Post on 16-Feb-2015
QUIMICA ORGANICA
ALCOHOLES
ALCOHOLESSon compuestos de fórmula general R-OH, en donde R es cualquier grupo
alquilo, incluso substituido. El OH puede ser primario, secundario o terciario, puede ser de cadena abierta o cíclico, puede contener un doble enlace, un átomo de halógeno, o anillo aromático.
CH3 OH CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
OH
OHOH
CH3
OH
Cl
El grupo OH es el grupo funcional de los alcoholes (OH hidroxilo), el cual determina las propiedades características de esta familia de compuestos. Cuando el grupo OH se encuentra unido directamente a un anillo aromático, no son alcoholes, sino fenoles.
Los alcoholes pueden ser primarios, secundarios o terciarios, según el átomos de carbono al cual está unido el grupo OH.
ALCOHOLES
GRUPO FUNCIONAL FENOL ALCOHOL BENCILICO
4-METIL, 1-PENTANOL 4-METIL, 2-PENTANOL 4-METIL, 4-PENTANOL
1rio
OH
R O
H
d(- )
d(+)
OH
CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
OH
2rio
3rio
ALCOHOLESNOMENCLATURA
Se nombran por tres sistemas:
NOMBRES COMUNES
Los alcoholes simples se nombran con la palabra alcohol seguida del nombre del grupo alquílico.Son compuestos de fórmula general R-OH, en donde R es cualquier grupo alquilo, incluso substituido. El OH puede ser primario, secundario o terciario, puede ser de cadena abierta o cíclico, puede contener un doble enlace, un átomo de halógeno, o anillo aromático.
CH3 OH CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
OH
OHOH
CH3
OH
Cl
ALCOHOLMETILICO
ALCOHOLISOPROPILICO
ALCOHOLTERBUTILICO
ALCOHOL-CLORO
PROPILICO
ALCOHOL CICLOBUTILICO ALCOHOL 2,4-
CICLOHEXADIENILICO
ALCOHOLESSistema carbinol: Se considera a los alcoholes como derivados del alcohol
metílico CH3OH (carbinol), se nombra los grupos que reemplazan a cada uno de los hidrógenos del grupo CH3- por separado y finalmente de agrega el sufijo carbinol para indicar la presencia de la porción C-OH.
CARBINOL
DIMETILCARBINOL
TRIMETILCARBINOL
1-(1-CLORO)METILCARBINOL
FENILCARBINOL
CH3 OH CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
OH
CH3
OH
ClOH
IUPAC
Se elige como estructura matriz la cadena continua más larga que contenga el grupo OH .
ALCOHOLESSe indica la posición del grupo OH en la cadena matriz por medio de un
número, el cual es generalmente el más bajo posible.
Los grupos unidos a la cadena matriz se indican también por medio de números.
A la cadena matriz se le asigna el nombre de acuerdo al número de átomos de carbono que contiene, cada nombre deriva reemplazando la terminación o del alcano por ol del alcohol.
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
OH
CH3
1
2
3
4
56
7
89
1011
5-ISOPROPIL,
6-ETIL,
4,8-DIMETIL
2-UNDECANOL
ALCOHOLESLos alcoholes con dos grupos OH se conocen con el nombre de glicoles, los
que tienen nombres comunes o IUPAC.
ETILENGLICOL
H
H
OH
H
OH
H
OH
OHH
HH
H
CH3
CH3OH
OH H
H
OH
OH
H H
H
H
H
H
H H
CICLOPROPANODIOL 3,4-HEXANODIOLCICLOHEXANODIOL
ALCOHOLESPROPIEDADES FÍSICAS
Los alcoholes contienen el grupo OH muy polar, el cual tiene H unido a O, un
elemento muy electronegativo, lo que permite la formación de puentes de H.
