domingo, 4 de diciembre de 2011

RESUMEN

ALCOHOLES Y FENOLES

los alcoholes son compuestos con grupos hidroxilo unidos a átomos de carbono no saturados con hibridación sp3 en tanto que los fenoles son compuestos que tienen grupos hidroxilo unidos a anillos aromáticos .
ambos se pueden considerar como compuestos derivados del agua en un grupo orgánico ha sustituido a unos de los hidrógenos H-O-H en comparación con R-O-H o Ar-O-H.

los alcoholes se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza, tiene muchas aplicaciones industriales y farmacéuticas.

los fenoles son también muy abundantes en la naturaleza y también sirven como intermediarios en la síntesis industria de productos tan diversos como adhesivos y antisépticos.
el fenol es un desinfectante general que se encuentra en el alquitrán de hulla, el silicato de metilo es un agente saborizante que se halla en el aceite esencial de sauce, los uroshioles son los constituyentes alergenicos del roble venenoso y de la hiedra venenosa.

los aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos ,los esteres se reducen por la acción de NaBH4 o LiAlH4.

los aldehídos,esteres y ácidos carboxílicos producen por reducción alcoholes primarios (RCH2OH).

los fenoles son las contrapartes aromáticas de los alcoholes pero son mas ácidos con un pK cercano a 10, porque sus aniones ,los aniones fenoxido, están estabilizados por la deslocalización de la carga negativa hacia el anillo aromático.

los fenoles se pueden oxidar a las quinosas al reaccionar con la sal de Fremy (nitrosodisulfato de potasio), y las quinoas pasan a hidroquinasas.

ESTERES Y EPOXIDOS, TIOLES Y SULFUROS.

Un éter es una sustancia que tiene dos grupos orgánicos unidos al mismo atoo de carbono R´-O-R. Los grupos orgánicos pueden ser alquilos, arilos o vinilicos y el átomo de oxigeno puede estar en una cadena abierta o ser parte de un anillo.
probablemente el éter mas conocido sea el di etílico, usado como anestésico y en la industria como disolvente.

Los éteres son relativamente estables y no reactivos en muchos aspectos pero algunos reaccionan lentamente con el aire y forman peroxidos,compuestos que tienen el enlace O-O.

los éteres son muy útiles como disolventes en el laboratorio, pero se deben utilizar con cuidado.

Tioles y Sulfuros: los tioles RSH en ocasiones mercaptanos son los análogos con azufre de los alcoholes y los sulfuros RSR son análogos con azufre de los éteres.
La nomenclatura de los tioles conserva el sistema utilizado para los alcoholes con el sufijo TIOL en vez del OL el grupo -SH se conoce como un grupo mercapto.

Los epóxidos son éteres cíclicos con un anillo de tres miembros que contiene oxigeno debido a la tensión en el anillo.

Los epóxidos se pueden abrir con ácidos y bases.
La apertura del anillo con ácidos ocurre con una region quimica que depende de la estructura del epóxido.

Por lo general los TIOLES, análogos con azufre de los alcoholes se preparan por la reacción de Sn2 de un halogenuro de alquilo con tiourea .
la oxidación suave de un tiol produce un disulfuro y una reacción suave de un disulfuro da un tio.
Los sulfuros análogos con azufre de los éteres, se preparan por una reacción Sn2 tipo Williamson entre un ion tiolato y un halogenuro primario o secundario.

INTRODUCCION A LOS COMPUESTOS CARBONILICOS

En la naturaleza los compuestos carbonilicos están casi todas las moléculas con importancia bilogica al igual que en muchos agentes farmacéuticos y sustancias químicas sintéticas con las que nos relacionamos todos los días, contienen grupos carbonilo.
El acido acético es un componente principal del vinagre, el acetaminofen, es el ingrediente activo en muchos de los medicamentos para combatir el dolor de cabeza, y el dacron el material de poliéster utilizado en prendas de vestir. Todos contienen diferentes tipos de grupos carbonilo


ALDEHIDOS Y CETONAS:REACCIONES NUCLEOFILAS DE ADICION.

Los aldehídos y cetonas son los que más se encuentran tanto en la industria como en la naturaleza, una buena parte de las sustancias necesarias para los organismos vivos son los aldehídos y cetonas.
En la industria química se producen aldehídos y cetonas simples en grandes cantidades para utilizarlas como disolventes y como materias primas, con el fin de preparar muchos otros compuestos, por ejemplo: se fabrica formaldehido para la preparación de aislantes y en las resinas adhesivas que se utilizan en las tablas de conglomerado y triplay.
la acetona es tan importante que en Estados Unidos se producen 1.2 millones de toneladas al año para utilizarse como disolventes .
El formaldehido se sintetiza en la industria por medio de la oxidación catalítica del metanol; por otra parte ,un método de preparación de acetona implica la oxidación del 2-propanol.

