DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICO BIOLÓGIAS Y AGROPECUARIAS

QUÍMICA ORGÁNICA IIQUÍMICO BIÓLOGO CLÍNICO

TERCER SEMESTRE2010-2

RAMÓN EFRAÍN LUGO SEPÚLVEDAM. en C.

ALCOHOLES Y FENOLES

ALCOHOLES. Fórmula R-OH. Donde R=Cualquier grupo alquilo. C =SP3

FENOLES: Fórmula general C6H5-OH. El –OH esta unido a un C = SP2

IMPORTANCIA

Etanol CH3-CH2-OH

Efectos

Estradiol. Estrógenonatural tiene ambas funciones. Alcohol y fenol

OH

H H

H

CH3OH

O

OH

HH

H

OH

OH

H OH

H

OH

OH

CH3

CH3CH3CH3 CH3

α - D - G l u c o p i r a n o s a R e t i n o l . V i t a m i n a A

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH O

R e s v e r e t r o l

p i n o c e m b r i n a

Pueden considerarse derivados del agua por sustitución de uno de sus átomos de hidrógeno por un grupo alquilo o fenilo

H O

H

. .. .

H

O

H

....

H

O

R

. ...

H

O. ...

CLASIFICACIÓN. Dependiendo del tipo de carbono al que se una el –OH es su clasificación. 1°, 2° y 3°.

C

OH

H

H

R C

OH

H

R

R C

OH

R

R

R

P r i m a r i o S e c u n d a r i o T e r c i a r i o

1 o 2 3o o

CH3 OH

C a r b i n o l

CH3 CH2 OH

m e t i l c a r b i n o l

CH3 CH2 CH2 OH CH3 C

OH

CH3

CH3

c a r b i n o lT r i m e t i l

c a r b i n o lE t i l

CH2 CH CH2 OHCH3

CH3

c a r b i n o lb u t i ls e c -

CH3 CH

OH

CH CH3

CH3

m e t i l p r o p i li s o c a r b i n o l

CH2

OH

c a r b i n o lc i c l o h e x i l

CH2

OH

C a r b i n o lF e n i l

NOMENCLATURAS.

Método carbinol. El CH3-OH es conocido como carbinol y una manera de nombrar a los alcoholes es nombrar los grupos alquilos unidos a él.

Nombres comunes. A la palabra alcohol se le adiciona el nombre del grupo alquilo terminado en ico

CH3 OH CH3 CH2 OH CH3 CH2 CH2 OH

CH3 C

OH

CH3

CH3CH3 CH CH2 OH

CH3

CH3 CH

OH

CH2 CH2 CH3

A l c o h o l m e t í l i c o A l c o h o l e t í l i c o n - p r o p í l i c oA l c o h o l

b u t í l i c oi s oA l c o h o l A l c o h o l t e r - b u t i l i c o A l c o h o l s e c - p e n t i l i c o

A l c o h o l s e c - a m i l i c o

CH3 C

OH

CH3

CH2 CH3

A l c o h o l t e r - a m i l i c o

CH3 CH CH2 CH2

CH3

OH

A l c o h o l i s o - a m i l i c o

Nomenclatura I.U.P.A.C.: hace uso de reglas las que se pueden resumir en las siguientes tres: Se localiza la cadena mas larga que contenga al grupo –OH, el nombre derivará de esta cambiando la terminación o del alcano por ol. 2) se indica la posición del –OH mediante un número el cual deberá ser siempre el más bajo posible. 3) el resto de sustituyentes se indican mediante números.

CH3 OH CH3 CH2 OH CH3 CH2 CH2 OH

CH3 C

OH

CH3

CH3CH3 CH CH2 OH

CH3

CH3 CH CH CH2

OH

CH3 C

OH

CH3

CH2 CH3 CH3 CH CH2 CH2

CH3

OH

M e t a n o l E t a n o l 1 - P r o p a n o l

2 - m e t i l - 1 - p r o p a n o l2 - m e t i l - 2 p r o p a n o l

3 - b u t e n - 2 - o l

2 - m e t i l - 2 - b u t a n o l 3 - m e t i l - 1 - b u t a n o l

CH3 CH CH3

OH2 - p r o p a n o l

CH3 CH CH2 OH

OH

1 , 2 - E t a n o d i o l

p r o p i l e n g l i c o l

CH3

OH

1-metilciclohexanol

CH2 CH2

OH

2-ciclopentiletanol

H

OH

OH

H

1 , 2 - c i c l o p e n t a n o d i o lt r a n s -

Nomenclatura para fenoles.

