- Cấu trúc của rượu chính
- Tính chất
- Tính axit
- pKa
- Phản ứng hoá học
- Sự hình thành các ankyl halogenua
- Quá trình oxy hóa rượu chính
- Sự hình thành ete
- Sự hình thành các este hữu cơ
- Mất nước
- Danh pháp
- Ví dụ
- Người giới thiệu
Một rượu chính là một trong đó nhóm hydroxyl được gắn liền với một carbon tiểu học; nghĩa là, một cacbon được gắn cộng hóa trị với một cacbon khác và hydro. Công thức chung của nó là ROH, cụ thể là RCH 2 OH, vì chỉ có một nhóm ankyl R.
Nhóm R của công thức RCH 2 OH có thể là bất kỳ: chuỗi, vòng hoặc dị nguyên tử. Khi nói đến một chuỗi, ngắn hay dài, đó là trước các rượu chính tiêu biểu nhất; trong số đó có metanol và etanol, hai trong số đó được tổng hợp nhiều nhất ở cấp độ công nghiệp.
Hũ bia - Một ví dụ về dung dịch nước của rượu etylic, một loại rượu chính, trong chất nền hữu cơ. Nguồn: Engin Akyurt qua Pexels.
Về mặt vật lý, chúng giống như các rượu khác, và điểm sôi hoặc nóng chảy của chúng phụ thuộc vào mức độ phân nhánh của chúng; nhưng về mặt hóa học, chúng phản ứng mạnh nhất. Hơn nữa, tính axit của nó cao hơn so với rượu bậc hai và bậc ba.
Rượu chính trải qua phản ứng oxy hóa, trở thành một số lượng lớn các hợp chất hữu cơ: este và ete, anđehit và axit cacboxylic. Tương tự như vậy, chúng có thể trải qua phản ứng khử nước, biến đổi thành anken hoặc olefin.
Cấu trúc của rượu chính
Các rượu chính có nguồn gốc từ ankan mạch thẳng là đại diện nhất. Tuy nhiên, trong thực tế, bất kỳ cấu trúc nào, dù là mạch thẳng hay mạch nhánh, đều có thể được xếp vào loại rượu này miễn là nhóm OH được liên kết với CH 2 .
Vì vậy, về mặt cấu tạo, chúng đều có điểm chung là có mặt của nhóm –CH 2 OH, được gọi là metylol. Một đặc điểm và hệ quả của thực tế này là nhóm OH ít bị cản trở hơn; nghĩa là nó có thể tương tác với môi trường mà không có sự can thiệp không gian từ các nguyên tử khác.
Tương tự, OH ít bị cản trở hơn có nghĩa là nguyên tử cacbon mang nó, của CH 2 , có thể trải qua các phản ứng thay thế thông qua cơ chế SN 2 (phân tử hai phân tử, không có sự hình thành cacbocation).
Mặt khác, OH có tự do lớn hơn tương tác với môi trường, chuyển thành tương tác giữa các phân tử mạnh hơn (bằng liên kết hydro), do đó làm tăng điểm nóng chảy hoặc điểm sôi.
Điều tương tự cũng xảy ra với khả năng hòa tan của nó trong các dung môi phân cực, miễn là nhóm R không rất kỵ nước.
Tính chất
Tính axit
Các rượu chính của tất cả các rượu có tính axit mạnh nhất. Để một rượu hoạt động giống như một axit Bronsted, nó phải tạo ra một ion H + vào môi trường, chẳng hạn như nước, để trở thành một anion alkoxit:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
Điện tích âm của RO - , cụ thể là RCH 2 O - , ít bị đẩy bởi các điện tử trong hai liên kết CH hơn so với các điện tử trong liên kết CR.
Sau đó, nhóm alkyl tạo ra lực đẩy lớn nhất, làm mất ổn định RCH 2 O - ; nhưng không quá nhiều so với mức đó nếu có hai hoặc ba nhóm R, tương ứng xảy ra với rượu bậc hai và bậc ba.
Một cách khác để giải thích tính axit cao hơn của rượu chính là bằng sự chênh lệch độ âm điện, tạo ra mômen lưỡng cực: H 2 C δ + -O δ- H. Oxy thu hút mật độ điện tử từ cả CH 2 và H; phần nào điện tích dương của cacbon đẩy lùi phần nào điện tích của hydro.
Nhóm R chuyển một ít mật độ electron của nó sang CH 2 , giúp giảm điện tích dương và do đó nó bị điện tích hydro loại bỏ. Càng có nhiều nhóm R, lực đẩy càng giảm, và do đó xu hướng của H được giải phóng dưới dạng H + .
pKa
Rượu chính được coi là axit yếu hơn nước, ngoại trừ rượu metylic, là axit mạnh hơn một chút. PKa của ancol metylic là 15,2; và pKa của rượu etylic là 16,0. Trong khi đó, pKa của nước là 15,7.
Tuy nhiên, nước, được coi là một axit yếu, giống như rượu, có thể liên kết với H + để trở thành ion hydronium, H 3 O + ; nghĩa là, nó hoạt động như một cơ sở.