L reacción de adición nucleofila es la mas común de los aldehídos y las cetonas. Es posible preparar muchos de los productos mediante adiciones nucleofilas.
Los aldehídos y cetonas se reducen con NaBH4 o LiAlH4 para producir alcoholes primarios o secundarios, respectivamente con la adición de reactivos de Grignar a los aldehídos y cetonas, también dan lugar a alcoholes (secundarios y terciarios respectivamente) y la adición de HCN produce cianohidrinas. Las aminas primarias se adicionan a los compuestos carbonilicos para formar iminas y las aminas secundarias forman enaminas.

la reacción de un aldehído o una cetona con hidrazina y bases produce un alcano .
Los alcoholes se adicionan a los grupos carbonilo para generar acetales que son valiosos como grupos protectores. Los fosfóranos se adicionan a los aldehídos y cetonas para producir alquenos en las que el nuevo enlace es C=C en el producto se encuentra exactamente donde estaba el enlace C=O en la materia prima.

Con frecuencia los aldehídos y las cetonas alfa-beta saturadas reaccionan con nucleófilos, el producto es la adición conjugada o adición 1,4. Es muy utilla reacción con un reactivo diorganocobre en la cual se lleva a cavo la reacción del grupo alquilo, arilo o alquenilo.

la electroscopia de infrarrojo es muy útil para identificar aldehídos y cetonas
los grupos carbonilo absorben en el intervalo de 1660 a 1770cm -1 y la posición exacta de la banda de absorción permite identificar e tipo de grupo carbonilo presente a la molécula.

viernes, 2 de diciembre de 2011

HALOGENUROS

R-X
Un halogenuro de alquilo

La característica principal de la estructura del halogenuro de alquilo es el átomo de halogenuro, X, y las reacciones características de un halogenuro de alquilo son las que tienen lugar en el halógeno. El átomo o grupo que define la estructura de una familia particular de compuestos orgánicos y, al mismo tiempo, determina sus propiedades se llama grupo  funcional.
En los halogenuros de alquilo, el grupo funcional es el halógeno. No debemos olvidar que un halogenuro de alquilo tiene un grupo alquilo unido a este grupo funcional; en condiciones apropiadas, estas partes alquílicas sufrirán las reacciones típicas de los alcanos. No obstante, las reacciones que son características de la familia son las que ocurren en el átomo de halógeno.

PROPIEDADES FISICAS
Debido a su mayor peso molecular, los haloalcanos tiene puntos de ebullición considerablemente más altos que los alcanos de igual número de carbonos. Para un grupo alquilo dado, el punto de ebullición aumenta con el incremento en el peso atómico del halógeno, de modo que un fluoruro hierve a la temperatura más baja, y un yoduro, a la más elevada.
Para un halógeno determinado, el punto de ebullición aumenta al aumentar el número de carbonos: al igual que en los alcanos, el aumento de punto de ebullición es de unos 20-30 grados por cada carbono adicional, salvo en el caso de los homólogos muy pequeños. Igual que antes, el punto de ebullición disminuye con el aumento de las ramificaciones ya impliquen un grupos alquilo o al propio halógeno.

A pesar de sus modestas polaridades, los halogenuros de alquilo son insolubles en agua, tal vez porque no son capaces de establecer  puentes de hidrógeno. Son solubles en los disolventes orgánicos típicos, de baja polaridad, como benceno, éter, clororformo o ligroína.
El yodo, el bromo y los policlorocompuestos son más densos que el agua.
En consecuencia, los alcanos y halogenuros de alquilo tienen las propiedades físicas que podemos esperar para compuestos de baja polaridad, cuyas moléculas se mantienen juntas por fuerzas de Van der Waals o por atracciones dipolares débiles. Tienen puntos de fusión y de ebullición relativamente bajos, y son solubles en disolventes no polares e insolubles en agua.
Hay otra consecuencia que resulta de su baja polaridad: mientras los alcanos y halogenuros de alquilo son buenos disolventes para otras sustancias de baja polaridad entre ellos mismos, por ejemplo, son incapaces, en cambio, de solvatar apreciablemente iones simples, de modo que no pueden disolver sales inorgánicas

Sustitución nucleofílica alifática: dualidad de mecanismos

En la década de 1930 se realizaron estudios cinéticos de la sustitución nucleofílica con diversos sustratos, detectándose los siguiente: como el metilo, los sustratos primarios reaccionan con una cinética de segundo orden, mientras que sustratos terciarios, como el t-butilo, lo hacen con una cinética de primer orden. Los sustratos secundarios exhiben un comportamiento intermedio: a veces de segundo orden; otras, de primer orden, y a menudo, una mezcla de ambos.
Aparte del orden cinético, los estudios de la velocidad revelaron algo más sobre la sustitución: las reactividades relativas de los diversos sustratos. A una concentración dada de un nucleófilo, como el OH-, se observó que la reactividad variaba aproximadamente como sigue:





