UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ “CURSO DE QUIMICA II” FUNCIONES ORGÁNICAS ALCOHOLES Ing. Lucía Suni Torres

FUNCIÓN ALCOHOL

¿QUÉ SON LOS ALCOHOLES? Fórmula general: CnH2n+1OH Los alcoholes son aquellos hidrocarburos saturados o alcanos que contienen un grupo hidroxilo (-OH). Este grupo (-OH) sustituye un átomo de hidrógeno enlazado de forma covalente. Nombre IUPAC del compuesto: se cambia la terminación: O del alcano por OL del alcohol. Fórmula general: CnH2n+1OH

ANTECEDENTES HISTÓRICOS La palabra alcohol proviene del árabe الكحل. Así los Árabes llamaron a un polvo producido por la sublimación del mineral estibina que forma sulfuro antimonita (Sb2S3). Sb2S3 se usaba como el antiséptico y como una máscara de ojos. Bartolomeo Traheron introduce la palabra alcohol como el término usado por los Bárbares que querían decir ‘polvo suave’. William Johnson, el autor de Lexicon Chymicum denomina los alcoholes como ‚antimonium sive stibium‘, o sea, todos los líquidos obtenidos por destilación. En el siglo 18 ‚antimonium sive stibium‘ se denomina como ‚espiritú del vino‘ y se refiere al etanol.

CLASIFICACIÓN DE ALCOHOLES POR LA POSICIÓN DEL GRUPO FUNCIONAL Alcoholes primarios Alcoholes secundarios Alcoholes terciarios POR EL NÚMERO DE OXIDRILOS (OH) Monoles Polioles

POR LA POSICIÓN DEL GRUPO FUNCIONAL Alcoholes primarios Un alcohol primario es aquel en el que el OH está unido a un carbono primario, y la formula es: R-OH

CH3OH : Metanol (alcohol metílico) CH3CH2OH : Etanol (alcohol etílico) CH3CH2CH2OH : Propan-1-ol (alcohol propílico) CH3CH2CH2CH2OH : Butan-1-ol (alcohol butílico)

2-metílbutan-1-ol CH3CH2CHCH2CH2OH l CH3CH2 3-etílpentan-1-ol

Propan-2-ol Butan-2-ol Pentan-2-ol 2. Alcoholes secundarios El alcohol secundario es en el que el OH está unido a un carbono secundario: R-CH-R I OH Para nombrar a los compuestos se numera la cadena donde el carbono 1 es aquel que esta más cerca al grupo funcional. Se especifica el carbono donde se encuentra el grupo OH. Ejm     Propan-2-ol Butan-2-ol Pentan-2-ol Propan-2-ol Butan-2-ol Pentan-3-ol Alcohol isopropílico Alcohol isobutílico Alcohol isopentílico

3. Alcoholes terciarios El alcohol terciario es en el que el OH está enlazado a un C terciario: Para nombrar a los compuestos se escoge la cadena carbonada más grande que lleve el grupo funcional. Se numera los carbonos empezando por la posición más cercana al grupo funcional. Identificar el radical y especificar el número de carbono. Nombrar al compuesto en una sola palabra especificando la posición del grupo funcional.

2-metílpropan-2-ol 2-metílbutan-2-ol Alcohol terbutílico Alcohol terpentílico

POR EL NÚMERO DE OXIDRILOS (OH) 1. Monoles Son aquellos compuestos que presentan un único OH en su estructura. Ejm. CH3 l CH3OH CH3CHOHCH3 CH3CCH3 OH Metanol Propan-2-ol 2-metíl-propan-2-ol

Dialcoholes (Dioles o glicol ) 2. Polioles Dialcoholes (Dioles o glicol ) Cuando el compuesto presenta dos (OH) hidroxilos en su fórmula. CH2CH2 CH3CHCH2CHCH3 l l l l OH OH OH OH Etano-1,2-diol Pentano-2,4-diol (etilenglicol) CH3CHOHCH2CH2CH2CHOHCHCH3 l CH3

CH2CHCH2 CH3CHCHCH2CHCH3 b) Trialcoholes (trioles) Cuando el compuesto presenta tres hidroxilos (OH) en su fórmula. CH2CHCH2 CH3CHCHCH2CHCH3 l l l l l l OH OH OH OH OH OH Propano-1,2,3-triol Hexano-2,3,5-triol (glicerina) CH3CHOHCH2CHOHCH2CHOHCHCH3 l CH3

