- Struktura trzeciorzędowego alkoholu
- Przeszkoda przestrzenna
- Nieruchomości
- Fizyczny
- Kwasowość
- Reaktywność
- Nomenklatura
- Przykłady
- Bibliografia
Trzeciorzędowym alkoholem jest związek, w którym grupa hydroksylowa, OH, jest przymocowany do trzeciorzędowym węglu. Jego formuła nadal jest ROH, podobnie jak inne alkohole; ale jest łatwo rozpoznawalny, ponieważ OH jest blisko X w strukturze molekularnej. Ponadto jego łańcuch węglowy jest zwykle krótszy, a jego masa cząsteczkowa jest wyższa.
Tak więc trzeciorzędowy alkohol jest cięższy, bardziej rozgałęziony, a także najmniej reaktywny pod względem utleniania ze wszystkich; to znaczy, nie można go przekształcić w keton lub kwas karboksylowy, podobnie jak, odpowiednio, alkohole drugorzędowe i pierwszorzędowe.
Wzór strukturalny trzeciorzędowego alkoholu. Źródło: Jü.
Powyższy obrazek przedstawia ogólny wzór strukturalny trzeciorzędowego alkoholu. Zgodnie z nią można by zapisać nowy wzór typu R 3 COH, w którym R może oznaczać grupę alkilową lub arylową; grupę metylową, CH 3 , lub krótki lub długi łańcuch węglowy.
Jeśli trzy grupy R są różne, centralny atom węgla trzeciorzędowego alkoholu będzie chiralny; to znaczy, alkohol będzie wykazywał aktywność optyczną. Z tego powodu chiralne trzeciorzędowe alkohole są przedmiotem zainteresowania w przemyśle farmaceutycznym, ponieważ te alkohole o bardziej złożonej strukturze są syntetyzowane z ketonów o aktywności biologicznej.
Struktura trzeciorzędowego alkoholu
Trzy trzeciorzędowe alkohole i ich struktury. Źródło: Gabriel Bolívar.
Rozważ struktury wyższych alkoholi trzeciorzędowych, aby nauczyć się je rozpoznawać bez względu na to, jaki jest związek. Węgiel przyłączony do OH musi być również przyłączony do trzech innych węgli. Jeśli przyjrzysz się uważnie, wszystkie trzy alkohole tak.
Pierwszy alkohol (z lewej strony), składa się z trzech CH 3 grup połączonych z centralnym atomem węgla, którego wzór byłby (CH 3 ) 3 COH. Grupa (CH 3 ) 3 C- alkilowa jest znana jako tert-butyl, jest obecna w wielu trzeciorzędowych alkoholach i można ją łatwo rozpoznać po kształcie litery T (czerwony T na rysunku).
Drugi alkohol (po prawej) ma grupy CH 3 , CH 3 CH 2 i CH 2 CH 2 CH 3 przyłączone do centralnego węgla . Ponieważ te trzy grupy są różne, alkohol jest chiralny i dlatego wykazuje aktywność optyczną. Tutaj nie obserwuje się T, ale X blisko OH (czerwony i niebieski).
A w trzecim alkoholu (tym poniżej i bez kolorów) OH jest połączony z jednym z dwóch atomów węgla, które łączą dwa cyklopentany. Ten alkohol nie ma aktywności optycznej, ponieważ dwie z grup przyłączonych do centralnego węgla są identyczne. Podobnie jak w przypadku drugiego alkoholu, jeśli przyjrzysz się uważnie, również znajdziesz X (raczej czworościan).
Przeszkoda przestrzenna
Trzy wyższe alkohole mają coś więcej wspólnego niż X: centralny węgiel jest zawadzony przestrzennie; to znaczy, że jest wiele atomów otaczających go w przestrzeni. Bezpośrednią tego konsekwencją jest to, że nukleofile żądni ładunków dodatnich mają trudności z podejściem do tego węgla.
Z drugiej strony, ponieważ do centralnego węgla są przyłączone trzy atomy węgla, przekazują one część gęstości elektronów, którą odejmuje od niej elektroujemny atom tlenu, stabilizując go jeszcze bardziej przed atakami nukleofilowymi. Jednak trzeciorzędowy alkohol można zastąpić przez utworzenie karbokokacji.
Nieruchomości
Fizyczny
Trzecie alkohole mają ogólnie silnie rozgałęzione struktury. Pierwszą tego konsekwencją jest to, że grupa OH jest utrudniona, a zatem jej moment dipolowy ma mniejszy wpływ na sąsiednie cząsteczki.
Skutkuje to słabszymi oddziaływaniami molekularnymi w porównaniu do alkoholi pierwszorzędowych i drugorzędowych.