Esto es, a medida que se avanza a lo largo de la serie CH3, 1º, 2º, 3º, la reactividad decrece en un comienzo, pasa por un mínimo (por lo general en el 2º), y finalmente aumenta. Es significativo que el mínimo ocurre justamente en el punto de la serie donde la cinética cambia de segundo a primer orden.
E. D. Hughes y sir Chistopher (University College, Londres) utilizaron en 1935 estos dos conjuntos de hechos orden cinético y reactividad relativa para elaborar una teoría amplia de la sustitución nucleofílica alifática. La piedra angular de su teoría fue que la sustitución nucleofílica alifática puede proceder por dos mecanismos distintos, a los que denominaron, por razones que se aclaran luego, SN2 y SN1. Sustratos diferentes reaccionan con órdenes cinéticos distintos porque están reaccionando por mecanismos diferentes: algunos, como el metilo, por el SN2; otros, como el t-butilo, por el SN1.

Debido a que el mecanismo cambia en este punto, de SN2 a  SN1, la reactividad pasa por un mínimo con sustratos secundarios. A medida que se procede a lo largo de una serie lógica, la aparición de un mínimo o un máximo en una propiedad reactividad, acidez, actividad antibacteriana sugiere que operan dos factores opuestos. Para este caso, Hughes e Ingold propusieron que los factores serían las secuencias de reactividad opuestas en ambos mecanismos distintos. A medida que se avanza en la serie, decrece la reactividad del mecanismo SN2 de CHa 1º, y en 2º es tan baja que comienza a contribuir la reacción SN1 de forma significativa; la reactividad aumenta fuertemente, ahora por SN1, a 3º .

Los halogenuros orgánicos cuentan con un halógeno en estado de oxidación,unido directamente a un átomo de carbono. Según la naturaleza del halógeno y del resto orgánico tienen una amplia variedad de aplicaciones y se han desarrollado diversas formas de síntesis. Las más importantes reacciones de obtención son:
  • Intercambio del grupo OH de un alcohol por el halogenuro aplicando disoluciones acuosas de HX. Con un hidrógeno en posición "beta" hay peligro de eliminaciones como reacción secundaria.
  • Intercambio de grupos OH no fenílicos con halogenuro de fósforo (III) (PX3, o halogenuro de tienilo (SOX2). Este método también se aplica para la obtención de halogenuros de ácidos carboxílicos. Con sustancias delicadas se puede llevar a cabo en presencia de una base (p.ej. piridina).
  • Adición de HX a enlaces múltiples. Según las condiciones (polares o radicalarias) se forma el producto Markownikoff o anti-Markownikoff.
  • Descomposición del diazonio (R-N2+)en presencia de halogenuro de cobre para sintetizar halogenuros sobre carbonos aromáticos (Reacción de Sandmeyer)
  • Sustitución radicalaria de uno o varios hidrógenos en un grupo alcano. Un ejemplo es la síntesis de bromuro de bencilo a partir de tolueno con bromo elemental en condiciones fotoquímicas:
Br2 + H3CC6H5 -> HBr + BrH2CC6H5
La selectividad de esta reacción puede ser mejorada en algunos casos partiendo del halogenuro de la succinimida en vez del halógeno elemental.
  • Sustitución de un hidrógeno aromático por un halogenuro mediante en presencia de un catalizador (generalmente un ácido de Lewis, como FeBr3):
Br2 + C6H5Me -[FeBr3]-> HBr + C6H4BrMe
  • Intercambio de halógenos. Esta reacción se utiliza sobre todo para los fluoruros que son difíciles de conseguir por otros métodos.













AMINAS



Las aminas son compuestos orgánicos derivados del amoniaco (NH3), y son producto de la sustitución de los hidrógenos que componen al amoniaco por grupos alquilo o arilo.


Las aminas se clasifican de acuerdo al número de sustituyentes unidos al nitrógeno en aminas primarias, aminas secundarias y terciarias.


Amina primaria


Amina primaria aromática


Amina secundaria


Solubilidad: Las aminas primarias y secundarias son compuestos polares, capaces de formar puentes de hidrógeno entre sí y con el agua, esto las hace solubles en ella. La solubilidad disminuye en las moléculas con más de 6 átomos de carbono y en las que poseen el anillo aromático







Las aminas presentan puntos de fusión y ebullición más bajos que los alcoholes. Así, la etilamina hierve a 17ºC, mientras que el punto de ebullición del etanol es de 78ºC.

CH3CH2OH P.eb. = 78ºC


CH3CH2NH2 P. eb. = 17ºC


La menor electronegatividad del nitrógeno, comparada con la del oxígeno, hace que los puentes de hidrógeno que forman las aminas sean más débiles que los formados por los alcoholes.


También se observa que las aminas primarias tienen mayores puntos de ebullición que las secundarias y estas a su vez mayores que las terciarias.



