ALCOHOLES

Q.F. Mg. LUIS MIGUEL FELIX VELIZ

1. Estructura y nomenclatura.

La estructura de un alcohol se asemeja a la del agua puesto que un alcohol procede de la sustitución formal de uno de los hidrógenos del agua por un

grupo alquilo.

En el agua el ángulo del enlace H-O-H es de 104.5º y el ángulo que forman los dos pares de electrones no compartidos es de 114º. Estos ángulos de enlace se pueden explicar admitiendo

una hibridación sp3 en el átomo de oxígeno.

ALCOHOLES

Son cadenas hidrocarbonadas que tienen por lo menos un grupo oxidrilo unido directamente al carbono alifático, da como resultado la familia de los compuestos denominados alcoholes

R-OH. CLASIFICACIÓN:

1.-ALCOHOLES PRIMARIOS:

2.-ALCOHOLES SECUNDARIOS:

3.-ALCOHOLES TERCIARIOS:

Una manera de organizar la familia de los alcoholes es clasificar a los alcoholes en primarios, secundarios o terciarios de acuerdo con el tipo de átomos de carbono enlazados al grupo OH.

NOMENCLATURA:

• A) Una nomenclatura trivial bastante usada en la industria señala la existencia del grupo oxhidrilo anteponiendo la palabra alcohol al nombre del radical hidrocarbonado (alquilo) seguido de la terminación ico. Ejm. CH3-CH2OH

Alcohol etílico• B) Otra nomenclatura trivial empleada con los primeros

términos, asigna el nombre de CARBINOL al primer término de la serie homóloga (CH3OH) y se considera a los

otros grupos alquilo como sustituyentes.

Los nombres de los sustituyentes se arreglan a menudo en orden alfabético. Ejm. CH3OH CARBINOL

CH3-CH2OH METIL CARBINOL

• C) NOMBRE (SISTEMATICO) IUPAC: Se asigna al grupo -OH la terminación OL, se selecciona la cadena de carbono más larga a la cual esté directamente unido al oxhidrilo, se numera de tal manera que el grupo oxhidrilo tenga el menor número posible.

• Indique la posición del grupo oxhidrilo utilizando este número, indique las posiciones de otros sustituyentes utilizando los números correspondiente a su posición. El -OH tiene prioridad al numerar con respecto a los enlaces dobles y triples, Ejm.

CH3-CHOH-CH2-CH=CH2 4-penten-2-ol.• Los alcoholes que contienen dos grupos oxhidrilo se

conocen como GLICOLES. En el sistema IUPAC se llaman dioles.

CH2OH-CH2OH Etanodiol

METODOS DE OBTENCIÓN:• OXIDACIÓN DE ALQUENOS: La oxidación de los

alcoholes es una reacción orgánica muy común porque, según el tipo de alcohol y el oxidante empleado, los alcoholes se pueden convertir en aldehídos, en cetonas o en ácidos carboxílicos.

METODOS DE OBTENCIÓN• POR HIDRATACIÓN DE ALQUENOS CON H2SO4

• REDUCCIÓN DE COMPUESTOS CARBONILOS ( C=O) cuando es un aldehído se obtienen alcoholes

primarios, cuando es una cetona se forman alcoholes secundarios. Los reductores pueden ser: Platino (Pt), Paladio, (Pd), Níquel-Raney (Ni), LiAlH4 (Hidruro de Litio y Aluminio), hidruro de boro y sodio (NaBH4) hidruro de litio y Boro.

• REACCIÓN DE REACTIVO DE GRIGNARD: (RMgX) El tipo de alcohol depende del compuesto carbonílico

empleado.

PROPIEDADES FISICAS • A temperatura ambiente, los alcoholes hasta 11

átomos de carbono son líquidos de 12 a más son sólidos. Densidad de alcoholes alifáticos es menor que el agua. El metanol, etanol y polialcoholes son miscibles con el agua, el butanol y alcohol amílico son poco solubles en agua , el resto es insoluble , en la solubilidad a mayor número de átomos de carbono esta disminuye.

