Alcoholes 1-Farmacia pdf

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Estructura del agua y del alcohol metílico

La estructura del metanol se parece a la estructura del agua,

reemplazando uno de los átomos de hidrógeno del agua por

un grupo alquilo.

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Tipos de alcoholes

Los alcoholes se clasifican de acuerdo con el tipo de átomo

de carbono (primario, secundario o terciario) al que va

enlazado el grupo

hidroxilo

. Los fenoles tienen un grupo

hidroxilo enlazado a un átomo de carbono de un anillo

bencénico.

Los alcoholes en los que el grupo hidroxilo está unido a un

carbono primario se consideran

alcoholes primarios

. Un

alcohol secundario

tiene el grupo hidroxilo unido al

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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 hidrógeno intramolecular en verde

Recibió el nombre de glicol porque Wurtz, que lo descubrió en 1855, notó un cierto sabor dulce. Se utiliza como disolvente, anticongelante,

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Síntesis de 1,2-diol

El término

glicol

generalmente significa 1,2-diol o diol vecinal,

con sus dos grupos hidroxilo en átomos de carbono

adyacentes.

Un alqueno se puede oxidar a diol vecinal utilizando

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Puntos de ebullición de los alcoholes

Esta gran diferencia en los puntos de ebullición sugiere que las moléculas

de etanol se atraen entre sí con mucha más fuerza que las moléculas de

propano. De esto son responsables dos fuerzas intermoleculares: el enlace

de hidrógeno y las atracciones dipolo-dipolo

Los alcoholes tienen puntos de ebullición más elevados que los éteres y

alcanos porque los alcoholes tienen interacciones dipolo-dipolo y pueden

formar enlaces de hidrógeno. La interacción más fuerte entre las

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Enlace de hidrógeno en los alcoholes

Se puede observar los efectos del enlace de hidrógeno y de las atracciones dipolo-dipolo comparando el etanol con el dimetil éter. Igual que el etanol, el dimetil éter tiene un momento dipolar grande (1.30 D), pero el dimetil éter no puede tener enlaces de hidrógeno porque no tiene hidrógenos enlazados al oxígeno (-O-H).

El protón hidroxilo del alcohol tiene una carga positiva parcial. El hidrógeno

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Las regiones hidrofóbicas e hidrofílicas de los

alcoholes

El agua y los alcoholes tienen propiedades similares porque contienen grupos

hidroxilo que pueden formar enlaces de hidrógeno. Los alcoholes forman enlaces de hidrógeno con el agua y varios de los alcoholes de masa molecular más baja son

miscibles (solubles en cualquier proporción) con el agua

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Solubilidad en agua

Los alcoholes pequeños son muy solubles en agua. Los enlaces por puente de hidrógeno que hay en las sustancias puras son sustituidos por nuevos enlaces entre las moléculas de alcohol y de agua. El proceso

aumenta la entropía y es favorable

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En los alcoholes grandes, la cadena carbonada dificulta la formación de

puentes de hidrógeno, provocando que el fenómeno sea desfavorable

energéticamente.

Los puentes de hidrógeno rotos en las sustancias puras no son sustituidos por nuevos puentes

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

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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

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Acidez de los alcoholes

Al igual que el protón hidroxilo del agua, el protón hidroxilo de un alcohol es débilmente ácido. Una base fuerte puede extraer este protón hidroxilo para dar lugar a un ión alcóxido

El protón hidroxilo de un alcohol puede ser abstraído por una base para formar el ión alcóxido. Aunque algunos de los alcoholes son aproximadamente tan ácidos como el agua, la adición de los grupos de retirada de electrones aumentará la acidez. Los fenoles son mucho más ácidos que los alcoholes de cadena abierta

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3.- PROPIEDADES ÁCIDO-BASE

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

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Formación de alcóxidos de sodio y de potasio.

Cuando se necesita un ión alcóxido en una síntesis, normalmente se suele obtener mediante la reacción de sodio o de potasio metálico con alcohol. Ésta es una

reacción de oxidación-reducción, de forma que el metal es oxidado y el ión

hidrógeno (protón) reducido para dar lugar a hidrógeno gaseoso, que burbujea en la solución, generándose el alcóxido de sodio o de potasio.