La amina terciaria no puede formar puentes de hidrógeno (carece de hidrógeno sobre el nitrógeno), lo que explica su bajo punto de ebullición.


En el caso de la amina secundaria, los impedimentos estéricos debidos a las cadenas que rodean el nitrógeno dificultan las interacciones entre moléculas.

Las aminas con menos de siete carbonos son solubles en agua.

ACIDO-BASE


Las aminas presentan hidrógenos ácidos en el grupo amino. Estos hidrógenos se pueden sustraer empleando bases fuertes (organometálicos, hidruros metálicos) formando los amiduros (bases de las aminas).





La metilamina [1] reacciona con metillitio, transformándose en su base conjugada, el metilamiduro de litio[2]. Por su parte, el metillitio se transforma en su ácido conjugado, el metano.

La desprotonación de la diisopropilamina produce una de las bases más utilizadas en química orgánica, el diisopropilamiduro de litio (LDA).




Sin embargo, el comportamiento más importante de las aminas es el básico. Las aminas son las sustancias orgánicas neutras de mayor basicidad.



La metilamina [3] se protona transformándose en el cloruro de metilamonio (sal de amonio) [4]. Las sales de amonio son los ácidos conjugados de las aminas y tienen pKas que varían entre 9 y 11.

La basicidad de las aminas depende de los efectos inductivo y estérico. Así, el pKa sube con la longitud de la cadena carbonada (efecto inductivo)


CH3NH2 pKa=10.6


CH3CH2NH2 pKa=10.8


(CH3)3CNH2 pKa=10.4


La cadena carbonada cede carga al grupo amino, por efecto inductivo, aumentando su basicidad. La base fuerte tiene un ácido conjugado debil, por tanto el pKa sube. Pero si la cadena es muy voluminosa, comienzan a predominar efectos estéricos, que provocan una disminución del pKa.

Formación de sales
La propiedad más característica de las aminas es su capacidad para formar sales con los ácidos. Estas sales son semejantes a las sales de amonio. Se forman en solución acuosa o haciendo pasar HCl, HBr, HI, etc., a través de una solución eterea de la amina. La sal es un sólido blanco insoluble en éter. La reacción general es: Aminas

R - N H 2 + H X-----------> R - N H 3+ . X

Conversión en amidas

Las aminas primarias y secundarias reaccionan con los halogenuros de acilo para formar amidas.
La amina ataca al grupo carbonilo de un haluro de ácido de la misma forma que ataca al grupo carbonilo de una cetona o un aldehído. El cloruro de ácido es más reactivo que una cetona o un aldehído, porque el átomo electronegativo de cloro atrae a la densidad de electrones y la retira del carbono del carbonilo con lo que es  más electrofílico. El átomo de cloro también es un buen grupo saliente.




Las bases nitrogenadas son compuestos orgánicos cíclicos, que incluyen dos o más átomos de nitrógeno. Son parte fundamental de los nucleósidos, nucleótidos, nucleótidos cíclicos (mensajeros intracelulares), dinucleótidos (poderes reductores) y ácidos nucleicos. Biológicamente existen seis bases nitrogenadas principales (en realidad hay muchas más), que se clasifican en tres grupos, bases isoaloxazínicas (derivadas de la estructura de la isoaloxazina), bases púricas o purínicas (derivadas de la estructura de la purina) y bases pirimidínicas (derivadas de la estructura de la pirimidina). La flavina (F) es isoaloxazínica, la adenina (A) y la guanina (G) son púricas, y la timina (T), la citosina (C) y el uracilo (U) son pirimidínicas. Por comodidad, cada una de las bases se representa por la letra indicada. Las bases ACTKK se encuentran en el ADN, mientras que en el ARN en lugar de timina existe el uracilo.

Base nitrogenadaNucleósido
Estructura química de adenina
Adenina
Estructura química de adenosina
Adenosina
A
Estructura química de guanina
Guanina
Estructura química de guanosina
Guanosina
G




ÁCIDOS CARBOXILICOS

Sus estructuras hacen suponer que los ácidos carboxílicos sean moléculas polares y , tal como los alcoholes, pueden formar puentes de hidrógeno entre sí y con otros tipos de moléculas. Los ácidos carboxílicos se comportan en forma similar a los alcoholes en cuanto a sus solubilidades : los primeros cuatro son miscibles con agua, el ácido de cinco carbonos es parcialmente soluble y los superiores son virtualmente insolubles. La solubilidad en agua se debe a los puentes de hidrógeno entre el ácido carboxílico y el agua. El ácido aromático más simple, el benzoico, contiene demasiados átomos de carbono como para tener una solubilidad apreciable en agua.


Los ácidos carboxílicos son solubles en solventes menos polares, tales como éter, alcohol, benceno, etc. Los ácidos carboxílicos hierven a temperaturas aún más altas que los alcoholes. Estos puntos de ebullición tan elevados se deben a que un par de moléculas del ácido carboxílico se mantinen unidas no por un puente de hidrógeno sino por dos.



