Departamento Académico

Presentación del tema: "Departamento Académico"— Transcripción de la presentación:

1 Departamento Académico
de Ciencias Química Orgánica Mg. Miguel Ramírez Guzmán

2 Contenido: Compuestos Oxigenados. Alcoholes. Nomenclatura.
Propiedades físicas y químicas. Métodos de obtención. Reacciones Químicas.

3 Alcoholes: Los alcoholes son una serie de compuestos que poseen un grupo hidroxilo, −OH, unido a una cadena carbonada; este grupo OH está unido en forma covalente a un carbono con hibridación sp3. Cuando un grupo se encuentra unido directamente a un anillo aromático, los compuestos formados se llaman fenoles y sus propiedades químicas son muy diferentes. Fórmula general: R ─ OH Ejem: CH3 ─ CH menos un H CH3 ─ CH2OH etano etanol

4 Clasificación. Podemos clasificar los alcoholes según tres criterios:
Según la posición del hidroxilo: a. Alcohol primario: Hidroxilo unido al carbono primario CH3 – CH2 – OH b. Alcohol secundario: Hidroxilo unido al carbono secundario. CH3 – CH – CH3   OH c. Alcohol terciario: Hidroxilo unido al carbono terciario CH3 CH3 – C – CH3 OH

5 Según el número de hidroxilo:
a. Monoles: Cuando presenta un hidroxilo CH3 - CH2 – OH b. Dioles: Cuando presenta dos hidroxilos c. Trioles: Cuando presenta tres hidroxilo. d. Polioles: Cuando presenta cuatro o más hidroxilos. CH2 – CH2 OH OH CH2 – CH – CH2 OH OH OH CH2 – CH – CH – CH - CH2 OH OH OH OH OH

6 Según el tipo de cadena:
a. Acíclica: Cuando la cadena es abierta, pueden ser saturadas o insaturadas. CH3 ─ CHOH ─ CH2 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3 b. Cíclica: Cuando la cadena es cerrada. H2C CH2 H2C CHOH ciclo butanol

7 CH3 – CH(OH) – CH2 – CH3 2 - butanol
Nomenclatura. Los alcoholes se pueden nombrar de acuerdo a la IUPAC: RAÍZ OL Ejemplos: CH3 – OH Metanol CH3 – CH2 – OH Etanol CH2 = CH – OH Etenol Se selecciona la cadena carbonada más larga que contenga el grupo −OH. Se numera la cadena más larga comenzando por el extremo que le asigne el número más bajo al grupo hidroxilo. CH3 – CH(OH) – CH2 – CH butanol

8 Se indican las posiciones de todas las ramificaciones y los sustituyentes y se escribe el nombre con los sustituyentes ordenados alfabéticamente o en orden de complejidad. CH3 – CH(OH) – CH(CH3) – CH3 3-metil-2-butanol Cuando hay enlaces dobles éstos se nombran primero y luego los grupos hidroxilos. CH3 – CH(OH) – CH = CH2 3-buten-2-ol CH3 – CH(CH2CH3) - CH(OH) – CH = CH - CH3 ??

9 CH2(OH)– CH(OH) – CH2(OH)
Cuando hay más de un grupo −OH en la cadena, se usan las terminaciones −diol o −triol para 2 o 3 grupos hidroxilos, respectivamente. Ejemplo: CH3 – CH(OH) – CH2(OH) 1,2 – propanodiol CH2(OH)– CH(OH) – CH2(OH) 1,2,3 – propanotriol HO OH 1,3 - ciclopentanodiol

10 Ejercicios: CH3 ─ CH(OH) ─ CH ─ CH2 ─ CH3 C2 H5 C2H5
CH3 ─ C(OH) ─ CH2 ─ CH2 ─ CH ─ CH2OH CH3 C H ≡ C ─ C H ─ C H ─ C H2OH C2 H5 C H3 CH3 ─ CH2 ─ CH(OH) ─ CH(OH) ─ CH ─ CH = CH2 C2 H5

11 CH3 ─ (CHOH)3 ─ CH3 CH ≡ C ─ (CHOH)3 ─ CH3 C6H10(OH)2 C5 H9 OH C4H6(OH)4 CH3 ─ (CH2) 2─ C = CH ─ (CHOH)4 ─ CH3 CH2 ─ CH2 ─ CH = CH2

12 2-propanol. 2,6-decanodiol. 1,2,3-propanotriol. 3,10-pentadecadiol. 2-butenol. 7-octin-1,3,6-triol. 2,3-butanodiol. 3-pentol. 3-metil-ciclooctanol 2-etil-5-metil-ciclohexanol. 3-metil–3-pentanol. 2,3-dimetil–1,2,3,4-butanotetrol.

13 Propiedades Físicas y Químicas.
C1 a C4 son líquidos solubles totalmente en agua C5 a C12 son líquidos aceitosos, no son tan solubles en agua. Los demás, son sólidos insolubles en agua. La insolubilidad disminuye con el aumento del peso molecular. La solubilidad en agua de los alcoholes aumenta al aumentar el número de grupos −OH. De esta manera, los dioles y trioles son muy solubles. Los alcoholes presentan enlaces por puente de hidrógeno entre sus moléculas.

