Alcoholes y fenoles
Introducción
Este blog tiene como objetivo orientar todo sobre el tema de los alcoholes y los fenoles Por medio de éste, tendremos en cuenta lo que son los alcoholes y los fenoles.
Objetivos:
- Tener clara la teoría acerca los alcoholes y los fenoles, sus características.
- Realizar un repaso por medio de ejercicios virtuales.
- Poner en práctica lo aprendido en clase de química orgánica.
MARCO TEÓRICO
ALCOHOLES:Los alcoholes son compuestos con grupos hidroxilo unidos a un átomo de carbono saturados con hidrogenación sp3. Los fenoles son compuestos que tienen grupos hidroxilo unidos a anillos aromáticos.
Los alcoholes se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza y tienen muchas aplicaciones industriales y farmacéuticas.
PROPIEDADES QUÍMICAS
Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases, esto gracias al efecto inductivo, que no es más que el efecto que ejerce la molécula de –OH como sustituyente sobre los carbonos adyacentes. Gracias a este efecto se establece un dipolo.
La estructura del alcohol está relacionada con su acidez. Los alcoholes, según su estructura pueden clasificarse como metanol, el cual presenta un sólo carbono, alcoholes primarios, secundarios y terciarios que presentan dos o más moléculas de carbono.
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Debido a que en el metanol y en los alcoholes primarios el hidrógeno está menos firmemente unido al oxígeno, la salida de los protones de la molécula es más fácil por lo que la acidez será mayor en el metanol y el alcohol primario.
Deshidratación: la deshidratación de los alcoholes se considera una reacción de eliminación, donde el alcohol pierde su grupo –OH para dar origen a un alqueno. Aquí se pone de manifiesto el carácter básico de los alcoholes. La reacción ocurre en presencia de ácido sulfúrico (H2SO4) en presencia de calor.
La deshidratación es posible ya que el alcohol acepta un protón del ácido, para formar el alcohol protonado o ión alquil hidronio.
El alcohol protonado pierde una molécula de agua y forma un ión alquil-carbonio:
El ión alquil-carbonio pierde un protón lo que regenera la molécula de ácido sulfúrico y se establece el doble enlace de la molécula a la cual está dando origen el alcohol.
El calentamiento de un alcohol en presencia de ácido sulfúrico a temperaturas inferiores a las necesarias para obtener alquenos producirá otros compuestos como éteres y ésteres.
Obtención de alcoholes:
al igual que a partir de los alcoholes se pueden obtener otros compuestos, los alcoholes pueden ser obtenidos a partir de hidratación o hidroboración – oxidación de alquenos, o mediante hidrólisis de halogenuros de alquilo. Para la obtención de alcoholes por hidratación de alquenos se utiliza el ácido sulfúrico y el calor.
La hidroboración: (adición de borano R3B) de alqueno en presencia de peróxido de hidrógeno (H2O2) en medio alcalino da origen a un alcohol.
La hidrólisis: de halogenuros de alquilo o aralquilo se produce en presencia de agua y hidróxidos fuertes que reaccionan para formar alcoholes.
NOMENCLATURA DE LOS ALCOHOLES
Los alcoholes se clasifican en primarios (1°), secundarios (2°) o terciarios (3°), dependiendo del numero de sustituyentes unidos al carbono que tiene el hidroxilo.
Los alcoholes simples se designan como derivados del alcano progenitor y se utiliza el sufijo –ol.
Regla 1.- Seleccione la cadena de carbonos mas larga que contenga el grupo hidroxilo y derive el nombre del alcohol reemplazando la terminación –o del alcano correspondiente con –ol.
Regla 2.- Numere la cadena más larga de carbonos a partir del extremo más cercano al grupo hidroxilo.
Regla 3.- Numere los sustituyentes de acuerdo con su posición en la cadena y escriba el nombre, mencionando los sustituyentes en orden alfabético.
PREPARACIÓN DE ALCOHOLES
Los alcoholes pueden prepararse a partir de la hidratación de los alquenos. Como la hidratación directa de los alquenos con un acido acuoso suelen ser una reacción mala en el laboratorio, por lo general se utilizan dos métodos indirectos. La hidroboración/ oxidación produce el compuesto sin. Y antiMarkovnikov de hidratación, la oximercuración / reducción da el producto Markovnikov de hidratación.
ALCOHOLES POR REDUCCIÓN DE COMPUESTOS CARBONILICOS.
Los métodos más generales para preparar alcoholes es la reducción de un compuesto carbonilico. Una reducción orgánica es una reacción que adiciona hidrogeno a una molécula.
Reducción de aldehídos y cetonas
Se utilizan muchos reactivos para reducir las cetonas y los aldehídos. El borohidruro de sodio es un sólido blanco, cristalino, que se puede pesar en atmosfera abierta y usarse en solución acuosa o en un alcohol.
Reducción de ácidos carboxílicos y esteres
Los ácidos carboxílicos y los esteres se reducen para dar alcoholes primarios. Por lo tanto, la reducción de ambos suelen efectuarse con el LiAlH4.
FENOLES:Los fenoles son abundantes en la naturaleza y también sirven como intermediarios en la síntesis industrial de productos como adhesivos y antisépticos. El fenol es un desinfectante general
son compuestos que presentan uno o más grupos hidroxi (OH) unidos directamente a un anillo aromático . El fenol es el miembro más sencillo de esta serie homóloga y es denominado también hidroxi-benceno.
