alcoholes clase
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Clase Alcoholes Quimica OrganicaTRANSCRIPT
COMPUESTOS OXIGENADOS
Son aquellos que tienen oxígeno en su composición:
Alcoholes, fenoles, aldehídos, cetonas, éteres, ácidos carboxílicos, sales orgánicas, ésteres, amidas, halogenuros de ácido, anhídridos, peróxidos.
ALCOHOLES
Los alcoholes tienen por fórmula general R-OH. Se consideran como productos de la sustitución de un hidrógeno del agua por un radical alquílico
Estructura del agua y del alcohol metílico
La estructura del metanol se parece a la estructura del agua, reemplazando uno de los átomos de hidrógeno del agua por un grupo alquilo.
El ángulo H-O-H en el agua es de 104,5º. El ángulo C-O-H en alcohol metílico es de 108,9º.
Tipos de alcoholesLos alcoholes se clasifican de acuerdo con el tipo de
átomo de carbono (primario, secundario o terciario) al que va enlazado el grupo hidroxilo. Los fenoles tienen un grupo hidroxilo enlazado a un átomo de carbono de un anillo bencénico.
Los alcoholes se clasifican de acuerdo con el tipo de átomo de carbono al que está unido el grupo hidroxilo. Los alcoholes en los que el grupo hidroxilo está unido a un carbono primario se consideran alcoholes primarios. Un alcohol secundario tiene el grupo hidroxilo unido al carbono secundario y un alcohol terciario está unido a un carbono terciario. Un grupo hidroxilo unido a un grupo metilo se denomina alcohol metílico
Tipos de alcoholes
NOMENCLATURA IUPAC (Nomenclatura Alcanol)
NOMENCLATURA
NOMENCLATURA
NOMENCLATURA COMÚN
El término glicol generalmente significa 1,2 diol o diol vecinal
NOMENCLATURA DE LOS DIOLES
NOMENCLATURA DE LOS FENOLES
OBTENCIÓN
1. FERMENTACIÓN:El etanol se obtiene mediante fermentación de carbohidratos (azúcares, almidones,
etc) por efecto de enzimas (levaduras). Industrialmente son muy utilizadas las melazas de caña de azúcar.
Una de las razones por la que los alcoholes son intermedios sintéticos importantes es porque se pueden sintetizar directamente a partir de una gran variedad de grupos funcionales (conversión de haluros de alquilo a alcoholes por sustitución, conversión de alquenos en alcoholes por deshidratación, hidroboración)
2. HIDRATACIÓN DE ALQUENOS:En presencia de H2SO4 concentrado y siguiendo la regla de
Markovnikov, se adiciona agua a los dobles enlaces formando alcoholes secundarios y promarios. Por este método no se pueden obtener alcoholes primarios.
CH3-CHCH2 + HOH CH3-CHOH-CH3
3. HIDROBORACIÓN DE ALQUENOS:Los diboranos se adicionan a los alquenos siguiendo la regla Anti-
Markovnikov; razón por la cual se pueden obtener alcoholes primarios. La reacción resulta de adición respecto al doble enlace y luego de sustitución respecto al hidruro de boro.
4. HIDRÓLISIS DE HALOGENUROS DE ALQUILO:Los halogenuros de alquilo reaccionan por sustitución nucleofílica en presencia
de solventes y bases
5. REACCIONES DE GRIGNARD:Los compuestos carbonílicos pueden adicionar reactivos de Grignard y con
posterior hidratación producir alcoholes secundarios y terciarios
Se obtiene una solución de etanol al 95,6% en peso
HIDRATACIÓN DEL ETILENO:
6. REDUCCIÓN DE COMPUESTOS CARBONÍLICOS:Por reducción de aldehídos se obtienen alcoholes primarios, de cetonas se
obtienen alcoholes secundarios.
Los compuestos carbonilos se pueden reducir a alcoholes mediante la utilización de hidruros como el borohidruro de sodio (NaBH4) y el hidruro de aluminio y litio (LiAlH4).
PUNTOS DE EBULLICIÓN DE LOS ALCOHOLES
El alcohol etílico y el propano tienen masa molares parecidas pero sus puntos de ebullición difieren bastante. Esta gran diferencia en los puntos de ebullición sugiere que las moléculas de etanol se atraen entre sí con mucha más fuerza que las moléculas de propano. De esto son responsables dos fuerzas intermoleculares: el enlace de hidrógeno y las atracciones dipolo-dipolo
Los alcoholes tienen puntos de ebullición más elevados que los éteres y alcanos porque los alcoholes tienen interacciones dipolo-dipolo y pueden formar enlaces de hidrógeno. La interacción más fuerte entre las moléculas de alcohol requerirá más energía para romperlas teniendo como resultado un punto de ebullición más elevado.
