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