OH OH

Cl

OH

NO2

F e n o lc l o r o f e n o lo - n i t r o f e n o lm - b r o m o f e n o lp -

o r t o - c l o r o f e n o l m e t a - n i t r o f e n o l p a r a - b r o m o f e n o l

OH

Br

OH

CH3

OH

OH

OH

OH

OH

OHC r e s o l c a t e c o l r e s o r c i n o l h i d r o q u i n o n ao , m y p

OH

C

O

OH

Á c i d o h i d r o x i b e n z o i oo -

Á c i d o s a l i c í i c o

Derivan del C6H5-OH que ordinariamente se le llama fenol. Cuando hay un sustituyente y no le da nombre especial a la molécula se acostumbran los prefijos orto (1,2), meta (1,3) y para (1,4)

El sustituyente le da nombre especial

OH

NO2

NO2

3 , 4 - d i n i t r o f e n o l

OH

Cl

NH2

4-amino-2-clorofenol

OH

NO2

NO2

O2N

Á c i d o p i c r i c o

2 , 4 , 6 - t r i n i t r o f e n o l

OH

BrCl

3 - b r o m o - 5 - c l o r o f e n o l

Br

OHCl

3 - b r o m o - 5 - c l o r o f e n o l

Cuando hay mas de dos sustituyentes se acostumbran números, el –OH ocupa el número 1 pero no se indica

OH

OCH3

CH CH CH3

OH

O

C

CH3

H O

OH

CHCH3

CH3

CH3

OH

OCH3

CH2 CH CH2 CH CH CH3

OCH3

O

O

CH2

CH2 CH CH2

I s o e u g e n o l E u g e n o l A n e t o l

V a i n i l l i n a T i m o l S a f r o l

A c e i t e d e c l a v o d e o l o rA c e i t e d e n u e z m o s c a d a A c e i t e d e a n i s

A c e i t e d e v a i n i l l i n a A c e i t e d e m e n t a y t o m i l l o A c e i t e d e s a s a f r á s

Algunos fenoles de origen naturale

Propiedades físicas: El grupo –OH les confiere propiedades como son la de ser polares. Lo cual repercute grandemente en sus p. físicas

CH3-CH3 apolar pm= 44. p.eb.= -42°C

CH3-O-CH3 polar pm= 46. p.eb.= -25°C

CH3-CH2-OH polar pm= 44. p.eb.= 78.3°C

CH3-CH2-CH2-Cl polar pm= 79. p.eb.= 47°C

CH3-CH2CH2-COH polar pm= 72. p.eb.= 76°C

C1-C3 son solubles en todas proporciones con agua, propiedad que disminuye a medida que aumenta R.

CH3-CH2-CH2-CH2-OH 8 gr/100mLH2O

puede formar puentes de hidrógeno

R

O Hδ − δ +

:. .

R

O Hδ − δ +

:. .

R

O Hδ − δ +

:. .

R

O Hδ − δ +

:. .

En fenoles la pauta la marca el fenol, el cual es soluble en agua un 9.3g/100mL., son sólidos de bajo punto de fusión.. Incoloros cuando puros. Los que contienen varios grupos OH son más solubles en agua

Los p. de hidrogeno son también importantes en estos compuestos pues su formación permite separar isómeros como es el caso de los nitrofenoles.

N+

O-

O

OH

P u e n t e d e h i d r ó g e n o i n t r a m o l e c u l a r . < s o l u b l e e n a g u a y a r r a s t r a b l e c o n v a p o r d e a g u a . p . e b . m e n o r

N+ O

-O

OH

N+

O-

O

OH

N+

O-

O

OH

P u e n t e d e h i d r ó g e n o i n t e r m o l e c u l a r . > s o l u b l e e n a g u a y n o a r r a s t r a b l e c o n v a p o r d e a g u a . p . e b . m a y o r

H

O H

HO

H

S o l u b i l i d a d > e n a g u a , s e d e b e a l a f o r m a c i ó n d e p . d e h c o n e l l a

