Alcoholes y fenoles

13/04/2023

ALCOHOLES Y FENOLES• Los alcoholes contienen

el grupo funcional - OH• Se derivan de

hidrocarburos saturados o no saturados al sustituir por lo menos un H con un grupo - OH

• También se consideran como derivados del agua al reemplazar un H por un radical orgánico

• Los fenoles contienen el grupo funcional - OH

• Se derivan de los hidrocarburos aromáticos al sustituir por lo menos un H con un grupo - OH

• También se consideran como derivados del agua al reemplazar un H por un radical aromático

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NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Y FENOLES

• A los alcoholes se los nombra de acuerdo con la IUPAC con la raíz del nombre del hidrocarburo de procedencia y la terminación OL

• En forma tradicional se utiliza el nombre genérico alcohol y el específico con la raíz del nombre del hidrocarburo con la terminación ÍLICO

• A los fenoles, según la IUPAC se los nombra: a) indicando el o los números posicionales de los radicales b) el o los nombres de los radicales en orden preestablecido y c) la palabra FENOL

• También se los identifica con nombres comerciales: catecol, resorcinol, hidroquinona, etc.

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CLASIFICACIÓN DE LOS ALCOHOLES POR LA POSICIÓN DEL GRUPO FUNCIONAL OH

• Alcoholes primarios.- Cuando el grupo funcional - OH está unido a un carbono primario: R - CH2 - OH

• Alcoholes secundarios.-Cuando el grupo funcional -OH está unido a un carbono secundario: R - CH.OH - R’

• Alcoholes terciarios.- Cuando el grupo funcional - OH está unido a un carbono terciario: R - C.OH - R’

| R”

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CLASIFICACIÓN DE LOS ALCOHOLES POR EL N° DE GRUPOS FUNCIONALES OH

• Alcoholes monovalentes o monoles.- Cuando el alcohol tiene un grupo funcional OH: CH3 - CH2.OH

• Alcoholes divalentes o glicoles.- Cuando tienen dos grupos funcionales OH contiguos:

CH2.OH - CH2.OH• Alcoholes trivalentes o gliceroles.-

Cuando tienen tres grupos funcionales OH contiguos:

• CH2.OH - CH.OH - CH2.OH

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PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALCOHOLES SATURADOS, MONOLES O

ALCANOLES

• Los alcanoles son líquidos desde C1 hasta C11

• La mayoría de alcoholes líquidos son miscibles con el agua en todas las proporciones y disminuye al elevarse el peso molecular

• Son sólidos de C12 en adelante

• Los puntos de ebullición son más elevados que los de los alcanos correspondientes con rangos entre 100 y 200°C. Por ejemplo, el punto de ebullición del etanol es 78°C mientras que el del etano es - 87°C

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PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FENOLES

• La mayoría de los fenoles son sólidos a 25°C

• Son poco solubles en agua a menos que contengan otros grupos funcionales que interaccionen con ella, pero se disuelven en solventes orgánicos

• Las soluciones acuosas diluidas de los fenoles se emplean como antisépticos y desinfectantes

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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ALCOHOLES

• Acción de los ácidos.-Los alcoholes reaccionan con ácidos minerales y orgánicos para dar ésteres con eliminación de agua:

R-OH + AH R-A + H2O 2CH3.OH + H2SO4 (CH3)2SO4 +2H2O

CH3-CH2.OH + CH3-CO.OH CH3-CO.O-CH2-CH3 + H2O

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• Acción de los metales.- Los alcoholes anhidros reaccionan con los metales alcalinos como el sodio o el potasio dando como resultado compuestos llamados alcoholatos con eliminación de hidrógeno:

R-OH + Na R-ONa + 1/2 H2

CH3-CH2.OH + Na CH3-CH2.ONa + 1/2 H2

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• Deshidratación.- Los alcoholes se deshidratan en presencia de H2SO4, H3PO4 o ZnCl2 transformándose en alquenos:

R-CH.H-CH.OH-R’ R-CH=CH-R’ + H2O

CH3-CH.H-CH.OH-CH3 CH3-CH=CH-CH3 + H2O

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• El glicerol o glicerina, reacciona con el ácido nítrico produciendo la nitroglicerina, explosivo que fue descubierto por Alfred Nobel en 1866

H2C-OH H2C-ONO2 | | HC-OH + 3HONO2 H2SO4 HC-ONO2 + 3H2O | | H2C-OH H2C-ONO2

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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS FENOLES

• Los fenoles reaccionan con sodio metálico produciendo fenóxidos. Las reacciones son análogas a las de los alcoholes:

_OH _ONa 2 + 2Na 2 + H2

Fenol Fenóxido de sodio

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MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE LOS ALCOHOLES

• El metanol fue producido durante años por destilación seca de la madera. Pero en la actualidad se prepara a partir de monóxido de carbono e hidrógeno a altas temperaturas y presiones en presencia de catalizadores (mezclas de óxidos de Zn, Cu, Cr):

• CO + 2H2 150 atm, 400°C CH3OH catalizador

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• El etanol, alcohol etílico o alcohol de grano fue preparado por primera vez mediante fermentación:el jarabe, residuo en la purificación del azúcar de caña, cuando se lo hace fermentar permite obtener etanol:

C12H22O11 + H2O levaduras 4CH3-CH2.OH + 4CO2

• También la degradación bioquímica de glúcidos como la glucosa en condiciones apropiadas da etanol:

C6H12O6 levaduras 2CH3-CH2.OH + 2CO2

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• Los métodos de Grignard permiten obtener alcoholes primarios, secundarios y terciarios:

• Alcoholes primarios.- Reactivo de Grignard con el aldehído metanal:

R-MgX + H-C-O.H R-CH2-OMgX +H2O

R-CH2.OH + XMg-OH

CH3-MgCl + H-C-O.H CH3-CH2-OMgCl +H2O

CH3-CH2.OH + ClMg-OH

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MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE ALCOHOLES

• Alcoholes secundarios.- Se obtienen mediante el reactivo de Grignard y un aldehído excepto el fórmico:

R-C-O.H + R-MgX R-CH-OMgX +H2O | -XMgOH

RR-CH.OH | RCH3-C-O.H + CH3-MgCl CH3-CH-OMgCl +H2O

| -ClMgOH

CH3

CH3-CH.OH | CH3

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ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

• Son compuestos orgánicos que contienen el grupo carboxilo, presentan reacción ácida ante los indicadores, la mayoría son ácidos débiles en comparación con los ácidos inorgánicos fuertes como el HCl. Su fórmula general es:

R-CO.OH CH3-CO.OH ácido etanoico o acético

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NOMENCLATURA DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

• Según la IUPAC se utiliza 1° la palabra ácido y luego la raíz del nombre del hidrocarburo del cual proviene con la terminación oico.

• También se utilizan los nombres comunes o tradicionales, llamados comerciales.

Nombre IUPAC Nombre común

ácido metanoico ácido fórmico ácido etanoico ácido acético ácido butanoico ácido n-butírico

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CLASIFICACIÓN DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

• Los ácidos carboxílicos se clasifican de acuerdo al número de grupos funcionales

-CO.OH que contengan:• Ácidos monocarboxílicos, monobásicos o

alcanóicos.- Cuando tienen un solo grupo funcional -CO.OH:

CH3-CO.OH ácido etanoico o acético CH3-CH2-CO.OH ácido propanoico o propiónico

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• Ácidos dicarboxílicos o dibásicos.- Cuando tienen dos grupos funcionales -CO.OH siendo su fórmula general HO.OC-(CH2)n-CO.OH

HO.OC-CO.OH ácido etanodioico u oxálicoHO.OC-CH2-CO.OH ácido propanodioico o malónicoHO.OC-CH2-CH2-CO.OH ácido butanodioico o succínico

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• Ácidos policarboxílicos o polibásicos: son aquellos ácidos que tienen tres o más crupos funcionales carboxilo en su estructura.

1CO.OH-2CH2-3CH-4CH2-5CO.OH

|

CO.OH

Ácido -3 - metanoil pentanodioico

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• Ácidos carboxílicos polifuncionales: son aquellos ácidos que a más del grupo funcional carboxilo, tienen en su estructura otros grupos funcionales.

1CO.OH-2CH2-3CH-4CH2-5CO.OH

|

NH2

Ácido -3 - amino pentanodioico

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PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS MONOBÁSICOS

• Estado físico.- Los primeros términos hasta C9 son líquidos, los términos medios son de consistencia aceitosa y los términos superiores son sólidos cristalinos.

• Olor.- Los primeros términos tienen olor irritante, los términos medios, olor rancio y repugnante y los términos superiores, por lo general no presentan ningún olor.

• Solubilidad.- Los 3 primeros ácidos son solubles en agua, en adelante, la solubilidad decrece a medida que aumenta el peso molecular, pero los ácidos que son insolubles en agua, son solubles en alcohol, éter, benceno y cloroformo.

• Punto de ebullición.- Los puntos de ebullición aumentan de acuerdo al número de átomos de carbono.

