- Structure d'un alcool primaire
- Propriétés
- Acidité
- pKa
- Réactions chimiques
- Formation d'halogénures d'alkyle
- Oxydation des alcools primaires
- Formation d'éthers
- Formation d'esters organiques
- Déshydratation
- Nomenclature
- Exemples
- Références
Un alcool primaire est un alcool dans lequel le groupe hydroxyle est lié à un carbone primaire; c'est-à-dire un carbone lié de manière covalente à un autre carbone et à des hydrogènes. Sa formule générale est ROH, plus précisément RCH 2 OH, car il n'y a qu'un seul groupe alkyle R.
Le groupe R de formule RCH 2 OH peut être l'un quelconque: une chaîne, un cycle ou des hétéroatomes. Lorsqu'il s'agit d'une chaîne, courte ou longue, c'est avant les alcools primaires les plus représentatifs; parmi eux se trouvent le méthanol et l'éthanol, deux des plus synthétisés au niveau industriel.
Bière en pot - Un exemple de solution aqueuse d'alcool éthylique, un alcool primaire, dans une matrice organique. Source: Engin Akyurt via Pexels.
Physiquement, ils sont comme les autres alcools, et leur point d'ébullition ou de fusion dépend du degré de leur ramification; mais chimiquement, ce sont les plus réactifs. De plus, son acidité est supérieure à celle des alcools secondaires et tertiaires.
Les alcools primaires subissent des réactions d'oxydation, devenant un grand nombre de composés organiques: esters et éthers, aldéhydes et acides carboxyliques. De même, ils peuvent subir des réactions de déshydratation, se transformant en alcènes ou en oléfines.
Structure d'un alcool primaire
Les alcools primaires dérivés d'alcanes linéaires sont les plus représentatifs. Cependant, en réalité toute structure, qu'elle soit linéaire ou ramifiée, peut être classée dans ce type d'alcool tant que le groupement OH est lié à un CH 2.
Donc, structurellement, ils ont tous en commun la présence du groupe -CH 2 OH, appelé méthylol. Une caractéristique et une conséquence de ce fait est que le groupe OH est moins encombré; c'est-à-dire qu'il peut interagir avec l'environnement sans interférence spatiale provenant d'autres atomes.
De même, un OH moins encombré signifie que l'atome de carbone qui le porte, celui du CH 2, peut subir des réactions de substitution par un mécanisme SN 2 (bimoléculaire, sans formation de carbocation).
D'autre part, un OH avec une plus grande liberté d'interaction avec le milieu, se traduit par des interactions intermoléculaires plus fortes (par liaisons hydrogène), qui à leur tour augmentent les points de fusion ou d'ébullition.
La même chose se produit avec sa solubilité dans les solvants polaires, tant que le groupe R n'est pas très hydrophobe.
Propriétés
Acidité
Les alcools primaires sont de tous les plus acides. Pour qu'un alcool se comporte comme un acide de Bronsted, il doit donner un ion H + au milieu, par exemple l'eau, pour devenir un anion alcoxyde:
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
La charge négative de RO -, en particulier RCH 2 O -, est moins repoussée par les électrons des deux liaisons CH que par les électrons de la liaison CR.
Le groupe alkyle exerce alors la plus grande répulsion, déstabilisant RCH 2 O -; mais pas tant par rapport à cela s'il y avait deux ou trois groupes R, comme cela se produit avec les alcools secondaires et tertiaires, respectivement.
Une autre façon d'expliquer l'acidité plus élevée d'un alcool primaire est au moyen de la différence d'électronégativité, créant le moment dipolaire: H 2 C δ + -O δ- H. L'oxygène attire la densité électronique à la fois du CH 2 et de H; la charge partielle positive du carbone repousse quelque peu celle de l'hydrogène.
Le groupe R transfère un peu de sa densité électronique au CH 2, ce qui contribue à diminuer sa charge partielle positive et donc son rejet par la charge d'hydrogène. Plus il y a de groupes R, plus la répulsion est faible, et donc la tendance de H à être libéré sous forme de H +.
pKa
Les alcools primaires sont considérés comme des acides plus faibles que l'eau, à l'exception de l'alcool méthylique, qui est légèrement plus fort. Le pKa de l'alcool méthylique est de 15,2; et le pKa de l'alcool éthylique est de 16,0. Pendant ce temps, le pKa de l'eau est de 15,7.
Cependant, l'eau, qui est considérée comme un acide faible, comme les alcools, peut se lier à H + pour devenir l'ion hydronium, H 3 O +; c'est-à-dire qu'il se comporte comme une base.
De la même manière, les alcools primaires peuvent absorber l'hydrogène; notamment dans certaines de ses propres réactions, par exemple lors de sa transformation en alcènes ou oléfines.
