- โครงสร้างของแอลกอฮอล์หลัก
- คุณสมบัติ
- ความเป็นกรด
- pKa
- ปฏิกริยาเคมี
- การก่อตัวของอัลคิลเฮไลด์
- ออกซิเดชันของแอลกอฮอล์หลัก
- การก่อตัวของอีเทอร์
- การก่อตัวของเอสเทอร์อินทรีย์
- การคายน้ำ
- ศัพท์เฉพาะ
- ตัวอย่าง
- อ้างอิง
เครื่องดื่มแอลกอฮอล์หลักซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มไฮดรอกถูกแนบไปกับคาร์บอนหลัก; นั่นคือคาร์บอนโควาเลนต์ที่ยึดติดกับคาร์บอนและไฮโดรเจนอื่น สูตรทั่วไปของมันคือ ROH โดยเฉพาะ RCH 2 OH เนื่องจากมีหมู่อัลคิล R เพียงกลุ่มเดียว
กลุ่ม R ของสูตร RCH 2 OH อาจเป็นอะไรก็ได้: โซ่วงแหวนหรือต่างขั้ว เมื่อพูดถึงโซ่สั้นหรือยาวมันอยู่ก่อนแอลกอฮอล์หลักที่เป็นตัวแทนมากที่สุด ในหมู่พวกเขาคือเมทานอลและเอทานอลซึ่งเป็นสองชนิดที่สังเคราะห์ได้มากที่สุดในระดับอุตสาหกรรม
ขวดเบียร์ - ตัวอย่างของสารละลายเอทิลแอลกอฮอล์ซึ่งเป็นแอลกอฮอล์หลักในเมทริกซ์อินทรีย์ ที่มา: Engin Akyurt ผ่าน Pexels
ทางกายภาพพวกมันก็เหมือนกับแอลกอฮอล์อื่น ๆ และจุดเดือดหรือจุดหลอมเหลวขึ้นอยู่กับระดับของการแตกแขนง แต่ในทางเคมีพวกมันมีปฏิกิริยามากที่สุด นอกจากนี้ความเป็นกรดยังสูงกว่าแอลกอฮอล์ทุติยภูมิและตติยภูมิ
แอลกอฮอล์ขั้นต้นเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นกลายเป็นสารประกอบอินทรีย์จำนวนมาก: เอสเทอร์และอีเทอร์อัลดีไฮด์และกรดคาร์บอกซิลิก ในทำนองเดียวกันพวกมันสามารถได้รับปฏิกิริยาการคายน้ำเปลี่ยนเป็นอัลคีนหรือโอเลฟิน
โครงสร้างของแอลกอฮอล์หลัก
แอลกอฮอล์หลักที่ได้จากแอลเคนเชิงเส้นเป็นตัวแทนมากที่สุด แต่ในความเป็นจริงโครงสร้างใด ๆ ไม่ว่าจะเป็นเส้นหรือกิ่ง, สามารถจัดในรูปของเครื่องดื่มแอลกอฮอล์นี้ตราบใดที่กลุ่ม OH เชื่อมโยงกับ CH 2
ดังนั้นในเชิงโครงสร้างพวกเขาทั้งหมดมีเหมือนกันการปรากฏตัวของกลุ่ม -CH 2 OH ที่เรียกว่า methylol ลักษณะเฉพาะและผลที่ตามมาของข้อเท็จจริงนี้คือกลุ่ม OH ถูกขัดขวางน้อยกว่า นั่นคือมันสามารถโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมโดยไม่มีการรบกวนเชิงพื้นที่จากอะตอมอื่น ๆ
ในทำนองเดียวกัน OH ที่ถูกขัดขวางน้อยกว่าหมายความว่าอะตอมของคาร์บอนที่นำมันซึ่งเป็นของ CH 2สามารถรับปฏิกิริยาการทดแทนผ่านกลไก SN 2 (bimolecular โดยไม่ต้องสร้างคาร์บอเนต)
ในทางกลับกัน OH ที่มีอิสระในการโต้ตอบกับตัวกลางมากขึ้นจะแปลเป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งขึ้น (โดยพันธะไฮโดรเจน) ซึ่งจะเพิ่มจุดหลอมเหลวหรือจุดเดือด
สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับความสามารถในการละลายในตัวทำละลายที่มีขั้วตราบใดที่กลุ่ม R ไม่ชอบน้ำมากนัก
คุณสมบัติ
ความเป็นกรด
แอลกอฮอล์ขั้นต้นมีความเป็นกรดมากที่สุด เพื่อให้แอลกอฮอล์มีพฤติกรรมเหมือนกรด Bronsted จะต้องบริจาคไอออน H +ให้กับตัวกลางพูดว่าน้ำกลายเป็นแอนไอออนอัลคอกไซด์:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
ประจุลบของ RO -โดยเฉพาะ RCH 2 O -ถูกขับไล่จากอิเล็กตรอนในพันธะ CH ทั้งสองน้อยกว่าโดยอิเล็กตรอนในพันธะ CR
จากนั้นหมู่อัลคิลจะออกแรงขับไล่มากที่สุดทำให้ RCH 2 O - ; แต่ไม่มากนักเมื่อเทียบกับถ้ามีกลุ่ม R สองหรือสามกลุ่มเช่นเดียวกับที่เกิดกับแอลกอฮอล์ทุติยภูมิและตติยภูมิตามลำดับ
