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UNIDAD 17 ALCOHOLES Objetivos Reconocer el grupo funcional de los alcoholes. Determinar la estabilidad de una molécula de un alcohol. Reconocer las propiedades físicas y químicas de los alcoholes. Dibujar estructuras o identificar estructuras aplicando las reglas de nomenclatura IUPAC. Explicar los mecanismos de reacción de alcoholes. Explicar los mecanismos de formación de alcoholes en las reacciones de adición electrofílica. Completar o predecir reacciones y síntesis. “Chemistry at work” http://www.brookscole.com/cgibrookscole/course_products_bc.pl?fid= M20b&product_isbn_issn=0534389996 &discipline_number=12 Propiedades y Estructura Tienen el grupo funcional -OH (grupo hidroxilo) enlazado a un átomo de carbono con hidridación sp3. Se excluyen los: -OH OH C=C Fenoles = -OH enlazado a un anillo aromático Enoles= -OH enlazado a un carbono vinílico Propiedades y Estructura Tienen una geometría similar a la del agua. El enlace R-OH es aproximadamente tetraedral ( aprox. 109°) Tienen puntos de ebullición más altos que los alcanos de igual número de carbonos. Propiedades y Estructura Forman puentes de hidrógeno Puentes de hidrógeno entre alcoholes y agua Se disocian en soluciones acuosas para donar un protón (H+) al agua R- OH + H2O R-O- + H3O+ Propiedades y Estructura Son débilmente ácidos y débilmente básicos. Ocurren de forma natural y tiene muchos usos industriales y farmacéuticos. En general son tóxicos. Alcoholes más comúnes Etanol Solvente industrial Aditivo para combustible Uso antiséptico Industria de bebidas alcohólicas Fermentación de grano (vodka,ginebra, whiskey) (1550% alcohol por volumen) Fermentación de azúcares ( cerveza, vinos, rones, brandy, cognac) ( 5- 80% alcohol por volumen http://www.intoxm/about_alcohol_sp.as Alcohol isopropílico (rubbing alcohol 70%) Glicol de etileno (antirefrigerante) HO OH Citronellol (aceite aromático en las rosas y geranios) H3C H3C H3C OH Mentol Colesterol Metanol Es importante en la industrua química Se le conoce como alcohol de madera ya que se puede preparar calentando madera en ausencia de aire. http://www.intoxm/about_alcohol_sp.as 400 C CO + 2H2 ZnO/Cr CH3OH •Se usa como materia prima para preparar formaldehido y ácido acético Nomenclatura Se selecciona la cadena más larga de carbonos que contenga el grupo funcional – OH que le dará el nombre a la cadena. El nombre llevará el sufijo –ol. Se comienza a enumerar por el extremo más cercano al grupo funcional. Se identifica con números la posición del grupo funcional –OH. Si la cadena tiene ramificaciones o sustituyentes, estos se nombran en orden alfabético. Nomenclatura Alcoholes con varios grupos –OH Dioles Trioles (glicoles en el sistema común) (gliceroles en el sistema común De la molécula tener más de un grupo funcional como un alqueno o alquino, se le dará prioridad al alcohol, pero se nombra el otro grupo y la posición que éste ocupa. (CH3)2C=CHCH(OH)CH3 4-metil-3-penten-2-ol IUPAC CH3OH CH3CH2OH CH3CH2CH2OH CH3CHCH3 OH COMÚN metanol alcohol metílico etanol alcohol etílico 1- propanol alcohol n-propílico 2- propanol alcohol isopropílico Práctica CH3 OH OH HO CH3 H3C CH3 OH CH3 H3C CH3 HO CH3 HO CH3 CH3 CH3 H3C H3C CH3 OH CH3 Práctica Dibuje e identifique, utilizando las reglas IUPAC, los ocho (8) alcoholes isoméricos con fórmula C5H12O. Preparación de Alcoholes 1. Reacción de Sustitución Nucleofílica RX + -OH R-OH + X- Orden de reactividad de los haluros: 3 > 2 > 1 > CH3X (CH3)3-C-Br NaOH (ac) (CH3)3- C-OH + NaBr -Cl NaOH (ac) NaOH (ac) CH3CH2CH2Br -OH + NaCl CH3CH2CH2OH 2. Formación de dioles (Hidroxilación) C 1.OsO4 /piridina C HO 2.NaHSO3 C OH C adición syn Se obtiene diol vecinal (glicol). 