Tema 3: Alcoholes. Clasificación. Nomenclatura. Tipos Tema 3: Alcoholes. Clasificación. Nomenclatura. Tipos. Propiedades físicas y químicas. .Fenoles. Estructura. Nomenclatura. Tipos. Propiedades físicas y químicas. Usos y aplicaciones. Instituto Superior Carmen Molina de Llano Asignatura: Química Orgánica y Biológica Año: 2016 Carrera: Técnico Superior en Bromatología Bioquímica/Profesora en Cs. Qcas. y del Ambiente : Salerno, Hilda

Alcoholes Los alcoholes se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza y tienen varias aplicaciones industriales y farmacéuticas; por ejemplo, el metanol es uno de los mas importantes productos químicos industriales. Históricamente, el metanol se preparaba calentando madera en ausencia de aire y, por tanto, se lo nombro como alcohol de madera. Hoy, se fabrican aproximadamente 1,3 miles de millones de galones de metanol por año en EEUU, por medio de la reducción catalítica del monóxido de carbono con hidrogeno gaseoso. El metanoles toxico para los humanos, y causa ceguera en pequeñas dosis (15ml) y la muerte en grandes cantidades (100-250)ml. Industrialmente, se utiliza como disolvente y como materia prima para la producción de formaldehido y del acido acético.

Alcoholes El etanol fue una de las primeras sustancias químicas orgánicas en ser preparadas y purificadas. Su producción por la fermentación de granos y azucares se ha realizado por quizá 9000 años, y su purificación por destilación data al menos desde el siglo XII. En la actualidad se producen anualmente 4 miles de millones de galones de etanol en EEUU por medio de la fermentación del maíz, la cebada y el sorgo. Esencialmente, se utiliza toda la producción para hacer combustible para automóvil, E85, una combinación de 85% de etanol y 15% de gasolina.

Alcoholes Propanol Se denomina comúnmente alcohol isopropílico y se fabrica por hidratación de propeno, catalizada por ácido. Se emplea principalmente para obtener acetona y para uso farmacéutico. Etilenglicol Se emplea como anticongelante no inflamable para los radiadores de automóviles y aviones y en una relativamente pequeña cantidad para la fabricación de fibras de poliéster. El 1,2-propilenglicol se utiliza en la fabricación de resinas sintéticas, y además como inhibidor de la fermentación y desarrollo de mohos y en aerosoles antisépticos. La glicerina o glicerol (1,2,3-propanotriol) Es un líquido viscoso, incoloro, muy soluble en agua, de punto de ebullición elevado y con un sabor dulce característico. Sus características son su poder sedante y humectante, que lo hace apropiado para formulaciones de jabones y jarabes antitusivos. La glicerina posee numerosas aplicaciones: fabricación de resinas, preparación de medicamentos y cosméticos, tintas de imprenta, productos alimenticios, en procesos textiles, en la obtención de emulsiones.

Alcoholes Los alcoholes tienen fórmula general R-OH, siendo su grupo funcional el grupo oxhidrilo -OH. Los fenoles tienen el mismo grupo funcional pero unido a un anillo aromático: Ar-OH. (Ar: grupo arilo). Los alcoholes alifáticos se clasifican en primarios, secundarios o terciarios, según que el grupo funcional (-OH) se encuentre unido a un carbono primario, secundario o terciario. El metanol, etanol, 1-propanol son ejemplos de alcoholes primarios. Son alcoholes secundarios el 2-propanol y el 2-butanol. El 2-metil-2-propanol es el alcohol terciario mas importante por su uso.

Alcoholes

Nomenclatura de Alcoholes Los alcoholes más sencillos se nombran comúnmente anteponiendo la palabra alcohol al nombre del grupo alquilo, terminado en -ílico. Por ejemplo:

Nomenclatura de Alcoholes y fenoles Según el sistema de la IUPAC: 1) Se debe tener en cuenta la cadena carbonada más larga a la cual está unido el grupo oxhidrilo directamente. 2) Se sustituye la terminación -o del hidrocarburo correspondiente por -ol. 3) Se enumera la cadena carbonada a partir del carbono situado en el extremo que atribuye el número más bajo posible al grupo funcional - OH. 4) En los alcoholes sustituidos se indican los nombres de las cadenas laterales determinando su posición mediante los números correspondientes.

Nomenclatura de Alcoholes

Nomenclatura de Alcoholes Los alcoholes se clasifican como primarios (1rio), secundarios (2rio) o terciarios (3rio), lo que depende que estén unidos uno, dos o tres grupos alquilo al átomo de carbono unido al grupo oxhidrilo:

Nomenclatura de Alcoholes Los compuestos que tienen dos grupos alcoholes adyacentes se llaman glicoles. El ejemplo más importante es el etilenglicol. También se conocen compuestos con más de dos grupos oxhidrilos como, entre otros, la glicerina o glicerol y el sorbitol, que son productos químicos de importancia industrial.