• Punto de fusión.- Los puntos de fusión son muy variables.

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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

• Formación de sales.- Los ácidos carboxílicos reaccionan con los hidróxidos metálicos principalmente de sodio y potasio dando sales metálicas:

R-CO.OH + M-OH R-CO.OM + H2OCH3-CO.OH + NaOH CH3-CO.ONa + H2O

acetato de sodio

CH3-CO.OH + KOH CH3-CO.OK + H2O

acetato de potasio

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• Formación de ésteres.- Los ácidos carboxílicos reaccionan con los alcoholes dando como resultado un éster:

R-CO.OH + R-OH R-CO.OR + H2OCH3-CO.OH + CH3.OH CH3-CO.O-CH3 + H2O ác. Acético metanol acetato de metilo agua

CH3-CO.OH + CH3-CH2.OH CH3-CO.OCH2-CH3 + ác. Acético etanol acetato de etilo

H2O agua

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• Formación de cloruros de ácido.- Los ácidos carboxílicos reemplazan el (OH) por un átomo de cloro cuando reaccionan con tricloruro de fósforo (PCl3), pentacloruro de fósforo (PCl5) o cloruro de tionilo (SOCl2):

• 3HCO.OH + PCl3 3HCO.Cl + H3PO3

ác. Metanoico cloruro de metanoilo

• HCO.OH + PCl5 HCO.Cl + HCl + POCl3

• HCO.OH + SOCl2 HCO.Cl + HCl + SO2

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MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

• Oxidación.- Es un método empleado en el laboratorio, consiste en la oxidación de los alcoholes primarios o aldehídos con KMnO4 o K2Cr2O7 disueltos en H2SO4:

• CH3-CH2.OH K2Cr2O7 CH3-CO.OH etanol H2SO4 ácido etanoico

• CH3-CH.O K2Cr2O7 CH3-CO.OH etanal H2SO4 ácido etanoico

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MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

• Hidrólisis de ésteres.- Al reaccionar un éster con agua en autoclave (en presencia de H2SO4 o NaOH en solución diluida como catalizadores):

• R-CO.OR + HOH R-CO.OH + R-OH

• CH3-CO.OCH3 + HOH CH3-CO.OH + CH3.OH

acetato de metilo agua ácido acético metanol

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ALDEHÍDOS

• Concepto.- Son funciones orgánicas oxigenadas que resultan de la oxidación moderada de los alcoholes primarios. Su grupo funcional es R-CH.O (carbonilo):

• H-CH.O aldehído metanal o formaldehído• CH3-CH.O aldehído etanal o aldehído acético

• CH3-CH2-CH.O aldehído propanal o propiónico

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NOMENCLATURA DE LOS ALDEHÍDOS

• IUPAC.- Se utiliza en 1er lugar la palabra aldehído y luego la raíz del nombre de los hidrocarburos alifáticos con la terminación al:aldehído metanal, aldehído etanal, etc.

• Tradicional.- Se utiliza en 1er lugar la palabra aldehído y luego el nombre específico común correspondiente a los ácidos carboxílicos: aldehído fórmico, aldehído acético, etc.

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CLASIFICACIÓN DE LOS ALDEHÍDOS

• Aldehídos alifáticos.- Cuando el grupo funcional -CH.O se encuentra junto a un radical alifático:

CH3-CH.O aldehído etanal• Aldehídos aromáticos.- Cuando el grupo

funcional -CH.O se encuentra junto a un radical aromático:

C6H5-CH.O benzaldehído

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PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALDEHÍDOS

• Estado físico.- El metanal es gaseoso; del etanal al dodecanal (C12) son líquidos y del (C13) en adelante son sólidos.

• Olor.- Los cinco primeros términos tienen olor intenso y característico, los términos superiores son de olor agradable parecido al de flores y frutas.

• Punto de ebullición.- Los puntos de ebullición son más altos que los de los hidrocarburos de peso molecular comparable.

• Densidad.- Los aldehídos alifáticos líquidos tienen una densidad próxima a 0,82 g/cc.

• Solubilidad.- Los aldehídos de hasta 5 carbonos son solubles en agua y ésta decrece conforme aumentan los átomos de carbono.

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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ALDEHÍDOS

• Oxidación.- Los aldehídos al oxidarse dan como producto ácidos carboxílicos.

• CH3-CH.O + 1/2O2 CH3-CO.OH• El reactivo de Tollens (solución amoniacal de AgNO3)

y el de Fehling actúan como agentes oxidantes de los aldehídos.