Los olores de los ácidos alifáticos inferiores progresan desde los fuertes e irritantes del fórmico y del acético hasta los abiertamente desagradables del butírico, valeriánico y caproico; los ácidos superiores tienen muy poco olor debido a sus bajas volatilidades.

Las sales de los ácidos carboxílicos son sólidos cristalinos no volátiles constituidos por iones positivos y negativos y su propiedades son las que corresponden a tales estructuras. Las fuerzas electrostáticas considerables que mantienen los iones en el retículo cristalino sólo pueden superarse por un calentamiento a temperatura elevada o por medio de un solvente muy polar. La temperatura requerida es tan alta que, antes de lograrla, se rompen enlaces carbono-carbono y se descompone la molécula, lo que sucede generalmente entre los 300-400°C. Raras veces es útil un punto de descomposición para la identificación de una substancia , puesto que, generalmente , refleja la rapidez del calentamiento que la identidad del compuesto.

Las sales de sodio y potasio de la moyoría de los ácidos carboxílicos son fácilmente solubles en agua. Es el caso de ácidos carboxilicos de cadena larga. Estas sales son los principales ingredientes del jabón.


Debido a la fácil interconversión de ácidos y sus sales, este comportamiento puede emplearse de dos modos importantes: para identificación y para separación.



Los ácidos carboxílicos son moléculas con geometría trigonal plana. Presentan hidrógeno ácido en el grupo hidroxilo y se comportan como bases sobre el oxígeno carbonílico.






Los puntos de fusión y ebullición son elevados ya que forman dímeros, debido a los enlaces por puentes de hidrógeno.





REACCIONES ACIDO-BASE


La propiedad más característica de los ácidos carboxílicos es la acidez del hidrógeno situado sobre el grupo hidroxilo. El pKa de este hidrógeno oscila entre 4 y 5 dependiendo de la longitud de la cadena carbonada.


Los ácidos carboxílicos son ácido relativamente fuertes ya que estabilizan la carga de su base conjugada por resonancia.






Los sustituyentes atrayentes de electrones aumentan la acidez de los ácidos carboxílicos. Grupos de elevada electronegatividad retiran carga por efecto inductivo del grupo carboxílico, produciendo un descenso en el pKa del hidrógeno ácido.






El efecto inductivo aumenta con la electronegatividad del halógeno, con la proximidad del halógeno al grupo carboxílico y con el número de halógenos.


Los ácidos carboxílicos pueden desprotonarse con bases, como NaOH, para formar las sales de carboxilato. Estas sales son nucleófilos aceptables y pueden actuar en mecanismos de tipo SN2







ESTERIFICACION

Los ésteres se obtienen por reacción de ácidos carboxílicos y alcoholes en presencia de ácidos minerales. La reacción se realiza en exceso de alcohol para desplazar los equilibrios a la derecha. La presencia de agua es perjudicial puesto que hidroliza el éster formado.










La reacción que prepara ésteres a partir de ácidos carboxílicos recibe el nombre de esterificación y tiene el siguiente mecanismo:

Etapa 1. Protonación del grupo carboxilo





Etapa 2. Ataque nucleófio del metanol al carbono del grupo carboxilo (Adición)




Etapa 3. Eliminación de agua


Otro método de síntesis consiste en una sustitución nucleófila, utilizando como nucleófilo el ion carboxilato





Esta reacción funciona bien con sustratos primarios y secundarios.

Sales de acidos carboxilicos.

Una base fuerte puede desprotonar completamente en un ácido carboxílico. Los productos son el ión carboxilato, el catión que queda de la base, y agua. La combinación de un ión carboxilato y un catión constituyen la sal de un ácido carboxílico.






SAPONIFICACION.

La reacción inversa de la esterificación se llama hidrólisis o saponificación:
Esterificación
ácido + alcohol éster + agua


saponificación

Después de cierto tiempo de iniciada la reacción se alcanza el equilibrio, debido a que se iguala la velocidad en ambos sentidos. Se puede aplicar entonces la ley de las masas.


K = [ácido ] [alcohol]


[ éster ] [ agua ]


De esta ecuación se deduce que, siendo K constante, se favorece la esterificación aumentando la concentración de ácido y de alcohol o eliminando el agua mediante un deshidratante (ácido sulfúrico concentrado).



ALDEHIDOS Y CETONAS

Aldehídos y cetonas
se caracterizan por tener el grupo carbonilo

La fórmula general de los aldehídos es

La fórmula general de las cetonas es


Nomenclatura

Aldehídos

El sistema de nomenclatura corriente consiste en emplear el nombre del alcano correspondiente terminado en -al.

Cuando el grupo CHO es sustituyente se utiliza el prefijo formil-.