PROPIEDADES FÍSICAS
ENLACE DE HIDRÓGENO EN LOS ALCOHOLES.
Se puede observar los efectos del enlace de hidrógeno y de las atracciones dipolo-dipolo comparando el etanol con el dimetil éter. Igual que el etanol, el dimetil éter tiene un momento dipolar grande (1.30 D), pero el dimetil éter no puede tener enlaces de hidrógeno porque no tiene hidrógenos enlazados al oxígeno (-O-H).
El protón hidroxilo del alcohol tiene una carga positiva parcial. El hidrógeno pueden interactuar con los pares solitarios del oxígeno de una molécula de alcohol diferente. Esta interacción entre el hidrógeno y el oxígeno se denomina enlace de hidrógeno. Por el contrario, los éteres no pueden formar enlaces de hidrógeno porque los hidrógenos sobre los carbonos no son positivos parcialmente.
LAS REGIONES HIDROFÓBICAS E HIDROFÍLICAS DE LOS ALCOHOLES
El agua y los alcoholes tienen propiedades similares porque contienen grupos hidroxilo que pueden formar enlaces de hidrógeno. Los alcoholes forman enlaces de hidrógeno con el agua y varios de los alcoholes de masa molecular más baja son miscibles (solubles en cualquier proporción) con el agua
La cadena alquilo de un alcohol se considera la región hidrofóbica (no tiene afinidad por el agua) porque no existe una interacción entre los carbonos de la cadena y las moléculas de agua. El extremo hidroxilo del alcohol pueden interactuar bien con agua (enlace de hidrógeno), por lo que este extremo se considera hidrofílico (tiene afinidad por el agua).
TIPOS DE REACCIONES DE LOS ALCOHOLES.
Los alcoholes pueden experimentar reacciones de deshidratación para formar alquenos, oxidaciones para dar cetonas y aldehídos, sustituciones para crear haluros de alquilo, y reacciones de reducción para producir alcanos. Se pueden utilizar para elaborar ésteres y éteres. El OH no es un buen grupo saliente, pero la reacción del alcohol con cloruro de tosilo forma un éster tosilato que es un buen grupo saliente.
PROPIEDADES QUÍMICASLos alcoholes presentan propiedades ácidas debido al H y básicas debido al OH; siendo los alcoholes como el agua: anfóteros, ya que reaccionan como ácidos o como bases. 1. ACIDEZ DE LOS ALCOHOLESAl igual que el protón hidroxilo del agua, el protón hidroxilo de un alcohol es débilmente ácido. Una base fuerte puede extraer este protón hidroxilo para dar lugar a un ión alcóxido
El protón hidroxilo de un alcohol puede ser abstraído por una base para formar el ión alcóxido. Aunque algunos de los alcoholes son aproximadamente tan ácidos como el agua, la adición de los grupos de retirada de electrones aumentará la acidez. Los fenoles son mucho más ácidos que los alcoholes de cadena abierta debido al anillo aromático.La acidez de los alcoholes sigue el siguiente orden:
Primarios>Secundarios>terciarios
Formación de alcóxidos de sodio y de potasio
Cuando se necesita un ión alcóxido en una síntesis, normalmente se suele obtener mediante la reacción de sodio o de potasio metálico con alcohol. Ésta es una reacción de oxidación-reducción, de forma que el metal es oxidado y el ión hidrógeno (protón) reducido para dar lugar a hidrógeno gaseoso, que burbujea en la solución, generándose el alcóxido de sodio o de potasio.
Los alcoholes reaccionan con sodio y potasio metálico para formar alcóxidos. Por ejemplo, el etanol reacciona con sodio para formar etóxido de sodio, una base fuerte utilizada frecuentemente para las reacciones de eliminación. Los alcoholes más impedidos como 2-propanol o terc-butanol reaccionan más rápidamente con potasio que con sodio. La reacción produce hidrógeno gaseoso.
Acidez de los fenolesSe podría esperar que el fenol tuviese la misma acidez que el ciclohexanol, ya que sus estructuras son similares. Esta predicción es errónea: el fenol es casi 108 veces más ácido que el ciclohexanol.
El alcohol aromático fenol es más ácido que los alcoholes alifáticos debido a la capacidad que tienen los anillos aromáticos de deslocalizar la carga negativa del oxígeno dentro de los carbonos del anillo.
Deslocalización de la carga en el ión fenóxido.
El ión fenóxido es más estable que un ión alcóxido típico debido a que la carga negativa no sólo está localizada sobre el átomo de oxígeno sino que está deslocalizada entre el oxígeno y tres átomos de carbono del anillo bencénico.