• Debido a la presencia del grupo -OH son polares, tienden a formar puentes de hidrógeno, el punto de fusión y ebullición aumenten de acuerdo al número de carbonos que tengan.

PROPIEDADES QUIMICAS • En los alcoholes hay reacciones de sustitución de 2 tipos;

ruptura del: a) Enlace C- /OH b) Enlace C-O-/H• I)RUPTURA: -C-/O-H• A) REACCIÓN CON ACIDOS: Con H2SO4, KHSO4 y la

alúmina (Al2O3), H3PO4 se deshidrtan en caliente. El orden de reactividad es 3º 2º 1º. El hidrógeno procede del carbono más sustituido (Regla de Saytzeff)

REGLA SAYTZEFF: Los alquenos mas estables son aquellas que tienen el mayor número de grupos alquilo unidos a los átomos de carbono de doble enlace.

• B) FORMACIÓN DE HALUROS DE ALQUILO• REACCIÓN CON ACIDOS HALOGENADOS: HI, HBr,

HCl catalizada con ZnCl2

 

• II) RUPTURA: -C-O-/H• A)REACCIÓN CON METALES ACTIVOS

R-OH + M R-O-M +H2

• Los alcoholes primarios reaccionan más rápidamente que los terciarios (se pueden esperar hasta 24horas)

• B) FORMACIÓN DE ESTERES: Con ácidos carboxílicos

• C) REACCIONES DE OXIDAXIÓN: KMnO4 ó H2Cr2O7

Deshidratación bimolecular para formar éteres.En algunos casos un alcohol protonado puede ser atacado por otra molécula de alcohol mediante un mecanismo SN 2. Esta reacción tiene lugar cuando la deshidratación se efectúa sobre alcoholes primarios no impedidos. El resultado del proceso es la formación de agua y un éter. La síntesis industrial del dimetil éter (CH3-O-CH3) y del dietil éter (CH3CH2-O-CH2CH3) se efectúa de este modo: mediante calentamiento de los correspondientes alcoholes en presencia de H2SO4.

ETER

ETER

• Estructuralmente los éteres pueden considerarse derivados del agua o alcoholes, en los que se han reemplazado uno o dos hidrógenos, respectivamente, por restos carbonados.

• Los éteres son alcanos que poseen un sustituyente alcoxi (RO-).

• Los éteres son en general poco reactivos y se utilizan como disolventes.

Nomenclatura1. Los éteres pueden nombrarse como alcoxi

derivados de alcanos (nomenclatura IUPAC sustitutiva). Se toma como cadena principal la de mayor longitud y se nombra el alcóxido como un sustituyente.

2. La nomenclatura funcional (IUPAC) nombra los éteres como derivados de dos grupos alquilo, ordenados alfabéticamente, terminando el nombre en la palabra éter.

3. Los éteres cíclicos se forman sustituyendo un -CH2- por -O- en un ciclo. La numeración comienza en el oxígeno y se nombran con el prefio oxa- seguido del nombre del ciclo.

Ejemplos

1-Metoxipropano Metil propil eter

Cis-1,3-Dimetoxi-ciclohexano2-Metil-2-etoxi-butano

2-metiloxaciclopropano (epóxido de propileno)

1,4,7,10-tetraoxaciclododecano (éter 12-corona-4)

Propiedades Físicas y de enlace• La estructura angular de los éteres se explica bien asumiendo una

hibridación sp3 en el oxígeno, que posee dos pares de electrones no compartidos.

• Sus puntos de ebullición y fusión son muchos más bajos que los alcoholes referibles.

• Los éteres de cadena recta tiene un punto de ebullición bastante similar a los alcanos con peso molecular comparable. Por ejemplo: el éter C2-H5-O-C2-H5, con peso molecular 74 tiene un punto de ebullición de 35°C, y el alcano CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 de peso molecular 72 tiene un punto de ebullición de 36°C.

• Los éteres tienen una solubilidad en agua comparable con los alcoholes para peso molecular similar, así el éter C2-H5-O-C2-H5 tiene la misma solubilidad que el alcohol CH3-CH2-CH2-CH2-OH unos 8g/100ml de agua a 25°C.

