5 Compuestos Oxigenados final

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5. COMPUESTOS OXIGENADOS 
Los principales grupos funcionales oxigenados son los presentados en la siguiente tabla junto con su nomenclatura y característica. Para nombrar 
los compuestos se utiliza un prefijo que depende del número de átomos de la cadena principal y terminación que depende del grupo funcional. 
Además, debe especificarse la posición del GF en la cadena carbonada en caso de haber más de una posibilidad. 
Grupo 
Funcional 
Alcohol Fenol Aldehído Cetona Éteres Ácidos carboxílicos 
OHC
 
OH
 
R
O
H R1
O
R2 
C
O
C
 OH
O
 
Nomenclatura Prefijo + OL Se nombran como derivados de éste. Prefijo + AL Prefijo + ONA 
Prefijos de ambas 
cadenas + ETER Prefijo + ICO 
Características 
principales. 
- El carbono del alcohol 
hibrida sp3 
- Los alcoholes pueden 
ser primarios, 
secundarios o terciarios 
según el número de 
átomos de C unido al C 
del GF. 
El OH se une a un 
anillo bencénico 
mediante una 
unión σ Osp3-Csp2 
Estos GF son conocidos como 
compuestos carbonilicos (C=O). Los 
carbonilos son aldehídos si el Carbono 
carbonilico esta unido a un H o cetonas 
si el Carbono carbonilico esta unido a 2 
cadenas carbonadas (R1 y R2). 
El oxigeno se une 
mediante 2 uniones σ a 2 
carbonos. Se pueden 
formar por reacción de 2 
alcoholes y perdida de 
H2O, de esa manera cada 
alcohol aporta una cadena 
carbonada. 
En el carboxilo, el 
carbono hibrida sp2 y 
se une a un oxigeno 
mediante una doble 
ligadura y a un OH 
mediante un enlace σ. 
El otro enlace lo une a 
una cadena carbonada. 
Ejemplos 
 
Etanol (Alcohol 1º) 
 
 
2-Butanol (Alcohol 2º) 
 
 
Ter-Butanol (Alcohol 3º) 
OH
CH3 
o-Metil Fenol 
 
 
 
OH
Cl 
p-cloro Fenol 
H
O
H 
Formaldehido 
 
 
H3C CHO 
Acetaldehído 
 
 
 
benzaldehido 
H3C
O
CH3 
Acetona 
 
O
 
2-Butanona 
 
O
 
ciclohexanona 
 
Dimetil éter 
 
O
 
Metil etil éter 
 
 
tetrahidrofurano 
CH3COOH 
Ac. Acético 
 
HCOOH 
Ac. Metanoico (o 
fórmico). 
 
 
Ac. Butanoico. 
1 
 
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ESTADOS DE OXIDACIÓN EN QUÍMICA ORGÁNICA: 
En Química Orgánica, se hace difícil establecer el estado de oxidación de un compuesto por su valencia (como en 
química inorgánica). Para compuestos orgánicos el estado de oxidación depende de la cantidad de oxígenos y/ 
hidrógenos presentes en la molécula. Las moléculas con una misma cadena carbonada y más oxígenos se dicen 
“oxidadas” frente a otras con menos oxígenos. Por otro lado moléculas con más hidrógenos se dicen “reducidas” 
frente a otras con menos hidrógenos. 
De esta forma oxidar una molécula orgánica es sinónimo de introducir oxígenos, y reducir es sinónimo de 
introducir hidrógenos. En muchos casos se describen reacciones de oxidación y reducción teniendo en cuenta 
esto, simplemente indicando mediante el símbolo [O] un reactivo oxidante y mediante [H] un reactivo reductor: 
 
Reacción de oxidación 
 
COMPUESTO REDUCIDO COMPUESTO OXIDADO
[O]
 
 
Reacción de reducción 
 
COMPUESTO REDUCIDOCOMPUESTO OXIDADO
[H]
 
 
 
Varios grupos funcionales pueden ser convertidos unos en otros, por reacciones de oxidación o reducción. Por 
ejemplo un alcohol primario puede ser oxidado a un aldehído con un oxidante débil. El mismo alcohol primario en 
cambio puede ser oxidado a un ácido carboxílico si el oxidante en fuerte. Ambas oxidaciones corresponden a 
línea azul de la tabla. Un alcohol secundario puede ser oxidado a cetona, no pudiendo llegar a ácido (línea rosa). 
Varios grupos funcionales que pueden interconvertirse unos en otros por oxidación o reducción, un esquema 
general se presenta en la siguiente tabla: 
C C
 