PROPIEDADES QUÍMICAS:
Las propiedades de los fenoles están influenciadas por sus estructuras, en la reacción que se presenta a la derecha de este texto el fenol cede un protón al agua para formar el ión hidronio, de acuerdo a esto, el fenol se comporta como un ácido.
Constantes de acidez:
Si se comparan las constantes de acidez de los fenoles con las del agua, los alcoholes y los ácidos carboxílicos, se puede concluir que los fenoles son ácidos más fuertes que el agua y que los alcoholes, pero más débiles que los ácidos carboxílicos.
| Agua | 1 x 10-14 |
| Alcoholes | 10-16 a 10-18 |
| Fenol | 1,1 x 10-10 |
| Ácidos carboxílicos | 10-5 |
El fenol presenta cinco estructuras contribuyentes, es decir que pueden ceder protones. Dos de estas estructuras corresponden a la resonancia del anillo bencénico. La resonancia viene dada por la ubicación de los dobles enlaces dentro de la molécula.
Las otras tres estructuras son posibles debido al carácter básico del oxígeno que le permiten compartir más de un par de electrones con el anillo.
Síntesis del Fenol: Existen varios métodos para obtener compuestos fenólicos, entre ellos se cuentan la hidrólisis del clorobenceno, obtención a partir del benceno-sulfonato de sodio y la oxidación del isopropil-benceno.
Hidrólisis del clorobenceno:
para obtener el fenol, el clorobenceno se trata con una solución de hidróxido de sodio a ebullición y alta presión para obtener fenóxido de sodio. El fenóxido de sodio es una sal que reacciona con el ácido clorhídrico para formar fenol.
Producción de fenol a partir de benceno-sulfonato de sodio: para esto se hace reaccionar benceno con ácido sulfúrico fumante obteniendo ácido benceno-sulfónico, que tratado con cloruro de sodio o hidróxido de sodio produce una sal denominada bencenosulfonato de sodio. El bencenosulfonato de sodio se funde con hidróxido de sodio para obtener fenóxido de sodio que tratado con ácido sulfúrico libera fenol.
Oxidación del isopropil benceno: el isopropil benceno se oxida en presencia del oxígeno del aire permitiendo obtener hidroxiperóxido de cumeno, que al tratarse con ácido fuerte en agua se convierte en fenol y propanona.
A partir del fenol es posible producir otros compuestos químicos, su carácter ácido le permite ceder un protón para formar así sales y éteres.
Otras reacciones como la esterificación, la halogenqación, la nitratación, la sulfonación permiten obtener productos químicos como ésteres, halógenos, productos nitrogenados y ácidos sulfónicos entre otros.
PROPIEDADES FÍSICAS:
Los fenoles presentan algunas propiedades semejantes a los alcoholes, debido a la presencia del grupo –OH. Sin embargo conforman otra familia química y la mayoría de sus propiedades y los métodos para su obtención son diferentes.
Los fenoles más sencillos son líquidos o sólidos blandos e incoloros y se oxidan con facilidad por lo que se encuentran coloreados. En presencia de impurezas o bajo influencia de la luz, el aire y ciertos compuestos como el cobre y el hierro, el fenol puede teñirse de amarillo, marrón o rojo.
PREPARACIÓN Y USO DE LOS FENOLES
La reacción se efectúa por protonación del oxigeno, seguida por una transposición del grupo fenilo del carbono al oxigeno con la perdida simultanea de agua. La adición de agua al carbocatión formado produce un intermediario llamado hemiacetal, el cual forma al fenol y a la cetona.
REACCIONES DE LOS FENOLES
Reacciones de sustitución electrofílica aromática
El grupo hidroxilo es un sustituyente activador fuerte en las reacciones de sustitución electrofílica aromática. Los fenoles son sustratos muy reactivos para la halogenación, la nitración y la sulfonación electrofilicas, y las reacciones de Friede_Crafts.
Oxidación de fenoles: quinonas
Los fenoles no se oxidan de la misma forma que los alcoholes, porque no tienen un átomo de hidrogeno en el carbono que tiene el hidroxilo. La reacción de un fenol con los agentes oxidantes energéticos produce una 2,5-ciclohexadieno-1,4 –diona o quinona.
PROPIEDADES DE LOS ALCOHOLES Y FENOLES: PUENTES DE HIDRÓGENO.
Los alcoholes y los fenoles tienen puntos de ebullición elevados porque forman puentes de hidrogeno en el estado liquido.
PROPIEDADES DE ALCOHOLES Y FENOLES: ACIDEZ Y BASICIDAD.
Al igual que el agua, los alcoholes y los fenoles son bases yacidos débiles. Bases débiles, los ácidos fuertes los protonan de manera reversible; dando como resultado iones oxonio, ROH2+.
Como ácidos débiles, los alcoholes y fenoles se disocian muy poco en solución acuosa diluida donando un protón al agua.
Los alcoholes son mucho menos ácidos que los ácidos carboxílicos o los ácidos minerales, no reaccionan con las bases débiles como las aminas o el ion carbonato, reaccionan con los metales alcalinos y las bases fuertes como hidruro de sodio, amiduro de sodio y reactivos de Grignard. Los alcóxidos son bases que se utilizan a menudo como reactivos en química orgánica.
Los fenoles son más ácidos que los alcoholes por que el anión fenóxido está estabilizado por resonancia. La deslocalización de la carga negativa sobre las posiciones orto- y para- d3el anillo aromático aumenta la estabilidad del anión fenóxido comparada con el fenol no disociado y disminuye la ∆G° para la reacción de disociación.
ACTIVIDAD : PANTALLAZOS
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