Los alcoholes demuestran un punto de ebullición creciente con el incremento del número de átomos de C y una disminución del mismo con la ramificación. Sin embrago lo notable es el punto de ebullición elevado de los alcoholes con relación a los hidrocarburos de igual peso molecular. Esto se debe a que los alcoholes son líquidos asociados al igual que el agua, y sus puntos de ebullición elevados se deben a la mayor energía necesaria para vencer los puentes de H que mantienen unidas a las moléculas.
La solubilidad de los alcoholes también refleja la tendencia de estos compuestos a la formación de los puentes de H, por ello los alcoholes inferiores son miscibles en agua, ya que se forman puentes de H entre las moléculas de agua y alcohol. Los tres primeros alcoholes son miscibles en agua, n-butanol tiene una solubilidad de 8g/100g de agua, n-pentanol 2g y n-hexanol 1g. Los alcoholes superiores son aún menos solubles.
Los alcoholes polihidroxilados como el etilenglicol, presentan puntos de ebullición más altos por la presencia de dos grupos OH en su estructura, los glicoles inferiores son miscibles en agua.
ALCOHOLES
CH3
O H
CH3
OH
CH3
O H
OH
H
H O
H
CH3
O
H
PUENTES DE HIDROGENO
FUENTE INDUSTRIAL
Hay dos sistemas para obtener alcoholes industrialmente, el primero es la hidratación de alquenos, los cuales a su vez se obtienen del cracking del petróleo. El segundo es la fermentación de carbohidratos.
ALCOHOLESLos alquenos con hasta cuatro o cinco átomos de carbono pueden
separarse de la mezcla obtenida del cracking del petróleo, los cuales pueden convertirse fácilmente en alcoholes por adición directa de agua o por adición de ácido sulfúrico seguida de una hidrólisis.
Los alcoholes que se obtienen por este proceso siguen la regla de Markovnikov y el único alcohol que se puede lograr con este método es el etanol.
CH2 CH2
CH3
CH2
OH2
H2SO4
CH3
OH
CH3
CH3
OH
ALCOHOLESFermentación de carbohidratos: La fermentación de azúcares con
levadura es el proceso químico sintético más antiguo empleado por el hombre, y sigue siendo de enorme importancia para la preparación de alcohol etílico y ciertos otros alcoholes. Los azúcares provienen de la melaza de la caña de azúcar o del almidón de varios granos.
Cuando la materia prima es el almidón, además de etanol se obtiene aceite fusel (licor de calidad inferior), que es una mezcla de alcoholes primarios: n-propanol, isobutanol, alcohol amílico.
O
OH
HH
H
OH
OH
H OH
H
OH
MELASA
ALMIDON
LEVADURA CH3
OH
ALCOHOLESEl etanol no es solamente el producto químico más antiguo, sino uno
de los más importantes.
El etanol se usa como solvente, para lacas, barnices, perfumes, condimentos, medio de reacción para cristalización, extracciones, y materia prima para síntesis de muchos productos orgánicos.
El etanol se prepara industrialmente a partir del etileno obtenido del cracking del petróleo, de la fermentación de la caña de azúcar y de varios granos.
El etanol es el alcohol de las bebidas alcohólicas, depende de que tipo de bebida alcohólica se requiera para prepararlo a partir de una determinada fuente vegetal. El sabor especial de las bebidas alcohólicas no depende del etanol, sino de ciertas substancias que se le pueden agregar o se generen en la misma fermentación
.
Medicinalmente, el etanol se conoce como hipnótico, es el menos tóxico de todos los alcoholes. El metanol es tóxico produce ceguera y la muerte.
ALCOHOLESIndustrialmente el etanol se expende como alcohol industrial
agregándole un desnaturalizante (metanol y gasolina) para que no se use como bebida alcohólica. Químicamente puro se conoce como alcohol absoluto, se usa en los laboratorios, pero es controlado estrictamente por los gobiernos. En medicina se usa para preparar muchos medicamentos, como solvente e incluso como antiséptico solo o en combinación con otras substancias como el mentol.
