى للهيدروجين.

تنقل المجموعة R القليل من كثافتها الإلكترونية إلى CH 2 ، مما يساعد على تقليل شحنتها الإيجابية الجزئية ومعها الطرد بواسطة شحنة الهيدروجين. كلما زاد عدد المجموعات R ، انخفض التنافر ، وبالتالي تميل H إلى إصدار H +.

الباكاف الحمضية

تعتبر الكحوليات الأولية أحماض أضعف من الماء ، باستثناء الكحول الميثيل ، وهو أقوى قليلاً. pKa من ميثيل الكحول هو 15.2 ؛ و pKa من الكحول الإيثيلي هو 16.0. وفي الوقت نفسه ، فإن pKa الماء هو 15.7.

ومع ذلك ، يمكن ربط الماء الذي يعتبر حمضًا ضعيفًا ، مثل الكحول ، بـ H + للتحول إلى أيون الهيدرونيوم ، H 3 O + ؛ وهذا هو ، يتصرف وكأنه قاعدة.

بنفس الطريقة ، يمكن للكحوليات الأولية أن تلتقط الهيدروجين ؛ خاصة في بعض ردود الفعل المناسبة لها ، على سبيل المثال ، في تحولها إلى ألكينات أو أوليفينات.

التفاعلات الكيميائية

تشكيل هاليدات الألكيل

تتفاعل الكحوليات مع هاليدات الهيدروجين لإنتاج هاليدات الألكيل. تنخفض تفاعلات الكحوليات أمام هاليدات الهيدروجين بالترتيب التالي:

الكحول العالي> الكحول الثانوي> الكحول الأولي

ROH + HX => RX + H 2 O

RX هو هاليد ألكيل أساسي (CH 3 Cl ، CH 3 CH 2 Br ، إلخ).

هناك طريقة أخرى لتحضير هاليدات الألكيل وهي تفاعل كلوريد الثيونيل ، وهو كاشف اصطناعي ، مع كحول أولي يتم تحويله إلى كلوريد ألكيل. يتطلب كلوريد الثيونيل (SOCl 2 ) التفاعل مع وجود بيريدين.

CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl

يتوافق هذا التفاعل مع الهلوجين في 1-بنتانول إلى 1-كلوروبنتان في وجود بيريدين.

أكسدة الكحول الأولي

يمكن أن تتأكسد الكحوليات إلى الألدهيدات والأحماض الكربوكسيلية ، اعتمادًا على الكاشف. البيريدينيوم كلوروكرومات (PCC) يؤكسد الكحول الأساسي للألدهيد ، باستخدام ثنائي كلورو ميثان (CH 2 Cl 2 ) كمذيب:

CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 5 COH

هذا هو أكسدة 1 هيبتانول في 1 هيبتانال.

في هذه الأثناء ، يقوم برمنجنات البوتاسيوم (KMnO 4 ) أولاً بتأكسد الكحول إلى الألدهيد ، ثم يتأكسد الألدهيد إلى حمض الكربوكسيل. عند استخدام برمنجنات البوتاسيوم في أكسدة المشروبات الكحولية ، يجب تجنب الارتباط بين الكربونات 3 و 4.

CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 4 COOH

هذا هو أكسدة 1-هكسانول إلى حمض الهكسانويك.

بهذه الطريقة يصعب الحصول على الألدهيد ، حيث يتأكسد بسهولة إلى حمض الكربوكسيل. ويلاحظ موقف مماثل عند استخدام حمض الكروميك في أكسدة الكحول.

تشكيل أثيري

يمكن تحويل الكحوليات الأولية إلى إثيرات عند تسخينها في وجود محفز ، وهو عادة حامض الكبريتيك:

2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O

تشكيل استرات العضوية

إن تكثيف الكحول وحمض الكربوكسيل ، استرات فيشر ، المحفز بواسطة حمض ، ينتج إستر وماء:

R'OH + RCOOH RCOOR '+ H 2 O

هناك تفاعل معروف هو تفاعل الإيثانول مع حمض الأسيتيك لإعطاء أسيتات إيثيل:

CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O

الكحول الأساسي هو الأكثر عرضة للخضوع لتفاعلات استرة فيشر.

جفاف

في درجات الحرارة المرتفعة وفي الوسط الحمضي ، وحامض الكبريتيك عمومًا ، يتم تجفيف الكحول لإنتاج الألكينات مع فقد جزيء الماء.

CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O

هذا هو رد فعل الجفاف من الإيثانول إلى الإيثيلين. الصيغة العامة الأكثر ملاءمة لهذا النوع من التفاعل ، وتحديداً للكحول الأولي ، هي:

RCH 2 OH => R = CH 2 (والذي يساوي RC = CH 2 )

تسمية

قواعد تسمية الكحول الأساسي هي نفسها الخاصة بالكحوليات الأخرى ؛ باستثناء أنه في بعض الأحيان ليس من الضروري سرد ​​الكربون الذي يحمل OH.

في الصورة أعلاه لدينا سلسلة رئيسية من سبعة الكربون. يتم تعيين الرقم 1 للكربون المرتبط بـ OH ، ثم يبدأ العد من اليسار إلى اليمين. ولذلك فإن اسمه IUPAC هو: 3،3-dietilheptanol.

لاحظ أن هذا مثال على الكحول الأولي المتفرّع للغاية.

أمثلة

أخيرًا ، يتم ذكر بعض الكحوليات الأولية وفقًا لمصطلحاتها التقليدية والمنهجية:

-ميثيل ، CH 3 OH

- إيثيل ، CH 3 CH 2 OH

بروبيل ، CH 3 CH 2 CH 2 OH

-ن-هكسيل ، CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH

هذه مشتقات من الألكانات الخطية. أمثلة أخرى هي:

-2 فينيل إيثانول ، C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = حلقة بنزين)

-2 بروبين 1-ol (كحول الأليل) ، CH 2 = CHCH 2 OH

-1،2- إيثانيديول ، CH 2 OHCH 2 OH

-2 كلورو إيثانول (إيثيلين كلورو هيدرين) ، ClCH 2 CH 2 OH

-2-بوتين 1-ol (كحول كروتيل) ، CH 3 CH = CHCH 2 OH