La Química Orgánica Transparente

ALCOHOLES

Los alcoholes son compuestos muy comunes en nuestra vida diaria. He aquí algunos ejemplos muy representativos:

CH3OH Metanol		Se denomina alcohol de madera porque se obtiene de ella por destilación seca. Se utiliza como disolvente para pinturas y como combustible. Es muy venenoso y produce ceguera cuando se ingieren o inhalan pequeñas cantidades. Una dosis de 30 mL resulta letal. Metabolicamente se transforma en formaldehído y ácido fórmico que impide el transporte de oxígeno en la sangre.
CH3CH2OH Etanol		Se obtiene por fermentación de carbohidratos (azúcares y almidón). La fermentación se inhibe al producirse un 15% de alcohol. Para conseguir licores es necesaria la destilación (forma un azeótropo con el agua de composición 95:5 alcohol/agua). Para evitar el consumo se adicionan sustancias desnaturalizadoras. Es muy venenoso y produce la muerte a concentraciones superiores al 0.4% en sangre. Se metaboliza en el hígado a razón de 10 mL/hora. Se utiliza como antídoto contra el envenenamiento por metanol o etilenglicol.
Isopropanol		Se mezcla con agua y todos los disolventes orgánicos. Se emplea como antihielo, disolvente, limpiador, deshidratante, agente de extracción, intermedio de síntesis y antiséptico. Es un producto tóxico por vía oral, inhalación o ingestión.
Etilenglicol	Enlace de hidrógenointramolecular en verde	Recibió el nombre de glicol porque Wurtz, que lo descubrió en 1855, notó un cierto sabor dulce. Se utiliza como disolvente, anticongelante, fluido hidráulico, intermedio de síntesis de explosivos, plastificantes, resinas, fibras y ceras sintéticas. Es tóxico por ingestión.
Glicerina		Descubierta en 1779 por Scheele. Su nombre también proviene de su sabor dulce. Es una sustancia muy viscosa, soluble en el agua y no tóxica. La hidrólisis alcalina de triglicéridos (grasas) produce glicerina y jabones. El nitrato triple es la nitroglicerina, explosivo de enorme potencia.

