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UNIDAD 5: COMPUESTOS OXIGENADOS Cátedra de Química Orgánica Facultad de Ciencias Naturales Sede Salta UNSa Dra. Anahí Alberti D’Amato Presentación: cortesía de la Lic. Mariana Alonso Pedano PARTE 1 Grupos Funcionales: ALCOHOLES – FENOLES – ÉTERES Propiedades Físicas y Nomenclatura Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Unidad n°5: Compuestos oxigenados I Lic. Mariana Alonso pedano Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa COMPUESTOS ORGÁNICOS 1. HIDROGENADA 2. HALOGENADA 3. OXIGENADA 4. NITROGENADA HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS AROMÁTICOS SATURADOS INSATURADOS ALQUENOS ALQUINOS ACÍCLICOS CÍCLICOS HALUROS DE ALQUILO ALCOHOLES FENOLES ÉTERES ALDEHÍDOS CETONAS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ÉSTERES SALES AMINAS AMIDAS NITRILOS NITRO- DERIVADOS ALCANOS función FUNCIONES OXIGENADAS Las funciones oxigenadas son las que contienen, además de átomos de carbono y de hidrógeno, átomos de oxígeno. FUNCIONES OXIGENADAS Alcoholes Fenoles Éteres Aldehídos Cetonas Ácidos Carboxílicos Ésteres Sales Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Mc Murry J. 2008. Química Orgánica. 7° Ed. Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa alcoholes Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS ALCOHOLES Los alcoholes son compuestos orgánicos cuyo grupo funcional es el grupo -OH (hidroxilo). Tienen fórmula general R-OH. Se piensa en los alcoholes como derivados orgánicos del agua: un hidrógeno es reemplazado por un grupo orgánico. El nombre alcohol está restringido a compuestos que tienen a su grupo –OH unido a un átomo de carbono saturado con hibridación sp3. Los alcoholes tienen casi la misma geometría del agua alrededor del átomo de oxígeno. El ángulo del enlace R-OH tiene aproximadamente un valor tetraédrico. El oxígeno también posee hibridación sp3. Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa -Los alcoholes se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza y tienen varias aplicaciones industriales y farmacéuticas. -El metanol es uno de los más importantes productos químicos industriales. Es tóxico para los humanos, y causa ceguera en pequeñas dosis y la muerte en grandes cantidades. Se utiliza como disolvente y como materia prima para la producción del formaldehído (CH2O) y del ácido acético (CH3CO2H). -El etanol fue una de las primeras sustancias químicas orgánicas en ser preparadas y purificadas. Su producción por la fermentación de granos y azúcares se ha realizado por quizá 9000 años para bebidas. Además hoy se usa en la producción de combustibles para automóviles, como disolvente o como intermediario químico en otras reacciones industriales. USOS Y APLICACIONES DE LOS ALCOHOLES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa CLASIFICACIÓN DE LOS ALCOHOLES Se clasifican de acuerdo con el tipo de átomo de carbono al que está enlazado el grupo –OH. Alcohol Primario: el grupo –OH está unido a un carbono primario Alcohol Secundario: el grupo –OH está unido a un carbono secundario Alcohol Terciario: el grupo –OH está unido a un carbono terciario Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Los alcoholes sencillos se nombran por el sistema IUPAC como derivados del alcano principal, utilizando el sufijo -ol. Regla 1. Seleccione la cadena de carbono más larga que contenga el grupo hidroxilo, y derive el nombre principal reemplazando la terminación -o del alcano correspondiente con -ol. Regla 2. Numere la cadena del alcano comenzando en el extremo más cercano al grupo hidroxilo. Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Regla 3. Numere los sustituyentes de acuerdo con su posición en la cadena, y escriba el nombre listando a los sustituyentes en orden alfabético e identificando la posición en la que está unido el OH. También, como con los alcanos, coloque el número para especificar la posición inmediatamente antes del sufijo en vez de antes del nombre principal. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Regla 4. Los alcoholes cíclicos se nombran utilizando el prefijo ciclo-. Al carbono sobre el que esté el grupo hidroxilo se le da el número 1 (C1). FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Regla 5. El grupo -OH es prioritario frente a los alquenos y alquinos. La numeración otorga el localizador más bajo al -OH y el nombre de la molécula termina en -ol. La posición del grupo –OH se indica poniendo el número delante del sufijo -ol. Los números correspondientes a los enlaces múltiples se colocaban delante del nombre, pero en la revisión de la IUPAC de 1997 se los coloca al lado del sufijo -en o -ino al que representaban. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Regla 6. Cuando en la molécula hay grupos funcionales de mayor prioridad, el alcohol pasa a ser un mero sustituyente y se llama hidroxi-. Son prioritarios frente a los alcoholes: ácidos carboxílicos, anhídridos, ésteres, haluros de alcanoilo, amidas, nitrilos, aldehídos y cetonas. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Tabla de Orden de Preferencia de los grupos funcionales, para poder asignar el nombre según la IUPAC. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Tabla (continuación) de Orden de Preferencia de los grupos funcionales, para poder asignar el nombre según la IUPAC. Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Regla 7. Los alcoholes que tienen dos grupos –OH se denominan dioles o glicoles. Se nombran igual que el resto de los alcoholes excepto en la utilización del sufijo diol y en que se necesitan dos números para localizar los dos grupos hidroxilo. Regla 8. El termino glicol generalmente significa 1,2-diol o diol vecinal, con sus dos grupos hidroxilo en átomos de carbono adyacentes. El glicol se nombra a partir del alqueno con el que ha sido sintetizado. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Algunos alcoholes sencillos y que ocurren ampliamente tienen nombres comunes que son aceptados por la IUPAC FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE ALCOHOLES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALCOHOLES Debido a que sus moléculas son capaces de formar puente hidrógeno sus puntos de ebullición son mayores que los hidrocarburos de igual PM. Los alcoholes de hasta 5 átomos de carbono son solubles en agua. A medida que aumenta la cadena orgánica el alcohol se parece más a un hidrocarburo y su solubilidad disminuye. La mayoría de los alcoholes comunes, por encima de 11 o 12 átomos de carbono, son líquidos a temperatura ambiente. El metanol y el etanol son líquidos volátiles con olores afrutados característicos. Los alcoholes de mayor número de carbonos (desde los butanoles hasta los decanoles) son viscosos y algunos de los isómeros más ramificados son sólidos a temperatura ambiente. El 1-propanol y el 2-propanol tienen una viscosidad apreciable y un olor característico. Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa fenoles Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS FENOLES Los fenoles son compuestos orgánicos cuyo grupo funcional es el grupo -OH (hidroxilo). Tienen fórmula general Ar-OH. Los fenoles surgen de reemplazar un átomo de H del agua por un grupo Arilo (Ar). El O posee hibridación sp3. Es un compuesto aromático ya que cumple con todos los criterios de aromaticidad. Son análogos a los alcoholes pero en cuenta de un grupo alquilo (R) poseen un grupo arilo (Ar). Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa -Los fenoles se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza, y también sirven como intermediarios en la síntesis industrial de productos tan diversos como adhesivos y antisépticos. -El fenol es un desinfectante general que se encuentra en el alquitrán de hulla.-El salicilato de metilo es un agente saborizante del aceite de gaulteria. -Los urusioles son los constituyentes alergénicos del roble venenoso y de la hiedra venenosa. Nótese que la palabra fenol es el nombre del compuesto específico hidroxibenceno y de una clase de compuestos. USOS Y APLICACIONES DE LOS FENOLES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE FENOLES Regla 1. Los fenoles se nombran como los compuestos aromáticos. Se utiliza -fenol como el nombre principal en vez de -benceno. Regla 2. Como la estructura de un fenol incluye un anillo bencénico, con frecuencia se utilizan los términos orto (1,2-disustituido), meta (1,3-disustituido) y para (1,4-disustituido) en los nombres comunes. Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Regla 3. Los metilfenoles se conocen como cresoles, mientras que los benzodioles tienen nombres basados en su utilización y recursos históricos antes que en su estructura. En los compuestos fenólicos generalmente se utiliza la nomenclatura sistemática. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE FENOLES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FENOLES Los fenoles tienen puntos de ebullición altos que podrían esperarse debido a las interacciones puente de hidrógeno. Son líquidos o sólidos de bajo punto de fusión. El fenol presenta cierta solubilidad en agua. Los restantes son insolubles. Son solubles en solventes orgánicos. Son incoloros. Cuando se oxidan presentan cierta coloración por presencia de impurezas. Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa éteres Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS ÉTERES Los éteres son compuestos de fórmula R— O — R', donde R y R' son grupos alquilo, arilo o vinilo. El grupo funcional es la unión C-O-C, es decir que un átomo de O actúa como puente entre 2 carbonos. El átomo de oxígeno puede estar en una cadena abierta o en un anillo. Los éteres tienen una estructura angular, con un átomo de oxígeno con hibridación sp3 dando lugar a un ángulo de enlace casi tetraédrico. Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa USOS Y APLICACIONES DE LOS ÉTERES -Quizás el éter más conocido es el dietílico, el cual tiene una larga historia de uso medicinal como anestésico y de uso industrial como disolvente. -Otros éteres útiles incluyen el anisol, un éter aromático de olor agradable utilizado en perfumería, y el tetrahidrofurano (THF), un éter cíclico utilizado frecuentemente como disolvente. Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Por sus radicales pueden clasificarse como: •Alifáticos: R-O-R, siendo ambos R radicales alquílicos. •Aromáticos: Ar-O-Ar´, siendo Ar y Ar´ radicales arílicos. •Mixtos: R-O-Ar, posee en uno de sus extremos un radical alquílico y en otro un radical arílico. Adicionalmente y dependiendo de sus radicales, el éter puede ser considerado simétrico si dichos radicales con iguales o asimétrico si sus radicales son distintos; CLASIFICACIÓN DE LOS ÉTERES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE LOS ÉTERES Nomenclatura común (nomenclatura radico-funcional): Los nombres comunes de los éteres se forman nombrando los dos grupos alquilo enlazados al oxígeno y añadiendo la palabra éter. En el sistema habitual, los grupos alquilo deberían nombrarse por orden alfabético, pero mucha gente todavía utiliza el sistema antiguo, que nombra los grupos por orden de complejidad. Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa Nomenclatura IUPAC (nomenclatura sustitutiva: alcoxi alcano): La nomenclatura IUPAC utiliza el grupo alquilo más complejo como el grupo principal y el resto de los éteres como grupos alcoxi; por ejemplo, el ciclohexil metil éter se nombraría metoxiciclohexano. Esta nomenclatura sistemática con frecuencia es la única forma de nombrar los éteres complejos. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE LOS ÉTERES Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE LOS ÉTERES Nombres de éteres heterocíclicos: Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ÉTERES Son compuestos incoloros, con olores característicos, relativamente agradables. Tienen puntos de ebullición menores que los alcoholes con igual número de carbonos. Los éteres no pueden formar puente hidrogeno entre sí, razón por la cual sus puntos de ebullición son bajos con respecto a los alcoholes. Sin embargo pueden actuar como aceptores de puente hidrogeno con el agua razón por la cual son solubles en ella y en alcoholes (siempre y cuando sus PM sean bajos). Química Orgánica-IRNyMA Sede Orán-UNSa
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