También se utiliza el prefijo formil- cuando hay tres o más funciones aldehídos sobre el mismo compuesto .En esos casos se puede utilizar otro sistema de nomenclatura que consiste en dar el nombre de carbaldehído a los grupos CHO (los carbonos de esos CHO no se numeran, se considera que no forman parte de la cadena).Este último sistema es el idóneo para compuestos con grupos CHO unidos directamente a ciclos.


Cetonas

Para nombrar los cetonas tenemos dos alternativas:

  1. El nombre del hidrocarburo del que procede terminado en -ona .Como sustituyente debe emplearse el prefijo oxo-.
  2. Citar los dos radicales que están unidos al grupo carbonilo por orden alfabético y a continuación la palabra cetona.

PROPIEDADES QUIMICAS
Reacciones

La reacciones de los aldehídos y cetonas son esencialmente de tres tipos; adición nucleofílica, oxidación y reducción.

  • Adición nucleofílica
    Debido a la resonancia del grupo carbonilo
    la reacción más importante de aldehídos y cetonas es la reacción de adición nucleofílica cuyo mecanismo es el siguiente:
    Siguen este esquema la reacción con hidruros ( NaBH4, LiAlH4 ) donde Nu- = H- y la reacción con organometálicos (RMgLi, RLi) donde Nu- = R-.
    Adición nucleofílica de alcoholes

    Adición de amina primaria
    Adición de Hidroxilamina
    Adición de hidracinas
    Adición de Ácido Cianhídrico

  • Oxidación

  • Reducción
    Hidruro
    Hidrogenación
    Reducción de Clemmensen
    Reacción de Wolff-Kishner
Los hemiacetales se forman por reacción de un equivalente de alcohol con el grupo carbonilo de un aldehído o cetona. Esta reacción se cataliza con ácido y es equivalente a la formación de hidratos.



ALCOHOLES


AlcoholesAlcoholes son aquellos compuestos orgánicos en cuya estructura se encuentra el grupo hidroxilo (-OH), unido a un carbono que solo se acopla a otro carbono o a hidrógenos.

Pueden ser alifáticos (R-OH) o aromáticos (Ar-OH) estos últimos se conocen como
fenoles.

Son un grupos de compuestos muy importantes, no solo por su utilidad industrial, de laboratorio, teórica, o comercial, si no también, porque se encuentran muy extensamente en la vida natural.

Cuando en la molécula del alcohol hay mas de un grupo hidroxilo se les llama polioles o alcoholes polihídricos. Si son dos grupos hidroxilos se llaman glicoles, tres, gliceroles, cuatro tetrioles y así sucesivamente.

NomenclaturaEs común que los alcoholes se nombren usando la palabra alcohol como nombre, y con el "apellido" del grupo correspondiente a los
alcanos básicos que le dan lugar, esta nomenclatura se ilustra a continuación.







PROPIEDADES FISICAS
Propiedades Físicas:

El grupo –OH es muy polar y, lo que es más importante, es capaz de establecer puentes de hidrógeno: con sus moléculas compañeras o con otras moléculas neutras.





Solubilidad: Puentes de hidrógeno: La formación de puentes de hidrógeno permite la asociación entre las moléculas de alcohol. Los puentes de hidrógeno se forman cuando los oxígenos unidos al hidrógeno en los alcoholes forman uniones entre sus moléculas y las del agua. Esto explica la solubilidad del metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol y 2 metil-2-propanol.



alcohol-alcohol



alcohol-agua


A partir de 4 carbonos en la cadena de un alcohol, su solubilidad disminuye rápidamente en agua, porque el grupo hidroxilo (–OH), polar, constituye una parte relativamente pequeña en comparación con la porción hidrocarburo. A partir del hexanol son solubles solamente en solventes orgánicos.



1 propanol



Hexanol



2-metil-2-propanol


Existen alcoholes de cuatro átomos de carbono que son solubles en agua, debido a la disposición espacial de la molécula. Se trata de moléculas simétricas
Existen alcoholes con múltiples moléculas de OH (polihidroxilados) que poseen mayor superficie para formar puentes de hidrógeno, lo que permiten que sean bastante solubles en agua.




1,2,3 propanotriol (glicerina)


CLASIFICACIONLos alcoholes son el grupo de compuestos químicos que resultan de la sustitución de uno o varios átomos de hidrógeno (H) por grupos hidroxilo (-OH) en los hidrocarburos saturados o no saturados.
Alcoholes primarios, secundarios y terciarios

Un alcohol es primario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) primario:



es secundario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) secundario:



y finalmente, es terciario, si el átomo de hidrogeno (H) sustituido por el grupo oxidrilo (-OH) pertenece a un carbón (C) terciario:



La función alcohol puede repetirse en la misma molécula, resultando monoles, o alcoholes monovalentes; dioles, o alcoholes bivalentes; trioles, o alcoholes trivalentes, etc.

ETANOL
El compuesto químico etanol, conocido como alcohol etílico, es un alcohol que se presenta en condiciones normales de presión y temperatura como un líquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °C.

