Departamento Académico de Ciencias

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 fenolesy sus propiedades químicas son muy diferentes. Fórmula general: R ─ OH Ejem: CH3─ CH3menos 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 OHOH CH2 – CH – CH – CH - CH2 OH OHOHOHOH

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. H2CCH2 H2C CHOH ciclo butanol

7. 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 – CH3 2 - 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. 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 diolesy 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. 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.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. 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 alcóxidoR−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. 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: piridina R − CH2 − OH + CrO3 R − CHO

20. 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 H2SO4ó H3PO4en caliente: H2SO4 2R-CH2OH R-CH2-O-CH2-R + H2O H2SO4 R-CH(OH)-CH3 R-CH=CH2+ H2O

21. b. Sustitución de grupo −OH por un Halógeno.Puede llevarse a cabo haciendo reaccionar el alcohol con cloruro de tionilo, SOCl2; tribromurode 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

22. http://www.salonhogar.net/quimica/nomenclatura_quimica/Propiedades_alcoholes.htmhttp://www.salonhogar.net/quimica/nomenclatura_quimica/Propiedades_alcoholes.htm http://www.facmed.unam.mx/deptos/salud/censenanza/spivst/2012/104-03.pdf http://organica1.org/qo1/ok/alcohol2/alcohol7.htm http://grupo4cta4d.wordpress.com/2007/05/03/obtencion-de-los-alcoholes/

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.