• R-CH.O + 2Ag(NH3)+2 + 2OH- R-CO.ONH4 + 2Ag +

3NH3 + H2O• R-CH.O + 2Cu++ + NaOH R-CO.ONa + Cu2O

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• Reducción.- Los aldehídos se reducen a alcoholes primarios mediante hidrogenación catalítica o empleando agentes reductores:

• R-CH.O + H2 Pt R-CH2.OH

aldehído alcohol primario

• CH3-CH.O + H2 Pt CH3-CH2.OH

etanal etanol

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• Adición del reactivo de Grignard.- Los aldehídos con el reactivo de Grignard se transforman en alcoholes secundarios:

R R

| |• R-CH.O + R-MgX R-CH-OMgX H2O R-CH.OH + Mg(OH)X H

CH3 CH3

| |• CH3-CH.O+CH3-MgCl CH3-CH-OMgCl H2O CH3-CH.OH +Mg(OH)Cl

H

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MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE ALDEHÍDOS

• Oxidación de alcoholes primarios.- Este método de preparación se llama también deshidrogenación, ya que los alcoholes sufren la pérdida de hidrógeno, para evitar la reacción en cadena que termina en ácidos carboxílicos, se debe destilar el aldehído a medida que el alcohol se va oxidando:

• R-CH2.OH + 1/2O2 K2Cr2O7 R-CH.O + H2O H2SO4

• CH3-CH2.OH + 1/2O2 K2Cr2O7 CH3-CH.O + H2O etanol H2SO4 etanal

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MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE LOS ALDEHÍDOS

• Reducción de cloruros de ácido.- Este método se conoce como reducción de Rosenmund y consiste en la hidrogenólisis catalítica controlada para evitar la posterior reducción a alcohol:

• R-CCl.O + H2 Pd R-CH.O + HCl BaSO4

• CH3-CCl.O + H2 Pd CH3-CH.O + HCl

cloruro de etanoilo BaSO4 etanal

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CETONAS

Concepto.-Son funciones orgánicas que resultan de la oxidación moderada de los alcoholes secundarios,se caracterizan por tener el grupo carbonilo,el grupo funcional es R-CO-R’:

• CH3-CO-CH3 propanona o acetona• CH3-CO-CH2-CH3 2-butanona o etilmetilcetona• CH3-CH2-CO-CH2-CH3 2-pentanona o dietil cetona

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NOMENCLATURA DE LAS CETONAS

• IUPAC.- Se las nombra escribiendo en 1er lugar la raíz del nombre del hidrocarburo de procedencia y luego el sufijo ona, a partir de la 5a cetona, se debe indicar antes del nombre el N° posicional del carbonilo:

• propanona, butanona, 2-pentanona, 3-pentanona• Tradicional.- Se las nombra identificando por separado los

radicales y luego la palabra cetona o utilizando nombres comerciales:

• dimetil cetona o acetona, metil-etil cetona, etil-fenil cetona.

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CLASIFICACIÓN DE LAS CETONAS• Las cetonas se clasifican de acuerdo al tipo de radicales que

poseen:• Cetonas alifáticas.- Cuando los radicales son de origen

alifático (hidrocarburos lineales): CH3-CO-CH3 propanona o acetona• Cetonas aromáticas.- Cuando los radicales son de origen

aromático (hidrocarburos bencénicos): C6H5-CO-C6H5 difenil cetona o benzofenona• Cetonas mixtas.- Cuando un radical es alifático y el otro

aromático: CH3-CH2-CO-C6H5 etil-fenil cetona

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PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS CETONAS

• Estado físico.- Los primeros términos son líquidos, mientras que los términos medios y superiores son sólidos.

• Puntos de ebullición.- Son superiores a los de hidrocarburos de igual peso molecular.

• Solubilidad.- Las cetonas que contienen hasta 5 átomos de C son considerablemente solubles en agua y la solubilidad disminuye conforme aumenta el N° de átomos de C.

