CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

REACCIONES DE

ALCOHOLES

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HTipos de Reacciones de

Alcoholes

• Deshidración a un alqueno

• Oxidación a un aldehído o cetona

• Sustitución para formar un halogenuro

de alquilo

• Reducción a un alcano

• Esterificación (carboxilatos, tosilatos)

• Síntesis de éteres de Williamson

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

=>

Tipos de reacciones de alcoholes

tipo de reacción Producto

deshidratación

oxidación

sustitución

reducción

esterificación

esterificación

Formar un alcóxido

alquenos

cetonas. aldehídos

ácidos

halogenuros

alcanos

ésteres

carboxilato

ésteres

tosilato

éteres

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Estados de Oxidación

• Es fácil para sales inorgánicas

CrO42- es reducido a Cr2O3

KMnO4 es reducido a MnO2

• Oxidación: pérdida de H2, ganancia de O, O2, o

X2

• Reducción: ganancia de H2 o H-, pérdida de O,

O2, o X2

• Ningún cambio: ganancia o pérdida H+, H2O,

HX

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

OXIDACIÓN

REDUCCIÓN

alcano alcohol primario aldehido ácido carboxílico

alcano

alcano

alcohol secundario cetona

alcohol terciario

sin enlaces con O

sin enlaces con O

sin enlaces con O

un enlace con O

un enlace con O

un enlace con O

dos enlaces con O

dos enlaces con O

tres enlaces con O

(ya no se

puede oxidar)

(es usual que ya no se presente

oxidación)

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HOxidación de alcoholes 2°

• Un alcohol 2° se convierte en una cetona

• El reactivo es Na2Cr2O7/H2SO4

• El reactivo activo es probable que sea H2CrO4

• Cambio de Color : anaranjado a verde azulado

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

ALCOHOL

SECUNDARIO

CICLOHEXANOL

CETONA

CICLOHEXANONA

(90%)

Oxidación con el reactivo de Jones

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

CH3CHCH2CH3

OHNa2Cr2O7 / H2SO4

CH3CCH2CH3

O

BUTANONA ALCOHOL sec-BUTÍLICO

2-BUTANOL

Oxidación con el reactivo de Jones

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HOxidación con el reactivo de Jones

Formación del éster cromato

Eliminación del ácido cromoso y oxidación del carbono del carbinol

ALCOHOL ÉSTER CROMATO ÁCIDO CRÓMICO

ÉSTER CROMATO

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HOxidación de alcoholes 1°

• Un alcohol 1° se puede convertir en un

aldehído o en un ácido carboxílico

• Es difícil detener la reacción en el aldehído

• Se usa clorocromato de piridinio (PCC) para

limitar la oxidación

• PCC también se puede usar para oxidar

alcoholes 2° a cetonas

CH3CH2CH2CH2

OH N H CrO3Cl

CH3CH2CH2CH

O

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

ALDEHÍDO

ALCOHOL PRIMARIO

1-HEPTANOL HEPTANAL (78%)

Oxidación de alcoholes 1°

Clorocromato de piridinio

CrO3 piridina HCl (PCC)

CrO3 piridina HCl (PCC)

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

CICLOHEXILMETANOL ÁCIDO CICLOHEXANOCARBOXÍLICO

(92%)

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HLos alcoholes 3° no se oxidan

• NO pueden perder 2 Hidrógenos

• Esta es la base para la prueba del´ácido crómico

RESUMEN DE REACCIONES DE ALCOHOLES

PARA OXIDAR PRODUCTO REACTIVO

Alcohol 2º.

Alcohol 1º.

Alcohol 1º.

Cetona

Aldehído

Ácido carboxílico

Ácido crómico (ó PCC)

PCC

Ácido crómico

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Otros agentes oxidantes

• Reactivo de Collins : Cr2O3 en piridina

• Reactivo de Jones: ácido crómico en acetona

• KMnO4 (oxidante fuerte)

• Ácido Nítrico HNO3 (oxidante fuerte)

• CuO, 300°C (deshidrogenación industrial)

• Oxidación de Swern: dimetilsulfóxido, con

cloruro de oxalilo y una base impedida, oxida

alcoholes 2os. a cetonas y a los alcoholes 1os. a

aldehídos.

