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1. TEMA 10. ALCOHOLES I
1
1. Estructura, nomenclatura y clasificación
2. Propiedades físicas
3. Fuentes industriales
4. Preparación de alcoholes
4.1. A partir de haluros de alquilo
4.2. A partir de alquenos
4.3. A partir de compuestos carbonílicos
2. 2
Compuestos orgánicos cuyo grupo funcional es el grupo OH
(hidroxilo). La estructura de un alcohol se asemeja a la del
agua. Un alcohol procede de la sustitución formal de uno de
los hidrógenos del agua por un grupo alquilo.
El carbono tiene hibridación sp3 y el O puede considerarse que también
posee ese tipo de hibridación.
Los alcoholes sencillos son materiales de importancia industrial. Se usan
como reactivos y disolventes de laboratorio.
1. Estructura de los alcoholes
3. 3
Nomenclatura y clasificación
Se elige la cadena más larga que contenga el grupo hidroxilo (OH) y
se numera dando al grupo hidroxilo el localizador más bajo posible.
El nombre de la cadena principal se obtiene cambiando la
terminación –o del alcano por –ol.
Según el tipo de átomos
de carbono enlazados al
C que porta el grupo OH:
5. 5
2. Propiedades físicas
• El grupo O-H es muy polar y es capaz de establecer puentes de
hidrógeno con otras moléculas de alcohol.
O
R
H H
O
R
H O
R
H O
R
Punto de ebullición: Aumenta con el nº de C y disminuye con la
ramificación. Tienen puntos de ebullición más altos que los de los
hidrocarburos de igual peso molecular. Los alcoholes, al igual que el
agua, son líquidos asociados, y su mayor punto de ebullición se debe a
la mayor energía necesaria para romper los puentes de hidrógeno.
Ej.: Etanol (PM 46) p.e. = 78.5ºC (m = 1.69 D)
Propano (PM 44) p.e. = -42ºC (m = 0.08 D)
6. 6
Solubilidad: Los alcoholes de bajo número de átomos de C son solubles
en agua (hasta 4 ó 5 C).
Regiones hidrofílicas e hidrofóbicas en los alcoholes
Se dice que el grupo hidroxilo es hidrofílico porque tiene afinidad por el
agua y por otras sustancias polares. El grupo alquilo del alcohol es
hidrofóbico (no tiene afinidad por el agua), porque se comporta como
un alcano: no participa en los enlaces de hidrógeno ni en las
atracciones dipolo-dipolo. El grupo alquilo hace que el alcohol sea
menos hidrofílico y es el responsable de la solubilidad de un alcohol en
disolventes orgánicos no polares.
Los alcoholes polihidroxilados tienen mayor grado de asociación, lo
que se refleja en sus propiedades físicas: p.e. más altos y miscibles con
H2O hasta 7 carbonos. Ej. Etilenglicol.
7. 7
3. Fuentes industriales, 1
Hay tres caminos generales para obtener alcoholes
simples:
1. A partir del gas de síntesis (para el metanol).
2. Fermentación de azúcares (para el etanol).
3. Hidratación catalítica de alquenos obtenidos del
petróleo.
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3. Fuentes industriales, 2
CO + 2H2
300-400º, 200-300atm H2
CuO-ZnO / Al2O3
CH3OH
gas de síntesis
Rh Ru
/ Presión
HO
OH
Etilenglicol P. ebull. 192º, anticongelante
1. Metanol
El metanol se obtenía por destilación de madera en
ausencia de aire (alcohol de madera). Actualmente, se
obtiene a partir del gas de síntesis.
CO2 + 2 CO + 4H2
3 C + 4 H2O
gas de síntesis
Es uno de los
disolventes industriales
más comunes; es barato
y se emplea también
como combustible y
como sustancia de
partida para obtener
otros productos
orgánicos como éteres y
ésteres.
