Álcool primário: estrutura, propriedades, nomenclatura, exemplos - Ciência - 2023

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UMA álcool primário é aquele em que o grupo hidroxila está ligado a um carbono primário; isto é, um carbono covalentemente ligado a outro carbono e hidrogênios. Sua fórmula geral é ROH, especificamente RCH₂OH, uma vez que existe apenas um grupo alquil R.

O grupo R da fórmula RCH₂OH pode ser qualquer: uma cadeia, um anel ou heteroátomos. Quando se trata de uma cadeia, curta ou longa, estamos lidando com os álcoois primários mais representativos; entre eles estão o metanol e o etanol, dois dos mais sintetizados em nível industrial.

Fisicamente, eles são como os outros álcoois, e seus pontos de ebulição ou fusão dependem do grau de sua ramificação; mas quimicamente 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. Da mesma forma, podem sofrer reações de desidratação, transformando-se em alcenos ou olefinas.

Estrutura de um álcool primário

Os álcoois primários derivados de alcanos lineares são os mais representativos. No entanto, na realidade qualquer estrutura, seja linear ou ramificada, pode ser classificada dentro deste tipo de álcoois, desde que o grupo OH esteja ligado a um CH₂.

Portanto, estruturalmente todos eles têm em comum a presença do grupo -CH₂OH, denominado metilol. Uma característica e consequência desse fato é que o grupo OH é menos prejudicado; ou seja, ele pode interagir com o ambiente sem interferência espacial de outros átomos.

Da mesma forma, um OH menos impedido significa que o átomo de carbono que o carrega, o do CH₂, pode sofrer reações de substituição por meio de um mecanismo SN₂ (bimolecular, sem a formação de carbocátions).

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

O mesmo acontece 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⁺ para o meio, para dizer água, para se tornar um ânion alcóxido:

ROH + H₂OU <=> RO^– + H₃OU⁺

A carga negativa de RO^–, especificamente do RCH₂OU^–, sente menos repulsão pelos elétrons das duas ligações C-H do que pelos elétrons da ligação C-R.

O grupo alquil, então, exerce a maior repulsão, desestabilizando RCH₂OU^–; mas não tanto comparado ao que se houvesse dois ou três grupos R, como ocorre com os álcoois secundários e terciários, respectivamente.

Outra forma de explicar a maior acidez de um álcool primário é através da diferença de eletronegatividade, criando o momento de dipolo: H₂C^δ+-OU^δ-H. O oxigênio atrai densidade de elétrons de ambos CH₂ a partir de H; a carga parcial positiva do carbono repele um pouco a do hidrogênio.

O grupo R transfere parte de sua densidade de elétrons para o CH₂, o que ajuda a diminuir sua carga parcial positiva e com ela sua rejeição pela carga de hidrogênio. Quanto mais grupos R houver, menor será a repulsão e, portanto, a tendência de H de ser liberado como H⁺.

pKa

Os álcoois primários são considerados ácidos mais fracos do que a água, com exceção do álcool metílico, que é ligeiramente mais forte. O pKa do álcool metílico é 15,2; e o pKa do álcool etílico é 16,0. Enquanto isso, o pKa da água é 15,7.

No entanto, a água, que é considerada um ácido fraco, como os álcoois, pode se ligar ao H⁺ para se transformar no íon hidrônio, H₃OU⁺; ou seja, ele se comporta como uma base.

Da mesma forma, os álcoois primários podem absorver hidrogênio; especialmente em algumas de suas próprias reações, por exemplo, em sua transformação em alcenos ou olefinas.

Reações químicas

Formação de haletos de alquila

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

Álcool terciário> álcool secundário> álcool primário

ROH + HX => RX + H₂OU

RX é um haleto de alquil primário (CH₃Cl, CH₃CH₂Br, etc.).

Outra forma de preparar halogenetos de alquila é reagindo cloreto de tionila, um reagente sintético, com um álcool primário que é convertido em um cloreto de alquila. Cloreto de tionila (SOCl₂) requer a presença de piridina para reagir.

CH₃(CH₂)₃CH₂OH + SOCl₂=> CH₃(CH₂)₃CH₂Cl + SO₂ + HCl

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

Oxidação de álcoois primários

Os álcoois podem ser oxidados a aldeídos e ácidos carboxílicos, dependendo do reagente. O clorocromato de piridínio (PCC) oxida o álcool primário em aldeído, usando diclorometano (CH₂Cl₂):

CH₃(CH₂)₅CH₂OH => CH₃(CH₂)₅COH

Esta é a oxidação do 1-heptanol em 1-heptanal.

Enquanto isso, permanganato de potássio (KMnO₄) primeiro oxida o álcool em aldeído e, em seguida, oxida o aldeído em ácido carboxílico. Ao usar permanganato de potássio para oxidar álcoois, a quebra da ligação entre os carbonos 3 e 4 deve ser evitada.

CH₃(CH₂)₄CH₂OH => CH₃(CH₂)₄COOH

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

Por este método é difícil obter um aldeído, uma vez que 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 RCH₂OH => RCH₂OCH₂R + H₂OU

Formação de ésteres orgânicos

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

R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H₂OU

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

CH₃CH₂OH + CH₃COOH <=> CH₃COOHCH₂CH₃ + H₂OU

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

Desidratação

Em altas temperaturas e em meio ácido, geralmente ácido sulfúrico, os álcoois se desidratam para dar origem a alquenos com a perda de uma molécula de água.

CH₃CH₂OH => H₂C = CH₂ + H₂OU

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

RCH₂OH => R = CH₂ (que também é igual a RC = CH₂)

Nomenclatura

As regras para nomear um álcool primário são as mesmas dos outros álcoois; com a exceção de que às vezes não é necessário listar o carbono contendo OH.

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

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

Exemplos

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

-Metil, CH₃Oh

-Etil, CH₃CH₂Oh

-n-propil, CH₃CH₂CH₂Oh

-n-hexil, CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂Oh

Estes são derivados de alcanos lineares. Outros exemplos são:

-2-feniletanol, C₆H₅CH₂CH₂OH (C₆H₅ = anel de benzeno)

-2-propen-1-ol (álcool alílico), CH₂= CHCH₂Oh

-1,2-etanodiol, CH₂OHCH₂Oh

-2-cloroetanol (etilenocloridrina), ClCH₂CH₂Oh

-2-buten-1-ol (álcool crotílico), CH₃CH = CHCH₂Oh

Referências

Morrison, R.T. e Boyd, R. N. (1987). Quimica Organica. (5^ta Edição). Addison-Wesley Iberoamericana
Carey, F. A. (2008). Quimica Organica. (6^ta Edição). McGraw-Hill, Interamerica, Editores S.A.
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Chriss E. McDonald. (2000). A oxidação de álcoois primários em ésteres: três experimentos investigativos relacionados. J. Chem. Educ., 2000, 77 (6), p 750. DOI: 10.1021 / ed077p750