14 Los puntos de ebullición de los alcoholes son mucho más altos que en sus análogos alcanos y cloruros de alquilo, debido a que los alcoholes, al igual que el agua, están asociados mediante puentes de hidrógeno.

15 Métodos de Obtención. Muchos alcoholes pueden ser creados por fermentación de frutas o granos con levadura, pero solamente el etanol es producido comercialmente de esta manera, principalmente como combustible y como bebida. Otros alcoholes son generalmente producidos como derivados sintéticos del gas natural o del petróleo. a) Hidratación de alquenos. Se trata de una reacción de adición electrófilo, que esquemáticamente puede representarse mediante la ecuación: R-CH=CH2 + H2O R-CH(OH)-CH3 H2SO4 El grupo −OH se adiciona de acuerdo a la regla de Markovnikov. Por ello, éste es un método muy apropiado para la obtención de alcoholes secundarios y terciarios.

16 R-CO-R` R-CH(OH)-R` + H2O
b) Hidrólisis de halogenuros de alquilo. Se lleva a cabo normalmente en disolución acuoso y en presencia de catalizadores básicos, como KOH, AgOH, CaCO3, etc. R-CH2Cl + AgOH R-CH2OH + AgCl H2O c) Reducción de compuestos carbonílicos. Esta reacción se realiza en presencia de catalizadores, mediante el hidruro de litio y aluminio, H4LiAl. Con aldehídos se obtienen alcoholes primarios y con cetonas alcoholes secundarios, según las siguientes ecuaciones: R-CHO R-CH2OH + H2O NaBH4 ó LiAlH4 R-CO-R` R-CH(OH)-R` + H2O NaBH4 ó LiAlH4

17 d) Mediante reactivos de Grignard
d) Mediante reactivos de Grignard. Partiremos de una visión más amplia de la síntesis de alcoholes complejos. De los aldehídos y las cetonas, además de los halogenuros de alquilo se obtienen los reactivos de Grignard. Una vía de síntesis que nos lleva de los alcoholes sencillos a los más complicados es: alcohol halogenuro de alquilo reactivo de Grignard alcohol más complejo alcohol aldeído o cetona

18 CH3-CH2OH + Na  CH3-CH2-O-Na + ½H2
Reacciones Químicas. Las reacciones químicas de los alcoholes pueden agruparse en dos categorías: aquellas en las cuales se rompe el enlace C−OH y aquellas en las que se rompe el enlace O−H. Reacciones en las cuales se rompe el grupo O−H: a. Formación de Alcóxidos. El ion alcóxido R−O− se forma cuando un alcohol reacciona con una base fuerte, tal como el reactivo de Gringard, el amiduro de sodio, el hidruro de sodio y los acetiluros. R-O-H + NaNH2  R-O-Na + NH3 R-O-H + Na  R-O-Na + 1/2 H2 CH3-CH2OH + Na  CH3-CH2-O-Na + ½H2 Etóxido de sodio

19 R-O-H + R`-C-O-O-H R`-C-O-O-R + H2O
b. Formación de Ésteres. Cuando se calienta un alcohol con un ácido carboxílico en presencia de un ácido inorgánico fuerte como catalizador, se forma un éster. R-O-H + R`-C-O-O-H R`-C-O-O-R + H2O H3O+ Alcohol ác. Carboxílico éster c. Oxidación. Dependiendo del agente oxidante que se emplee y del tipo de alcohol de partida, la oxidación puede producir ácidos, aldehídos o cetonas. Así, un alcohol primario con CrO3 (Trióxido de Cromo) en piridina se oxida para dar un aldehído: R − CH2 − OH + CrO R − CHO piridina

20 R – CH(OH) − R` R − CO − R`+ H2
d. Deshidrogenación. Cuando un alcohol se calienta fuertemente con cobre pierde hidrógeno y se convierte en aldehído si es un alcohol primario o en cetona si es un alcohol secundario: Cu R-CH2-OH R − CHO + H2 325ºC Cu R – CH(OH) − R` R − CO − R`+ H2 325ºC Reacciones en las cuales se rompe el enlace C−OH: a. Deshidratación. Esta propiedad de los alcoholes es a su vez una obtención de éteres y alquenos. La deshidratación se produce con H2SO4 ó H3PO4 en caliente: 2R-CH2OH R-CH2-O-CH2-R + H2O H2SO4 R-CH(OH)-CH R-CH=CH2 + H2O H2SO4

21 b. Sustitución de grupo −OH por un Halógeno
b. Sustitución de grupo −OH por un Halógeno. Puede llevarse a cabo haciendo reaccionar el alcohol con cloruro de tionilo, SOCl2; tribromuro de fósforo, PBr3; triyoduro de fósforo, PI3, y ácidos halogenados (Bromhídrico, clorhídrico, e yodhídrico). De esta manera, se obtienen los halogenuros de alquilo. 3R-OH + PX3  3R-X + H3 PO3 CH3-CH2OH + HCl  CH3-CH2-Cl + H2O R-OH + SOCl2  R-Cl + SO2 + HCl

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23 En los diferentes compuestos orgánicos el carbono posee un estado de oxidación diferente. Por tanto, puede pensarse que unas funciones orgánicas pueden obtenerse de otras por oxidación o reducción. Dependiendo de dónde nos encontremos en el "árbol redox" y a dónde queramos ir utilizaremos una u otra.