伯醇是其中羟基连接到伯碳上的伯醇。即,碳与其他碳和氢共价连接。它的通式为ROH,特别是RCH 2 OH,因为只有一个烷基R。
式RCH 2 OH 的R基团可以是任何:链,环或杂原子。当涉及到一条链时,无论长短,都在最具代表性的伯醇之前。其中包括甲醇和乙醇,这是工业水平上最合成的两种。
啤酒罐-乙醇(一种伯醇)在有机基质中的水溶液的示例。资料来源:Engin Akyurt通过Pexels。
从物理上讲,它们像其他醇一样,其沸点或熔点取决于它们的支化程度。但化学上,它们是最活泼的。此外,其酸度高于仲醇和叔醇。
伯醇发生氧化反应,成为大量有机化合物:酯和醚,醛和羧酸。同样,它们可以进行脱水反应,转化为烯烃或烯烃。
伯醇的结构
衍生自直链烷烃的伯醇是最具代表性的。然而,实际上,只要OH基团连接到CH 2上,任何类型的结构,无论是线性的还是支链的,都可以在这种类型的醇中分类。
因此,从结构上讲,它们都共同存在–CH 2 OH基团,称为羟甲基。这一事实的特征和结果是,OH基团的受阻较少。也就是说,它可以与环境相互作用而不受其他原子的空间干扰。
同样,受阻较少的OH意味着携带该碳原子的CH 2碳原子可通过SN 2机理(双分子,不形成碳正离子)进行取代反应。
另一方面,具有与介质相互作用的更大自由度的OH转化为较强的分子间相互作用(通过氢键),这反过来又增加了熔点或沸点。
只要R基团不是非常疏水的,其在极性溶剂中的溶解性也会发生同样的情况。
物产
酸度
伯醇的酸性最高。为了使醇的行为像布朗斯台德酸,它必须向介质(例如水)中贡献H +离子,以使其成为醇盐阴离子:
ROH + H 2 ö<=> RO - + H 3 ö +
负电荷的RO - ,特别RCH 2 ö - ,较少受到两个CH键比通过在CR键的电子的电子排斥。
该烷基然后施加最大的斥力,不稳定RCH 2 ö -; 但与分别有仲醇和叔醇的R基团有两个或三个时相比,差别不大。
解释伯醇的高酸度的另一种方法是由电负性差的手段,创造了偶极矩:H 2 Ç δ+ -O δ- H.氧气从两个CH吸引电子密度2和H; 碳的正部分电荷在某种程度上排斥氢。
R基团将其少量电子密度转移至CH 2,这有助于减少其正部分电荷,从而减少其被氢电荷所拒绝。R基团越多,排斥力越低,因此H被释放为H +的趋势。
钾
伯醇被认为比水弱酸,但略微强于甲醇的除外。甲醇的pKa为15.2; 乙醇的pKa为16.0。同时,水的pKa为15.7。
但是,像醇一样的弱酸水也可以与H +结合成水合氢离子H 3 O +。也就是说,它的行为就像一个基础。
同样,伯醇会吸收氢。特别是在其自身的某些反应中,例如在转化为烯烃或烯烃时。
化学反应
卤代烷的形成
醇与卤化氢反应生成烷基卤。醇类对卤化氢的反应性按以下顺序降低:
叔醇>仲醇>伯醇
ROH + HX => RX + H 2 O
RX是伯烷基卤化物(CH 3 Cl,CH 3 CH 2 Br等)。
制备卤代烷的另一种方法是使亚硫酰氯(一种合成试剂)与伯醇反应,该伯醇转化为烷基氯。亚硫酰氯(SOCl 2)需要吡啶的存在才能反应。
CH 3(CH 2)3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3(CH 2)3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
该反应对应于在吡啶存在下将1-戊醇卤化为1-氯戊烷。
伯醇的氧化
取决于试剂,醇可被氧化成醛和羧酸。氯铬酸吡啶鎓(PCC)使用二氯甲烷(CH 2 Cl 2)作为溶剂将伯醇氧化为醛:
CH 3(CH 2)5 CH 2 OH => CH 3(CH 2)5 COH
这是将1-庚醇氧化为1-庚醛。
同时,高锰酸钾(KMnO 4)首先将醇氧化为醛,然后将醛氧化为羧酸。当使用高锰酸钾氧化醇时,必须避免碳3和碳4之间的键断裂。
CH 3(CH 2)4 CH 2 OH => CH 3(CH 2)4 COOH
这是将1-己醇氧化为己酸。
用这种方法很难得到醛,因为它很容易被氧化成羧酸。当使用铬酸氧化醇时,观察到类似情况。
醚的形成
在催化剂(通常为硫酸)存在下加热时,伯醇可转化为醚:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
有机酯的形成
醇和羧酸的缩合,通过酸催化的费舍尔酯化反应生成酯和水:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR'+ H 2 O
众所周知的反应是乙醇与乙酸反应生成乙酸乙酯:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
伯醇最容易发生费歇尔酯化反应。
脱水
在高温和酸性介质(通常是硫酸)中,醇会脱水生成烯烃,但会损失水分子。
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
这是乙醇到乙烯的脱水反应。对于这种类型的反应,特别是对于伯醇,更合适的通式为:
RCH 2 OH => R = CH 2(也等于RC = CH 2)
命名法
伯醇的例子。资料来源:加布里埃尔·玻利瓦尔(GabrielBolívar)。
伯醇的命名规则与其他醇相同。除了有时不必列出含OH的碳之外。
在上图中,有一个七碳主链。与OH相连的碳原子分配为1,然后开始从左到右计数。因此,其IUPAC名称为:3,3-二乙基庚醇。
注意,这是高度支化的伯醇的一个例子。
例子
最后,根据其传统和系统命名法,提到了一些伯醇:
-甲基CH 3 OH
-乙基,CH 3 CH 2 OH
-正丙基,CH 3 CH 2 CH 2 OH
-正己基,CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
这些是直链烷烃的衍生物。其他示例是:
-2-苯基乙醇,C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH(C 6 H 5 =苯环)
-2-丙烯-1-醇(烯丙基醇),CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-乙二醇,CH 2 OHCH 2 OH
-2-氯乙醇(乙烯氯醇),ClCH 2 CH 2 OH
-2-丁烯-1-醇(巴豆醇),CH 3 CH = CHCH 2 OH
参考文献
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