Na przykład rozważmy izomery strukturalne butanolu:
CH 3 CH 2 CH 2 OH (n-butanol, Peb = 117 ° C)
(CH 3 ) 2 CH 2 OH (alkohol izobutylowy, temperatura wrzenia = 107 ° C)
CH 3 CH 2 CH (OH) CH 3 (alkohol sec-butylowy, temperatura wrzenia = 98 ° C)
(CH 3 ) 3 COH (alkohol tert-butylowy, bp = 82ºC)
Zwróć uwagę, jak spadają temperatury wrzenia, gdy izomer staje się bardziej rozgałęziony.
Na początku wspomniano, że X obserwuje się w strukturach alkoholi III, co samo w sobie wskazuje na duże rozgałęzienie. Dlatego te alkohole mają zwykle niższe temperatury topnienia i / lub wrzenia.
Nieco podobnie jest w przypadku jego mieszalności z wodą. Im bardziej utrudniony jest OH, tym mniej mieszalny będzie trzeci alkohol z wodą. Jednakże wymieniona mieszalność maleje, im dłuższy jest łańcuch węglowy; tak więc alkohol tert-butylowy jest lepiej rozpuszczalny i mieszalny z wodą niż n-butanol.
Kwasowość
Alkohole trzeciorzędowe wydają się być najmniej kwaśne ze wszystkich. Powody są liczne i powiązane. Krótko mówiąc, ujemny ładunek jego pochodnego alkoholanu, RO - , będzie silnie odpychany przez trzy grupy alkilowe przyłączone do centralnego węgla, osłabiając anion.
Im bardziej niestabilny anion, tym niższa kwasowość alkoholu.
Reaktywność
Trzecie alkohole nie mogą ulec utlenieniu do ketonów (R 2 C = O) ani do aldehydów (RCHO) lub kwasów karboksylowych (RCOOH). Z jednej strony musiałby stracić jeden lub dwa węgle (w postaci CO 2 ) do utlenienia, co zmniejsza jego reaktywność wobec utleniania; a z drugiej strony brakuje mu wodoru, który mógłby utracić, tworząc inne wiązanie z tlenem.
Mogą jednak ulegać substytucji i eliminacji (tworzeniu się podwójnego wiązania, alkenu lub olefiny).
Nomenklatura
Nazewnictwo tych alkoholi nie różni się od pozostałych. Istnieją nazwy pospolite lub tradycyjne oraz nazwy systematyczne podlegające IUPAC.
Jeśli główny łańcuch i jego rozgałęzienia składają się z uznanej grupy alkilowej, używa się jej jako tradycyjnej nazwy; jeżeli nie jest to możliwe, stosuje się nomenklaturę IUPAC.
Na przykład rozważmy następujący trzeciorzędowy alkohol:
3,3-dimetylo-1-butanol. Źródło: Gabriel Bolívar.
Węgle są wymienione od prawej do lewej. Cis-3 Istnieją dwa CH 3 grupy podstawników, w związku z nazwą alkohol jest 3,3-dimetylo-1-butanolu (główny łańcuch składa się z czterech atomów węgla).
Podobnie cały łańcuch i jego gałęzie składają się z grupy neoheksylowej; dlatego też jego tradycyjną nazwą może być alkohol neoheksylowy lub neoheksanol.
Przykłady
Na koniec wymieniono kilka przykładów trzeciorzędowych alkoholi:
-2-metylo-2-propanol
-3-metylo-3-heksanol
-Rower Octan-1-ol
-2-metylo-2-butanol: CH 3 CH 2 COH (CH 3 ) 2
Na pierwszym obrazku przedstawiono formuły trzech pierwszych alkoholi.
Bibliografia
- Carey F. (2008). Chemia organiczna. (Wydanie szóste). Mc Graw Hill.
- Morrison, RT i Boyd, R, N. (1987). Chemia organiczna. (Wydanie 5). Od redakcji Addison-Wesley Interamericana.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. Aminy. (Wydanie 10.). Wiley Plus.
- Gunawardena Gamini. (31 stycznia 2016). Trzeciorzędowy alkohol. Chemistry LibreTexts. Odzyskane z: chem.libretexts.org
- Ashenhurst James. (16 czerwca 2010). Alkohole (1) - Nazewnictwo i właściwości. Źródło: masterorganicchemistry.com
- Clark J. (2015). Przedstawiamy alkohole. Źródło: chemguide.co.uk
- Chemia organiczna. (sf). Część 3. Alkohole. . Odzyskany z: sinorg.uji.es
- Nilanjana Majumdar. (03 marca 2019). Synteza chiralnego trzeciorzędowego alkoholu: znaczące osiągnięcia. Odzyskane z: 2.chemistry.msu.edu