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Ing. Lucía E. Jiménez T. 1 FENOLES- ETERES - TIOLES- SULFUROS Y DISULFUROS ___________________________________________________ Generalidades. El fenol es una sustancia cristalina, incolora (Tf= 43ºC: Te= 182ºC) cuyo olor es característico. Por oxidación al aire se vuelve rosado y después rojo. Es cáustico y tóxico. Los fenoles son compuestos con un grupo hidroxilo unido directamente a un anillo aromático, ArOH. Abundan en la naturaleza y sirven como intermediarios en la síntesis industrial de productos tan diversos como adhesivos y antisépticos. Por ejemplo: el fenol mismo es un desinfectante general que se encuentra en el alquitrán de hulla; el salicilato de metilo es un agente saborizante y el linimento que se encuentra en el aceite de la gaulteria (Gaultheria procumbes), alguna vez utilizado contra el reumatismo y los urusioles son los principales constituyentes alergénicos del encino venenoso y de la hiedra venenosa. Además de usarse en resinas y adhesivos, el fenol también sirve como materia prima para la síntesis de fenoles clorados y de los conservadores de alimentos BHT (hidrotolueno butilado) y BHA (hidroxianisol butilado). Así el pentaclorofenol, usado como preservante de la madera. El herbicida 2,4 D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético) se produce a partir del 2,4-diclorofenol, y el antiséptico utilizado en hospitales llamado hexaclorofeno, se obtiene a partir del 2,4,5-triclorofenol. Cresoles. Aceites medios del alquitrán de hulla, antisépticos y colorantes sintéticos Los cresoles son un grupo de compuestos químicos manufacturados que también se presentan de manera natural en el medio ambiente. En forma pura son sólidos incoloros, pero pueden ser líquidos si ocurren en mezclas. Los cresoles tienen un olor característico a medicamentos. Hay tres isómeros de cresoles: el orto-cresol (o-cresol), el meta-cresol (m-cresol) y el para-cresol (p-cresol), donde un anillo bencénico posee un radical metil y un radical hidroxilo colocados en las respectivas posiciones (1,2 - 1,3 - 1,4). Estas formas se pueden encontrar por separado o como mezclas. Los cresoles se utilizan para disolver otros productos químicos, como desinfectantes y desodorantes y en la manufactura de plaguicidas. Los cresoles se encuentran en muchos alimentos y en el humo de madera y de tabaco, en alquitrán de hulla, y en mezclas como las que se generan al quemar alquitrán de madera y ácidos cresílicos, usadas para preservar madera. Pequeños organismos en la tierra y en el agua producen cresoles al degradar materia orgánica en el medio ambiente. Las propiedades de los fenoles son semejantes en muchos aspectos a la de los alcoholes. Los fenoles de bajo peso molecular son por lo general un tanto hidrosolubles y tienen altos puntos de ebullición debido a puentes de hidrógeno intermoleculares. La propiedad más importante de los fenoles es su acidez. Los fenoles son ácidos débiles OH CH 3 OH CH 3 OH CH 3 2 Ing. Lucía E. Jiménez T. 2 que pueden disociarse en soluciones acuosas para formar H3O + más un anión fenóxido. En la siguiente tabla se presentan los valores de acidez de algunos fenoles comunes. Fenol Punto de fusión (ºC) Punto de ebullición (ºC) pKa Ácido acético 2,4,6trinitrofenol p-nitrofenol o-nitrofenol m-nitrofenol Fenol p-aminofenol Etanol 122 115 97 45 43 186 - - - 216 182 - 4,75 Ácido más fuerte 0,60 7,16 7,21 8,36 10,00 10,46 16,00 Ácido más débil Métodos de preparación: 1. La sulfonación alcalina de sulfonatos aromáticos ocurre cuando un ácido arenosulfónico se funde con hidróxido de sodio a alta temperatura. Son pocos los grupos funcionales que pueden soportar estas condiciones tan drásticas, por tanto la reacción está limitada a la producción de fenoles con sustituyentes alquílicos. 4SO2H 3SO O3H Cª300 NaOH Tolueno Ácido p-tolueno sulfônico p- metilfenol 2. A partir de halogenuros de arilo: + NaOH(10% aq) at C 300 º350 + NaCl 3. Procedimiento regenerativo (proceso de Rasching). + H2O CATALISIS Cº500 + HCl 4. Procedimiento del cumeno. La reacción que sirve de base para la producción de fenol por el procedimiento del cumeno es de la descomposición del hidroperóxido de cumeno en fenol y acetona, según la ecuación: + O2 OH Cº100 4SO2H + CH 3 CH 3 HSO 3 CH 3 OH Cl OH Cl OH CH(CH 3 ) 2 CH-CH 3 CH 3 O-OH OH CH 3 COCH 3 Ing. Lucía E. Jiménez T. 3 Reacciones químicas. 