Theo cách tương tự, rượu chính có thể hấp thụ hydro; đặc biệt là trong một số phản ứng của chính nó, ví dụ, trong quá trình biến đổi thành anken hoặc olefin.
Phản ứng hoá học
Sự hình thành các ankyl halogenua
Ancol phản ứng với hiđro halogenua để tạo ra ankyl halogenua. Khả năng phản ứng của các ancol đối với hiđro halogenua giảm dần theo thứ tự sau:
Rượu bậc ba> rượu bậc hai> rượu bậc một
ROH + HX => RX + H 2 O
RX là một ankyl halogenua chính (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br, v.v.).
Một cách khác để điều chế ankyl halogenua là phản ứng với thuốc thử tổng hợp thionyl clorua với rượu chính được chuyển thành ankyl clorua. Thionyl clorua (SOCl 2 ) yêu cầu sự có mặt của pyridin để phản ứng.
CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
Phản ứng này tương ứng với sự halogen hóa của 1-pentanol để trở thành 1-chloropentan khi có mặt pyridin.
Quá trình oxy hóa rượu chính
Rượu có thể bị oxy hóa thành andehit và axit cacboxylic, tùy thuộc vào thuốc thử. Pyridinium chlorochromate (PCC) oxy hóa rượu chính thành aldehyde, sử dụng dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) làm dung môi :
CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 5 COH
Đây là quá trình oxy hóa 1-heptanol thành 1-heptanal.
Trong khi đó, thuốc tím (KMnO 4 ) đầu tiên oxi hóa rượu thành anđehit, sau đó oxi hóa anđehit thành axit cacboxylic. Khi sử dụng thuốc tím để oxy hóa rượu, phải tránh sự phá vỡ liên kết giữa nguyên tử 3 và 4.
CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2 ) 4 COOH
Đây là quá trình oxy hóa 1-hexanol thành axit hexanoic.
Bằng phương pháp này, rất khó để thu được một anđehit vì nó dễ bị oxi hóa thành axit cacboxylic. Một tình huống tương tự cũng được quan sát thấy khi axit cromic được sử dụng để oxy hóa rượu.
Sự hình thành ete
Các rượu chính có thể được chuyển thành ete khi đun nóng với chất xúc tác, thường là axit sunfuric:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
Sự hình thành các este hữu cơ
Sự ngưng tụ của một rượu và một axit cacboxylic, phản ứng este hóa của Fisher, được xúc tác bởi một axit, tạo ra một este và nước:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
Một phản ứng nổi tiếng là phản ứng của etanol với axit axetic, tạo ra etyl axetat:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
Rượu chính dễ bị phản ứng este hóa Fischer nhất.
Mất nước
Ở nhiệt độ cao và trong môi trường axit, nói chung là axit sunfuric, rượu khử nước để tạo ra anken với sự mất mát của một phân tử nước.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
Đây là phản ứng khử nước của etanol thành etylen. Một công thức chung phù hợp hơn cho loại phản ứng này, đặc biệt cho rượu chính, sẽ là:
RCH 2 OH => R = CH 2 (cũng bằng RC = CH 2 )
Danh pháp
Ví dụ về rượu chính. Nguồn: Gabriel Bolívar.
Các quy tắc đặt tên một rượu chính cũng giống như cho các rượu khác; ngoại trừ trường hợp đôi khi không cần thiết phải liệt kê cacbon mang OH.
Trong hình trên có một chuỗi chính bảy carbon. Carbon liên kết với OH được chỉ định là số 1, và sau đó nó bắt đầu được đếm từ trái sang phải. Do đó, tên IUPAC của nó là: 3,3-diethylheptanol.
Lưu ý rằng đây là một ví dụ về rượu chính có nhiều nhánh.
Ví dụ
Cuối cùng, một số rượu chính được đề cập dựa trên danh pháp truyền thống và hệ thống của chúng:
-Metyl, CH 3 OH
-Etyl, CH 3 CH 2 OH
-n-propyl, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n-hexyl, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Đây là những dẫn xuất của ankan mạch thẳng. Các ví dụ khác là:
-2-phenyletanol, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = vòng benzen)
-2-propen-1-ol (rượu allyl), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-etanediol, CH 2 OHCH 2 OH
-2-cloroetanol (etylen clohydrin), ClCH 2 CH 2 OH
-2-buten-1-ol (rượu crotyl), CH 3 CH = CHCH 2 OH
Người giới thiệu
- Morrison, RT và Boyd, RN (1987). Hóa học hữu cơ. (Bản 5 ta ). Addison-Wesley Iberoamericana
- Carey, FA (2008). Hóa học hữu cơ. (Bản 6 ta ). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Khoa học Mel. (2019). Quá trình oxi hóa các ancol bậc một diễn ra như thế nào. Khôi phục từ: melscience.com
- Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. (2019). Định nghĩa: rượu chính. Được khôi phục từ: rsc.org
- Chriss E. McDonald. (2000). Quá trình oxy hóa cồn chính thành este: Ba thí nghiệm điều tra liên quan. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), tr 750. DOI: 10.1021 / ed077p750