Réactions chimiques
Formation d'halogénures d'alkyle
Les alcools réagissent avec les halogénures d'hydrogène pour produire des halogénures d'alkyle. La réactivité des alcools vis-à-vis des halogénures d'hydrogène diminue dans l'ordre suivant:
Alcool tertiaire> alcool secondaire> alcool primaire
ROH + HX => RX + H 2 O
RX est un halogénure d'alkyle primaire (CH 3 Cl, CH 3 CH 2 Br, etc.).
Une autre façon de préparer des halogénures d'alkyle consiste à faire réagir du chlorure de thionyle, un réactif synthétique, avec un alcool primaire qui est converti en chlorure d'alkyle. Le chlorure de thionyle (SOCl 2) nécessite la présence de pyridine pour réagir.
CH 3 (CH 2) 3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3 (CH 2) 3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
Cette réaction correspond à l'halogénation du 1-pentanol en 1-chloropentane en présence de pyridine.
Oxydation des alcools primaires
Les alcools peuvent être oxydés en aldéhydes et en acides carboxyliques, selon le réactif. Le chlorochromate de pyridinium (PCC) oxyde l'alcool primaire en aldéhyde, en utilisant du dichlorométhane (CH 2 Cl 2) comme solvant:
CH 3 (CH 2) 5 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 5 COH
Il s'agit de l'oxydation du 1-heptanol en 1-heptanal.
Pendant ce temps, le permanganate de potassium (KMnO 4) oxyde d'abord l'alcool en aldéhyde, puis oxyde l'aldéhyde en acide carboxylique. Lors de l'utilisation du permanganate de potassium pour oxyder des alcools, la rupture de la liaison entre les carbones 3 et 4 doit être évitée.
CH 3 (CH 2) 4 CH 2 OH => CH 3 (CH 2) 4 COOH
Il s'agit de l'oxydation du 1-hexanol en acide hexanoïque.
Par ce procédé, il est difficile d'obtenir un aldéhyde, car il est facilement oxydé en un acide carboxylique. Une situation similaire est observée lorsque l'acide chromique est utilisé pour oxyder les alcools.
Formation d'éthers
Les alcools primaires peuvent être convertis en éthers lorsqu'ils sont chauffés en présence d'un catalyseur, généralement de l'acide sulfurique:
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
Formation d'esters organiques
La condensation d'un alcool et d'un acide carboxylique, l'estérification de Fisher, catalysée par un acide, produit un ester et de l'eau:
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
Une réaction bien connue est celle de l'éthanol avec l'acide acétique, pour donner de l'acétate d'éthyle:
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
L'alcool primaire est le plus sensible aux réactions d'estérification de Fischer.
Déshydratation
A hautes températures et en milieu acide, généralement de l'acide sulfurique, les alcools se déshydratent pour donner naissance à des alcènes avec perte d'une molécule d'eau.
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
Il s'agit de la réaction de déshydratation de l'éthanol en éthylène. Une formule générale plus appropriée pour ce type de réaction, spécifiquement pour un alcool primaire, serait:
RCH 2 OH => R = CH 2 (qui est également égal à RC = CH 2)
Nomenclature
Exemple d'alcool primaire. Source: Gabriel Bolívar.
Les règles de dénomination d'un alcool primaire sont les mêmes que pour les autres alcools; à l'exception du fait qu'il n'est parfois pas nécessaire de lister le carbone porteur d'OH.
Dans l'image du haut, il y a une chaîne principale à sept carbones. Le carbone lié à l'OH reçoit le numéro 1, puis il commence à compter de gauche à droite. Son nom IUPAC est donc: 3,3-diéthylheptanol.
Notez qu'il s'agit d'un exemple d'alcool primaire hautement ramifié.
Exemples
Enfin, certains alcools primaires sont mentionnés sur la base de leur nomenclature traditionnelle et systématique:
-Méthyle, CH 3 OH
-Éthyle, CH 3 CH 2 OH
-n-propyle, CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n-hexyle, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
Ce sont des dérivés d'alcanes linéaires. D'autres exemples sont:
-2-phényléthanol, C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH (C 6 H 5 = cycle benzène)
-2-propén-1-ol (alcool allylique), CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-éthanediol, CH 2 OHCH 2 OH
-2-chloroéthanol (éthylène-chlorhydrine), ClCH 2 CH 2 OH
-2-butén-1-ol (alcool crotylique), CH 3 CH = CHCH 2 OH
Références
- Morrison, RT et Boyd, RN (1987). Chimie organique. (Édition 5 ta). Addison-Wesley Iberoamericana
- Carey, FA (2008). Chimie organique. (6 édition ta). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Mel Science. (2019). Comment se déroule l'oxydation des alcools primaires. Récupéré de: melscience.com
- Société royale de chimie. (2019). Définition: alcools primaires. Récupéré de: rsc.org
- Chriss E. McDonald. (2000). L'oxydation des alcools primaires en esters: trois expériences d'investigation connexes. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), p 750. DOI: 10.1021 / ed077p750