1. Esterificación. C6H5OH + HOOC-CH3 CH3 COO C6H5 + H2O C6H5OH + CH3 COOO CH3 + KOH C6H5OOC-CH3 + CH3 COOK + H2 O 2. Reacción de Kolbe. + CO2 H Cº150 Ácido salicílico 3. Oxidación de fenoles. El fenol por si mismo resiste la oxidación, ya que al formarse un grupo carbonilo se pierde la estabilidad aromática. Sin embargo, los 1,2 y 1,4 dihidroxi-benceno, llamados hidroquinonas, se pueden oxidar a quinonas. La oxidación procede con agentes oxidantes suaves, tales como Ag + o Fe 3+ , y es reversible. Aunque las hidroquinonas sencillas son incoloras, las quinonas son coloridas, este sistema se encuentra en muchos colorantes. Algunos compuestos biológicos que intervienen en etapas importantes de los procesos biológicos de oxidación – reducción contienen un sistema quinoide. Un ejemplo importante es la ubiquinona o Coenzima Q o CoQ, que interviene en una de las etapas de la cadena de transporte electrónico, donde se realiza la producción celular de ATP. En la vitamina K2, uno de los factores de coagulación sanguínea también aparece un rasgo estructural quinoide. )(O + 2H + + 2e - Hidroquinona 1,4-benzoquinona )(O + 2H + + 2e - Catecol 1,2-benzoquinona Escarabajos bombarderos defensa contra arañas, ratones y batracios 22OH enzimas + O2 + 2H2O ONa OH COOH OH OH O O OH OH O O OH OH O O Ing. Lucía E. Jiménez T. 4 4. Obtención de éteres. 2 Cº400 TORINA + H2O Anisol Fenetrol Guayacol Veratrol 5. Obtención de pentaclorofenol: fungicidas e insecticidas + 2 Cl2 Cº100 + + 2HCl + 4 Cl2 Cº100 + 4HCl 6. Obtención de hexaclorofeno: Jabones germicidas 2 + HCOH 4SO2H + H2O 7. Sulfonación del fenol. 2 + 2H2SO4 3SO + + 2H2O El ácido p- hidroxi-bencensulfónico es utilizado como antiséptico bajo el nombre de aseptol. OH O O CH 3 O CH 2 CH 3 OH O CH 3 O CH 3 O CH 3 OH OH Cl OH Cl OH Cl OH Cl Cl Cl Cl Cl OH Cl Cl Cl OH Cl Cl Cl CH2 OH Cl Cl Cl OH OH HSO 3 OH HSO 3 Ing. Lucía E. Jiménez T. 5 8. Formación del ácido pícrico. Siendo un aromático, el fenol se comporta como tal de acuerdo al mecanismo de sustitución electrofílica. Por la importancia del producto formado, consideremos la nitración del fenol teniendo en cuenta la naturaleza del hidroxilo como orientador orto-para OH 3 HNO 3 OH NO 2NO2 NO 2 3 H 2 O H 2 SO 4+ + El Ácido Pícrico es un sólido cristalino amarillo. Se utiliza como explosivo potente y oxidante fuerte en los combustibles de cohetes, cerillas, técnicas de tratamiento del cuero, en los métodos de grabado de metales, las baterías. Puede servir también de tinte para tejidos o para tintarel vidrio. En caso de contacto directo, el Ácido Pícrico provoca una coloración amarillenta del cabello y de la piel que era característica de los trabajadores de las empresas de municiones cuando el Ácido Pícrico se utilizaba como explosivo. En los laboratorios, se utiliza como reactivo para el análisis de la creatinina sérica del ser humano y para los experimentos en animales. Es también un reactivo químico ampliamente utilizado para la síntesis de ácido picrámico y de cloropicrina. 9. Pruebas de identificación de fenoles. a. Bromación. Prueba positiva cuando la solución de fenol se vuelve blanca, apariencia lechosa. + 3 Br2 (aq) → + 3HBr b. Reacciones coloreadas con Cloruro Férrico. fenol 3FeCl Solución azul catecol 3FeCl Solución verde resorcinol 3FeCl Solución violeta oscura OH OH Br Br Br OH OH OH OH OH Ing. Lucía E. Jiménez T. 6 hidroquinona 3FeCl Precipitado verde En esta reacción el Fe se une al grupo fenóxido. Los iones fenóxido son aún más reactivos que los fenoles hacia la sustitución aromática electrófila, ya que tienen una carga negativa reaccionan con electrófilos (en este caso Fe) para formar complejos. Esta respuesta se debe al ataque producido por el Ion cloruro al hidrogeno del grupo hidroxilo provocando una ruptura de enlace y la unión del grupo fenóxido al hierro (formación de complejo), considerando que las disoluciones