Nomenclatura de alcoholes cíclicos Los alcoholes cíclicos se nombran utilizando el prefijo ciclo-. Al carbono sobre el que esté el grupo hidroxilo se le da el número 1 (carbono donde inicia la numeración). Ejemplos: 2-bromociclohexan-1-ol 1-etilciclopropan-1-ol

Nomenclatura cuando están presentes otros grupos funcionales además del grupo alcohol (-OH) Cuando se nombran los alcoholes que contienen dobles y triples enlaces, el sufijo –ol se utiliza después del nombre del alqueno o del alquino. El grupo funcional de un alcohol tiene preferencia sobre los dobles o los triples enlaces, por lo que la cadena se numera de forma que al carbono al que va enlazado el grupo hidroxilo le corresponda el número más bajo posible. La posición del grupo –OH se indica poniendo el número delante del sufijo –ol. Los números correspondientes a los enlaces múltiples se colocaban delante del nombre, pero en la revisión de la IUPAC de 1997 se los colocó al lado del sufijo –eno ó –ino al que representaban.

Pent-2-en-1-ol Ciclohex-2-en-1-ol

PROPIEDADES FÍSICAS Tienen una forma geométrica sp3 tetraedro Los puntos de ebullición de los alcoholes son mucho más altos debido a la presencia del grupo funcional OH. Presentan enlaces puentes de hidrógeno entre las moléculas de alcohol y agua. La presencia de muchos enlaces puentes de hidrógeno en los alcoholes hace que sean compuestos altamente solubles en agua. Solubilidad en agua es mayor a menor cadena carbonada. La solubilidad se incrementa cuando hay mayor número de OH en la cadena carbonada. Estado físico: del C1 hasta el C11 son líquidos y más de C12 son sólidos.

USOS Y APLICACIONES METANOL : CH3OH Se denomina „alcohol de madera“ porque se obtiene de ella por destilación seca. Se utiliza como disolvente para pinturas y como combustible. Es muy venenoso y produce ceguera cuando se ingieren o inhalan pequeñas cantidades. Una dosis de 30 mL resulta letal. Metabolicamente se transforma en formaldehído y ácido fórmico que impide el transporte de oxígeno en la sangre.

ETANOL: CH3CH2OH Propiedades físicas: Estado de agregación: Líquido Apariencia: Incoloro Densidad: 789 kg/m3 Punto de fusión: 158.9 K (-114.3 °C) Punto de ebullición: 351.6 K (78.4 °C) Propiedades químicas: Acidez (pKa): 15,9 Solubilidad en agua: Miscible

Etanol es el principal producto de las bebidas alcohólicas pero también se usa en muchos sectores industriales y en el sector farmacéutico en algunos medicamentos y cosméticos. Es un buen disolvente, y puede utilizarse como anticongelante. También es un desinfectante. Además se emplea como combustible industrial y doméstico. En el uso doméstico, se emplea el alcohol de quemar. Es un líquido incoloro y volátil. Desde la antigüedad se obtenía por fermentación anaeróbica de una disolución con contenido en azúcares con levadura y posterior destilación. Se obtiene por fermentación de carbohidratos (azúcares y almidón). La fermentación se inhibe al producirse un 15% de alcohol. Para conseguir licores es necesaria la destilación (forma un azeótropo con el agua de composición 95:5 alcohol/agua). Es muy venenoso y produce la muerte a concentraciones superiores al 0.4% en sangre. Se metaboliza en el hígado a razón de 10 ml/hora. Se utiliza como antídoto contra el envenenamiento por metanol o etilenglicol.

ISOPROPANOL: CH3CHOHCH3 Se mezcla con agua y todos los disolventes orgánicos. Se emplea como antihielo, disolvente, limpiador, deshidratante, agente de extracción, intermedio de síntesis y antiséptico. Es un producto tóxico por vía oral, inhalación o ingestión.

ETILENGLICOL: CH2OHCH2OH Recibió el nombre de glicol porque Wurtz, que lo descubrió en 1855, notó un cierto sabor dulce. Se utiliza como disolvente, anticongelante, fluido hidráulico, intermedio de síntesis de explosivos, plastificantes, resinas, fibras y ceras sintéticas. Es tóxico por ingestión.

GLICERINA: CH2OHCHOHCH2OH Descubierta en 1779 por Scheele. Su nombre también proviene de su sabor dulce. Es una sustancia muy viscosa, soluble en el agua y no tóxica. La hidrólisis alcalina de triglicéridos (grasas) produce glicerina y jabones. El nitrato triple es la nitroglicerina, explosivo de enorme potencia.