Mezclable con
agua en cualquier proporción; a la concentración de 95% en peso se forma una mezcla azeotrópica.

Su fórmula química es
CH3-CH2-OH (C2H6O), principal producto de las bebidas alcohólicas como el vino (alrededor de un 13%), la cerveza (5%) o licores (hasta un 50%).
Además de usarse con fines culinarios (
bebida alcohólica), el etanol se utiliza ampliamente en muchos sectores industriales y en el sector farmacéutico, como excipiente de algunos medicamentos y cosméticos (es el caso del alcohol antiséptico 70º GL y en la elaboración de ambientadores y perfumes).

Es un buen
disolvente, y puede utilizarse como anticongelante. También es un desinfectante. Su mayor potencial bactericida se obtiene a una concentración de aproximadamente el 70%.
Industria química

La industria química lo utiliza como compuesto de partida en la síntesis de diversos productos, como el
acetato de etilo (un disolvente para pegamentos, pinturas, etc.), el éter dietílico, etc.

También se aprovechan sus propiedades desinfectantes.
Combustible
Etanol (combustible)

Se emplea como combustible industrial y doméstico. En el uso doméstico se emplea el alcohol de quemar. Este además contiene compuestos como la pirovidos exclusivamente a alcohol. Esta última aplicación se extiende también cada vez más en otros países para cumplir con el protocolo de Kyoto. Estudios del Departamento de Energía de EUA dicen que el uso en automóviles reduce la producción de gases de invernadero en un 85%. En países como México existe la política del ejecutivo federal de apoyar los proyectos para la producción integral de etanol y reducir la importación de gasolinas que ya alcanza el 60%.


METANOL
El compuesto químico metanol, también conocido como alcohol metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. A temperatura ambiente se presenta como un líquido ligero (de baja densidad), incoloro, inflamable y tóxico que se emplea como anticongelante, disolvente y combustible. Su fórmula química es CH3OH (CH4O).

El metanol tiene varios usos. Es un disolvente industrial y se emplea como materia prima en la fabricación de
formaldehído. El metanol también se emplea como anticongelante en vehículos, combustible de bombonas de camping-gas, disolvente de tintas, tintes, resinas, adhesivos ,biocombustibles y aspartamo. El metanol puede ser también añadido al etanol para hacer que éste no sea apto para el consumo humano (el metanol es altamente tóxico) y para vehículos de modelismo con motores de explosión.

REACCIONES FUNDAMENTALES

Oxidación de alcoholes

Alcohol primario: se utiliza la
piridina (Py) para detener la reacción en el aldehído Cr03 / H+ se denomina reactivo de Jones, y se obtiene un ácido carboxílico.
Alcohol secundario: se obtiene una cetona y agua.
Alcohol terciario: si bien se resisten a ser oxidados con oxidantes suaves, si se utiliza uno enérgico como lo es el
permanganato de potasio, los alcoholes terciarios se oxidan dando como productos una cetona con un número menos de átomos de carbono, y se libera metano.
Deshidratación de alcoholes

La deshidratación de alcoholes es el proceso químico que consiste en la transformación de un alcohol para poder ser un alqueno por procesos de eliminación. Para realizar este procedimiento se utiliza un
ácido mineral para extraer el grupo hidroxilo (OH) desde el alcohol, generando una carga positiva en el carbono del cual fue extraído el Hidroxilo el cual tiene una interacción eléctrica con los electrones más cercanos (por defecto, electrones de un hidrógeno en el caso de no tener otro sustituyente) que forman un doble enlace en su lugar.

Por esto, la deshidratación de alcoholes es útil, puesto que fácilmente convierte a un alcohol en un alqueno.

Un ejemplo simple es la síntesis del ciclohexeno por deshidratación del ciclohexanol. Se puede ver la acción del ácido (H2SO4)
ácido sulfúrico el cual quita el grupo hidroxilo del alcohol, generando el doble enlace y agua.
Éteres a partir de Alcoholes

Condensación entre alcoholes primarios

Cuando un alcohol primario se trata con sulfúrico concentrado y calentando a 130ºC, se produce la protonación de algunas moléculas que son atacadas por otras moléculas de alcohol sin protonar generándose un éter. La temperatura elevada es necesaria ya que los alcoholes son malos nucleófilos y el mecanismo que sigue esta reacción es SN2.



En esta reacción debe utilizarse un sólo tipo de alcohol que da un éter simétrico, dos alcoholes diferentes producirían una mezcla de éteres.

Uno de los alcoholes es secundario o terciario

Cuando uno de los alcoholes es secundario o terciario forma fácilmente el carbocatión por perdida de agua, que es atrapado por el otro alcohol formando el éter.




Acidez de los alcoholes

La gran electronegatividad del oxígeno provoca que el hidrógeno pueda ser arrancado por bases. La acidez de los alcoholes viene dada por la constante del siguiente equilibrio, cuyo logaritmo cambiado de signo nos da el pKa.

