Struktura drugorzędowa alkoholu, właściwości, nazewnictwo, zastosowania i przykłady

A alkohol drugorzędny ma nośnik węglowy grupy hydroksylowej (OH), przyłączony do dwóch atomów węgla. Tymczasem w pierwszorzędowym alkoholu nośnik węglowy grupy hydroksylowej jest przyłączony do atomu węgla, aw trzeciorzędowym alkoholu związany z trzema atomami węgla.

Alkohole są nieco słabszymi kwasami niż woda, z następującymi pKa: wodą (15,7); alkohole metyl (15,2), etyl (16), izopropyl (alkohol drugorzędowy, 17) i terbutyl (18). Jak widać, alkohol izopropylowy jest mniej kwaśny niż alkohol metylowy i etylowy.

Wzór strukturalny alkoholu drugorzędowego jest pokazany na górnym obrazie. Węgiel czerwony jest nośnikiem OH i jest związany z dwiema grupami alkilowymi (lub arylowymi) R i pojedynczym atomem wodoru.

Wszystkie alkohole mają wzór ogólny ROH; ale jeśli węgiel nośnikowy jest obserwowany szczegółowo, otrzymuje się pierwszorzędowe alkohole (RCH₂OH), wtórny (R₂CHOH tu podniesiony) i trzeciorzędny (R₃COH). Fakt ten wpływa na jego właściwości fizyczne i reaktywność.

Indeks

• 1 Struktura alkoholu drugorzędnego
• 2 Właściwości
  • 2.1 Punkty wrzenia
  • 2.2 Kwasowość
  • 2.3 Reakcje
• 3 Nazewnictwo
• 4 zastosowania
• 5 Przykłady
  • 5.1 2-oktanol
  • 5.2 Estradiol lub 17β-estradiol
  • 5.3 20-Hydroksy-leukotrien
  • 5,4 2-heptanol
• 6 referencji

Struktura alkoholu wtórnego

Struktury alkoholi zależą od charakteru grup R. Jednak dla drugorzędowych alkoholi można wykonać pewne egzemplifikacje, biorąc pod uwagę, że mogą istnieć tylko struktury liniowe z rozgałęzieniami lub bez, lub struktury cykliczne. Na przykład masz następujący obraz:

Zauważ, że dla obu struktur jest coś wspólnego: OH jest połączone z „V”. Każdy koniec litery V reprezentuje grupę R równą (górna część obrazu, struktura cykliczna) lub inna (część dolna, łańcuch rozgałęziony).

W ten sposób każdy alkohol drugorzędny jest łatwo identyfikowany, nawet jeśli jego nomenklatura nie jest w ogóle znana.

Właściwości

Punkty wrzenia

Właściwości drugorzędowych alkoholi nie różnią się zbytnio od innych alkoholi. Są to przeważnie przezroczyste ciecze, a aby były stałe w temperaturze pokojowej, trzeba utworzyć kilka wiązań wodorowych i mieć wysoką masę cząsteczkową.

Jednak ten sam wzór strukturalny R₂CHOH pozwala dostrzec pewne właściwości unikalne dla tych alkoholi. Na przykład grupa OH jest mniej narażona i dostępna dla oddziaływań wiązaniami wodorowymi, R₂CH-OH-OHCHR₂.

Dzieje się tak dlatego, że grupy R, sąsiadujące z węglem nośnikowym OH, mogą zakłócać i utrudniać tworzenie wiązań wodorowych. W rezultacie drugorzędowe alkohole mają niższe temperatury wrzenia niż pierwszorzędowe alkohole (RCH)₂OH).

Kwasowość

Zgodnie z definicją Brönsteda-Lowry'ego kwas to taki, który przekazuje protony lub jony wodoru, H⁺. Gdy ma to miejsce w przypadku alkoholu wtórnego, masz:

R₂CHOH + B^- => R₂CHO^- + HB

Baza koniugatu R₂CHO^-, anion alkoholanowy, musi stabilizować jego ładunek ujemny. W przypadku alkoholu drugorzędowego stabilizacja jest niższa, ponieważ dwie grupy R mają gęstość elektronową, która odpycha do pewnego stopnia ładunek ujemny atomu tlenu.

Tymczasem dla anionu alkoholanowego alkoholu pierwszorzędowego, RCH₂O^-, jest mniej wstrętu elektronicznego, aby mieć tylko jedną grupę R, a nie dwie. Ponadto atomy wodoru nie wywierają znaczącego odpychania, a wręcz przeciwnie, przyczyniają się do stabilizowania ładunku ujemnego.

Dlatego drugorzędowe alkohole są mniej kwaśne niż pierwszorzędowe alkohole. Jeśli tak jest, są one bardziej podstawowe i dokładnie z tych samych powodów:

R₂CHOH + H₂B⁺ => R₂CHOH₂⁺ + HB

Teraz grupy R stabilizują ładunek dodatni tlenu, dostarczając część jego gęstości elektronowej.

Reakcje

Halogenek wodoru i trihalogenek fosforu

Wtórny alkohol może reagować z halogenowodorem. Przedstawiono chemiczne równanie reakcji między alkoholem izopropylowym i kwasem bromowodorowym w środowisku kwasu siarkowego i wytworzenie bromku izopropylu:

CH₃CHOHCH₃ + HBr => CH₃CHBrCH₃ + H₂O

Może również reagować z trihalogenuero fosforu, PX₃ (X = Br, I):

CH₃-CHOH-CH₂-CH₂-CH₃  +  PBr₃  => CH3-CHBr-CH₂-CH₂-CH₃  + H₃PO₃

Powyższe równanie chemiczne odpowiada reakcji między pentanolem sec i tribromkiem fosforu, pochodzącym z bromku sec-pentylu.

