第一級アルコールは、ヒドロキシル基が第一級炭素に結合しているものです。つまり、別の炭素と水素に共有結合している炭素です。アルキル基Rが1つしかないため、その一般式はROH、具体的にはRCH 2 OHです。
式ＲＣＨ２ＯＨのＲ基は、鎖、環、またはヘテロ原子のいずれであってもよい。鎖が短い場合も長い場合も、最も代表的な第一級アルコールより前です。その中には、工業レベルで最も合成された2つのメタノールとエタノールがあります。
ビール瓶-有機マトリックス中の第一級アルコールであるエチルアルコールの水溶液の例。ソース：Pexels経由のEngin Akyurt。
物理的には他のアルコールと同様であり、その沸点または融点は分岐の程度によって異なります。しかし化学的には、それらは最も反応性があります。さらに、その酸性度は第二級および第三級アルコールのそれよりも高いです。
第一級アルコールは酸化反応を経て、エステルやエーテル、アルデヒド、カルボン酸などの多数の有機化合物になります。同様に、それらは脱水反応を起こして、アルケンまたはオレフィンに変化します。
第一級アルコールの構造
直鎖アルカンに由来する第一級アルコールが最も代表的です。ただし、実際には、OH基がCH 2にリンクされている限り、直鎖または分岐のいずれの構造もこのタイプのアルコールに分類できます。
したがって、構造的に、それらはすべてメチロールと呼ばれるグループ-CH 2 OHの存在に共通しています。この事実の特徴と結果は、OH基の妨害が少ないことです。つまり、他の原子からの空間的干渉なしに環境と相互作用できます。
同様に、障害の少ないOHは、それを運ぶ炭素原子（CH 2の炭素原子）がSN 2メカニズム（カルボカチオンの形成なしに2分子）を介して置換反応を受けることを意味します。
一方、媒体と相互作用する自由度が高いOHは、分子間相互作用（水素結合による）が強くなるため、融点または沸点が高くなります。
R基があまり疎水性でない限り、極性溶媒への溶解度でも同じことが起こります。
プロパティ
酸度
第一級アルコールはすべて最も酸性です。アルコールがブレンステッド酸のように振る舞うには、水などの媒体にH +イオンを提供して、アルコキシドアニオンにする必要があります。
ROH + H 2 O <=> RO - + H 3 O +
ROの負電荷- 、具体RCH 2 Oは- 、レスCR結合における電子によるよりも2つのCH結合における電子によって反発されます。
アルキル基は、次に最大反発力を発揮し、不安定RCH 2 O - 。しかし、それぞれ第2級アルコールと第3級アルコールで発生するように、2つまたは3つのR基がある場合に比べてそれほど多くはありません。
第一級アルコールのより高い酸性度を説明するための別の方法は、双極子モーメントを作成、電気陰性度の差によるものである：H 2 C δ+ -O δ- H.酸素の両方がCHから電子密度を引き付ける2及びH。炭素の正の部分電荷は、水素のそれを多少反発します。
Rグループは、その電子密度の一部をCH 2に移動します。これにより、正の部分電荷が減少し、水素電荷による拒否が減少します。Rグループの数が多いほど反発力が低くなるため、HがH +として放出される傾向があります。
pKa
わずかに強いメチルアルコールを除いて、第一級アルコールは水よりも弱い酸と考えられています。メチルアルコールのpKaは15.2です。エチルアルコールのpKaは16.0です。一方、水のpKaは15.7です。
しかし、アルコールのように弱酸と考えられている水は、H +と結合してヒドロニウムイオンH 3 O +になる可能性があります。つまり、ベースのように動作します。
同様に、第一級アルコールは水素を吸収します。特に、それ自体の反応のいくつかにおいて、例えば、アルケンまたはオレフィンへの変換において。
化学反応
ハロゲン化アルキルの形成
アルコールはハロゲン化水素と反応してハロゲン化アルキルを生成します。ハロゲン化水素に対するアルコールの反応性は、次の順序で低下します。
三級アルコール>二級アルコール>一級アルコール
ROH + HX => RX + H 2 O
RXは第一級ハロゲン化アルキル（CH 3 Cl、CH 3 CH 2 Brなど）です。
ハロゲン化アルキルを調製する別の方法は、合成試薬である塩化チオニルを、塩化アルキルに変換される第一級アルコールと反応させることによるものです。塩化チオニル（SOCl 2）を反応させるには、ピリジンの存在が必要です。
CH 3（CH 2）3 CH 2 OH + SOCl 2 => CH 3（CH 2）3 CH 2 Cl + SO 2 + HCl