Alcanos 
C C
 
Alquenos 
C C 
Alquinos 
OHC
H
R
H
 
Alcohol 1º 
 
R
O
H 
Aldehido 
R OH
O
 
Ácido carboxilico 
CO2 
Dióxido 
de 
carbono 
OHC
H
R1
R2
 
Alcohol 2º 
 
R1
O
R2 
cetona 
 
OHC
R3
R1
R2
 
Alcohol 3º 
 
OXIDACION CRECIENTE 
2 
 
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Existen muchas reacciones de oxidación que rompen las cadenas carbonadas, entre ellas la más común es la 
combustión. En una combustión completa la materia orgánica reacciona con oxígeno, para dar dióxido de 
carbono y agua. La reacción necesita ser iniciada por una chispa o la aplicación de calor. 
La combustión es una oxidación violenta, rompe enlaces C-C y cualquier molécula orgánica combustiona, para dar 
CO2 + H2O. 
Por ejemplo, un alcano combustiona de la siguiente manera: 
CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 n CO2 + (n+1) H2O
Chispa
 
 
En particular la combustión del butano es: 
Chispa
C4H10 + 13/2 O2 4 CO2 + 5 H2O 
 
Existen muchas otras oxidaciones violentas que son capaces de romper enlaces C-C, pero no son de interés en 
este curso. Las que sí lo son, son aquellas reacciones de oxidación que no los rompen. Estas reacciones se llevan a 
cabo con diferentes reactivos, los que pueden clasificarse de la siguiente manera: 
 
 
REACTIVOS 
OXIDANTES 
REDUCTORES 
Se utilizan generalmente para hidrogenar uniones π, 
por ejemplo C=C, C=O, etc. 
FUERTES 
Oxidan hasta ácido carboxílico 
Catalíticos, por ej: H2 /Pd (hidrógeno sobre paladio) 
Hidruros: NaBH4 o NaAlH4 (hidrogenan C=C y C=O) 
DEBILES 
Pueden en algunos casos oxidar un alcohol 1º 
hasta aldehído 
ESPECIFICOS 
Ente caso oxidan únicamente a aldehídos 
KMnO4 (diluido y frío) 
Tollens 
Fehling 
KMnO4 (concentrado y 
caliente) 
O3 (Ozono) puede 
romper el enlace C=C en 
ocasiones 
K2Cr2O7 / H2SO4 
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En la tabla anterior se da unos pocos reactivos que pueden usarse para llevar a cabo reacciones de oxido-
reducción, existen muchísimos mas. 
Son especialmente útiles las reacciones de Fehling y Tollens, ya que son específicas de aldehídos, ningún otro 
funcional da estas reacciones. Además cuando la reacción se lleva a cabo se produce en ambos un cambio 
observable fácilmente. Estos 2 hechos permiten que ambas reacciones sean utilizadas para reconocimiento de de 
aldehídos. 
Tollens: 
Reactivo: es el ión complejo diamino argentico [Ag(NH3)2]+ se obtiene disolviendo una sal de plata en agua 
y agregando amoniaco. 
Reacción: 
 
 
R
H
O + [Ag(NH3)2]
+
OH-
R
O
O-
+ Ag0
Aldehído Ac. carboxílico Plata metálica 
 
La reacción se lleva a cabo en el medio básico otorgado por el amoniaco. El reactivo de Tollens se reduce a 
plata metálica la cual se deposita sobre el vidrio del recipiente donde se produjo la reacción y lo que se 
observa es una superficie espejada conocida como espejo de plata. La aparición de este espejo es la señal 
+ de que se produjo la reacción. 
 
Fehling: 
Reactivo: sulfato de cobre, tartrato en medio básico (hidróxido de sodio). La especie oxidante en este caso 
es el Cu2+ proveniente del sulfato de cobre. Este ion es insoluble en el medio básico necesario, por lo que 
se agrega tartrato que compleja al Cu2+ y evita que precipite 
Reacción: 
 
 
R
H
O + Cu+2
OH-
R
O
O-
+ Cu2O (s)
Aldehído Ac. carboxílico
Oxido cuproso
(rojo) 
 
El reactivo de Fehling se reduce a oxido cuproso, un sólido rojo, el cual se precipita en el medio de 
reacción y lo que se observa es una la aparición de un precipitado rojo. La aparición de este sólido es la 
señal + de que se produjo la reacción. 
 