Todo el etanol se comercializa como etanol al 95 %, excepto en la bebidas alcohólicas que tienen su propio contenido alcohólico, dependiendo de la bebida que se trate.
ACIDOS GRASOS
CH3 O
OH
H2
Pt
P, D
CH3
OHn n
ALCOHOLES
CH2 CH2
OH2H2SO4
O SO3H
H
H
H H
H OH
H
H
H H
H
2. Adición de ácido sulfúrico a alquenos, seguida de hidrólisis.
PREPARACIÓN DE ALCOHOLES
1. Hidratación de alquenos.
H
H H
H
OH2
H2SO4OH
H
H
H H
H
ALCOHOLES
H
H H
H
OH2 H3CCOOHg OH
H
H
H H
OH
H
H
H H
H
Hg(CH3COO)2 NaBH4
4. Hidroboración-oxidación. (Anti Markovnikov)
3. Oximercurización-Desmercurización. (Markovnikov)
H
H H
H
H2B H
H
H
H H
OH
H
H
H H
H
(BH3)2H2O2
NaOH
ALCOHOLES5. Síntesis de Grignard.
H
O
H CH3 Mg
Cl
ETER
H
O
H
CH3 Mg
Cl
OH2 H
OH
H
CH3
CH3
O
H CH3 Mg
Cl
ETER
CH3
O
H
CH3 Mg
Cl
OH2 CH3
OH
H
CH3
CH3
O
CH3 CH3 Mg
Cl
ETER
CH3
O
CH3
CH3 Mg
Cl
OH2 CH3
OH
CH3
CH3
ALCOHOL 1rio
ALCOHOL 2rio
ALCOHOL 3rio
ALCOHOLES
CH3
Cl
OH2
Na OH
CH3
OH
7. Reducción de compuestos de carbonilo.
6. Hidrólisis de halogenuros de alquilo.
CH3
H
O
LiAlH4
H2SO4
CH3
OH
CH3
CH3
O
H2
Pt
CH3
OH
CH3
CH3
OH
O
LiAlH4 CH3
OH
ETER
ALCOHOLES8. Reacción de alquenos con KMnO4.
CH3
CH3
KMnO4
H2SO4
CH3
OH
OH
CH3
ALCOHOLES
CH3
OH
ClH CH3
Cl
REACCIONES DE LOS ALCOHOLES
Los alcoholes tienen definidas sus propiedades químicas por el grupo funcional OH
1. Reacción con halogenuros de hidrógeno:
2. Reacción con trihalogenuros de fósforo.
CH3
OH
PCL3 CH3
Cl
+ H3PO3
ALCOHOLES
CH3
CH3
OHH2SO4
180ºC
CH3
CH3
3. Deshidratación.
4. Reacción con metales activos.
CH3
CH3
OHNa
CH3
CH3
O Na
+ H2
ALCOHOLES
CH3
OH
CH3
OH
O
+H2SO4
CH3
O
CH3
O
5. Formación de ésteres.
6. Oxidación.
CH3
OH
CH3
OH
CH3
CH3
OH
K2Cr2O7
KMnO4
KMnO4
H2SO4
H2SO4
H2SO4
CH3
H
OK2Cr2O7
H2SO4CH3
OH
O
CH3
OH
O
CH3
CH3
O
ETERESETERES
Son compuestos de fórmula R - O - R, R - O - Ar, Ar - O - Ar. Donde R es un grupo alquilo o Ar es un grupo arilo (bencénico).
Para designar a los éteres, generalmente indicamos los dos grupos unidos al oxígeno, seguidos por la palabra éter.
También se los puede nombrar como alcoxiderivados:
Si los dos grupos son idénticos, se dice que son simétricos, y si son diferentes, se dice que son asimétricos.