P e t r ó l e o R CH CH2 R CH CH3

OH

CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 OHn

G r a s a

CH3 CH2

OH

A l c o h o l e s a m i l i c o s a c e i t e f u s e l

A z ú c a r e sFermentación

M e l a s a s

A l m i d ó n

C a ñ a d e a z ú c a r

G r a n o s

C r a c k i n g H i d r a t a c i ó n

P o l i m e r i z a c i ó n Z i e g l e r - N a t t a R e d u c c i ó n

H i d r a t a c i ó n

O t r a s f u e n t e s d e C H O2

A l c o h o l e s g r a s o s

A . s e g ú n M a r k o v n i k o v

a l c o h o l a l 1 2 %

D e s t i l a c i ó nf r a c c i o n a d a

A l c o h o la l 9 5 %

A z e o t r o p o b i n a r i o 7 8 . 1 5 Co

A l c o h o la b s o l u t o

A l c o h o la l 9 5 %

CaO Ca(OH)2

A z e o t r o p o t e r n a r i op . e b . , d e 6 4 . 9 C .H 2 O 7 . 5 , R - O H 1 8 . 5 y 7 4 % d e b e n c e n o

o

Preparación industrial:

Preparación laboratorio:

Hidrólisis de R-X

CH2 Br

NaOH/H2O

CH2 OH

B r o m u r o d e b e n c i l o

A l c o h o l b e n c i l i c o

CH2 CH2Cl2/H2O

CH2 CH2

OHCl

NaHCO3/H2O

OH OH

A partir de alquenos:

Por hidratación de alquenos:. Se generan alcoholes según Markovnikov

CH2 CH CH3H2SO4/H2O

CH3 CH

OH

CH3

CH2 CH CH CH3

CH3H2SO4/H2O

CH2 C

OH

CH3CH3

CH3

p u e s t o q u e e l m e c a n i s m o e s i o n i c o , d e b e n d e p r e s e n t a r s e p r o d u c t o s t r a n s p u e s t o s c o m o l o e s e s t e a l c o h o l

CH3

H2SO4/H2OCH3

OH

1-metilciclohexanol

2-propanol

2-metil-2butanol

CH CH CH3CH3

CH3

OH

Por hidroxilación de alquenos:. Se generan glicoles. Anti y syn

KMnO4

OsO4

HCOOOH H2O/H+

OH OH

OH

OH

1 , 2 - c i c l o h e x a n o d i o lC i s -

T r a n s - 1 , 2 - c i c l o h e x a n o d i o l

Por Oximercuración-desmercuración:, Los alquenos reaccionan con acetato de mercurio en solución acuosa formando un compuesto hidroximercúrico los cuales son reducidos con hidruro de boro hasta alcohol correspondiente.

C C Hg(OAc)2H2O+ C C

HgOAcOH

NaBH4 C C

HOH

U n a l c o h o l

A diferencia de la hidrólisis, no hay productos transpuestos pues el Hg forma un intermedio cíclico que impide la transposición. Los productos formados son según Markovnikov.

CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH2Hg(OAc)2/H2O NaBH4 CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH3

OH2 - H e x a n o l

CH3 C CH CH2

CH3

CH3Hg(OAc)2/H2O NaBH4

CH3 C CH CH3

CH3

CH3

OH

3 , 3 - D i m e t i l - 2 - b u t a n o l

Por hidroboración-Oxidación:, Los alquenos reaccionan con el borano en THF formando trialquilboranos los que al ser oxidados con peróxido de hidrógeno en medio alcalino generan alcoholes.

CH2 CH2

BH3/THFCH3 CH2 BH2

CH2 CH2 (CH3CH2)2 BHCH2 CH2 (CH3CH2)3 B

T r i e t i l b o r o

3H2O2/ NaOHCH3 CH2 OH3B(OH)3 +

A diferencia del método anterior los productos son antiMarkovnikov ya que hay más espacio cuando el boro se adiciona al carbono menos sustituido

