Álcool primário: estrutura, propriedades, nomenclatura, exemplos

Um álcool primário é aquele em que o grupo hidroxila está ligado a um carbono primário; isto é, um carbono ligado covalentemente a outro carbono e hidrogênio. A sua fórmula geral ROH, especificamente RCH 2 OH, como não é única de um grupo R. alquilo

O grupo R da fórmula RCH 2 OH podem ser: uma cadeia, um anel, ou heteroátomos. Quando é uma cadeia, curta ou longa, são os álcoois primários mais representativos; Entre eles estão o metanol e o etanol, dois dos mais sintetizados em nível industrial.

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Jarra de cerveja: um exemplo de uma solução aquosa de álcool etílico, um álcool primário, em uma matriz orgânica. Fonte: Engin Akyurt via Pexels.

Fisicamente, são como os outros álcoois, e seus pontos de ebulição ou fusão dependem do grau de suas ramificações; Mas quimicamente, eles são os mais reativos. Além disso, sua acidez é superior à dos álcoois secundários e terciários.

Os álcoois primários sofrem reações de oxidação, tornando-se um grande número de compostos orgânicos: ésteres e éteres, aldeídos e ácidos carboxílicos. Eles também podem sofrer reações de desidratação, transformando-se em alcenos ou olefinas.

Estrutura de um álcool primário

Álcoois primários derivados de alcanos lineares são os mais representativos. Mas, na realidade, qualquer estrutura, seja linear ou ramificada, podem ser classificados dentro deste tipo de álcoois sempre e quando o grupo OH está ligado a um grupo CH 2 .

Assim, estruturalmente todos têm em comum a presença do grupo –CH 2 OH, chamado metilol. Uma característica e conseqüência desse fato é que o grupo OH é menos impedido; isto é, ele pode interagir com o meio sem que outros átomos interfiram espacialmente.

Além disso, um OH menos impedido significa que o átomo de carbono suportando-o, a CH 2 , podem ser submetidos a reacções de substituição por um mecanismo SN 2 (bimolecular, sem a formação de um carbocatião).

Por outro lado, um OH com maior liberdade para interagir com o meio ambiente se traduz em interações intermoleculares mais fortes (por ligações de hidrogênio), que por sua vez aumentam os pontos de fusão ou ebulição.

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Isso também ocorre com sua solubilidade em solventes polares, desde que o grupo R não seja muito hidrofóbico.

Propriedades

Acidez

Os álcoois primários são os mais ácidos. Para um álcool se comportar como um ácido de Bronsted, você deve doar um íon H + ao meio, isto é, água, para se tornar um ânion alcóxido:

ROH + H 2 O <=> RO + H 3 O +

A carga negativa do RO , especificamente do RCH 2 O , sente menos repulsa por parte dos elétrons das duas ligações CH do que pelos elétrons do link CR.

O grupo alquilo, em seguida, exerce a maior repulsão, desestabilizando RCH 2 S ; mas não tanto em comparação com a existência de dois ou três grupos R, como é o caso dos álcoois secundários e terciários, respectivamente.

Outra maneira de explicar a maior acidez de um álcool primário, é por diferença electronegatividade, criando o momento de dipolo: H 2 C δ + -O δ- H. Oxigénio atrai densidade de electrões ambos CH 2 e H; a carga parcial positiva do carbono repele um pouco a do hidrogênio.

O grupo R transfere alguma densidade electrónica de CH 2 , o que ajuda a reduzir a carga positiva e, por conseguinte, a sua repulsão de cargas por hidrogénio. Quanto mais grupos R houver, menor será a repulsão e, portanto, a tendência de H ser liberado como H + .

pKa

Os álcoois primários são considerados ácidos mais fracos que a água, exceto o álcool metílico, que é um pouco mais forte. O pKa do álcool metílico é 15,2; e o pKa de álcool etílico é 16,0. Enquanto isso, a água pKa é 15,7.

No entanto, a água considerada um ácido fraco, como os álcoois, pode se ligar ao H + para se tornar o íon hidrônio, H 3 O + ; isto é, se comporta como uma base.

Da mesma maneira, os álcoois primários podem capturar hidrogênio; especialmente em algumas das reações próprias, por exemplo, em sua transformação em alcenos ou olefinas.