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HOxidación de Swern

ALCOHOL

DMSO

DIMETIL-

SULFÓXIDO

CLORURO

DE

OXALILO ALDEHÍDO

O CETONA

SULFURO DE

DIMETILO

CICLOPENTANONA

(90%)

CICLOPENTANOL

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HOxidaciones Biológicas

• Catalizadas por ADH, la alcohol deshidrogenasa.

• El agente oxidante es la NAD+, el dinucleótido de la nicotinamida adenina.

• El etanol se oxida a acetaldehído, luego a ácido acético, un metabolito normal.

• El metanol se oxida a formaldehído, luego a ácido fórmico, el cual es más tóxico que el metanol.

• El etilénglicol se oxida a ácido oxálico, que es tóxico.

• El tratamiento para el envenenamiento es utilizar un exceso de etanol.

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

ETANOL

FORMA

REDUCIDA NAD+

forma oxidada

NADH forma reducida

NADH

NAD+

AZÚCAR

AZÚCAR

AZÚCAR

AZÚCAR

ADH

ADH = alcohol deshidrogenasa

ALDH = aldehído deshidrogenasa

ALDH

ACETALDEHÍDO

FORMA

OXIDADA

ÁCIDO ACÉTICO

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HUn alcohol como un Nucleófilo

• El ROH es un nucleófilo débil

• El RO- es un nucleófilo fuerte

• Se forma un nuevo enlace O-C, y se rompe un enlace O-H

CO

H

R X

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HAlcohol como un Electrófilo

• El OH- no es un buen grupo saliente.

• Si éste está protonado, la mayoría de los nucleófilos son

bases fuertes que podrían remover al H+.

Grupo saliente

débil

Buen grupo

saliente

ó

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HAlcohol como un Electrófilo

Reacción SN2

Se forma el enlace C-Nuc,

Se rompe el enlace C-O

H NuH

H

O + O

H

HH

Nu

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

• Si se convierte en un tosilato (un muy buen grupo

saliente) si puede reaccionar con un nucleófilo fuerte

(base)

Alcohol como un Electrófilo

CH3

S

O

OO

C

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

ETANOL

Tosilato de alquilo, ROTs

Un éster p-

toluénsulfonato

TsOH

Ácido p-toluensulfónico

Formacíon del éster tosilato

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HFormacíon del éster tosilato

Cloruro de p-toluenesulfonilo

TsCl, “cloruro de tosilo”

CO

H

CH3

S

Cl

OO N

CH3

S OO

OH

C

CH3

S

O

OO

C

ROTs,

Un éster tosilato

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HREACCIONES DE LOS ÉSTERES TOSILATOS

Ó ELIMINACIÓN

SUSTITUCIÓN

piridina (sustitución)

(eliminación)

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HReacciones SN2 de Tosilatos

• Con un ion hidróxido produce un alcohol

• Con un ion cianuro produce un nitrilo

• Con un ion haluro produce un haluro de

alquilo

• Con un ion alcóxido produce un éter

• Con amoniaco produce una sal de amina

• Con LiAlH4 produce un alcano

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Resumen de las

reacciones de

los tosilatos

DEALQUILO

R OTs + O R' R O R' + OTs

ALCÓXIDO

R OTs + O R' R O + OTs

ALCÓXIDO ÉTER

NH3R OTs + R NH3 OTs

AMONIACO SAL DE AMINA

LiAlH4

DOBLE DE

LITIO Y

ALUMINIO

R OTs + O H R O H + OTs

HIDRÓXIDO ALCOHOL

R OTs + C N R C N + OTs

CIANURO NITRILO

R OTs + Br R Br + OTs

BROMURO BROMURO

R OTs + R H + OTs

HIDRURO ALCANO

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Transformación en alcanos

• Primero se deshidratan con H2SO4

concentrado y luego se adiciona H2

ALCOHOL

ALCOHOL

ALQUENO

TOSILATO

ALCANO

ALCANO

• Primero se tosilan, y luego se reducen con LiAlH4

Hay dos métodos

H3C CH

OH

CH3

H2SO4CH CH3H2C

H2CH CH3

HH

H2CPt

TsCl

H3C CH

OH

CH3 CH CH3

O Ts

H3C

LiAlH4CH CH3

H

H3C

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HReacción con HBr

• -OH del alcohol se protona

• -OH2+ es un buen grupo saliente

• Los alcoholes 3os y 2os reaccionan con

Br- a través de un mecanismo SN1

• Los alcoholes 1os reaccionan a través de

un mecanismo SN2

R O HH3O Br

R O H

H

BrRBr O H

H

+

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Alcohol 3º, reacciona a través de un