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Acidez de los fenoles

Se podría esperar que el fenol tuviese la misma acidez que el ciclohexanol, ya que sus estructuras son similares. Esta predicción es errónea: el fenol es casi 108 veces

más ácido que el ciclohexanol.

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Reactivos organometálicos utilizados para la síntesis

de alcoholes

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Reactivos de Grignard

Los compuesto organometálicos de litio y magnesio son los que se utilizan con más frecuencia para la síntesis de alcoholes. Los haluros organomagnésicos, de fórmula general R-Mg-X, se conocen como compuestos organomagnesianos o reactivos de Grignard.

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Adición de reactivos organometálicos a compuestos

carbonílicos

El grupo carbonilo está polarizado, con una carga positiva parcial en el carbono y una carga negativa parcial en el oxígeno. El carbono cargado positivamente es electrofílico y, si es atacado por un nucleófilo, el átomo de oxígeno adquiere una carga negativa formal

Los reactivos de Grignard y de litio tienen un carbono nucleofílico y como tal

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Protonación del alcóxido intermedio

El producto de un ataque nucleofílico es un ión alcóxido, una

base fuerte. La adición de agua o de un ácido diluido protona

al alcóxido dando lugar al alcohol.

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Mecanismo de las reacciones de Grignard

Primera reacción: el reactivo de Grignard ataca al compuesto

carbonílico para formar un alcóxido.

El carbono nucleofílico de Grignard atacará al carbono

electrofílico del carbonilo produciendo un alcóxido de

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Deslocalización de la carga en el ión fenóxido

El ión fenóxido es más estable que un ión alcóxido típico debido a que la carga negativa no sólo está localizada sobre el átomo de oxígeno sino que está

deslocalizada entre el oxígeno y tres átomos de carbono del anillo bencénico.

La carga negativa del oxígeno puede estar deslocalizada en más de cuatro átomos del ión fenóxido. Existen otras tres estructuras de resonancia que pueden localizar la carga en tres carbonos diferentes del anillo. La estructura verdadera es un

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Formación de alcoholes primarios utilizando los

reactivos de Grignard

La adición de un reactivo de Grignard al formaldehído,

seguida de protonación, da lugar a un alcohol primario con un

átomo de carbono más que en el reactivo de Grignard.

Dependiendo del compuesto carbonílico utilizado se pueden

obtener alcoholes primarios, secundarios o terciarios. La

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Formación de alcoholes secundarios utilizando

reactivos de Grignard

Los reactivos de Grignard se añaden a los aldehídos para formar, después

de la protonación, alcoholes secundarios.

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Formación de alcoholes terciarios utilizando

reactivos de Grignard

Una cetona tiene dos grupos alquilo enlazados a su átomo de

carbono carbonílico. La adición de un reactivo de Grignard,

seguida de protonación, da lugar a un alcohol terciario, con

tres grupos alquilo enlazados al átomo de carbono carbinol.

Los alcoholes terciarios se pueden obtener fácilmente

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Reacción de Grignard con derivados de ácidos

carboxílicos

Los cloruros de ácido y los ésteres son derivados de

ácidos carboxílicos. En estos derivados de ácidos, el

grupo -OH del ácido carboxílico es reemplazado por

otros grupos atrayentes de electrones. En los cloruros de

ácido, el grupo hidroxilo del ácido está sustituido por un

átomo de cloro. En los ésteres, el grupo hidroxílico está

sustituido por un grupo alcoxilo (-O-R).

Los cloruros de acilo y los ésteres reaccionará con dos

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Reacción de Grignard con derivados de ácidos

carboxílicos

La adición del primer equivalente del reactivo de

Grignard produce un intermedio inestable que expulsa a

un ión cloruro (en el cloruro de ácido) o a un ión alcóxido

(en el éster), dando lugar a una cetona. El ión alcóxido es

un buen grupo saliente en esta reacción porque al

eliminarse

estabiliza

al

intermedio

cargado

negativamente en un paso fuertemente exotérmico.