Pero la presencia del oxígeno, que polariza los enlaces, y la existencia de la tensión, hace que los epóxidos, al contrario que los éteres normales, sean muy reactivos y extremadamente útiles en síntesis.Un caso muy especial lo constituyen los epóxidos, que son éteres cíclicos de tres miembros. El anillo contiene mucha tensión, aunque algo menos que en el ciclopropano.

Ciclopropano Epóxido de etileno

Preparación• La manera más simple de preparar un éter

es hacer reaccionar un alcóxido con un haluro o sulfonato de alquilo, en una secuencia típica SN2:

Esta reacción fue descubierta por Williamson a finales del siglo XIX.

Si la reacción de Williamson se lleva a

cabo intramolecularmente se obtienen éteres cíclicos

(reacción SN2 intramolecular).

La ciclación intramolecular de Williamsom es estereoespecífica:

Propiedades Químicas y Reacción de los éteres

• Los éteres son muy inertes químicamente y solo tiene unas pocas reacciones características

Reacción con los haluros de hidrógeno.Los haluros de hidrógeno (cuyas reactividades están en el orden HI>HBr>HCl) son capaces de romper los enlaces del oxígeno del éter y formar dos moléculas independientes. Los éteres alifáticos se rompen en dos moléculas del  haluro de alquilo correspondiente, mientras que en los éteres alquilo arilo se forman el alquil haluro correspondiente y fenol. Las reacciones que siguen con el HI sirven para ilustrar.

R-O-R'  +  HI  -------------------->  R-I  +  R'-I   +  H2OAr-O-R  +  HI  -------------->  Ar-OH   +  R-I

Reacción con el oxígeno del aire.Cuando los éteres están en contacto con el aire, espontánea y lentamente se produce su oxidación que genera un peróxido derivado muy inestable.La presencia de estos peróxidos son un elevado peligro potencial cuando el éter se somete a un proceso de destilación.

FENOL

FENOLES• Derivan de los hidrocarburos aromáticos

por la sustitución de uno o más hidrógenos por grupos hidroxilo -OH. Su formula general: Ar-OH

OH

FENOL

NOMENCLATURA

• En el sistema IUPAC los fenoles suelen recibir su nombre, cuando el -OH se considera como sustituyente recibe el nombre de OXI o HIDROXI.

• La familia del fenol son bactericidas activos. El fenol disuelto en agua se llama Acido carbólico (antiséptico) también se han sintetizado otros fenoles con actividad antiséptica. Por ejm.

• Hexilresorcinol—pastillas para la garganta.

METODOS DE OBTENCIÓN

• Sulfonación del benceno seguida de una Fusión alcalina

• Sal de Diazonio.

PROPIEDADES FISICAS

• El fenol es mas soluble en agua que otros fenoles debido al puente de hidrógeno que forma, al aumentar los grupos -OH en el anillo aromático incrementa su solubilidad en el agua.

• El fenol puro y los fenoles sustituidos suelen ser sólidos cristalinos incoloros, Muchos fenoles son de color rosa o café debido a las impurezas provenientes de la oxidación.

PROPIEDADES QUIMICAS• Fenoles como ácido: Aunque los fenoles y alcoholes tienen

estructuras similares, con ácidos mucho mas fuertes. Dos factores pueden ser los causantes de la creciente acidez de los fenoles respecto a los alcoholes. Primero la relativa estabilidad de los aniones y quizá la razón más importantes es el efecto de la solvatación.

•  Reacción de fenoles con base: Una importante consecuencia de la acidez es su reacción con ciertas bases. La reacción es reversible, la adición de un exceso de ácido mineral lo vuelve a convertir en fenol.

• Formación de esteres: síntesis de williamson

• Reacción de sustitución electrofílica aromática en los fenoles: El grupo hidroxilo es un potente activador y un orientador orto-para. Experimenta reacciones de halogenación, nitración, sulfonación y alquilación.