mecanismo SN1

Protonación y pérdida

del grupo hidroxilo Ataque del ion bromuro

ALCOHOL

ter-BUTÍLICO

ALCOHOL

PROTONADO

CARBOCATIÓN

TERCIARIO BROMURO DE

ter-BUTÍLO

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Alcohol 1º, reacciona a través de un

mecanismo SN2

Protonación del alcohol Desplazamiento por el ion bromuro

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Reacción con HCl

Prueba de Lucas

• El cloruro es un nucleófilo más débil que el

bromuro.

• Se adiciona ZnCl2, el cual forma enlaces

fuertes con el -OH, para promover la

reacción.

• El cloruro de alquilo correspondiente es

insoluble en el medio de reacción.

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Prueba de Lucas: ZnCl2 en HCl concentrado.

• Los alcoholes 1os. reaccionan lentamente (o de

plano no reaccionan).

• Los alcoholes 2os. reaccionan de 1 a 5 minutos.

• Los alcoholes 3os. reaccionan en menos de 1

minuto.

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HLimitaciones de las reacciones con HX

• No reacciona el HI

• Se obtienen los cloruros de alquilo 1os y 2os con bajos rendimientos

• Se puede obtener un alqueno (reacción de eliminación) en lugar de un halogenuro de alquilo (reacción de sustitución)

• Sin se forma como intermediario un carbocatión, se pueden presentar rearreglos

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HReacciones con halogenuros de

fósforo

• Buenos rendimientos con alcoholes 1os y 2os

• Se utiliza PCl3 para obtener cloruro de alquilo

(pero es mejor el SOCl2)

• Se utiliza PBr3 para obtener bromuro de alquilo

• Se utilizan P and I2 para obtener yoduro de

alquilo (el PI3 no es estable)

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HMecanismo para la reacción con PBr3

Paso 1: Desplazamiento del ion bromuro

Paso 2: Reacción tipo SN2 sobre el grupo alquilo

Grupo saliente

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

• P forma un enlace fuerte con el -OH

cuando se sustituye por el Br-

• El Br- ataca al carbono del grupo

alquilo por el lado posterior al ser un

mecanismo concertado (SN2)

• Se genera HOPBr2

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HReacción con el cloruro de tionilo

• Los subproductos son un cloruro de alquilo, SO2 y HCl

• El átomo de S forma enlace con -OH, y sale el Cl-

• El Cl- abstrae H+ del OH

• Se rompe el enlace C-O conforme se forma el enlace Cl-C

calor

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HMecanismo para la reacción con

el cloruro de tionilo

cloruro de

tionilo

Éster

clorosulfito

Éster

clorosulfito Par ionico Cloruro

de alquilo

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Reacciones de Deshidratación

• El H2SO4 concentrado produce un alqueno

• Se forma como intermediario un carbocatión

• Se forma un producto Saytzeff

• Una deshidratación bimolecular produce un éter (Paracelso ya lo había reportado)

• Control de la temperatura:

• A baja temperatura, 140°C (o menor), se favorece el éter

• A alta temperatura, 180°C (o superior) y más arriba, se favorece el alqueno

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HMecanismo de la reacción de

deshidratación

protonación pérdida de

agua desprotonación ALQUENO

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HEjemplo del mecanismo de la

reacción de deshidratación

CH3CHCH3

OHH2SO4

alcohol

CH3CHCH3

OH

H

CH3CHCH3

CH2 CHCH3H2O

CH3OH

H3O+

CH3OH CH3 OH2 CH3 O

H

CH3

H2OCH3OCH3

Alcohol

isopropílico

propeno

180 ºC

140 ºC

dimetiléter

Alcohol

metílico

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HDiagrama de Energía, E1

Paso determinante de la

rapidez: formación del

carbocatión

en

erg

ía

Coordenada de reacción

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HReacciones características de dioles