อีกวิธีหนึ่งในการอธิบายความเป็นกรดที่สูงขึ้นของแอลกอฮอล์หลักคือโดยความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีการสร้างไดโพลโมเมนต์: H 2 C δ + -O δ- H. ออกซิเจนดึงดูดความหนาแน่นอิเล็กทรอนิกส์จากทั้ง CH 2และ H; ประจุบวกบางส่วนของคาร์บอนจะขับไล่ไฮโดรเจนออกไปบ้าง
กลุ่ม R จะถ่ายโอนความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเพียงเล็กน้อยไปยัง CH 2ซึ่งช่วยลดประจุบางส่วนที่เป็นบวกและทำให้ประจุไฮโดรเจนถูกปฏิเสธ ยิ่งกลุ่ม R มีการลดการขับไล่และดังนั้นแนวโน้มของ H ที่จะปล่อยออกมาเป็น H +
pKa
แอลกอฮอล์ขั้นต้นถือเป็นกรดที่อ่อนกว่าน้ำยกเว้นเมทิลแอลกอฮอล์ซึ่งมีฤทธิ์แรงกว่าเล็กน้อย pKa ของเมทิลแอลกอฮอล์เท่ากับ 15.2; และ pKa ของเอทิลแอลกอฮอล์เท่ากับ 16.0 ในขณะเดียวกัน pKa ของน้ำเท่ากับ 15.7
แต่น้ำซึ่งถือเป็นกรดอ่อนเช่นแอลกอฮอล์สามารถผูกกับ H +จะกลายเป็นไฮโดรเนียมไอออนที่ H 3 O + ; นั่นคือมันทำตัวเหมือนฐาน
ในทำนองเดียวกันแอลกอฮอล์หลักสามารถรับไฮโดรเจนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปฏิกิริยาบางอย่างของตัวมันเองตัวอย่างเช่นในการเปลี่ยนรูปเป็นอัลคีนหรือโอเลฟิน
ปฏิกริยาเคมี
การก่อตัวของอัลคิลเฮไลด์
แอลกอฮอล์ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเฮไลด์เพื่อผลิตอัลคิลเฮไลด์ ปฏิกิริยาของแอลกอฮอล์ต่อไฮโดรเจนเฮไลด์จะลดลงตามลำดับต่อไปนี้:
แอลกอฮอล์ในระดับตติยภูมิ> แอลกอฮอล์ทุติยภูมิ> แอลกอฮอล์ขั้นต้น
ROH + HX => RX + H 2 O
RX เป็นอัลคิลเฮไลด์หลัก (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br ฯลฯ )
อีกวิธีหนึ่งในการเตรียมอัลคิลเฮไลด์คือการทำปฏิกิริยาไทโอนิลคลอไรด์ซึ่งเป็นรีเอเจนต์สังเคราะห์กับแอลกอฮอล์หลักที่เปลี่ยนเป็นอัลคิลคลอไรด์ ไทโอนิลคลอไรด์ (SOCl 2 ) ต้องมีไพริดีนในการทำปฏิกิริยา
CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
ปฏิกิริยานี้สอดคล้องกับการทำฮาโลเจนของ 1-pentanol ให้กลายเป็น 1-chloropentane ต่อหน้า pyridine
ออกซิเดชันของแอลกอฮอล์หลัก
แอลกอฮอล์สามารถออกซิไดซ์เป็นอัลดีไฮด์และกรดคาร์บอกซิลิกขึ้นอยู่กับรีเอเจนต์ Pyridinium chlorochromate (PCC) ออกซิไดซ์แอลกอฮอล์หลักเป็นอัลดีไฮด์โดยใช้ dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) เป็นตัวทำละลาย:
CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 5 COH
นี่คือออกซิเดชันของ 1-heptanol ถึง 1-heptanal
ในขณะเดียวกันด่างทับทิม (KMnO 4 ) จะออกซิไดซ์แอลกอฮอล์เป็นอัลดีไฮด์ก่อนจากนั้นออกซิไดซ์แอลดีไฮด์เป็นกรดคาร์บอกซิลิก เมื่อใช้ด่างทับทิมในการออกซิไดซ์แอลกอฮอล์ต้องหลีกเลี่ยงการทำลายพันธะระหว่างคาร์บอน 3 และ 4
CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 4 COOH
นี่คือปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของ 1-hexanol ถึง hexanoic acid
ด้วยวิธีนี้มันเป็นเรื่องยากที่จะได้รับอัลดีไฮด์เนื่องจากมันถูกออกซิไดซ์เป็นกรดคาร์บอกซิลิกได้ง่าย มีการสังเกตสถานการณ์ที่คล้ายคลึงกันเมื่อใช้กรดโครมิกเพื่อออกซิไดซ์แอลกอฮอล์