Observar que en ambos casos la reacción no se presenta balanceada, lo importante es identificar que especie se 
reduce, cual se oxida y cuáles son las señales positivas. 
 
 
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PROPIEDADES FISICOQUIMICAS: 
La materia se encuentra principalmente en 3 tipos de estado: sólido, líquido o gaseoso. 
El estado sólido está caracterizado por tener una distancia entre moléculas pequeña y una movilidad entre ellas 
muy baja, en el estado líquido por lo general la distancia entre moléculas es un poco mayor y la movilidad 
usualmente es alta, finalmente en el estado gaseoso las moléculas están infinitamente alejadas y su movilidad es 
muy alta. Un esquema de los 3 estados se muestra a continuación:De esta manera, conceptualmente para pasar de sólido a líquido y de líquido a gaseoso se debe forzar a las 
moléculas a alejarse entre sí, esto se logra entregando energía de forma de vencer la fuerza que las mantiene 
unidas. 
 
¿De qué depende qué una determinada sustancia pura dada sea sólida, líquida o gaseosa? 
Esto depende de la presión y la temperatura. Dicha dependencia se muestra en los diagramas de fases, dónde se 
muestra el estado de una sustancia en función de la presión y la temperatura. Por ejemplo en los gráficos 
siguientes se muestran los diagramas de fases para el agua y el dióxido de carbono. 
 
 
Ahora bien, si comparamos 2 sustancias, como CO2 y H2O, a presión de 1 atm y temperatura de 25 grados, el CO2 
es gaseoso y el agua líquida, ¿a qué se debe esa diferencia? 
Se debe a que las moléculas de agua interaccionan más fuerte entre sí que las de CO2, y consecuentemente 
tienden a estar más cercanas entre sí, favoreciendo en comparación los estados más condensados (sólido y/o 
líquido). 
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Para el análisis de las propiedades fisicoquímicas como por ejemplo el punto de ebullición (peb) y la solubilidad se 
usan, como hasta aquí, las interacciones intermoleculares que conocemos. 
A mayor fuerza de interacción intermolecular, mayor será la cohesión que logren las moléculas y 
consecuentemente será más difícil pasarlas a estado líquido o gaseoso. 
 
Tipo de 
interacción Esquema Ejemplo 
Energía de la 
interacc. 
(KJ/Mol) 
Observación 
Electrostáticas Na
+ …… Cl- ≈ 1000 
Ión - dipolo 
 
 
40 - 600 
Puente Hidrógeno 
 
 
10 - 40 
Átomos 
electronegativos 
unidos a H (F, O y N) 
Dipolo - Dipolo 
 
 
5 - 25 
Ión-Dipolo inducido 
 
 
3 - 15 
Dipolo – Dipolo 
Inducido 
 
 
2 - 10 
Dipolo transitorios 
(London) 
 
 
0,05 - 40 Nubes electrónicas polarizables 
 
Para analizar la solubilidad en agua se debe tener en 
cuenta que esta forma una red tridimensional de Puente 
de H, y cualquier molécula no polar que se quiera 
introducir en agua, distorsionará esa red. Si la distorsión 
es pequeña, la molécula podrá disolverse en agua, ahora 
bien, si la distorsión es muy grande, la molécula no se 
disolverá y formará una fase líquida inmiscible con el 
agua. 
 
 
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Propiedades físicas: 
Los alcoholes dentro de los compuestos oxigenados son los que tienen mayor peb (exceptuando los ácidos 
carboxílicos, ver unidad 6), ya que pueden formar puente hidrogeno entre sí, son seguidos por los compuestos 
carbonílicos ya que estos son un poco mas polares que los éteres. 
Con respecto a la solubilidad en agua, todo este grupo de moléculas puede formar puente H con el agua (éter y 
carbonilos son aceptores de puente de H, ya que no disponen de un átomo de H unido al O). De esta forma la 
solubilidad de de estos grupos es comparable y depende más de otros factores que del grupo funcional en sí, al 
menos para compuestos de bajo peso molecular. 
Dentro de los alcoholes existe gran variación de la solubilidad, con cadenas carbonadas cortas (hasta 4 átomos de 
carbono) los alcoholes completamente miscibles en agua. Si la cadena carbonada aumenta, la porción hidrofóbica 
se hace más grande y los alcoholes de cadena lineal se hacen menos solubles hasta llegar a ser inmiscibles con el 
agua (n-octanol). 
 