Należy zauważyć, że drugorzędowy halogenek alkilu (R) jest wytwarzany w obu reakcjach₂CHX).

Odwodnienie

W tej reakcji tracone są H i OH sąsiadujących atomów węgla, tworząc podwójne wiązanie między tymi dwoma atomami węgla. Dlatego powstaje alken. Reakcja wymaga kwaśnego katalizatora i dostarczania ciepła.

Alkohol => Alkeny + H₂O

Następująca reakcja to na przykład:

Cykloheksanol => Cykloheksen + H₂O

Reakcja z aktywnymi metalami

Alkohole wtórne mogą reagować z metalami:

CH₃-CHOH-CH₃ + K => CH₃CHO^-K⁺CH₃ + ½ H⁺

W tym przypadku alkohol izopropylowy reaguje z potasem, tworząc sól izopropanolanu potasu i jony wodorowe.

Estryfikacja

Alkohol drugorzędowy reaguje z kwasem karboksylowym, tworząc ester. Na przykład wykazano, że chemiczne równanie reakcji alkoholu sec-butylowego z kwasem octowym daje octan sec-butylu:

CH₃CHOHCH₂CH₃  + CH₃COOH <=> CH₃COOCHCH₃CH₂CH₃

Utlenianie

Pierwszorzędowe alkohole są utleniane do aldehydów, a te z kolei są utleniane do kwasów karboksylowych. Ale drugorzędowe alkohole są utleniane do acetonu. Reakcje są zwykle katalizowane przez dichromian potasu (K₂CrO₇) i kwas chromowy (H₂CrO₄).

Ogólna reakcja to:

R₂CHOH => R₂C = O

Nomenklatura

Nazwy drugorzędowych alkoholi określa się przez wskazanie pozycji grupy OH w głównym łańcuchu (dłużej). Ten numer poprzedza nazwę lub może być zgodny z nazwą odpowiedniego alkanu dla tego łańcucha.

Na przykład CH₃CH₂CH₂CH₂CHOHCH₃, oznacza 2-heksanol lub heksan-2-ol.

Jeśli struktura jest cykliczna, nie ma potrzeby umieszczania licznika; chyba że istnieją inne podstawniki. Dlatego cykliczny alkohol w drugim obrazie nazywa się cykloheksanolem (pierścień jest sześciokątny).

A dla drugiego alkoholu tego samego obrazu (rozgałęzionego) jego nazwa to: 6-etylo-heptan-2-ol.

Używa

-Sec-butanol jest stosowany jako rozpuszczalnik i półprodukt chemiczny. Jest obecny w płynach hydraulicznych do hamulców, przemysłowych środków czyszczących, rozjaśniaczy, produktów do usuwania farby, mineralnych środków flotacyjnych oraz esencji i perfum owocowych.

-Alkohol izopropanol stosuje się jako rozpuszczalnik przemysłowy i jako antykoagulant. Stosuje się go w olejach i tuszach szybkoschnących, jako środek antyseptyczny i substytut etanolu w kosmetykach (na przykład: płyny do skóry, toniki do włosów i alkohol do pocierania).

-Izopropanol jest składnikiem mydeł w płynie, środków czyszczących kryształów, syntetycznych smaków napojów bezalkoholowych i żywności. Ponadto jest to półprodukt chemiczny.

-Cykloheksanol jest stosowany jako rozpuszczalnik w wykańczaniu tkanin, obróbce skóry i emulgatora mydeł oraz detergentów syntetycznych.

-Metylocykloheksanol jest składnikiem odplamiaczy na bazie mydła i specjalnych detergentów do tkanin.

Przykłady

2-oktanol

To alkohol tłuszczowy. Jest to bezbarwna ciecz, słabo rozpuszczalna w wodzie, ale rozpuszczalna w większości niepolarnych rozpuszczalników. Jest on używany, między innymi, w opracowywaniu smaków i zapachów, farb i powłok, farb, klejów, środków do pielęgnacji domu i smarów.

Estradiol lub 17β-estradiol

To steroidowy hormon płciowy. Ma w swojej strukturze dwie grupy hydroksylowe. Jest dominującym estrogenem w latach reprodukcyjnych.

20-hydroksy-leukotrien

Jest to metabolit, który prawdopodobnie pochodzi z utleniania lipidu leukotrienowego. Jest klasyfikowany jako leukotrien cystynylowy. Związki te są mediatorami procesu zapalnego, który przyczynia się do patofizjologicznych cech alergicznego nieżytu nosa.

2-heptanol

To alkohol znajdujący się w owocach. Ponadto znajduje się w oleju imbirowym i truskawkach. Jest przezroczysty, bezbarwny i nierozpuszczalny w wodzie. Jest stosowany jako rozpuszczalnik dla kilku żywic i interweniuje w fazie flotacji w przetwarzaniu minerałów.

Referencje

1. James. (17 września 2014). Alkohole (1) - Nazewnictwo i właściwości. Źródło: masterorganicchemistry.com
2. Encyklopedia zdrowia i bezpieczeństwa w pracy. (s.f.). Alkohole [PDF] Źródło: insht.es
3. Clark J. (16 lipca 2015 r.). Struktura i klasyfikacja alkoholi. Chemia Libretexts. Źródło: chem.libretexts.org
4. PubChem. (2019). 20-hydroksy-leukotrien E4. Źródło: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Morrison, R. T. i Boyd, R, N. (1987). Chemia organiczna 5^ta Edycja Artykuł wstępny Addison-Wesley Interamericana.
6. Carey F. (2008). Chemia organiczna (Szósta edycja). Mc Graw Hill.
7. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. Aminy (10^th wydanie.). Wiley Plus.
8. Wikipedia. (2018). 2-oktanol. Źródło: en.wikipedia.org