Tema16
COLEGIO BRITANICO
GUA funciones oxigenadas
DOCENTE: JUAN CARLOS SECHAGUE
LEE ATENTAMENTE LA GUIA Y REALIZA EN TU CUADERNO LAS ACTIVIDADES
PROPUESTAS.
FUNCIONES ORGNICAS OXIGENADAS Y NITROGENADAS ALCOHOLES Y
FENOLESLos alcoholes y los fenoles tienen en la molcula el grupo
funcional hidroxilo: OH. En los alcoholes el grupo OH va unido a un
radical alquilo (R), mientras que en los fenoles est unido
directamente a un anillo bencnico.
Alcoholes y fenoles pueden ser considerados, desde un punto de
vista formal, como derivados de un hidrocarburo en el que se ha
sustituido un H por un grupo OH. Tambin pueden ser considerados
como derivados del agua, en la que se ha sustituido un H por un
radical hidrocarbonado (R o Ar).
NOMENCLATURA
Las reglas de la IUPAC para nombrar un alcohol son:
Seleccionar, en primer lugar, la cadena hidrocarbonada ms larga
que contenga el grupo hidroxilo y sustituir la terminacin _o
correspondiente por la terminacin _ol. Numerar la cadena de manera
que al grupo OH le corresponda el menor nmero posible. Indicar la
posicin del grupo hidroxilo utilizando este nmero.
Si hay otros sustituyentes, se indicarn sus posiciones con
nmeros localizadores que les correspondan en la cadena
hidrocarbonada.
Ejemplos:
Los alcoholes pueden ser primarios, secundarios o terciarios.
Ello depende de la posicin del carbono unido al grupo OH en la
cadena hidrocarbonada. Ser primario si dicho carbono est unido a un
tomo de C, secundario si est unido a 2 tomos de C y terciario si
est unido a 3 tomos de C. El 1-butanol es un alcohol primario, el
2-butanol es un alcohol secundario y el metil-2-propanol es un
alcohol terciario.Los polialcoholes son compuestos que contienen
varias funciones alcohol en la misma cadena hidrocarbonada. Segn
tengan dos, tres, etc., se denominan dioles, trioles, etc. Los
dioles o glicoles. El 1,2-etanodiol, de frmula CH2OHCH2OH, es un
diol que recibe tambin el nombre de etilenglicol. Es un compuesto
que se utiliza, en disolucin acuosa, como anticongelante. La
glicerina es un triol, 1,2,3-propanotriol, mientras que la glucosa
y la fructosa, por ejemplo, son polialcoholes.
Para nombrar a los fenoles se utilizan las reglas de
nomenclatura que vimos para el benceno. El fenol es el ms sencillo
de todos y da nombre al grupo.
Propiedades fsicas del grupo OH Las temperaturas de fusin y
ebullicin de alcoholes y fenoles son mayores que las de
hidrocarburos de masa molecular similar (en los procesos de fusin y
ebullicin se rompen las interacciones entre molculas).
Pueden explicarse teniendo en cuenta que, el grupo OH permite
que se forme enlaces de hidrgeno entre las molculas de alcohol o de
fenol, interacciones m fuertes que las que existen entre las
molculas apolares de los hidrocarburos.
Los alcoholes y fenoles son solubles en agua, se explica porque
pueden establecerse enlaces de hidrgeno entre las molculas del
alcohol y las molculas de agua. Los primeros alcoholes de la serie:
metanol, etanol y propanol, presentan una solubilidad ilimitada. A
medida que aumenta el tamao del grupo alqulico, (R) e naturaleza
apolar, aumentan las interacciones entre las molculas de alcohol, y
partir de 4 o 5 tomos de C, disminuye la solubilidad en agua. lo
explica, asimismo, que la solubilidad del fenol sea inferior a la
de los alcoholes listados anteriormente.
Los alcoholes de mayor uso son los de cadena hidrocarbonada
corta, que se utilizan como disolventes, fabricar barnices y
pinturas, como combustibles, e intermediarios en la obtencin de
otros productos qumicos.
El metanol es muy txico y produce ceguera. El etanol (alcohol
etlico) se utiliza para obtener productos qumicos y farmacuticos,
en perfumera y en preparacin de bebidas, etc. El fenol es un slido
cristalino y se usa como desinfectante y germicida.
Reactividad del grupo -OH Reacciones de oxidacin de los
alcoholes
Al igual que ocurre con los hidrocarburos, la oxidacin fuerte de
alcohol (la combustin) produce dixido de carbono y agua.
La oxidacin suave de un alcohol, producida con oxidantes como el
permanganato de potasio (KMnO4) o el dicromato de potasio
(K2Cr2O7), conduce a diferentes productos finales dependiendo de la
naturaleza del alcohol de partida.Reaccin de oxidacin de un alcohol
primario:En el proceso se obtiene el correspondiente aldehdo y, si
hay exceso de KMnO4 (permanganato de potasio), la oxidacin contina
formndose un cido carboxlico.