この反応は、ピリジンの存在下で1-ペンタノールが1-クロロペンタンになるようにハロゲン化することに相当します。
第一級アルコールの酸化
アルコールは、試薬に応じて、アルデヒドやカルボン酸に酸化されます。クロロクロム酸ピリジニウム（PCC）は、溶媒としてジクロロメタン（CH 2 Cl 2）を使用して、第一級アルコールをアルデヒドに酸化します。
CH 3（CH 2）5 CH 2 OH => CH 3（CH 2）5 COH
これは、1-ヘプタノールから1-ヘプタナールへの酸化です。
一方、過マンガン酸カリウム（KMnO 4）は、最初にアルコールをアルデヒドに酸化し、次にアルデヒドをカルボン酸に酸化します。過マンガン酸カリウムを使用してアルコールを酸化する場合、炭素3と4の間の結合の切断を回避する必要があります。
CH 3（CH 2）4 CH 2 OH => CH 3（CH 2）4 COOH
これは、1-ヘキサノールのヘキサン酸への酸化です。
この方法では、容易に酸化されてカルボン酸になるため、アルデヒドを得ることは難しい。クロム酸を使用してアルコールを酸化した場合も、同様の状況が見られます。
エーテルの形成
第一アルコールは、触媒、通常は硫酸の存在下で加熱するとエーテルに変換されます。
2 RCH 2 OH => RCH 2 OCH 2 R + H 2 O
有機エステルの形成
アルコールとカルボン酸の縮合であるフィッシャーのエステル化は、酸によって触媒され、エステルと水を生成します。
R'OH + RCOOH <=> RCOOR '+ H 2 O
よく知られている反応は、酢酸とエタノールの反応であり、酢酸エチルが得られます。
CH 3 CH 2 OH + CH 3 COOH <=> CH 3 COOHCH 2 CH 3 + H 2 O
第一級アルコールはフィッシャーのエステル化反応の影響を最も受けやすくなっています。
脱水
高温で、一般に硫酸である酸性媒体中で、アルコールは脱水して水分子を失うアルケンを生成します。
CH 3 CH 2 OH => H 2 C = CH 2 + H 2 O
エタノールからエチレンへの脱水反応です。このタイプの反応、特に第一級アルコールに適した一般式は次のとおりです。
RCH 2 OH => R = CH 2（これもRC = CH 2に等しい）
命名法
第一級アルコールの例。出典：ガブリエルボリバル
第一級アルコールの命名規則は、他のアルコールと同じです。ただし、OH含有炭素をリストする必要がない場合もあります。
上の画像には、7炭素の主鎖があります。OHに結合した炭素には番号1が割り当てられ、その後、左から右に向かってカウントが始まります。したがって、そのIUPAC名は、3,3-ジエチルヘプタノールです。
これは高度に分岐した第一級アルコールの例であることに注意してください。
例
最後に、いくつかの第一級アルコールは、その伝統的で体系的な命名法に基づいて言及されています。
-メチル、CH 3 OH
-エチル、CH 3 CH 2 OH
-n-プロピル、CH 3 CH 2 CH 2 OH
-n-ヘキシル、CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
これらは、線状アルカンの誘導体です。その他の例は次のとおりです。
-2-フェニルエタノール、C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH（C 6 H 5 =ベンゼン環）
-2-プロペン-1-オール（アリルアルコール）、CH 2 = CHCH 2 OH
-1,2-エタンジオール、CH 2 OHCH 2 OH
-2-クロロエタノール（エチレンクロロヒドリン）、ClCH 2 CH 2 OH
-2-ブテン-1-オール（クロチルアルコール）、CH 3 CH = CHCH 2 OH
参考文献
- モリソン、RTおよびボイド、RN（1987）。有機化学。（5 taエディション）。Addison-Wesley Iberoamericana
- キャリー、FA（2008）。有機化学。（6 タ版）。McGraw-Hill、Interamerica、Editores SA
- メルサイエンス。（2019）。第一級アルコールの酸化がどのように行われるか。から回復：melscience.com
- 王立化学協会。（2019）。定義：第一級アルコール。回収元：rsc.org
- クリス・E・マクドナルド。（2000）。第一アルコールのエステルへの酸化：3つの関連する調査実験。J. Chem。Educ。、2000、77（6）、p750。DOI：10.1021 / ed077p750