- هيكل الكحول الأساسي
- الخصائص
- حموضة
- pKa
- تفاعلات كيميائية
- تشكيل هاليدات الألكيل
- أكسدة الكحولات الأولية
- تشكيل الاثيرات
- تكوين استرات عضوية
- تجفيف
- التسمية
- أمثلة
- المراجع
A الكحول الأساسي هو الذي يتم إرفاق مجموعة الهيدروكسيل إلى الكربون الابتدائي؛ أي ، كربون مرتبط تساهميًا بكربون وهيدروجين آخر. صيغته العامة هي ROH ، وبالتحديد 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 يتعلق الأمر بسلسلة ، قصيرة أو طويلة ، فإنها تكون قبل الكحولات الأولية الأكثر تمثيلاً ؛ من بينها الميثانول والإيثانول ، وهما من أكثر المواد المصنعة على المستوى الصناعي.
جرة البيرة - مثال على محلول مائي لكحول الإيثيل ، كحول أساسي ، في مصفوفة عضوية. المصدر: Engin Akyurt عبر Pexels.
ماديًا هم مثل الكحوليات الأخرى ، وتعتمد درجة غليانهم أو انصهارهم على درجة تفرّعهم ؛ لكن كيميائيًا ، هم الأكثر تفاعلًا. علاوة على ذلك ، فإن حموضته أعلى من حموضة الكحوليات الثانوية والثالثية.
تخضع الكحولات الأولية لتفاعلات الأكسدة ، لتصبح عددًا كبيرًا من المركبات العضوية: الإسترات والإيثرات والألدهيدات والأحماض الكربوكسيلية. وبالمثل ، يمكن أن تخضع لتفاعلات الجفاف ، وتتحول إلى ألكينات أو أوليفينات.
هيكل الكحول الأساسي
الكحولات الأولية المشتقة 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 ، فإنهم جميعًا يشتركون في وجود المجموعة –CH 2 OH ، المسماة methylol. ومن خصائص ونتائج هذه الحقيقة أن مجموعة OH أقل إعاقة ؛ وهذا يعني أنه يمكن أن يتفاعل مع البيئة دون التدخل المكاني من الذرات الأخرى.
وبالمثل ، فإن OH أقل إعاقة تعني أن ذرة الكربون التي تحملها ، ذرة CH 2 ، يمكن أن تخضع لتفاعلات إحلال من خلال آلية SN 2 (ثنائية الجزيء ، دون تكوين carbocation).
من ناحية أخرى ، يُترجم OH مع حرية أكبر في التفاعل مع الوسط إلى تفاعلات أقوى بين الجزيئات (بواسطة روابط الهيدروجين) ، والتي بدورها تزيد من نقاط الانصهار أو الغليان.
يحدث الشيء نفسه مع قابليته للذوبان في المذيبات القطبية ، طالما أن المجموعة R ليست كارهة للماء.
الخصائص
حموضة
الكحولات الأولية هي الأكثر حمضية. لكي يتصرف الكحول مثل حمض برونستيد ، يجب أن يتبرع بأيون H + للوسط ، مثل الماء ، ليصبح أنيون ألكوكسيد:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
الشحنة السالبة لـ RO - على وجه التحديد RCH 2 O - تتنافر بشكل أقل من الإلكترونات في روابط CH مقارنة بالإلكترونات في رابطة CR.
ثم تمارس مجموعة الألكيل أكبر قدر من التنافر ، مما يؤدي إلى زعزعة استقرار RCH 2 O - ؛ ولكن ليس كثيرًا مقارنةً بذلك إذا كانت هناك مجموعتان أو ثلاث مجموعات R ، كما يحدث مع الكحوليات الثانوية والثالثية ، على التوالي.
هناك طريقة أخرى لتفسير الحموضة الأعلى للكحول الأساسي وهي عن طريق فرق الكهربية ، مما يخلق عزم ثنائي القطب: H 2 C δ + -O δ- H. يجذب الأكسجين الكثافة الإلكترونية من كل من CH 2 و H ؛ الشحنة الجزئية الموجبة للكربون تقاوم شحنة الهيدروجين إلى حد ما.
تنقل المجموعة R القليل من كثافة الإلكترون لديها إلى CH 2 ، مما يساعد على تقليل شحنتها الجزئية الموجبة وبالتالي رفضها بواسطة شحنة الهيدروجين. كلما زاد عدد مجموعات R ، انخفض التنافر ، وبالتالي ميل H للإفراج عن H +.
pKa
تعتبر الكحولات الأولية أحماض أضعف من الماء ، باستثناء كحول الميثيل ، وهو أقوى قليلاً. نسبة pKa لكحول الميثيل هي 15.2 ؛ و pKa للكحول الإيثيلي هو 16.0. وفي الوقت نفسه ، فإن pKa الماء هو 15.7.
ومع ذلك ، يمكن أن ينضم الماء ، الذي يعتبر حمضًا ضعيفًا ، مثل الكحوليات ، إلى H + ليصبح أيون الهيدرونيوم ، H 3 O + ؛ أي أنه يتصرف مثل القاعدة.
بالطريقة نفسها ، يمكن للكحولات الأولية أن تمتص الهيدروجين ؛ خاصة في بعض تفاعلاته الخاصة ، على سبيل المثال ، في تحوله إلى ألكينات أو أوليفينات.