Reaccin de oxidacin de un alcohol secundario:En esta oxidacin se
obtiene una cetona, que es un compuesto que presenta mayor
resistencia a la oxidacin.
En condiciones ms drsticas, la oxidacin de la cetona provoca la
ruptura de la cadena hidrocarbonada, obtenindose una mezcla de
productos oxidados.
En un alcohol, la reaccin de oxidacin implica la ruptura del
enlace OH. Existen otras reacciones que son tambin caractersticas
de los alcoholes y que suponen la ruptura del enlace CO.
Reaccin de deshidratacinEs una reaccin caracterstica de los
alcoholes. En este tipo de reacciones se elimina una molcula de
agua y se forma un alqueno: (Regla de Zaitsev: Se elimina
preferentemente el H unido al C con menos hidrgenos)
Reaccin de sustitucin del grupo OHLa reaccin de un alcohol con
un haluro de hidrgeno produce un halo-alcano (halogenuros de
alquilo). En este proceso tambin se rompe el enlace CO.
Obtencin de alcoholes
Los alcoholes pueden obtenerse hidratando alquenos: (Regla de
Markownikoff: el H va preferentemente al C que tiene ms
hidrgenos)
De esta manera se obtiene el etanol que se utiliza con fines
qumicos e industriales:
La ley obliga a que este etanol se adultere (se desnaturalice)
para que no pueda beberse. Un desnaturalizante muy utilizado es el
metanol, que es sumamente txico.
ACTIVIDAD. Piensa, analiza y contesta:
1. Cual es el grupo funcional de los alcoholes.
2. Que importancia biolgica tienen los alcoholes?3. Escribe los
nombres de las siguientes estructuras: OHCHOHCH3 HO OH
HO
CH3 OH OH4. Realiza las estructuras de los siguientes
alcoholes
A. 3,4_dimetilactanolB.
4_ciclohexil_3_etil_5,6_dimetil_1,7_decanotriol
C. Fenol
D. 5_fenil_3,6,7_trimetilnonanodiol
E. 4_etil_2,3,6_decanotriol
5. Indaga sobre la fabricacin del alcohol para bebidas
alcohlicas como el aguardiente, ron o cerveza en nuestra regin.
TERESLos teres resultan de la unin de dos radicales
hidrocarbonados (alqulicos) a un tomo de oxgeno: ROR'. Tambin,
pueden considerarse derivados del agua, en la que se han sustituido
los dos hidrgenos por dos radicales alquilo (o arilo).
Nomenclatura
Para los teres ms simples se utiliza la nomenclatura
tradicional, que consiste en nombrar los dos radicales en orden
alfabtico seguido de la palabra ter, aunque, segn la IUPAC, debe
nombrarse del siguiente modo: nombre del radical ms sencillo + oxi
+ nombre del hidrocarburo ms complejo. Ejemplos:
El dietileter, de olor caracterstico, se utilizaba antiguamente
como anestsico.PROPIEDADES FSICAS
Las temperaturas de fusin y ebullicin de los teres son mayores
que las de los hidrocarburos de similar masa. Excepto el dimetilter
que es un gas, la mayora son lquidos voltiles.
Los teres no forman enlaces de hidrgeno entre s, aunque si con
el agua, lo que explica que su solubilidad en agua sea similar a la
de los alcoholes de parecida masa molecular.
Los vapores de ter dietilico (ter) mezclado con el aire arden
con explosin. Este ter se emplea como disolvente, refrigerante y
anestsico.
ACTIVIDAD. Piensa, analiza y contesta:1. Cual es el grupo
funcional de los teres.
2. Que importancia tienen los teres?3. Escribe los nombres de
las siguientes estructuras:
H3C
CH3O
CH3
CH3
H3C
O CH3CH3
CH3H3C
CH3O
CH3
OCH3CH3
CH3
CH3 H3C O
4. Realiza las estructuras de los siguientes teres
A. 3,4_dimetilpentanoxi_2_metilbutanoB.
4_etil_5,6_dimetildecanoxi_1,7_dimetilpentano
C. Ciclohexanoxicicloctano
D. 5_feniloctanoxi_3,6,7_trimetilnonano
E. 4_fenilhexanoxi_2,3,6_trimetilnonano
5. Consulta que usos a nivel industrial tienen los teres.
ALDE HDOS Y CETONAS
El grupo funcional carbonilo
Los aldehdos y las cetonas son compuestos que contienen el grupo
funcional carbonilo. En los aldehdos, el grupo carbonilo se
encuentra en un carbono primario, es decir, en un carbono del
extremo de la cadena hidrocarbonada. Por su parte, en las cetonas,
el grupo carbonilo se encuentra en un carbono secundario.