CH CH2CH3

BH3/THFCH3 CH2 CH2

OH

3H2O2/ NaOH

CH CCH3 CH3

CH3BH3/THF 3H2O2/ NaOH

CH CHCH3 CH3

CH3

OH

CH CH2CH3 BH3+ CH3 CH CH2

B-

H

H

H δ

δ +CH CH2CH3

B H

H

H

C B

C CH3

CH3CH3

C CH3

CH3CH3

CH3

CH3

CH3CH2CHCH3

CH3

B

CH2CHCH3

CH3

CH2 CH CH3

CH3

m e n o s i m p e d i m e n t o e s t é r i c os e a l c a n z a f a c i l m e n t e

m u c h o i m p e d i m e n t o e s t é r i c on o s e f o r m a

CH2CCH3

CH3

B H 3

CH3 CH3

CH3 CH3

OH

CH3 OH

CH3Hg(OAc)2/H2O NaBH4

BH3 H2O2 /NaOH

1 , 2 - d i m e t i l c i c l o p e n t a n o lT r a n s -

C i s - 1 , 2 - d i m e t i l c i c l o p e n t a n o l

A d i c i ó n A n t i

A d i c i ó n S y n

La hidroboración-oxidación genera productos anti-Markovnikov y además su adición es completamente SYN

Síntesis de Grignard para alcoholes: Los compuestos carbonilo reaccionan con el r. de G. dando alcóxidos los que por hidratación dan alcoholes.

C O

H

R C O

R

RA l d e h í d o C e t o n a

R = g r u p o a l q u í l o , f e n i l o o H

C Oδ + δ −. .. .

R Mg+δ − δ +X

-+ R C O

+Mg

+X

-- H2OR C HO

U n a l c o h o l

M g ( X ) ( O H )+

δ − R Mg+δ − δ +X

-

+C O

H

Hδ +

. .. .

R C

H

O+Mg

+X

-H

- H2OR C

H

H

HO M g ( X ) ( O H )+U n a l c o h o l 1 r i o

δ − R Mg+δ − δ +X

-+C O

H

Rδ +

. .

. .R C

R

O+Mg

+X

-H - H2O

R C

R

H

HO M g ( X ) ( O H )+

δ − R Mg+δ − δ +X

-+C O

R

Rδ +

. .. .

R C

R

O+Mg

+X

-R - H2O

R C

R

R

HO M g ( X ) ( O H )+U n a l c o h o l 3

U n a l c o h o l 2 r i o

r i o

El tipo del alcohol dependerá del c. carbonilo. si se usa formaldehído se obtendrá un alcohol 1rio, otro aldehído dará 2rio y las cetonas darán 3rios

C O

H

H

C O

H

CH3

C O

CH3

CH3

+

+

+

CH3CH2CH CH3

MgBr

CH3CH2CH CH3

MgBr

CH3CH2CH CH3

MgBr

HBr

HBr

HBr

CH3CH2CH

CH3

CH2 OH

CH3CH2CH

CH3

CH

OH

CH3

CH3CH2CH

CH3

C

OH

CH3

CH3

F o r m a l d e h í d o

A c e t a l d e h í d o

A c e t o n a

2-metil-1-butanol

3-metil-2-pentanol

2,3-dimetil-2-pentanol

Ejemplos usando el mismo reactivo de Grignard

Como se ve en la síntesis anterior el formaldehído es el único que genera un alcohol primario, sin embargo el oxido de etileno debido a su tención angular que presenta reacciona con un reactivo de Grignard y genera un alcohol primario.

CH2 CH2

O

+ CH3 CH2 CH CH3

MgBr

HBr CH3 CH2 CH

CH3

CH2 CH2

OH

CH2 CH2

O

MgBr

HBr+CH2

CH2

OH

3-metil-1-pentanol

2-feniletanol

Alcohol -feniletílicoβ

Planificación de una síntesis de alcoholes usando el reactivo de Grignard.1. Dibujar la estructura y establecer el tipo del alcohol. 1rio, 2rio, 3rio.