REACCIONES QUÍMICAS 1. REACCIONES DE OXIDACIÓN La reacción más importante de los alcoholes es su oxidación para formar compuestos carbonílicos. Los alcoholes se oxidan por acción de los agentes oxidantes KMnO4 o del K2Cr2O7 a aldehídos o cetonas dependiendo de si se trata de un alcohol primario o secundario, respectivamente. Los alcoholes terciarios, en cambio, son bastante resistentes a la oxidación.

Los alcoholes primarios se oxidan a aldehidos y a ácidos carboxílicos CH3CH2OH + [OX] → CH3CHO → CH3COOH Etanol Etanal Ácido etanoico Alcohol Aldehido Ácido carboxílico B. ALCOHOLES SECUNDARIOS Los alcoholes secundarios se oxidan a cetonas CH3CHOHCH3 + [OX] → CH3COCH3 Propan-2-ol Propanona Alcohol Cetona

C. ALCOHOLES TERCIARIOS Los alcoholes terciarios no dan reacción C. ALCOHOLES TERCIARIOS Los alcoholes terciarios no dan reacción. + [OX] → No hay reacción 2-metílpropan-2-ol Alcohol

2. REACCIONES DE RUPTURA DEL GRUPO OH PARA FORMAR HALUROS DE ALQUILO Reacciones con HBr y HCl. Los alcoholes reaccionan con los ácidos hidrácidos para dar haluros de alquilo. Esta reacción esta favorecida (SN1) para los alcoholes terciarios y algunos secundarios. El rendimiento disminuye cuando se pasa a los alcoholes primarios (SN2).

Reacciones con los haluros de fósforo. Los alcoholes reaccionan con los haluros de fósforo para dar haluros de alquilo. Esta reacción esta condicionada por el impedimento estérico y da buenos rendimientos preferentemente con alcoholes 1º y 2º.

B. PARA FORMAR ALQUENOS Deshidratación Alcoholes Mecanismo de la deshidratación El tratamiento de alcoholes con ácido a temperaturas elevadas genera alquenos por perdida de agua. Este proceso se conoce como deshidratación de alcoholes.

Deshidratación de alcoholes primarios El calentamiento de etanol en presencia de ácido sulfúrico produce eteno por pérdida de una molécula de agua. Deshidratación de alcoholes secundarios Los alcoholes secundarios y terciarios deshidratan en medio sulfúrico diluido y a temperaturas moderadas, para generar alquenos.

3. PRUEBA DE LUCAS Cuando se agrega el reactivo de Lucas (ZnCl2 en solución de HCl concentrado) al alcohol, el H+ del HCl protonará el grupo -OH del alcohol, de tal que el grupo saliente será el H2O, siendo un nucleófilo más débil que el OH-, para poder ser sustituido por el nucleófilo Cl-. El reactivo de Lucas ofrece un medio polar en el que el mecanismo de sustitución nucleofílica unimolecular esté favorecido. En la sustitución nucleofílica unimolecular, la velocidad de reacción es más rápida cuando el carbocatión intermediario está más estabilizado por un mayor número de grupos alquilo (R-) donantes de electrones, unidos al átomo de carbono cargado positivamente.

Los alcoholes terciarios reaccionan inmediatamente con el reactivo de Lucas para producir turbidez, mientras que los alcoholes secundarios lo hacen en cinco minutos. Los alcoholes primarios no reaccionan significativamente con el reactivo de Lucas a temperatura ambiente. De ahí que, el tiempo que toma la turbidez en aparecer es una medida de la reactividad del tipo de alcohol con el reactivo de Lucas, y esto es utilizado para diferenciar entre las tres clases de alcoholes: No hay reacción visible: alcohol primario La solución se turbia en 3-5 minutos: alcohol secundario La solución se vuelve turbia inmediatamente, y/o las fases se separan: alcohol terciario, bencílico o alílico La prueba es llevada a cabo generalmente a temperatura ambiente.

Alcohol primario No hay reacción visible al instante demora varios días: alcohol primario CH3CH2OH + HCl ZnCl2 No hay reacción Alcohol secundario La solución se turbia en 3-5 minutos: alcohol secundario CH3CHOHCH3+ HCl ZnCl2 CH3CHClCH3 + H2O

Alcohol terciario La solución se vuelve turbia inmediatamente, y/o las fases se separan: alcohol terciario, bencílico o alílico + HCl + ZnCl2