การก่อตัวของอีเทอร์
แอลกอฮอล์หลักสามารถเปลี่ยนเป็นอีเทอร์ได้เมื่อให้ความร้อนต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาโดยปกติจะเป็นกรดซัลฟิวริก:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
การก่อตัวของเอสเทอร์อินทรีย์
การควบแน่นของแอลกอฮอล์และกรดคาร์บอกซิลิกการเอสเทอริฟิเคชันของฟิชเชอร์ซึ่งเร่งปฏิกิริยาโดยกรดทำให้เกิดเอสเทอร์และน้ำ:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
ปฏิกิริยาที่รู้จักกันดีคือเอทานอลกับกรดอะซิติกเพื่อให้เอทิลอะซิเตท:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
แอลกอฮอล์ขั้นต้นมีความไวต่อปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของฟิสเชอร์มากที่สุด
การคายน้ำ
ที่อุณหภูมิสูงขึ้นและในตัวกลางที่เป็นกรดโดยทั่วไปแล้วกรดซัลฟิวริกแอลกอฮอล์จะคายน้ำเพื่อสร้างแอลคีนโดยสูญเสียโมเลกุลของน้ำ
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
นี่คือปฏิกิริยาการคายน้ำของเอทานอลต่อเอทิลีน สูตรทั่วไปที่เหมาะสมกว่าสำหรับปฏิกิริยาประเภทนี้โดยเฉพาะสำหรับแอลกอฮอล์ขั้นต้นคือ:
RCH 2 OH => R = CH 2 (ซึ่งเท่ากับ RC = CH 2 )
ศัพท์เฉพาะ
ตัวอย่างแอลกอฮอล์หลัก ที่มา: Gabriel Bolívar
กฎสำหรับการตั้งชื่อแอลกอฮอล์หลักนั้นเหมือนกับแอลกอฮอล์อื่น ๆ ยกเว้นว่าบางครั้งไม่จำเป็นต้องแสดงรายการคาร์บอนแบริ่ง OH
ในภาพบนมีโซ่หลักเจ็ดคาร์บอน คาร์บอนที่ผูกกับ OH จะถูกกำหนดให้เป็นหมายเลข 1 จากนั้นจะเริ่มนับจากซ้ายไปขวา ดังนั้นชื่อ IUPAC จึงเป็น: 3,3-diethylheptanol
โปรดทราบว่านี่เป็นตัวอย่างของแอลกอฮอล์ขั้นต้นที่มีการแตกแขนงสูง
ตัวอย่าง
ในที่สุดแอลกอฮอล์หลักบางชนิดได้รับการกล่าวถึงตามระบบการตั้งชื่อดั้งเดิมและเป็นระบบ:
- เมทิล, CH 3 OH
- เอธิล, CH 3 CH 2 OH
-n- โพรพิล, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n-hexyl, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
นี่คืออนุพันธ์ของแอลเคนเชิงเส้น ตัวอย่างอื่น ๆ ได้แก่ :
-2-phenylethanol, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = วงแหวนเบนซิน)
-2-propen-1-ol (อัลลิลแอลกอฮอล์), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-ethanediol, CH 2 OHCH 2 OH
-2- คลอโรเอธานอล (เอทิลีนคลอโรไฮดริน), ClCH 2 CH 2 OH
-2-buten-1-ol (โครติลแอลกอฮอล์), CH 3 CH = CHCH 2 OH
อ้างอิง
- Morrison, RT และ Boyd, RN (1987) เคมีอินทรีย์. (5 TA Edition) Addison-Wesley Iberoamericana
- แครี่, FA (2008). เคมีอินทรีย์. ( ฉบับ6 ตา ) McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- เมลวิทยาศาสตร์. (2019) ปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอลกอฮอล์หลักเกิดขึ้นได้อย่างไร สืบค้นจาก: melscience.com
- ราชสมาคมเคมี. (2019) คำจำกัดความ: แอลกอฮอล์หลัก สืบค้นจาก: rsc.org
- คริสอีแมคโดนัลด์ (2000) ออกซิเดชันของแอลกอฮอล์ปฐมภูมิเป็นเอสเทอร์: การทดลองเชิงสืบสวนที่เกี่ยวข้องสามครั้ง J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), p 750 DOI: 10.1021 / ed077p750