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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LAS CETONAS

• Reducción.- Las cetonas se reducen a alcoholes secundarios mediante hidrogenación catalítica o empleando agentes reductores:

• R-CO-R + H2 Ni R-CH.OH-R

• CH3-CO-CH3+H2 Ni CH3-CH.OH-CH3

propanona 2-propanol o isopropanol

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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LAS CETONAS

• Adición del reactivo de Grignard.- Cuando a una cetona se le añade el reactivo de Grignard, ésta se transforma en alcohol terciario:

R R | |

• R-CO-R + R-MgX R-COMgX H2O R- C-OH + Mg(OH)X | H |

R R CH3 CH3

| |CH3-CO-CH3+CH3MgCl CH3-COMgCl H2O CH3-C-OH+Mg(OH)Cl

| H | CH3 CH3

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MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE CETONAS

• Oxidación de alcoholes secundarios.- Los alcoholes secundarios se oxidan en presencia de KMnO4 o K2Cr2O7 disueltos en H2SO4 transformándose en cetonas:

• CH3-CH.OH-CH2-CH3 + 1/2O2 KMnO4

2- butanol H2SO4

CH3-CO-CH2-CH3 + H2O

2- butanona

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MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE LAS CETONAS

• Acilación de Friedel y Crafts.- Es una reacción característica de los compuestos aromáticos con cloruros de ácido en presencia de AlCl3 disuelto en CS2:

• R-CO.Cl + Ar-H AlCl3 Ar-CO-R + HCl CS2

CH3-CO.Cl + H AlCl3 CO-CH3 + CS2

HCl

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FUNCIÓN ÉTER

• Concepto.- Es una función oxigenada en la que sus compuestos pueden considerarse como derivados del agua, en cuya molécula se han sustituido sus dos hidrógenos por radicales alquílicos o arílicos:

• H-O-H R-O-R CH3-O-CH3

agua fórmula general éter dimetílico• También se los considera como derivados de un alcohol

al sustituir el hidrógeno funcional por un radical alquílico:

• R-OH R-O-R CH3-OH CH3-O-CH3

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NOMENCLATURA DE LOS ÉTERES• IUPAC.- Se nombra en 1er lugar los radicales en

orden de complejidad o en orden alfabético y en 2° lugar la palabra éter:

CH3-O-CH2-CH3 metil-etil-éter ó etil-metil-éter• Tradicional.- En 1er lugar se escribe la palabra

éter, luego el prefijo di si los radicales son iguales o los nombres de los radicales en el orden preestablecido si son diferentes:

CH3-O-CH2-CH3 éter metiletílico ó éter etilmétilico

CH3-O-CH3 éter dimetílico

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CLASIFICACIÓN DE LOS ÉTERES

• Éteres simples.- Cuando los dos radicales son iguales:

• R-O-R CH3-CH2-O-CH2-CH3 éter dietílico

• Éteres mixtos.- Cuando los dos radicales son diferentes:

• R-O-R’ CH3-O-CH2-CH2-CH3 éter metilpropílico

• Éteres internos o epóxidos.- Cuando proceden de la deshidratación de un glicol:

• CH2.OH-CH2.OH CH2 - CH2 + H2O

O etilenglicol óxido de etileno

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PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ÉTERES

• La mayor parte de los éteres son líquidos.• Sus puntos de ebullición son muy

inferiores que los de los alcoholes de los cuales se derivan.

• Son incoloros, más ligeros que el agua, y su olor es agradable.

• Son poco solubles en agua.• Son buenos disolventes, pero son muy

volátiles e inflamables.

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PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ÉTERES

• Hidrólisis.- Los éteres por ebullición prolongada con ácido sulfúrico diluido se transforman en alcoholes:

• R-O-R’ + H-OH R-OH + R’-OH

• CH3-CH2-O-CH2-CH3 + H-OH

CH3-CH2.OH + CH3-CH2.OH

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• Acción de los ácidos halohídricos.- Estos ácidos y en especial el iodhídrico, con variación de temperatura y la cantidad de solución concentrada, se puede obtener lo siguiente:

• R-O-R + HI R-I + R-OH• R-O-R + 2HI 2R-I + H2O • El radical más pequeño se halogena 1ro

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• Acción del pentacloruro de fósforo.- Los éteres por reacción con el PCl5 se transforman en dos moléculas de cloruro de alquilo:

• R-O-R’+PCl5 POCl3+ R-Cl + R’-Cl

• CH3-CH2-O-CH2-CH3 + PCl5 POCl3 + 2CH3-CH2.Cl

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MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE ÉTERES

• Deshidratación de alcoholes.- Al deshidratar alcoholes primarios, calentándolos con ácido sulfúrico concentrado se obtiene éteres:

• R-CH2.OH + H2SO4 H2O + R-CH2.HSO4

R-CH2.HSO4 + R-CH2.OH R-O-R + H2SO4

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MÉTODOS DE PREPARACIÓN DE ÉTERES

• Método de Williamson.- Consiste en hacer reaccionar un halogenuro de alcohilo con un alcoholato alcalino para obtener tanto éteres simples como mixtos:

• R-ONa + X-R NaX + R-O-R

Alcoholes y fenoles

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