UNIDAD 8.

 

 

ALCOHOLES Y FENOLES .

 

 

OBJETIVOS :

 

1.      Reconocer las características estructurales de alcoholes primarios , secundarios y terciarios , tanto alifaticos como aromáticos .

2.      Deducir las estructura de un alcohol o fenol conociendo su comportamiento químico .

3.      Reconocer las modificaciones de las propiedades físicas de las series de alcoholes primarios , secudarios y terciarios .

4.      Escribir reacciones importantes de alcoholes y de fenoles alifaticos

 

 

 

ALCOHOLES Y FENOLES .

Los alcoholes se pueden considerar derivados de los hidrocarburos por sustitución de uno o más de sus hidrógenos por uno o más grupos hidroxilo (OH-) , el cual puede ser saturado o insaturado , alifatico o aromático .

                                                                       PRIMARIO

                         MONOHDROXIDOS         SECUNDARIO

                                                                       TERCIARIO

-          Alcohol primario : Cuando el grupo hidróxido está unido a un carbono primario . Ejemplo:

  METANOL                        ETANOL                                          PROPANOL

-         
Alcohol secundario : Cuando el grupo hidróxido está unido a un carbono secundario . Ejemplo :

  2 PROPANOL                   2 BUTANOL                                               CICLOPENTANOL

-         
Alcohol terciario : Cuando el grupo hidróxido está unido a un carbono terciario . Ejemplo :

2 METIL 2 PROPANOL                  2 METIL, 2 BUTANOL                   1 CICLOHEXIL,1 ETANOL

                                              

                                               GLICOLES   

POLIHIDROXILICOS        GLICEROLES

                                               TETROLES

                                               PENTOLES

                                               HEXOLES

 

Los alcoholes están distribuidos en la naturaleza en forma libre , como el mentol , alilico , geranol , o combinado con ácido orgánico llamado Esteres .

 

 

Nomenclatura :

Según la IUPAC , se numera la cadena más larga por el extremo más próximo al -OH . El nombre de la cadena debe terminar en Ol . La posición del hidróxido (Oxhidrilo) se indica añadiendo a la terminación "OL" y luego el número del átomo de carbono al cual este unido el -OH . Si hay dos o más hidróxilo (Oxhidrilos) se anteponen los prefijos Di, tri, tetra , etc. A la terminación OL .

 

             2 PENTANOL                                1,3 PENTANODIOL

 

 

Propiedades físicas .

Los alcoholes alifáticos monohidroxílicos hasta el endecanol son líquidos a temperatura ambiente , a partir del dodecanol  son sólidos . La densidad de los alcoholes alifáticos es menor que la del agua . Los tres primeros alcoholes alifáticos (metilico , etilico , propilico ) son solubles en agua y va disminuyendo esta solibilidad al aumentar el número de carbonos.

 

Propiedades químicas .

Los alcoholes son atacados por diversos agentes oxidantes para dar diferentes compuestos , dependiendo del tipo de alcohol tratado .

 

A.    Oxidación del los alcoholes primarios :

En presencia de agentes oxidantes como K₂Cr₂O₇/H₂SO₄  o KMnO₄ / H₂So₄  , se transportan en ácidos orgánicos , pasando por aldehidos . Ejemplo :

      ETANOL                                    ACETALDEHIDO                         ACIDO ACETICO

 Con un oxidante como Cu/Ni,Pt todos los alcoholes primarios se transforman en aldehidos.

 

B.     Oxidación de los alcoholes secundarios :

Con cualquier oxidante se transforma en CETONAS .

      2 PROPANOL                                                                          2 PROPANONA

 

C.    Oxidación de los alcoholes terciarios :

Bajo condiciones moderadas , normalmente los agentes oxidantes , no los atacan ; son embargo , cuando se utilizan como oxidantes KMnO₄ / H₂So₄  a temperaturas relativamente altas el alcohol se puede convertir en alqueno por eliminación de molécula de agua y este se oxida . Ejemplo :

 2 METIL 2 PROPANOL               2 METIL 1 PROPENO                      ACETONA

 

D.    Por hidratación catalítica :

Por hidratación catalítica de los alquenos se obtienen alcoholes , esta técnica se aplica en producción industrial de alcoholes a partir de subproductos de la industria del petróleo .