La carga negativa del oxígeno puede estar deslocalizada en más de cuatro átomos del ión fenóxido. Existen otras tres estructuras de resonancia que pueden localizar la carga en tres carbonos diferentes del anillo. La estructura verdadera es un híbrido entre las cuatro formas de resonancia.
2. CARÁCTER BÁSICOLos alcoholes sustituyen el OH por un halógeno proveniente de un HCl, PCl3, o SOCl2, dando los respectivos compuestos halogenados.
El carácter básico sigue el siguiente orden:Terciario>Secundario>Primario
4. ESTERIFICACIÓN:Los ésteres se obtienen por reacción de los alcoholes con los haluros de ácido o con los ácidos carboxílicos.La reacción entre el ácido carboxílico y un alcohol en presencia de un catalizador deshidratante da como resultado el éster, en una reacción reversible conocida como Esterificación de Fisher.La constante de equilibrio de esta reacción es aproximadamente 4, lo que corresponde a un rendimiento en éster del 66%. Por lo cual, el rendimiento se incrementa, aumentando la cantidad de reactivos (el más barato) o eliminado el éster o agua a medida que se forman
3. ETERIFICACIÓN:
Los éteres se forman por deshidratación de alcoholes en presencia de ácido sulfúrico.
Esterificación de Fischer
La esterificación de Fischer es la reacción catalizada por un ácido entre alcoholes y ácidos carboxílicos para formar ésteres. La reacción es un equilibrio entre los materiales de inicio y los productos.
Reacción de alcohol con cloruro de ácido.
La reacción de esterificación consigue mejores resultados reaccionando el alcohol con un cloruro de ácido. La reacción es exotérmica y produce el éster correspondiente en grandes proporciones sólo con HCl como subproducto.
5. OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN:Los alcoholes en presencia de oxidantes conducen a la formación de aldehídos y cetonas ó ácidos carboxílicos.
En química orgánica el aumento del número de enlaces con el oxígeno se considera una oxidación. Los alcanos se pueden oxidar a alcoholes (1 enlace con el oxígeno) y éstos a su vez se pueden oxidar a aldehídos o cetonas (2 enlaces con el oxígeno). Los aldehídos se pueden oxidar con posterioridad al ácido carboxílico (3 enlaces con el oxígeno). Los alcoholes terciarios no se pueden oxidar. La reducción del número de enlaces con el oxígeno o la reducción del número de enlaces carbono-carbono es una reacción de reducción.
6. REACCIÓN CON HALOFORMO:Esta reacción se produce con el etanol únicamente, en presencia de yodo y una base, con calentamiento y agitación, obteniéndose un precipitado amarillo de yodoformo y una sal de ácido carboxílico.
7. DESHIDRATACIÓN:Los alcoholes en presencia de ácido sulfúrico concentrado y con calor se deshidratan para dar alquenos, en una reacción que pueden dar también ésteres y sulfatos ácidos, dependiendo de la temperatura de la reacción.
En una disolución ácida el grupo hidroxilo del alcohol será protonado por el ácido. La molécula de agua se pierde para producir un carbocatión. El agua puede actuar como una base y abstraer un protón a partir del alcohol para dar un alqueno. El ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) se suele utilizar para llevar a cabo esta reacción.
ALCOHOLES POLIHIDROXILADOS
Son aquellos que tienen 2 o más grupos hidroxilo.Los que tienen 2 grupos OH se denominan glicoles o dioles y los que tienen 3 OH se llaman gliceroles o trioles.
Son relativamente estables, tienen temperaturas de ebullición elevadas por formación de puentes de H, muy solubles en agua y poco en solventes no polares.
Los dioles se obtienen por oxidación de los alquenos con KMnO4 alcalino y frio, o con peroxiácidos, OsO4, H2O2, etc.
Síntesis de 1,2-diol.
El término glicol generalmente significa 1,2-diol o diol vecinal, con sus dos grupos hidroxilo en átomos de carbono adyacentes.
Un alqueno se puede oxidar a diol vecinal utilizando perácidos, tetraóxido de osmio o permanganato de potasio. Los dioles vecinales se conocen comúnmente como glicoles
Ruptura de glicoles con ácido peryódico.
Los glicoles se pueden romper de forma oxidativa con ácido peryódico (HIO4) para formar las correspondientes cetonas y aldehídos. Esta ruptura se puede combinar con la hidroxilación de alquenos por el tetraóxido de osmio o permanganato de osmio frío para dar el glicol y la ruptura del glicol con ácido peryódico.
Obtención y usos del etilenglicol
Obtención y usos de la glicerina