de fenoles presentan coloración, también se estima una reacción de oxidación del fenol llamada Quinona las cuales son coloreadas. La coloración obtenida es azul, color característico del complejo formado de hierro y fenol ETERES. Los éteres guardan estrecha relación con los alcoholes, pueden considerarse derivados de un alcohol en el cual el hidrógeno de un grupo hidroxilo ha sido substituido por un grupo alquilo o arilo y el átomo de oxígeno puede ser parte ya sea de una cadena abierta o de un anillo. CH3 – O – CH3 O O CH3 Eter dimetílico Éter difenílico Éter Metilico fenilico La nomenclatura de los éteres consiste en nombrar alfabéticamente los dos grupos alquilo que parten del oxígeno, terminando el nombre en éter. Veamos algunos ejemplos: OH OH Ing. Lucía E. Jiménez T. 7 También se pueden nombrar los éteres como grupos alcoxi. Los éteres cíclicos se forman sustituyendo -CH2- del ciclo por -O-. Este cambio se indica con el prefijo oxa- . Si un grupo no tiene un nombre simple, puede nombrarse el compuesto como un alcoxi derivado: Nombrar los siguientes éteres: * a. 1. Sustituyentes: fenil y metil 2. Nombre: Fenil metil éter b. 1. Sustituyentes: isopropil y metil 2. Nombre: Isopropil metill éter CH3CH2CH2CHCH2CH3 OCH3 C2H5O COOH CH2CH2 HO OC2H5 3-Metoxihexano Acido p-etoxibenzoico 2-Etoxietanol Ing. Lucía E. Jiménez T. 8 c. 1. Sustituyentes: ciclopropil y metil 2. Nombre: Ciclopropil metil éter d. 1. Sustituyentes: etilo y propilo 2. Nombre: Etil propil éter e. 1. Sustituyentes: isopropilos 2. Nombre: Diisopropil éter f. 1. Cadena principal: ciclo de seis miembros (ciclohexano) 2. Numeración: otorga localizadores más bajos a sustituyentes 3. Sustituyentes: metóxido en 1,2 4. Nombre: 1,2-Dimetoxiciclohexano g. 1. Cadena principal: Tolueno 2. Numeración: metilo y metóxido en meta. 3. Sustituyentes: metóxido 4. Nombre: m-Metoxitolueno h. 1. Cadena principal: Benceno 2. Numeración: Comienza en el etoxi (antes alfabéticamente) 3. Sustituyentes: Etóxido en 1 y metóxido en 2. (Posición meta) 4. Nombre: m-Etoximetoxibenceno i. 1. Cadena principal: ciclo de 6 miembros (oxaciclohexano) 2. Numeración: comienza en el oxígeno, prosigue a la derecha para otorgar a los sustituyentes los menores localizadores. 3. Sustituyentes: cloro y metilo 4. Nombre: 4-Cloro-2-metiloxaciclohexano Éter di etílico, sustancia solvente usado en extracciones y en preparación de reactivos de Grignard, incluidos para este uso los éteres isopropilicos y n-butílicos. El éter etílico es un líquido incoloro e inflamable, muy usado como disolvente y durante años el anestésico volátil más empleado. Inmiscible en agua y relativamente no reactivo. La mayoría de las sustancias inorgánicas son insolubles en él y se emplea en la separación de alimentos. En el período post anestésico es irritante, causa náuseas y vómitos. Es muy higroscópico y más pesado que el aire, lo que lo hace peligroso por su inflamabilidad al manejarlo en el laboratorio. En recipientes abiertos forma, con el aire, peróxidos fácilmente explosivos. * Anisol, éter aromático de olor agradable que se usa en perfumería y preparación de feromonas de insectos. O THF. Tetrahidro furano, El THF es un disolvente aprótico, moderadamente polar. Es capaz de disolver un amplio rango de compuestos. Ing. Lucía E. Jiménez T. 9 El dietil éter puede ser a menudo sustituido por THF, especialmente cuando se requiere un mayor punto de ebullición. Así pues, el THF, como el dietil éter, es usado a menudo en hidroboraciones de alquenos. Ambos éteres tienen un átomo de oxígeno que puede coordinarse a un átomo de boro electro deficiente, formando un par ácido-base de Lewis. De forma similar, el THF o el dietil éter son utilizados habitualmente como disolventes para reactivos de Grignard debido a la habilidad del átomo de oxígeno de coordinarse con el átomo de magnesio del reactivo de Grignard (estabilizándolo). Actualmente el THF puede ser remplazado en reacciones organometálicas, por el 2- metiltetrahidrofurano(un disolvente neotérico de origen renovable y benigno con el medio ambiente) obteniéndose mejores resultados para las reacciones de Grignard con reactivos