 
Esto ocurre debido a que un aumento en el tamaño de la cadena carbonada deriva en un aumento de la región 
hidrofóbica, impidiendo que la red de enlaces por puente de H, característica del agua se forme, y de esta manera 
dificulta la incorporación de dicha molécula hidrofóbica al agua: 
 
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En la siguiente figura se muestra una mezcla de etanol y agua por un lado y otra de butanol y agua, observar 
como el segundo caso la presencia de una cadena carbonada larga impide la formación de puente de H 
característica del agua: 
 
 
Etanol - Agua 
 
 
Butanol - Agua 
 
Dependiendo además si el alcohol es primario, secundario o terciario, la solubilidad varía grandemente, así para 
los isómeros de posición del alcohol butílico se tiene: 
 
 
Esto se debe a que cadenas largas (y finas) tienden a romper mas la estructura de puentes H que las cortas (y 
voluminosas). 
 
 
 
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Propiedades químicas: 
Los alcoholes presentan un H unido a un átomo electronegativo como es el oxígeno, de esta forma la pérdida de 
un protón (H+) podría en principio ser factible dando una reacción ácido- base: 
 
 
En esta reacción los alcoholes actúan como ácidos para dar un ión alcóxido (R-O-) que es la base conjugada. En la 
tabla siguiente se presentan valores pKa para apreciar la acidez de varios alcoholes y se los compara con 
compuestos mas ácidos como el ac. Acético y el ac. clorhídrico. Como puede verse en la tabla los alcoholes no son 
compuestos muy ácidos, sin embargo el fenol es varios órdenes de magnitud más ácido que los alcoholes de 
cadena alifática. 
 
 
La baja acidez de los alcoholes se debe a la carga negativa en la base conjugada es completamente soportada por 
el átomo de oxigeno. A pesar que este es un átomo electronegativo, no alcanza él solo a estabilizar una carga 
negativa en forma eficiente, y de esta manera la base conjugada no es demasiado estable, provocando que la 
acidez de los alcoholes sea baja. 
 
En el caso de fenol, la reacción ácido-base es la siguiente: 
 
 
 
El fenol actúa como ácido y el fenóxido es la base conjugada. En este caso la carga negativa en el ión fenóxido es 
soportada por más de un átomo, debido a la deslocalización por resonancia: 
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De esta forma el ión fenóxido es muy estable en comparación con los alcóxidos, haciendo al fenol mucho más 
ácido que los alcoholes. 
 
COMPUESTOS CARBONILICOS: 
Los compuestos carbonílicos tienen geometría plana, ya que el C hibrida sp2. De esta manera, en estos 
compuestos hay al menos 4 átomos en el mismo plano: 
 
 
La química de las compuestos carbonílicos está gobernada por el hecho de que este es un enlace polarizado. Al 
ser el oxígeno más electronegativo que el carbono tracciona hacia sí las nubes σ y π del doble enlace, quedando 
el oxígeno con una densidad de carga negativa y el carbono con una densidad de carga positiva: 
 
 
Esta polarización en el carbonilo, permite el ataque de moléculas polarizadas tipo Yδ--Xδ+, en donde la parte con 
densidad de carga positiva (Xδ+) será atraída hacia el O del carbonilo, y la parte con densidad de carga negativa 
(Yδ-) será atraída hacia el C. Este tipo reacción es importantísima, tanto en química orgánica como en química 
biológica y se conoce como adición nucleofílica al carbonilo. Su nombre deriva del hecho de que el primer paso 
de esta reacción es un ataque el grupo negativo del reactivo buscando una carga positiva (característica de los 
núcleos). 
Genéricamente la adición nucleofílica al carbonilo puede representarse así: 
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El término “adición” se debe a que reactivo X-Y se adiciona a la molécula para dar un único producto. 
 
