饱和一元醇
饱和一元醇是指羟基是与一个饱和的,sp3杂化的碳原子相连的化合物。
基本信息
- 中文名
饱和一元醇
- 英文名
Saturated Monobasic Alcohol
- 化学式
CnH2n+1OH
- 分子量
14n+18
- 沸点
随着n递增
- 水溶性
n小的可与水混溶
- 密度
一般小于水
- 外观
无色液体
定义及解释
醇,有机化合物的一大类,是脂肪烃、脂环烃或芳香烃侧链中的氢原子被羟基取代而成的化合物。一般所指的醇,羟基是与一个饱和的,sp3杂化的碳原子相连。醇可以根据分子中所含羟基的数目来分类。含一个羟基的称为一元醇,含两个羟基的称为二元醇,二元以上的醇统称为多元醇。醇也可以根据羟基所连接碳原子的级来分类,羟基连在一级碳原子的醇成为一级醇,也称为伯醇;羟基连在二级碳原子上的醇称为二级醇或仲醇,羟基连在三级碳原子上的醇称为三级醇或叔醇。
羟基与不饱和碳原子相连,如RCH=CHOH,称为烯醇,这种醇很不稳定,很容易异构化为醛、酮。而不同于烯醇,饱和醇没有碳碳双键或三键,如乙醇,即(酒精);丙三醇,即(甘油)。因此饱和一元醇,只含有一个羟基,没有碳碳双键或三键。
物理性质
低级的一元饱和醇为无色中性液体,具有特殊的气味和辛辣味道。水与醇均具有羟基,彼此可以形成氢键,根据相似相溶的原则,甲醇、乙醇和丙醇可与水以任意比例混溶,4~11个碳的醇为油状液体,仅可部分地溶于水;高级醇为无臭、无味的固体,不溶于水。随着相对分子质量的增大,烷基对整个分子的影响也越来越大,从而使高级醇的物理性质与烷烃近似。一元饱和醇的密度虽比相应的烷烃大,但仍比水轻。醇的沸点随相对分子质量的增大而升高,在同系列中,少于10个碳原子的相邻两个醇的沸点差为18~20℃,高于10个碳原子者,沸点差较小。叉链醇的沸点总比相同碳原子数的直链醇低。
低级醇的熔点和沸点比碳原子数相同的碳氢化合物的熔点和沸点高得多,这是由于醇分子间有氢键缔合作用的结果。实验结果显示,氢键的断裂约需要21~30KJ/mo1,这表明它比原子间弱得多(105~418KJ/mol)。醇在固态时,缔合较为牢固;液态时,氢键断开后,还会再形成;但在气相或非极性溶剂的稀溶液中,醇分子彼此相距甚远,各个醇分子可以单独存在单独存在。多元醇分子中有两个以上位置可以形成氢键,因此沸点更高,如乙二醇沸点197℃。分子间的氢键随着浓度增高而增加,分子内氢键却不受浓度的影响。
化学性质
酸碱性
醇羟基的氧上有两对孤对电子,氧能利用孤对电子与质子结合。所以醇具有碱性。在醇羟基中,由于氧的电负性大于氢的电负性,因此氧和氢共用的电子对偏向于氧,氢表现出一定的活性,所以醇也具有酸性。醇的酸性和碱性与和氧相连的烃基的电子效应相关,烃基的吸电子能力越强,醇的碱性越弱,酸性越强。相反,烃基的给电子能力越强,醇的碱性越强,酸性越弱。烃基的空间位阻对醇的酸碱性也有影响,因此分析烃基的电子效应和空间位阻影响是十分重要的。
电子效应
在气相下研究一系列醇的酸性次序,其排列情况如下:
(CH3)3CCH2OH > (CH3)3COH > (CH3)2CHOH > C2H5OH > CH3OH > H2O
这说明烷基是吸电子基团。醇在气态时,分子处于隔离状态。因此烷基吸电子反映了分子内在的本质。
空间效应
在液相中测定的醇的酸性次序与电子效应方面正好相反:
CH3OH > RCH2OH > R2CHOH > R3COH
这是因为在液相中有溶剂化作用,R3CO-由于R3C体积增大,溶剂化作用小,负电荷不易被分散,稳定性差,因此R3COH中的质子不易解离,酸性小。而RCH2O-体积小,溶剂化作用大。因此RCH2OH中的质子易于解离,酸性大。一般pKa值是在液相测定的,很多反应也是在液相中进行的。因此根据液相中各类醇的酸性的大小顺序,认为烷基是给电子的。
各类醇的共轭酸在水中酸性的强弱,也由它们的共轭酸在水中的稳定性来决定,共轭酸的空间位阻小,与水形成氢键而溶剂化的程度愈大,酸性就愈低。如空间位阻大,溶剂化作用小,质子易离去,酸性强。