Reacções químicas

Formação de halogenetos de alquilo

Os álcoois reagem com halogenetos de hidrogênio para produzir halogenetos de alquila. A reatividade dos álcoois na frente dos halogenetos de hidrogênio diminui na seguinte ordem:

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Álcool terciário> álcool secundário> álcool primário

ROH + HX => RX + H 2 S

RX é um halogeneto de alquilo primário (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br, etc).

Outra maneira de preparar os halogenetos de alquil é pela reação do cloreto de tionil, um reagente sintético, com um álcool primário que é convertido em cloreto de alquil. O cloreto de tionil (SOCl 2 ) requer a reação da presença de piridina.

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

Esta reação corresponde à halogenação do 1-pentanol para se tornar 1-cloropentano na presença de piridina.

Oxidação de álcoois primários

Os álcoois podem ser oxidados em aldeídos e ácidos carboxílicos, dependendo do reagente. Clorocromato de piridínio (PCC) oxida o álcool primário a aldeído, utilizando como um solvente diclorometano (CH 2 Cl 2 ):

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

Esta é a oxidação do 1-heptanol no 1-heptanal.

Enquanto isso, o permanganato de potássio (KMnO 4 ) primeiro oxida o álcool em aldeído e depois oxida o aldeído em ácido carboxílico . Quando o permanganato de potássio é usado para oxidar álcoois, a quebra da ligação entre os carbonos 3 e 4 deve ser evitada.

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

Esta é a oxidação do 1-hexanol em ácido hexanóico.

Por este método, é difícil obter um aldeído, uma vez que este é facilmente oxidado a um ácido carboxílico. Uma situação semelhante é observada quando o ácido crômico é usado para oxidar álcoois.

Formação de éteres

Os álcoois primários podem ser convertidos em éteres quando aquecidos na presença de um catalisador, geralmente ácido sulfúrico:

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

Formação de ésteres orgânicos

A condensação de um álcool e um ácido carboxílico, a esterificação de Fisher, catalisada por um ácido, produz um éster e água:

RCOOH + R’OH <=> RCOOR ‘+ H 2 S

Uma reação bem conhecida é a do etanol com ácido acético, para dar acetato de etila:

CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O

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O álcool primário é o mais suscetível a reações de esterificação da Fischer.

Desidratação

A altas temperaturas e em um ambiente ácido, geralmente de ácido sulfúrico, os álcoois são desidratados para causar alcenos com a perda de uma molécula de água.

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

Esta é a reação de desidratação do etanol em etileno. Uma fórmula geral mais apropriada para esse tipo de reação, especificamente para um álcool primário, seria:

RCH 2 OH => R = CH 2 (que também é igual a RC = CH 2 )

Nomenclatura

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Exemplo de álcool primário. Fonte: Gabriel Bolívar

As regras para nomear um álcool primário são as mesmas que para os outros álcoois; com exceção, que às vezes não é necessário listar o carbono que contém o OH.

Na imagem acima, há uma cadeia principal de sete carbonos. O carbono ligado a OH recebe o número 1 e, em seguida, começa a contar da esquerda para a direita. O seu nome IUPAC é, portanto: 3,3-dietilheptanol.

Observe que este é um exemplo de álcool primário altamente ramificado.

Exemplos

Finalmente, alguns álcoois primários são mencionados com base em sua nomenclatura tradicional e sistemática:

-Metilo, CH 3 OH

-Etilo, CH 3 CH 2 OH

-n-propilo, CH 3 CH 2 CH 2 OH

-n-hexilo, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH

Estes são derivados de alcanos lineares. Outros exemplos são:

-2-feniletanol, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = anel benzeno)

-2-propen-1-ol (álcool alilico), CH 2 = CHCH 2 OH

-1,2-etanodiol, CH 2 OHCH 2 OH

-2-Cloroetanol (etileno cloro-hidrina), ClCH 2 CH 2 OH

-2-buten-1-ol (álcool de crotilo), CH 3 CH = CHCH 2 OH

Referências

  1. Morrison, RT e Boyd, RN (1987). Quimica Organica. (5 ta Edition). Addison-Wesley Iberoamericana
  2. Carey, FA (2008). Quimica Organica. (6 a edição). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
  3. Mel Science (2019). Como ocorre a oxidação dos álcoois primários. Recuperado de: melscience.com
  4. Sociedade Real de Química. (2019). Definição: álcoois primários. Recuperado de: rsc.org
  5. Chriss E. McDonald. (2000) A oxidação de álcoois primários em ésteres: três experiências investigativas relacionadas. J. Chem. Educ. , 2000, 77 (6), p. 750. DOI: 10.1021 / ed077p750

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