CH3OH + H2O ↔ CH3O- + H3O+

Ka = [CH3O-][H3O+]/[CH3OH]

pKa = -logKa




Valores de pKa para alcoholes






Compuesto


pKa



H2O


15,7



CH3OH


15,5



CH3CH2OH


15,9



(CH3)2CHOH


17,1



(CH3)3COH


18



ClCH2CH2OH


14.3



CF3CH2OH


12,4





En la tabla se pueden observar dos tendencias:
El pKa aumenta al aumentar el tamaño de la cadena carbonada (H menos ácidos)
Los grupos electronegativos (halógenos) disminuyen el pKa (H más ácidos) ya que estabilizan la base conjugada.

Desplazamiento del equilibrio

Los hidrógenos ácidos tienen un valor de pKa pequeño y los poco ácidos valores de pKa elevados. El equilibrio entre el alcohol y el alcóxido se puede desplazar utilizando bases fuertes, como LDA, amiduro de sodio, hidruro de sodio.....

CH3OH + NH2- → CH3O-Na+ + NH3

pKa(CH3OH)=15.5

pKa(NH3)=35

El equilibrio se desplaza hacia el ácido de mayor pKa, cuanto mayor sea la diferencia entre los pKa más desplazado se encuentra.

CH3OH + Na+OH- ↔ CH3O-Na+ + H2O

pKa(CH3OH)=15.5

pKa(H2O)=15.7

Este equilibrio no se encuentra desplazado puesto que los valores de pKa del metanol y del agua son similares.

DIFERENCIA ENTRE FENOL Y ALCOHOL

1. El fenol es un grupo muy reactivo, es la base de innumerables sintesis organicas. Es un hidroxilo unido a un benceno.

2. El alcohol, es un hidroxilo unido a una cadena de carbonos, lineal. No es tan reactivo como el fenol, pero se usa mucho como solvente, en muchas industrias.

3. El peso molecular del fenol es mas alto, 94, el del alcohol es mas bajo, 46.07.

4. El punto de fusion del fenol es bajo = 43 grados centigrados, el del alcohol es mas alto= menos 114.25 grados centigrados.

5. el punto de ebullicion del fenol es alto= 182 grados centigrados, el del alcohol = 78 grados centigrados.

6. La sintesis del fenol es mas compleja que la obtencion de alcohol por fermentacion del azucar.

7. Ambos son toxicos, pero el fenol es mas toxico que el etanol.

POLIOLES

Los polioles son
alcoholes polihídricos con varios grupos hidroxilo. La fórmula química general es CnH2n+2On. Un poliol es un carbohidrato que contiene más grupos hidroxilo que el azúcar al cual está asociado. Por ejemplo, si un grupo hidroxilo remplaza al grupo cetona de una cetosa o al grupo aldehído de una aldosa se obtiene un alcohol de azúcar. Así de la manosa se obtiene manitol, de la glucosa se obtiene glucitol (conocido como sorbitol), de la galactosa se obtiene galactitol (conocido como dulcitol), etc
Son
edulcorantes con bajo contenido energético (debido a su absorción parcial en el intestino) que, en muchos casos, se prefieren antes que a los azúcares edulcorantes debido a que no afectan los niveles de azúcar en sangre y no provoca la aparición de caries dentales.
ClasificaciónLos polioles pueden clasificarse en alditoles y inositoles o ciclitoles.

Los alditoles tienen una cadena linear de átomos de carbono. También se les conoce como polioles alifáticos. Los inositoles o ciclitoles tienen una cadena cíclica de átomos de carbono.

Los enoles son compuestos en lo que uno de los átomos de hidrógeno unido a un carbono de un doble enlace es remplazado por un grupo hidroxilo. Los enoles están relacionados con los compuestos carbonílicos por un equilibrio de transferencia protónica conocida como tautomería ceto-enólica





Esta tautomería ceto-enólica es característica de todos los compuestos carbonílicos que contengan hidrógenos alfa (hidrógenos en un carbono adyacente al carbonilo). La forma ceto y la forma enólica no son sino isómeros en equilibrio; el sistema se genera por la migración reversible del hidrógeno alfa al oxígeno del grupo carbonilo:




Sólo una pequeña cantidad del enol está presente en un aldehído o una cetona simple, por lo que la forma "ceto" prevalece sobre la forma "enólica". Sin embargo, hay casos en que el equilibrio favorece a la forma enólica. Por ejemplo, en 2,4 pentadiona el isómero enólico compara en estabilidad con la forma ceto y podría predominar en el equilibrio:



Cuando se remueve el protón del enol o del compuesto carbonílico en equilibrio con éste,se produce un anión deslocalizado conocido como ion enolato:



La formación del enolato de 2,4-pentadiona se favorece porque la carga negativa puede deslocalizarse entre los dos carbonilos
REFERENCIAS