CH3 O
CH3
CH3 O
CH3
O CH3
DIMETILETER METIL, ETILETER
ETIL, FENILETER
ETERESPropiedades físicas:
El punto de ebullición de los éteres son similares a los de los alcanos de peso molecular equivalente y mucho más bajos que los de los alcoholes. Los puentes de hidrógeno que se dan en los alcoholes, no son posibles en los éteres, por cuanto no existe H enlazado al O.
La solubilidad de los éteres es comparable a la del alcoholes, de C2 a C5, pueden considerarse solubles en agua, posiblemente se debe este comportamiento a que posiblemente forma puentes de H con el solvente acuoso.
Fuente industrial:
Varios éteres simétricos con grupos alquilo menores se preparan en gran escala para usarlos como solventes. El más importante de estos es el éter etílico, el cual es un anestésico y solvente usado en extracciones y en preparación de reactivos de Grignard, incluidos para este uso los éteres isopropilicos y n-butílicos.
ETERESSe preparan estos compuestos por reacción entre un alcohol y el ácido
sulfúrico, se pierde una molécula de agua por cada dos moléculas de alcohol que interviene en la reacción, es una deshidratación, la cual se controla mediante las condiciones de reacción con ácido sulfúrico en exceso y a 140 C.
Esta reacción queda limitada a la preparación de éteres simétricos, pues la mezcla de alcoholes genera una mezcla de productos y no es importante.
El exceso de ácido sulfúrico en la reacción previene la formación de un peróxido, el cual puede ser muy explosivo y peligroso al contacto con el aire.
Preparación de éteres:
1. Deshidratación de alcoholes.
CH3
OH
H2SO4
180ºC
CH3
O
CH3
ETERES
CH3
Cl
+
ONa
O CH3
2. Síntesis de Williamson.
3. Alcoximercurización-desmercurización. (Markovnikov).
H
H H
HCH3 OH
Hg(OOCCF3)2
H
H
HgOOCCF3
O
H
HCH3
NaBH4
H
HO
H
HCH3
H
ETERESReacciones de los éteres:
Son compuestos relativamente poco reactivos, la unión éter es muy estable frente a las bases, agentes oxidantes y reductores. Unicamente dan un tipo de reacción: degradación por ácidos.
Los ácidos deben ser concentrados y las temperaturas elevadas.
CH3
O
CH3
O CH3
ClH
ClH
(c)
(c)
D
D
CH3
OH
2
OHCH3
OH
+
EPOXIDOS
H
O
H
H
H
EPOXIDOS
Son compuestos que tienen un anillo de tres átomos.
Son éteres, pero el anillo de tres miembros les confiere propiedades excepcionales.
El epóxido más importante es el óxido de etileno se lo prepara industrialmente por oxidación catalítica del etileno con aire.
OXIDO DE ETILENO U OXIRANO
H
O
H
H
H
H
H H
H
O2
Ag 250ºC
EPOXIDOS
H
O
H
H
H
H
H H
H
OH2
HCl
H
OH
H
H
H
Cl
NaOH
Preparación de epóxidos:
1. A partir de halohidrinas.
2. Peroxidación del doble enlace C = C.
H
H H
H
O
O
OH
O
H
H H
H
O
OH+
EPOXIDOSReacciones de los epóxidos:
1. Apertura catalizada por ácidos.
O
H
H H
HOH2
ACIDO
H
H H
OH
H
OH
O
H
H H
HCH3 OH
ACIDO
H
H H
O
H
OH CH3
O
H
H H
H
OH
ACIDO
H
H H
O
H
OH
O
H
H H
HClH
H
H H
Cl
H
OH
EPOXIDOS2. Apertura catalizada por bases.
O
H
H H
H
H
H H
O
H
OH
CH3
O
H
H H
H
H
H H
O
H
OH
O
H
H H
H
O
Na
H
H H
NH2
H
OH
CH3
O Na
NaOH
NaOH
NH3
EPOXIDOS3. Reacción con reactivos de Grignard.
O
H
H H
H
CH3 Mg
ClH
H H
H
O CH3Mg
Cl
OH2H
H H
H
OH CH3