 

A partir de la reacción entre aldehidos y cetonas esteres con el reactivo de grignard se pueden obtener alcoholes primarios , secundarios y terciarios .

 

Que contienen mayor número de carbonos que cualquiera de las materias primas . La reaccioón empieza con la ionización del reactivo de Grignard en presencia del grupo carbonilo . El carbonión que se forma se adiciona al carbono del grupo carbonilo , que es el centro electrofílico y el MgX⁺ se combina con el oxígeno . Por hidrólisis ácida del alcoxido que se forma se obtiene un alcohol y una sal básica de magnesio .

                                                           CLORURO DE METIL MAGNESICO

 

Por reducción de Aldehidos y cetonas .

Se obtienen respectivamente alcoholes primarios y secundarios . Esta reducción se realiza con hidrógeno en presencia de catalizadosres ( Pt, Pd, Ni ) A tempetatura y presión bajas , o con cromito cúprico a temperatura y presión altas .

La gliserina es un líquido viscoso higroscópico , de sabor dulce , punto de fusión 17º C , punto de ebullición 290º C , es soluble en agua . En la cloración térmica del 1 propileno , se obtiene el cloruro de alilo , el cual mediante la hidrólisis forma el alcohol alílico . El alcohol alilico , bajo la acción del ácido hipocloroso se combierte en 3 cloro propano , 1,2 diol y está al hidrolizarse forma la glicerina .

La glicerina puede obtenerse a partir del acetileno y el formaldehido .

 

El ester de la gliserina y el ácido nítrico que es el trinitrato de glicerilo , impropiamente nitroglicerina .

La descomposición de la nitroglicerina es una reacción muy exotérmica ( 3000º C) en que se desprenden gran cantidad de gases :

 

Los fenoles son compuestos aromáticos que contiene hidróxidos y en cuyas moléculas el hidróxilo está unido directamente al átomo de carbono del benceno .

Por el número de grupos hidróxilos se distinguen los fenoles mono , di , y poliatómicos .

 

 

Propiedades físicas .

Los fenoles son sustancias cristalinas o líquidas de alto punto de ebullición , que poseen un olor fuerte . Ellos forman enlaces de hidrógeno más estables tiene elevados puntos de ebullición , mayor solubilidad en el agua en comparación a los alcoholes cíclicos .

                                                                       FENOL                      CICLOHEXANOL

PUNTO DE FUSION                                              1°C                             25.5°C

PUNTO DE EBULLICION                         181°C                         161°C

SOLUBILIDAD EN EL AGUA                 9                                 36

A 20°C EN  GR/100 GR

                                  

Métodos industriales para la obtención de fenoles :

Grandes cantidades de fenol y cresoles , están contenidos en el aceite medio del alquitran de hulla y en la brea de alquitran vegetal . Se extraen en forma de fenolatos de las recinas tratandolas con una solución de soda caustica y luego se precipitan mediante ácidos :

 

Reacciones de sustitución electrofílica :

El grupo hidróxilo pertenece al número de los orientales orto y para más fuertes . La reacción de sustitución electrofílica del hidrógeno en el anillo bencenico para los fenoles , transcurre mucho más fácilmente y hasta en condiciones más suaves que para el benceno .

 

 

La nitración del fenol ocurre en condiciones más suaves que la nitración del benceno . Al actuar del ácido nítrico diluido a temperatura ambiente se forma una mezcla de o y p nitrofenoles , el producto final de la nitración en el 2,4,6, trinitrofenol llamado ácido picrico.

 

Hidrogenación :

Los fenoles se hidrogenizan bien en presencia de una catalizador de niquel ( Ni ) , formando el ciclohexanol .

 

           FENOL                                                                                 CICLOHEXANOL 

 

Oxidación de fenoles :

La presencia de grupos hidrócilos unidos al núcleo en el fenol ,cambia bruscamente la relación del grupo aromático hacia los oxidantes . Los fenoles se oxidan fácilmente , además se forma una mezcla de diferentes productos de la oxidación .

 

Al actuar sobre el fenol el ácido crómico puede obtenerse la p- benazoquínola . 