1. OsO4 2. NaHSO3 1.OsO4 CH3CH=CHCH3 2.NaHSO3 CH3 OH OH CH3 OH OH CH3CH-CHCH3 3. Hidratación de alquenos Oximercuración (oxidación) C C Hg(OAc)2 H2O NaBH4 OH H -C–C– adición syn Es una adición Markovnikov (H en el Carbono menos sustituido) Hidratación de alqueno: Oximercuración Hg(OAc)2 OH NaBH4 H2O H 1.Hg(OAC)2 / H2O CH3CH=CHCH3 2.NaBH4 H OH CH3CH-CHCH3 4. Hidratación de alqueno Hidroboración (oxidación) HO C C 1. BH3 / THF 2. H2O2 /OH- 3 H C C Es una adición anti Markovnikov: el H irá al C más sustituido. Estereoquímica: es una adición syn – por el mismo lado del enlace doble. Hidratación de alqueno: Hidroboración BH 3 H 2O2 THF OH CH3 H H CH3CH2CH=CH2 1. BH3 / THF 2. H2O2 /OH- OH H CH3CH2CH-CH2-OH 5. Reducción de grupos carbonilos OH C=O [H] Compuesto con grupo carbonilo C H H representa un agente reductor alcohol Todo compuesto con un grupo carbonilo puede ser reducido, incluyendo aldehidos, cetonas, ácidos carboxílicos y ésteres. 5. Reducción de grupos carbonilos a. Reducción de aldehidos y cetonas Agentes reductores más utilizados: • NaBH4 en etanol borohidruro de sodio •LiAlH4 en éter hidruro de litio y aluminio Aldehidos [H] alcoholes primarios Cetonas alcoholes secundarios [H] mayor reactividad O OH [H] C R C H R aldehido CH3 O C H H O C H H H 1. NaBH3, etanol 2. H3O+ 1. LiALH4, éter 2. H3O+ alcohol primario HO – CH – CH3 H HO – CH2H O [H] C R OH R’ C R cetona CH 3 C O CH 3 R’ 1. NaBH3, etanol 2. H3O+ O H alcohol secundario OH CH3 – CH-CH3 OH 1. NaBH3, etanol 2. H3O+ b. Reducción de ácidos carboxílicos y ésteres Agente reductor más utilizado: • LiAlH4 en éter hidruro de litio y aluminio El NaBH4 en etanol reduce los ésteres muy lentamente y no reduce los ácidos carboxílicos) OH alcohol O O C primario [H] C C H R R OR’ R OH H éster o ácido carboxílico O CH3CH2CH = CHCH2CH2 –C-OH 1. LiALH4, éter 2. H3O+ CH3CH2CH = CHCH2CH2 –CH2OH O 1. LiALH4, éter CH3CH2CH2CH2 –C-OCH3 2. H3O+ CH3CH2CH2CH2 –CH2OH + CH3OH c. Adición de Reactivo Grignard a grupo carbonilo Reactivo Grignard R’MgX X = Cl, Br, o I R = alquil, aril o vinilo primario, secundario, o terciario c. Adición de Reactivo Grignard a grupo carbonilo H O C H 1. R’MgX, éter 2. H3O+ O 1. R’MgX, éter C R H O 1. R’MgX, éter C R 2. H3O+ R” 2. H3O+ R’CH2OH OH R – CH- R’ OH R – C- R’ R” alcohol primario alcohol secundario alcohol terciario O 1. CH3MgCl, éter CH3 2. H3O+ CH3 O CH3CHCH2CH 1. OH - MgCl, éter 2. H3O+ CH3 OH CH3CHCH2CH Reacciones de Alcoholes 1. Deshidratación de un alcohol H OH C C a ácido C C + H2O Ha - conectado a C directamente conectado a C on OH Sigue la Regla de Zaitsev: “Se obtiene el alqueno más altamente sustitído como mayor producto.” Orden de reactividad de los alcoholes: 3 > 2 > 1 Deshidratación de alcoholes CH3 OH CH3 H 2SO4, H 2O + H2O THF, 50oC H OH CH3CH2CH2CH-CH3 H 2SO4, H 2O o THF, 50 C CH3CH2CH=CH-CH3 Producto mayor CH3CH2CH2CH=CH2 Producto en menor cantidad 2. Oxidación de alcoholes Agentes oxidantes más utilizados: KMnO4 CrO3 / H3O+, acetona Na2Cr2O7 / H3O+ PCC (clorocromato de piridina) O R-CH2OH OH R-CH-R R3C-OH [OX] R- C - H [ OX ] O [ OX ] R- C - R No Reacciona 2. Oxidación de alcoholes OH Na2Cr2O7 / H3O+ CH3 CH3CHCH2CH2 OH CrO3 / H3O+ acetona =O CH3 O CH3CHCH2C-H Examen Final 50% Reacciones Capítulo 17 Examen Final Teoría Cap. 17 Nomenclatura Cap. 17 Nomenclatura Cap.3,6,8 y 10 Teoría general Cap. 1,2,3,4,6,7,8,10 Reacciones básicas