تفاعلات كيميائية
تشكيل هاليدات الألكيل
تتفاعل الكحوليات مع هاليدات الهيدروجين لإنتاج هاليدات الألكيل. يتناقص تفاعل الكحول تجاه هاليدات الهيدروجين بالترتيب التالي:
كحول ثالث> كحول ثانوي> كحول أولي
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 عن طريق تفاعل كلوريد الثيونيل ، وهو كاشف اصطناعي ، مع كحول أولي يتم تحويله إلى كلوريد ألكيل. يتطلب كلوريد الثيونيل (SOCl 2) وجود بيريدين للتفاعل.
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 هالوجين 1-بنتانول ليصبح 1-كلوروبنتان في وجود البيريدين.
أكسدة الكحولات الأولية
يمكن أن تتأكسد الكحولات إلى ألدهيدات وأحماض كربوكسيلية ، اعتمادًا على الكاشف. يعمل كلوروكرومات البيريدينيوم (PCC) على أكسدة الكحول الأولي إلى الألدهيد ، 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 إلى 1-هيبتانال.
في هذه الأثناء ، يقوم برمنجنات البوتاسيوم (KMnO 4) أولاً بأكسدة الكحول إلى ألدهيد ، ثم أكسدة الألدهيد إلى حمض الكربوكسيل. عند استخدام برمنجنات البوتاسيوم لأكسدة الكحوليات ، يجب تجنب كسر الرابطة بين الكربون 3 و 4.
CH 3 (CH 2) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 4 COOH
هذا هو أكسدة 1-هكسانول إلى حمض هيكسانويك.
بهذه الطريقة يصعب الحصول على ألدهيد ، لأنه يتأكسد بسهولة إلى حمض الكربوكسيل. لوحظ وضع مماثل عند استخدام حمض الكروميك لأكسدة الكحولات.
تشكيل الاثيرات
يمكن تحويل الكحولات الأولية إلى إيثرات عند تسخينها في وجود عامل حفاز ، عادةً حمض الكبريتيك:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
تكوين استرات عضوية
تكثيف الكحول وحمض الكربوكسيل ، أسترة فيشر ، المحفز بواسطة حمض ، ينتج إستر وماء:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
التفاعل المعروف هو تفاعل الإيثانول مع حمض الأسيتيك لإعطاء أسيتات الإيثيل:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
يعتبر الكحول الأساسي هو الأكثر عرضة لتفاعلات الأسترة فيشر.
تجفيف
في درجات حرارة عالية وفي وسط حمضي ، حمض الكبريتيك بشكل عام ، تجف الكحولات لتكوين الألكينات مع فقدان جزيء الماء.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
هذا هو تفاعل الجفاف للإيثانول مع الإيثيلين. الصيغة العامة الأكثر ملاءمة لهذا النوع من التفاعل ، خاصة بالنسبة للكحول الأساسي ، هي:
RCH 2 OH => R = CH 2 (والتي تساوي أيضًا RC = CH 2)
التسمية
مثال على الكحول الأساسي. المصدر: غابرييل بوليفار.
قواعد تسمية الكحول الأساسي هي نفسها بالنسبة للكحولات الأخرى ؛ باستثناء أنه ليس من الضروري في بعض الأحيان إدراج الكربون الحامل لـ OH.
يوجد في الصورة العلوية سلسلة رئيسية مكونة من سبعة كربون. يتم تعيين الكربون المرتبط بـ OH بالرقم 1 ، ثم يبدأ في العد من اليسار إلى اليمين. لذلك فإن اسم IUPAC هو: 3،3-diethylheptanol.
لاحظ أن هذا مثال على كحول أولي شديد التشعب.
أمثلة
أخيرًا ، تم ذكر بعض الكحوليات الأولية بناءً على تسمياتها التقليدية والمنهجية:
-ميثيل ، CH 3 OH
- إيثيل ، CH 3 CH 2 OH
-n-propyl ، CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n- هيكسيل ، CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
هذه مشتقات الألكانات الخطية. أمثلة أخرى هي:
-2-فينيل إيثانول ، C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = حلقة بنزين)
-2-propen-1-ol (كحول الأليل) ، CH 2 = CHCH 2 OH
-1،2-إيثانيديول ، CH 2 OHCH 2 OH
-2-كلورو إيثانول (إيثيلين كلوروهيدرين) ، ClCH 2 CH 2 OH
-2-بيوتين-1-ol (كحول كروتيل) ، CH 3 CH = CHCH 2 OH
المراجع
- موريسون ، آر تي وبويد ، آر إن (1987). الكيمياء العضوية. (5 طبعة تا). أديسون ويسلي إيبيروأمريكانا
- كاري ، FA (2008). الكيمياء العضوية. (6 طبعة تا). McGraw-Hill، Interamerica، Editores SA
- ميل العلوم. (2019). كيف تحدث أكسدة الكحوليات الأولية. تم الاسترجاع من: melscience.com
- الجمعية الملكية للكيمياء. (2019). التعريف: الكحولات الأولية. تم الاسترجاع من: rsc.org
- كريس إي ماكدونالد. (2000). أكسدة الكحوليات الأولية إلى استرات: ثلاث تجارب استقصائية ذات صلة. J. Chem. Educ.، 2000، 77 (6)، p 750. DOI: 10.1021 / ed077p750