Los cloruros de acilo y los ésteres reaccionará con dos

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Mecanismo de adición de Grignard

A continuación se pondrá un ejemplo utilizando un éster. Cuando se

añade un exceso de bromuro de etilmagnesio a benzoato de metilo,

el primer equivalente se adiciona y el metóxido es eliminado, dando

lugar a propiofenona. La adición de un segundo equivalente,

seguida de protonación, da lugar a un alcohol terciario:

3-fenil-3-pentanol.

El primer paso de la reacción es el ataque del reactivo de

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Adición de óxido de etileno

Los reactivos de Grignard generalmente no reaccionan con los éteres, pero los epóxidos son éteres muy reactivos debido a la tensión de anillo. El óxido de etileno reacciona con reactivos de Grignard para dar lugar, después de la protonación, a alcoholes primarios con dos átomos de carbono adicionales. Observe que el ataque nucleofílico del reactivo de Grignard sobre el

óxido de etileno abre el anillo y libera la tensión anular

Los reactivos de Grignard y de litio atacarán a los epóxidos (también denominados oxiranos) y los abrirá para formar alcoholes. Esta reacción está favorecida porque la tensión anular

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Resumen de las reacciones de Grignard

Los alcoholes primarios y secundarios se pueden sintetizar mediante la adición de reactivos de Grignard al formaldehído y a los aldehídos, respectivamente. Una segunda forma de obtener alcoholes primarios es la adición de un reactivo de

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Resumen de las reacciones de Grignard: alcoholes

terciarios

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Reducción de un grupo carbonilo mediante un

hidruro

Los compuestos carbonilos se pueden reducir a alcoholes

mediante la utilización de hidruros como el borohidruro de

sodio (NaBH

4

) y el hidruro de aluminio y litio (LiAlH

4

o LAH).

El nucleófilo, un hidrógeno cargado negativamente (hidruro),

atacará al átomo de carbono del carbonilo de cetonas y

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Facilidad de reducción de los compuestos carbonilos

El borohidruro de sodio (NaBH

4

)

reduce los aldehídos a alcoholes

primarios y las cetonas a alcoholes

secundarios.

Aunque el borohidruro de sodio y el

hidruro de aluminio y litio reducen las

cetonas y los aldehídos a sus

correspondientes alcoholes, solamente

el hidruro de aluminio y litio es capaz

de reducir los ésteres y los ácidos

carboxílicos a alcoholes. Esto hace que

borohidruro de sodio sea un reactivo

selectivo para las reducciones cuando

hay más de un tipo de carbonilo

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Hidrogenación catalítica de cetonas y aldehídos

La reducción de una cetona o un aldehído a alcohol implica la adición de

dos átomos de hidrógeno al enlace C=O. Esta adición se puede llevar a cabo

por hidrogenación catalítica, generalmente utilizando níquel Raney como

catalizador.

El grupo carbonilo de las cetonas y los aldehídos se puede reducir

mediante la hidrogenación catalítica utilizando níquel Raney como

catalizador. El níquel Raney es un hidrógeno rico en polvo de níquel que es

más reactivo que los catalizadores Pd o Pt. Esta reacción no se utiliza

frecuentemente porque también reduce los enlaces dobles y triples que

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Sustitución nucleofílica con tioles

Los tioles se pueden obtener por reacciones S

N

2 de hidrosulfuro

de sodio con haluros de alquilo no impedidos. El tiol que se

obtiene todavía es nucleofílico, por lo que se utiliza un gran

exceso de hidrosulfuro para evitar que el tiol, inicialmente

formado, experimente una segunda alquilación para dar lugar a

un sulfuro (R-S-R).

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Oxidación de los tioles

Al contrario que los alcoholes, los tioles se oxidan fácilmente para dar lugar a un dímero conocido como disulfuro.

Los tioles se pueden oxidar para formar disulfuros. Este es un proceso reversible y el disulfuro se puede reducir utilizando cinc en HCl. Esta reacción es común en la química de los

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