• Rearreglo pinacólico

• Ruptura con ácido peryódico

• OBTENCIÓN DE COMPUESTOS

CARBONÍLICOS:

R C O

H

ALDEHÍDO CETONA

R C O

R'

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HRearreglo pinacólico

pinacol

(2,3-dimetil-2,3-butanodiol)

pinacolona

(3,3-dimetil-2-butanona)

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Mecanismo del rearreglo

pinacólico

~CH3

(migración

del metilo)

carbocatión estabilizado por resonancia

carbocatión estabilizado por resonancia pinacolona

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

•Ruptura con ácido peryódico

ALQUENO GLICOL CETONAS Y ALDEHÍDOS

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HRuptura de glicoles con ácido

peryódico

Se forman los mismos productos que en la ozonólisis

del alqueno correspondiente

CH3 C

H

OH OH

CH3

C CH3

HIO4

CH3 CH

O+ C

OCH3

CH3

C C

H3C

H CH3

CH3

OsO4

H2O2

O3

(CH3)2S

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HEsterificación

• Fischer: alcohol + ácido carboxílico

• Ésteres Tosilato

• Ésteres Sulfato

• Ésteres Nitrato

• Ésteres fosfato

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HFischer: alcohol + ácido carboxílico

alcohol ácido carboxílico éster agua

agua acetato de isopropilo ácido acético

Ejemplo

alcohol

isoamílico

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HEsterificación de Fischer

• Ácido + Alcohol produce Éster + agua

• El ácido sulfúrico es un catalizador

• Cada uno de los pasos elementales es reversible.

CH3 C OH

O

+ CH2CH2CHCH3

CH3

OHH

+

CH3C

O

OCH2CH2CHCH3

CH3

+ HOHalcohol

isoamílico ácido acético

acetato de isoamilo

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HÉsteres tosilato

Alcohol + ácido p-toluenesulfónico, TsOH

CH3CH2 O H + HO S

O

O

CH3

CH3CH2 O S

O

O

CH3

HOH+

alcohol etílico ácido p-toluensulfónico

tosilato de etilo

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HÉsteres tosilato

En realidad se usa el cloruro de ácido, TsCl

alcohol cloruro de ácido éster

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HÉsteres sulfato

Alcohol + Ácido sulfúrico

+HO S

O

O

OH H O CH2CH3

H+

OCH2CH3

O

O

SHO

CH3CH2O H + OCH2CH3

O

O

SHOH

+

CH3CH2O S

O

O

OCH2CH3

alcohol etílico ácido sulfúrico sulfato ácido de etilo

sulfato ácido de etilo alcohol etílico

sulfato de dietilo

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HÉsteres Nitrato

+ H O CH2CH3H

+

N OH

O

OOCH2CH3N

O

O

CH2

CH2

CH2

O H

O H

O H

+ 3 HO NO2

CH2

CH2

CH2

O NO2

O NO2

O NO2

nitroglycerineglycerinealcohol (triol)

glicerina

ácido nítrico nitroglicerina

alcohol etílico ácido nítrico nitrato de etilo

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HÉsteres fosfato

P

O

OH

OH

HOCH3OH

P

O

OH

OH

CH3OCH3OH

P

O

OCH3

OH

CH3O

P

O

OCH3

OCH3

CH3O

CH3OHácido fosfórico

Alcohol

metílico fosfato diácido

de metilo

Alcohol

metílico

Alcohol

metílico

fosfato de

trimetilo

Fosfato

ácido de

dimetilo

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

HÉsteres fosfato en el ADN

OCH2

H

H

H

base

O

P

O

O O

OCH2

H

H

H

base

O

P

O

O O

OCH2

H

H

H

base

O

P

O

O O

O

OCH2

H

H

H

base

O

P

O

O O

CH3CH2CH2

C

HH

Br OH

H

Iones Alcóxido

• ROH + Na (o NaH) forma un alcóxido de

sodio

• RO- + haluro de alquilo 1° forma un éter

(síntesis de éteres de Williamson)

CH3CH2CHCH3

O

CH3CH2 Br+ CH2CH2CH

CH3

O CH2CH3