Nomenclatura de Alcoholes Para alcoholes no saturados se deben colocar las dos terminaciones: una del doble o triple enlace y otra indicando la función alcohólica (grupo oxhidrilo). La terminación -ol se coloca al final del nombre, pero para enumerar a la cadena carbonada, el oxhidrilo tiene prioridad (el carbono más cercano a dicho grupo lleva el número 1).

Nomenclatura de Alcoholes Para alcoholes no saturados se deben colocar las dos terminaciones: una del doble o triple enlace y otra indicando la función alcohólica (grupo oxhidrilo). La terminación -ol se coloca al final del nombre, pero para enumerar a la cadena carbonada, el oxhidrilo tiene prioridad (el carbono más cercano a dicho grupo lleva el número 1).

Propiedades Físicas Polaridad: El oxígeno es mucho más electronegativo que el carbono y que el hidrógeno, lo cual, debido al efecto inductivo y además por la existencia de dos pares de electrones no compartidos, le proporciona una alta densidad electrónica. Por lo tanto, los alcoholes son compuestos polares. Punto de ebullición: Cuando comparamos los puntos de ebullición (P.E.) a 1 atm de presión, de los alcoholes con los de los hidrocarburos de similar peso molecular, observamos P.E. mucho más altos en los alcoholes

Propiedades Físicas Estas grandes diferencias pueden explicarse en base al tipo de fuerzas intermoleculares existentes en los distintos compuestos. Los alcoholes tienen un átomo de hidrógeno unido a un átomo electronegativo; debido a la elevada electronegatividad del oxígeno, los alcoholes pueden formar enlaces de hidrógeno muy fuertes (puente hidrogeno). Estos enlaces de hidrógeno mantienen unidas entre sí a las moléculas de alcohol y como consecuencia de ello, se debe entregar considerable energía para vencer estas fuertes interacciones.

Propiedades Físicas Solubilidad Sabemos que los compuestos con similares fuerzas intermoleculares se disuelven entre sí. Tanto los compuestos en que ocurren enlaces de H, como los que presentan atracciones dipolo-dipolo, son polares; mientras tanto, los compuestos no polares presentan solamente atracciones entre dipolos inducidos. Por tal motivo los compuestos polares se disuelven en solventes polares como el agua y los compuestos no polares, en hidrocarburos.

Propiedades Físicas Los alcoholes de bajo peso molecular (metanol, etanol, 1-propanol, 2- propanol y ter-butanol) son solubles en agua en todas proporciones; los restantes alcoholes butílicos son parcialmente solubles, y el resto de los alcoholes son prácticamente inmiscibles con agua. Su solubilidad en agua disminuye gradualmente a medida que la porción hidrocarbonada del alcohol aumenta de tamaño (a mayor longitud de la cadena), como se puede comprobar en la Tabla. Los alcoholes de cadena larga (más de 10 C) poseen mayor similitud con relación a los hidrocarburos y por lo tanto difieren marcadamente del agua.

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Propiedades Químicas 1) Los metales alcalinos reaccionan con los alcoholes con producción de alcóxidos, los alcoholes se comportan como ácidos.(PIERDEN UN PROTON)

Propiedades Químicas

Propiedades Químicas 2) Formación de ésteres Reaccionan con los ácidos orgánicos (carboxílicos) dando lugar a la formación de ésteres:

Propiedades Químicas 3) Formación Halogenuros de Alquilo: Reaccionan con los halogenuros de hidrógeno para dar lugar a la formación de halogenuro de alquilo.

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Propiedades Químicas 4)Reacciones de Oxidación: La oxidación de los alcoholes es una reacción orgánica muy común. Según el tipo de alcohol y el oxidante empleado, los alcoholes se pueden convertir en aldehídos, en cetonas o en ácidos carboxílicos. Así como el C del metano es inerte frente a oxidantes, la existencia de: a) un átomo electronegativo unido aun carbono y b) al menos un átomo de hidrógeno unido directamente al mismo carbono, promueve la fácil oxidación de ese átomo de carbono. Los alcoholes primarios, que cumplen las condiciones antedichas, pueden oxidarse a aldehídos y a ácidos carboxílicos; aunque en general es difícil detener la oxidación en la etapa del aldehído. Los alcoholes primarios se pueden oxidar a ácidos carboxílicos con permanganato de potasio.

Propiedades Químicas

Propiedades Químicas De manera similar, los alcoholes secundarios se oxidan dando cetonas. La reacción se detiene en la etapa de la formación de la cetona debido a que la posterior oxidación requeriría de la ruptura de un enlace carbono-carbono. Los reactivos que generalmente se utilizan son: CrO3, K2Cr2O7 o Na2Cr2O7 en presencia de una solución de ácido sulfúrico.