2. Determinar las partes que son aportadas por el r., de Grignar y por el c., carbonilo, seccionando la fórmula.

C CH2 CH2 CH2 CH3

CH3

OH

C CH2 CH2 CH2 CH3

CH3

OHC CH2 CH2 CH2 CH3

CH3

OH

a l c o h o l 3 r i o

G e n e r a d o p o r r e a c c i ó n d e c e t o n a y e l r . , G r I g n a r d

R e a c t i v o d e G r I g n a r d

C e t o n a ( C . c ) C e t o n a ( C . c )

R e a c t i v o d e G r I g n a r d

COCH3

CH2CH2CH2CH3BrMg

MgBr

CH3

C CH2CH2CH2CH3

O

Ejemplo 2-fenil-2-Hexanol

C CH2CH2CH2CH3

OH

CH3

H3O+ C CH2CH2CH2CH3

O

CH3

MgBr

CH2 CH2CH2CH3

MgBr

C OCH3

+

C CH2CH2CH2CH3

O

CH3

MgBr

+

¿ U n a t e r c e r a f o r m a d e s e c c i o n a r ?

C CH2CH2CH2CH3

OH

CH3

H3O+ C CH2CH2CH2CH3

O

CH3

MgBr

Limitantes de la síntesis de Grignard para alcoholes. investigar

C O

C

H

O H

C

H

O

H 2 / N i , P t o P d

L i A l o N a B4H 4H H 2 O H +/

HO

CH3 CH2 CH2 C H

O

H 2 / N i , P t o P d

L i A l o N a B4H 4H H 2 O H +/

OH

CH3 CH2 CH2 CH2

OH

C i c l o p e n t a n o l ( a l c o h o l s e c u n d a r i o )

1 - B u t a n o l ( a l c o h o l p r i m a r i o )

Reducción de compuestos carbonilo. Tanto aldehídos como cetonas pueden ser reducidos al alcohol correspondiente. Los agentes reductores pueden ser físicos H2/Ni, Pt o Pd o químicos como el LiAlH4 y el NaBH4 seguida de hidrólisis pues estos últimos generan alcoxidos.

Reducción de cetonas según Meerwein-Ponddorf-Verley. Una cetona se reduce al alcohol correspondiente cuando se mezcla con alcohol isopropilico e isopropoxido de aluminio. (también conocida como reacción de oxidación de Oppenauer).

CCH3O

+ CH3 CH

CH3

OH

CH3 CH

CH3

O3

A l

CHCH3OH

+ CH3 C

CH3

O

Preparación de fenoles.

Oxidación de compuestos ariltálicos. Los sustratos aromáticos reaccionan con el trifluoroacetato de talio en presencia de trifenilfosfina generando compuestos ariltálicos los que son oxidados con agua en medio ácido, generando el fenol correspondiente

Cl

Tl(OOCCF3)3H2O/OH

-

H+

Cl

Tl-

(OOCCF3)2

Pb(OOCCH3)4

Ph3P

Cl

OH

C

CH3 O

Tl(OOCCF3)3H2O/OH

-

H+

Pb(OOCCH3)4

Ph3P

CCH3 O

Tl-

(OOCCF3)2

C

CH3 O

OH

Fusión de ácidos bensensulfonicos. Los ácidos bensensulfónicos al ser fundidos con hidróxido de sodio generan la sal de un fenol el cual se recupera al ser tratado con ácido mineral

SO3H

NaOH FundirO. . :. . -

N a +

H+

OH

Á c i d o b e n c e n s u l f ó n c i c o

Hidrólisis de sales de diazonio. Las aminas arómaticas (anilina) reaccionan con el ácido nitroso generando sales de diazonio las cuales al dejarse a t. a. se descomponen generando nitrógeno y fenoles

NH2NaNO2/HCl

0 Co

N2+ Cl

-

H2O T.A.

OH

A n i l i n a C l o r u r o d e b e n c e n d i a z o n i o F e n o l

La hidrólisis de halogenuros de arilo solo procede si el anillo esta fuertemente desactivado. De hecho es la manera en que se obtiene el ácido pícrico y el 2,4 dinitrofenol.

ClNaOH

O-Na

+

H3O+

OH

C l o r o b e n c e n oF e n o l

300 atm.

F e n ó x i d o d e s o d i o

Cl

NO2

O2N

NaOH

O-Na

+

NO2

O2N

H3O+

OH

NO2

O2NT. A.

Á c i d o p í c r i c o

CH CH3CH3

O2 Temp.

C

CH3

CH3 O O H

H3O+

OH

+ C O

CH3

CH3

C u m e n o H i d r o p e r ó x i d o d e c u m e n o

F I

E

A

MR

N

T

P I R

R

A

P E