9. 9
3. Fuentes industriales, 3
C6H12O6
levadura
2 C2H5OH + 2 CO2
glucosa
2. Etanol
El etanol se puede obtener por fermentación de los azúcares y
el almidón contenido en determinados productos vegetales.
La disolución alcohólica que se obtiene a partir de la fermentación de la
uva sólo contiene entre el 12 ó 15% de alcohol. La destilación aumenta la
concentración de alcohol hasta valores del 95-96%. El alcohol así
obtenido se emplea como reactivo y como disolvente.
Desde la 2ª Guerra Mundial, la mayor parte del etanol se sintetiza
mediante la reacción catalítica en fase gaseosa de etileno con agua en
condiciones de alta temperatura y presión.
H2C CH2 + H2O
100-300 atm
300º, catalizador
OH
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4. Preparación de alcoholes, 1
Los procedimientos habituales para obtener alcoholes usan como materias
primas haluros de alquilo, alquenos y compuestos carbonílicos:
4.1. Sustitución nucleófila en un haluro de alquilo
(nucleófilo OH-)
4.1.1. SN2 (Haluros primarios y algunos secundarios). Compite con la
eliminación.
C X
R
H
H
HO C
R
H
H
X
HO C
HO
R
H
H
X
4.2. Síntesis de alcoholes a partir de alquenos
4.2.1. Hidratación catalizada por ácidos. Se trata de un proceso
reversible que ocurre con orientación Markovnikov.
4.1.2. SN1 (Haluros terciarios)
12. 12
4.2.3. Hidroboración-oxidación. Esta adición ocurre con orientación
anti-Markovnikov y con estereoquímica sin.
4.2.4. Hidroxilación: origina dioles vecinales (glicoles)
a) Hidroxilación sin (OsO4, H2O2; KMnO4, OH-)
b) Hidroxilación anti (RCO3H, H+)
13. 13
4.3. Síntesis de alcoholes a partir de c. carbonílicos
C O + R-MgX C O
R
MgX C O
R
MgX
R-MgX + C
O
H
H
C
H
OMgX
H
R
Et2O H3O+
C
H
OH
H
R
Formaldehído Alcohol primario
1) Con formaldehído
3.1.Los organomagnésicos se adicionan a los compuestos carbonílicos
R-MgX + C
O
H
R1
C
H
OMgX
R1
R
Et2O H3O+
C
H
OH
R1
R
Aldehído Alcohol secundario
2) Con aldehídos
4.3.1. Por reacción con organomagnésicos y organolíticos
14. 14
R-MgX + C
O
R2
R1
C
R2
OMgX
R1
R
Et2O H3O+
C
R2
OH
R1
R
Cetona Alcohol terciario
3) Con cetonas
4) Con ésteres
R-MgX + C
O
OR2
R1
C
OR2
OMgX
R1
R
Et2O H3O+
Ésteres Cetona
C
O
R1
R
+ R2OMgX
R-MgX +
Cetona
C
O
R1
R
C
R
OMgX
R1
R
Et2O H3O+
C
R
OH
R1
R
Alcohol terciario con
dos grupos R iguales
15. 15
Adición de organometálicos a epóxidos
Los compuestos organometálicos pueden adicionarse también a epóxidos
(éteres cíclicos) originando alcoholes con dos átomos de carbono más que
el compuesto organometálico (o que el haluro del que este compuesto
organometálico deriva).
Si el epóxido es sustituido, la adición tiene lugar en el átomo de carbono
menos sustiuido y se obtiene un alcohol secundario.
16. 16
4.3.2. Reducción de compuestos carbonílicos con hidruros metálicos
Adición nucleofílica de un ión hidruro H- (NaBH4, LiAlH4). Los ácidos
carboxílicos y derivados son menos reactivos que los aldehídos y cetonas y
necesitan como reactivo hidruro de aluminio y litio.
4.3.3. Hidrogenación catalítica de aldehídos y cetonas
(Este método no es tan efectivo como el de la reducción con hidruros
metálicos)