Nomenclatura

La función alcohol no es de las que tiene una prioridad muy elevada. Es frecuente encontrarla como función principal pero aun más frecuente como secundaria. Función principal Función secundaria La cadena principal es la más larga que contenga el grupo hidroxilo (OH). El nombre de la cadena principal se hace terminar en -ol. El número localizador del grupo OH debe ser el más pequeño posible. Pueden utilizarse nombres no sistemáticos en alcoholes simples. Cada OH presente se nombra como hidroxi. Si hay varios grupos OH se utilizan los prefijos di-, tri-, tetra-, etc. El (Los) número(s) localizador(es) debe(n) ser lo más pequeño(s) posible respecto de la posición de la función principal. Algunos ejemplos: 3,6,7-Trimetil-4-nonanol Ciclohexanol cis-3-bromociclohexanol 3-Buten-1-ol 4-Metil-2-ciclohexen-1-ol 3-Ciclopentenol 2-Aminoetanol Ácido 2,3-dihidroxipropiónico 4-Hidroxiciclohexanona Dependiendo de la sustitución del carbono al que se une el grupo hidroxilo, un alcohol será: Propiedades físicas y de enlace Los ángulos de enlace sugieren que el oxígeno está en hibridación sp3.Los alcoholes pueden considerarse como derivados del agua, en la que se reemplaza un hidrógeno por un grupo carbonado. Los alcoholes se caracterizan por la formación de enlaces de hidrógeno fuertes y, por tanto, tienen puntos de fusión y ebullición elevados, en comparación con los alcanos correspondientes. El grupo hidroxilo confiere polaridad a la molécula y posibilidad de formar enlaces de hidrógeno. La parte carbonada es apolar y resulta hidrófoba. Cuanto mayor es la longitud del alcohol su solubilidad en agua disminuye y aumenta en disolventes poco polares.  Compuesto IUPAC Común p.f. (ºC) p.eb. (ºC) solub. en agua NaCl CH3OH Metanol Alcohol metílico -97.8 65.0 Infinita 14g/L CH3CH2OH Etanol Alcohol etílico -114.7 78.5 Infinita 0.6g/L CH3(CH2)2OH 1-Propanol  Alcohol propílico -126.5 97.4 Infinita 0.1g/L CH3CHOHCH3 2-Propanol Isopropanol -89.5 82.4 Infinita   CH3CHClCH3 2-Cloro- propano Cloruro de isopropilo -117.2 35.7 3.1 g/L   CH3CH2CH3 Propano   -187.7 -42.1 0.038 g/L   CH3(CH2)3OH 1-Butanol Alcohol butílico -89.5 117.3 80 g/L   (CH3)3COH 2-Metil-2- propanol Alcohol terc-butílico 25.5 82.2 Infinita   CH3(CH2)4OH 1-Pentanol Alcohol pentílico -79 138 22 g/L    (CH3)3CCH2OH 2,2-Dimetil- 1-propanol Alcohol neopentílico 53 114 Infinita   Propiedades ácido-base El enlace O-H es más fuerte (DHº = 104 kcal/mol) que el C-H (DHº = 98 kcal/mol) y, sin embargo, es mucho más fácil de romper heterolíticamente: ROH pKa Otros ácidos pKa H 15.7 H2SO4 -5 CH3 15.5 HCl -2.2 CH3CH2 15.9 H3PO4 2.2 (CH3)2CH 17.1 HF  3.2 (CH3)3C 18.0 CH3COOH 4.8 ClCH2CH2 14.3 H2S 7.0 CF3CH2 12.4 ClOH 7.5 CF3(CH2)2 14.6 C6H5OH 10.0      H2O2  11.6 La acidez de un alcohol se puede establecer cualitativamente observando la estabilidad del ion alcóxido correspondiente. Se necesitan bases relativamente fuertes para convertir los alcoholes en sus bases conjugadas, los iones alcóxido: Los alcoholes son anfóteros porque los pares de electrones libres sobre el oxígeno hacen que sean básicos si se enfrentan a ácidos suficientemente fuertes. Preparación Para ocasionar la sustitución de un grupo buen saliente por un OH puede emplearse como nucleófilo el agua (hidrólisis) o el ión hidróxido: El ión hidróxido es un nucleófilo (¡y una base!) más fuerte que el agua y los resultados de la sustitución pueden ser diferentes dependiendo de la estructura del sustrato de partida. Haloalcano H2O HO- Metil No reacciona SN Primario no impedido No reacciona SN Primario ramificado No reacciona SN, E2 Secundario SN1 lenta, E1 SN2, E2 Terciario SN1, E1 E2 En general, este método no es útil para obtener alcoholes.Pero existe una alternativa importante: realizar la sustitución con una función precursora del grupo hidroxilo. El grupo OH permanece latente durante la primera etapa de la reacción hasta la segunda, donde es revelado. El ion carboxilato es un buen nucleófilo (¡pero una base muy débil!) y la reacción de sustitución tiene lugar con mejores resultados: Haloalcano RCOO- Metil SN Primario no impedido SN Primario ramificado SN Secundario SN2 Terciario SN1, E1  La menor basicidad del nucleófilo hace que la competencia de la reacción de eliminación sea mucho menor. Mira un ejemplo práctico: Lección 6ALCOHOLES Nomenclatura  Propiedades físicas y de enlace Propiedades ácido-base Preparación Sustitución nucleófila Reducción Adición de organometálicos Reactividad Problemas Problema de grupo Índice Página principal de la lección Página Principal Glosario 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 "arbol redox" y a dónde queramos ir utilizaremos una u otra. La reducción de aldehídos y cetonas puede llevarse a cabo de dos maneras distintas:Hidrogenación catalítica Reducción con hidruros Los dos hidruros más importantes son el borohidruro sódico y el hidruro de litio y aluminio. Éste último es más reactivo y, como puede verse, menos selectivo.  Un carbono unido a un metal, mucho menos electronegativo que él, se convierte en un centro rico en electrones y, por tanto, nucleófilo. El enlace C-M es muy polar. Reactivos organolíticos Compuestos organomagnésicos (Reactivos de Grignard) Víctor Grignard (1871-1935): Químico francés. En 1910 hizo el descubrimiento trascendental en química orgánica de los derivados organomagnesianos que, por ello, llevan su nombre. Tal descubrimiento le valió el premio Nobel de Química de 1912, compartido con Sabatier. Autor de un Tratado de Química Orgánica de 20 volúmenes. Se utilizan inmediatamente después de prepararse. Se destruyen muy rápidamente y de forma violenta con el oxígeno y la humedad del aire. Su preparación y reacciones han de llevarse a cabo en atmósfera inerte (N2 ó Ar). El grupo alquilo de un compuesto organometálico es muy básico (el alcano correspondiente es un ácido extremadamente débil). Reacción muy violenta Dependiendo de la estructura del grupo carbonilo, el alcohol resultante es más o menos sustituído: Carbonilo Alcohol resultante Ejemplos formaldehído primario aldehído secundario cetona terciario La reactividad de alcoholes puede entenderse examinando la distribución electrónica de la función alcohol. La vamos a comparar con la de un haluro de alquilo: Haluro de alquilo El halógeno es muy electronegativo y polariza mucho el enlace C-X. Además, el haluro es muy buen grupo saliente y puede ser expulsado por un nucelófilo. Esto no ocurre en los alcoholes.  Distribución electrónica en el metanol (rojo=negativo; azul=positivo) Alcohol El oxígeno es electronegativo y polariza el enlace, de forma similar al halógeno. Sin embargo, el oxígeno no es tan electronegativo como el halógeno y el hidróxido es muy mal grupo saliente. Por tanto los alcoholes no dan reacción directamente con nucleófilos. Por otro lado, los alcoholes tienen una propiedad que no tienen los haluros de alquilo: la acidez débil del hidrógeno del grupo OH. Esto da lugar a reacciones que no son posibles en los haluros de alquilo.