El mecanismo de reacción comienza por un primer paso en donde se forma una unión σ entre el carbono 
carbonílico y el grupo; y por el ataque nucleofílico de un par de electrones de este último al carbono con 
densidad de carga positiva. De esta manera se forma el intermediario que se muestra entre corchetes, el cual 
posteriormente sufre un reordenamiento para formar el producto final de la adición: 
X Y
C O
R1
R2 C
Y+
R1
R2 O-
X
C
Y
R1
R2 O
X
 
 
Unas de las consecuencias de esta adición es el carbono carbonílico sp2, es convertido en un carbono sp3, 
generando un posible nuevo centro asimétrico, siendo la configuración de este nuevo centro R o S, dependiendo 
de qué lado del plano del carbonilo haya sufrido el ataque nucleofílico: 
C
R1
R2
O
Xd+-Yd-
Xd+-Yd-
Y
C
O
R1
R2 X
Y
O
R1
R2X
Epímeros
Ataque nuecleofilico
desde arriba del plano
Ataque nuecleofilico
desde abajo del plano 
 
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En muchos casos las probabilidades de ataques por ambas caras del plano del carbonilo son idénticas y esta 
reacción conducirá a una mezcla equimolar de R y S. 
 
Un ejemplo típico de adición nucleofilica al carbonilo es la adición de ácido cianhídrico (HCN): 
 
 
Esta reacción es el paso principal de la síntesis de azúcares de Kiliani-Fisher, avance que les valió el Premio Nobel 
a ambos investigadores. 
 
Otra reacción muy importante en la química de azúcares es la formación de la base de Shiff, cuya primera etapa 
es un ataque nucleofílico de un grupo amino al carbonilo: 
 
 
La reacción de adición nucleofílica más importante es la adición de alcoholes, a veces conocida como 
condensación aldólica. En ella el alcohol se comporta como un reactivo X-Y de la siguiente manera: [R-O]δ--Hδ+. 
La reacción se lleva a cavo en 2 etapas. 
Etapa 1: adición de una molécula de alcohol: 
R1
O
R2
Cetona:
R1, R2 = cadenas carbonadas
Aldehido:
R1 y/o R2 = hidrógeno
+ HO C
H
H
R3
OHC
O
R2
R1
C
H
R3
H
HemiAcetal:
R1 y/o R2 = hidrógeno
Hemicetal:
R1, R2 = cadenas carbonadas 
 
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Notar que esta reacción de adición es un equilibrio químico, lo que significa que es fácilmente desplazable en 
ambos sentidos. Si el compuesto carbonílico utilizado fue una aldehído, el producto es un hemiacetal, si se utilizó 
una cetona se obtiene un hemicetal. 
 
Etapa 2: puede ser usada o no. Incorporación de una segunda molécula de alcohol y deshidratación: 
+
OHC
O
R2
R1
C
H
R3
H
HemiAcetal:
R1 y/o R2 = hidrógeno
Hemicetal:
R1, R2 = cadenas carbonadas
HO C
H
H
R4
OC
O
R2
R1
C
H
R3
H
H
R4
H
+ HOH
Acetal:
R1 y/o R2 = hidrógeno
Cetal:
R1, R2 = cadenas carbonadas
 
 
Esta segunda no es una reacción de equilibrio, y por lo tanto es difícilmente reversible. En el caso de haber 
partido de un aldehído el grupo funcional formado es un Acetal, mientras que si se partió de una cetona, se 
obtiene un Cetal. 
 
El grupo funcional hemi(a)cetal presenta un carbono unido a un -O-R y a un –OH al mismo tiempo. El grupo 
funcional (a)cetal se reconoce por tener un carbono unido a 2 grupos –O-R distintos. Reconocerlos graficados en 
rosa en las figuras. Estos carbonos graficados en rosa, son los que provenían del compuesto carbonílico, mientras 
los grupos en azul y rojo son los que provenían de ambas unidades de alcoholes. 
 
 
Bibliografía: 
 
- PETER VOLLHARDT And NEIL SCHORE. Organic Chemistry. W. H. Freeman and Company. 6Th Ed. 
- Clayden. Organic Chemistry. Oxford. 
- Organic Chemistry. Organic Chemistry. Organic Chemistry. 4Th Ed. 
 
 
 
Las imágenes fueron extraídas y modificadas de la bibliografía utilizada para la elaboración de esta Guía. 
 
 
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