Propiedades Químicas Generalmente el óxido crómico oxida a los alcoholes primarios, produciendo ácidos carboxílicos. Sin embargo, un complejo de trióxido de cromo (CrO3) y piridina, que es un oxidante suave, oxida alcoholes primarios a aldehídos. Este reactivo es un agente oxidante muy común. Generalmente se usa disuelto en diclorometano. En las condiciones de oxidación de alcoholes primarios y secundarios, los alcoholes terciarios no se oxidan, ya que la oxidación requiere de la ruptura de un enlace carbono-carbono (además, puede observarse que estos alcoholes no tienen hidrógeno unido al carbono central). Sin embargo en medio ácido la reacción ocurre, pero con ruptura del esqueleto.

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Propiedades Químicas 5) Formación de Olefinas: Los alcoholes se deshidratan en caliente por la acción de ácido sulfúrico dando lugar a alquenos, a excepción del metanol. Cuando dos alquenos son posibles se forma el más ramificado porque es el más estable. A menores T° la deshidratación lleva a la formación de éteres.

Fenoles Los fenoles se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza, y también sirven como intermediarios en la síntesis industrial de productos tan diversos como adhesivos y antisépticos. El fenol es un desinfectante general que se encuentra en el alquitrán de la hulla; el salicilato de metilo es un agente saborizante del aceite de gaulteria, y los urusioles son los constituyentes alergénicos del roble venenosos y de la hiedra venenosa. La palabra fenol es el nombre del compuesto especifico hidroxibenceno y de una clase de compuestos.

Fenoles OH Fenol

Nomenclatura de Fenoles Los fenoles se nombran como los compuestos aromáticos. Se utiliza la palabra fenol como nombre ppal. en vez de benceno. o-metilfenol m-metilfenol p-metilfenol 2,4-dinitrofenol

Propiedades Físicas Los fenoles más simples son generalmente líquidos o sólidos de bajo punto de fusión y puntos de ebullición elevados, debido a que forman –al igual que los alcoholes– enlaces de hidrógeno. El fenol es poco soluble en agua (9 gramos en 100 gramos de agua) debido también a la formación de puentes de hidrógeno con ella, aun poseyendo una importante porción no polar en su estructura.

Propiedades Químicas Los fenoles son mucho más ácidos que los alcoholes Cuando pierden el protón, se genera el ión fenóxido La carga está deslocalizada (y estabilizada) por interacción con el anillo aromático.

Propiedades Químicas Acidez El anión fenóxido es más estable que un alcóxido La carga negativa se deslocaliza en el anillo aromático.

Propiedades Químicas FORMACIÓN DE SALES: Reaccionan con NaOH, en medio acuoso, formándose la correspondiente sal

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a)Formación de éteres Los fenoles se convierten en éteres por reacción con halogenuros de alquilo en solución alcalina.

b) Formación de ésteres Los fenoles, como los alcoholes, reaccionan con anhídridos y haluros de ácido, para dar ésteres.

Acido acetil salicílico o aspirina La aspirina es el éster del ácido salicílico en el cual se ha acetilado el OH fenólico ubicado en posición o- respecto del grupo ácido. Son cristales en forma de agujas o escamas blancas con olor y sabor ligeramente ácido; con elevado punto de fusión (135 ºC); muy soluble en etanol y soluble en éter: Es muy poco soluble en agua fría, aumentando su solubilidad en agua caliente. Éste, y en general todos los derivados del ácido salicílico, son consumidos en grandes cantidades en el mundo entero debido a sus propiedades y efectos fisiológicos. Tienen acción antirreumática, antipirética y analgésica.

c)Sustitución Electrofílica Aromática La dan los fenoles con mucha facilidad, pues el grupo -OH aumenta la densidad electrónica del anillo aromático al que esté unido. Los pares de electrones sin compartir del O2, están deslocalizados hacia el anillo aromático. Las formas resonantes muestran esta estabilidad.

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Sustitución electrofilica aromática Bromación: Es tan fácil que se da incluso sin catalizador y es difícil de detener en la mono o dibromación a T° ambiente.

Sustitución electrofilica aromática Nitración

d)Oxidación Los fenoles se oxidan fácilmente. Por ejemplo si se dejan expuestos al aire, forman productos complejos coloreados. La oxidación de la hidroquinona puede controlarse fácilmente, para obtener 1,4- benzoquinona.

Bibliografía WOLFE, D “Química General, Orgánica y Biológica” (1998) 2da ed. Mc Graw Hill. CHANG (2002) “Química General” Editorial McGraw Hill. FINAR, I L “Química Orgánica” Ed Alhambra. McMurry, Jhon: Química Orgánica. 8va Edición. Año:2012 Brewster, R.Q. y Mc Ewen, W.E. 1978. Química Orgánica, Buenos Aires.