Las frmulas generales de un aldehdo y de una cetona sern, por
tanto:
Nomenclatura
Los aldehdos se nombran sustituyendo la -o final del alcano
correspondiente por la terminacin -al. Cuando hay otros
sustituyentes, el C del grupo C=O pasa a ser el nmero 1.
Las cetonas se nombran sustituyendo la -o final del alcano
correspondiente por la terminacin -ona, e indicando, si es
necesario, la posicin del grupo carbonilo, que siempre ser la ms
baja posible.
Algunos aldehdos y cetonas reciben nombres comunes, que la IUPAC
acepta.
Ejemplos de aldehdos y cetonas:
Como puedes ver el propanal y la propanona son compuestos
distintos que tienen la misma frmula molecular C3H6O; se denominan
ismeros de funcin.
PROPIEDADES FSICAS DE ALDEHDOS Y CETONAS
El enlace C=O es un enlace muy polar, ya que el oxgeno es ms
electronegativo que el carbono, lo que explica que aldehdos y
cetonas tengan temperaturas de fusin y ebullicin mayores que las de
los hidrocarburos de similar masa molecular, aunque inferiores a
las de los alcoholes correspondientes, porque no pueden unirse sus
molculas por enlaces de hidrogeno, debido a que el tomo de H esta
unido a un C.
Las interacciones entre molculas son de tipo dipolo-dipolo, ms
fuertes que las interacciones apolares de los hidrocarburos, pero
ms dbiles que los enlaces de hidrgeno de los alcoholes.
Salvo el metanal, que es un gas, los aldehdos de hasta 11 tomos
de carbono son lquidos de olores generalmente agradables.
Las primeras cetonas (hasta 10 tomos de carbono) son
lquidas.
Los aldehdos y cetonas con menor nmero de tomos de carbono son
solubles en agua, debido a que interaccionan con ella mediante
enlaces de hidrgeno.
A medida que aumenta la longitud de la cadena hidrocarbonada, la
solubilidad disminuye. De hecho, la solubilidad en agua del etanal
y de la acetona es ilimitada.
Las primeras cetonas (hasta 10 tomos de carbono) son
lquidas.
Los aldehdos y cetonas con menor nmero de tomos de carbono son
solubles en agua, debido a que interaccionan con ella mediante
enlaces de hidrgeno.
A medida que aumenta la longitud de la cadena hidrocarbonada, la
solubilidad disminuye. De hecho, la solubilidad en agua del etanal
y de la acetona es ilimitada.
Tanto los aldehdos como las cetonas son solubles en disolventes
orgnicos, y muchos de ellos se utilizan como disolvente.
El metanal (formaldehdo) es un poderoso germicida y se emplea en
esterilizacin y embalsamamiento. La acetona (CH3CO CH) es un lquido
de olor agradable, muy voltil y miscible en agua. Se emplea como
disolvente en barnices y lacas.
Reactividad de aldehdos y cetonas
Hay reacciones que son comunes a aldehdos y cetonas y que pueden
interpretarse teniendo en cuenta las propiedades del doble enlace
C=O, caracterstico de ambos. Este enlace es muy polar; ello explica
que sean compuestos muy reactivos.
Reacciones de oxidacin de aldehdos y cetonas
Los aldehdos y las cetonas son el resultado de la oxidacin de
alcoholes primarios y secundarios. Esta oxidacin puede continuar,
aunque son los aldehdos se oxidan ms fcilmente, pasando a cidos
carboxlicos; en cambio, las cetonas presentan mayor resistencia a
la oxidacin y solo cuando se enfrentan a un oxidante fuerte se
rompe el esqueleto hidrocarbonado, obtenindose una mezcla de cidos
carboxlicos.
Esta diferencia de comportamiento frente a la oxidacin: los
aldehdos presenten mayor carcter reductor que las cetonas permite
diferenciar ambos compuestos, utilizando para ello un agente
oxidante dbil.
Los reactivos ms utilizados son:
Reactivo de Fehling: hidrxido de cobre (II) en disolucin acuosa
de tartrato de sodio y potasio.
Aldehdo + Cu(OH)2 (azul) cido + Cu2O (rojo ladrillo) Reactivo de
Tollens: disolucin amoniacal de nitrato de plata.
Aldehdo + AgNO3 (transparente) cido + Ag (espejo de plata)
Las cetonas no reaccionan en ninguno de los dos casos.
Obtencin de aldehdos y cetonas
En estado natural, los aldehdos se encuentran en los aceites
esenciales y contribuyen a dar sabor a muchas frutas y olor a
muchas plantas.
El humo de madera contiene metanal (formaldehdo), que es un
potente bactericida. Esta es la razn por la que el ahumado de los
alimentos es una forma natural de conservados.
ACTIVIDAD. Piensa, analiza y contesta:
1. Cual es el grupo funcional de los aldehdos y el de las
cetonas_ .
2. Que importancia tienen los aldehdos?3. Que importancia tienen
las cetonas?