        FENOL                                                                                    BENZOQUINONA

 

El fenol da con el cloruro férrico una coloración violeta cresoles (CH₃C₆H₄OH) dan una coloración azul y los fenoles poliátomicos dan coloraciones diferentes . En la industria los fenoles di y triatómicos se obtienen por el método de la fusión sódica de las sales de sodio de los ácidos sulfónicos . Ejemplo :

La alquilación por el método de Friedel - Crafts , al igual que con ayuda de los alquenos y alcocholes en presencia del cloruro de aluminio , ácido sulfúrico , y otras sustancias pueden producir isómeros para y orto . Ejemplo :

Una de las reacciones más importantes en la práctica es la condensación del fenol con el formaldehido , donde se forman al principio los fenilcarbinoles .

 

Naftoles : De los hidroxiderivados del naftaleno presentan interes los (alfa)  y (beta) naftoles .

Los naftoles se disuelven en los alcalis y dan coloraciones con el cloruro férrico , violeta ( alfa naftol ) y una coloración verde ( beta naftol )

 

 

CUESTIONARIO

1.      Escriba las fórmulas estructurales de todos los alcoholes isómeros del A. Pentanol .

Heptanol y nombrelos .

 

2.      Para los alcoholes de la pregunta 1 indique cuales son los alcoholes primarios , secundarios y terciarios , Indique cuales son los isómeros de cadena 1, hexanol y cuales son los isómeros de posición .

 

3.      Escriba y complete las siguientes reacciones :

1. 2 butanol con bromuro de fosforo
2. 1,4 butanodiol a 400º C sobre Al₂O₃ .
3. 2 metil hidroquinona con mezcla sulfocrómica
4. 1 propanol con ácido acético con hazas de ácido sulfúrico .
5. Alcohol isoamílico con dicromato de sodio y ácido sulfúrico .

 

4.      Escriba las fórmulas estructurales de cada uno de los siguientes compuestos :

1. Alcohol isobutílico
2. Alcohol isopropílico .
3. 3 pentanol
4. 2,4,4 trimetil , 2 hexanol
5. 1 bromo , 3 etil , 3 hexanol
6. Alcohol anílico
7. Meta bromofenol
8. Trnas , 2 penten - 1ol

 

5.      Cuál de los siguientes alcoholes se oxida fácilmente ? Qué grupos funcionales se forman cuando se oxida cada uno de estos compuestos ?

1. CH₃CH₂CH₂OH
2. CH₃CHOHCH₂CH₃
3. (CH₃)₃COH
4. (CH₃)₃CH₂OH
5. CH₃CH₂CHOHCH₂CH₃

 

6.      Escriba las ecuaciones de las reacciones del alcohol isopropílico con los siguientes reactivos con los siguientes reactivos .

1. Yoduro de potasio
2. Potasio
3. Acido Nítrico
4. Al₂O₃ / ^
5. K₂Cr₂O₇/H₂SO₄

 

7. Escriba las ecuaciones de la reacción del fenol con los siguientes reactivos .

1. Cloro
2. Acido Nítrico
3. Hidróxido de sodio
4. Acido acético
5. Potasio

 

8.      Indique que clase de alcohol son los siguientes compuestos :

1. Atilenglicol
2. Alcohol de melazas
3. Hidratación de olefinas
4. Hidroboración

 

9.      Complete las siguientes ecuaciones de reacción :

10.  De el nombre de los compuestos siguientes :

11.  Utilizando el reactivo de Grignard sintetice los compuestos siguientes :

1. 3,3 dimetil , 1 butanol
2. 1, fenil , 3 metil , 2 butanol
3. 3 metil , 3 pentanol
4. 2 metil , 3 pentanol

 

12.  Obtenga el 3 metil , 2 butanol a partir de una alqueno :

1. Por hidratación .
2. Hidroboración / oxidación .

 

 

 

13.  Oxide , parcial y totalmente , hasta donde sea posible :

1. 2 metil , 1 butanol .
2. Ciclohexilcarbinol .
3. 2 metil , 3 pentanol .
4. 2 metil , 1 ciclohexanol
5. 1 metil , 1 ciclohexanol