bencílicos o arílicos. El THF es a menudo usado en la ciencia de polímeros. Por ejemplo, puede ser usado para disolver el caucho antes de determinar su masa molecular mediante cromatografía de exclusión por tamaño. El THF se usa ampliamente a nivel industrial como disolvente de resinas y plásticos en tintes, pinturas, barnices, pegamentos y recubrimientos, y en la industria alimentaria en la fabricación de envases para alimentos. Éteres corona. Hay éteres que contienen más de un grupo funcional éter (poliéteres) y algunos de éstos forman ciclos; estos poliéteres se denominan éteres corona. Pueden sintetizarse de distintos tamaños y se suelen emplear como ligandos, para complejar compuestos de este tipo. Suelen servir como transporte de cationes alcalinos para que puedan atravesar las membranas celulares y de esta forma mantener las concentraciones óptimas a ambos lados. Por esta razón se pueden emplear como antibióticos, como por ejemplo, la valinomicina. Otros compuestos relacionados son los criptatos, que contienen, además de átomos de oxígeno, átomos de nitrógeno. A los criptatos y a los éteres corona se les suele denominar "ionóforos". Poliéteres. Se pueden formar polímeros que contengan el grupo funcional éter. Un ejemplo de formación de estos polímeros: R-OH + n(CH2)O → R-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-.. http://es.wikipedia.org/wiki/Hidroboraci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Alqueno http://es.wikipedia.org/wiki/Boro http://es.wikipedia.org/wiki/Base_de_Lewis http://es.wikipedia.org/wiki/Base_de_Lewis http://es.wikipedia.org/wiki/Reactivo_de_Grignard http://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio http://es.wikipedia.org/wiki/2-Metiltetrahidrofuranohttp://es.wikipedia.org/wiki/2-Metiltetrahidrofurano http://es.wikipedia.org/wiki/Disolvente_neot%C3%A9rico http://es.wikipedia.org/wiki/Recurso_renovable http://es.wikipedia.org/wiki/Caucho http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cromatograf%C3%ADa_de_exclusi%C3%B3n_por_tama%C3%B1o&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cromatograf%C3%ADa_de_exclusi%C3%B3n_por_tama%C3%B1o&action=edit&redlink=1 Ing. Lucía E. Jiménez T. 10 Los poliéteres más conocidos son las resinas epoxi, que se emplean principalmente como adhesivos. Se preparan a partir de un epóxido y de un dialcohol. Una resina epoxi Propiedades de los éteres. Derivados orgánicos del agua, en los cuales lo átomos de hidrógeno han sido reemplazados por fragmentos orgánicos, los cuales pueden ser radicales alquilo o arilos. De este modo, los éteres tienen casi la misma configuración geométrica que el agua. Los enlaces R – O – R´ tienen un ángulo de enlace aproximadamente tetraédrico (112º en el éter dimetílico) y el átomo de oxígeno tiene hibridación sp 3 . Los éteres son moléculas de estructura similar al agua y alcoholes. El ángulo entre los enlaces C-O-C es mayor que en el agua debido a las repulsiones estéricas entre grupos voluminosos. La presencia del átomo de oxígeno, electronegativo, hace que los éteres logren un ligero momento dipolar, por tanto sus puntos de ebullición serán poco más altos que los alcanos comparables. Los éteres son inertes a la mayoría de los reactivos, algunos de ellos reaccionen lentamente con el aire para formar peróxidos, compuestos que contienen enlaces O-O. Los peróxidos de éteres de bajo peso molecular, como el éter diisopropilico y el tetrahidrofurano son altamente explosivos y peligrosos. Su sensibilidad al aire, combinada con su volatilidad e inflamabilidad, hace que los éteres solventes potencialmente peligrosos a menos que sean manejados por personas experimentadas. Estos solventes son muy útiles en el laboratorio, pero deben manejarse con cuidado. Les éteres son líquidos ligeros, muy volátiles, de puntos de ebullición mucho menores que el de los alcoholes de que derivan, siendo los primeros éteres muy inflamables. Son compuestos estables e inactivos, por cuyo motivo se emplean como disolventes. Son isómeros de los alcoholes. La importante solubilidad en agua se explica por los puentes de hidrógeno que se establecen entre los hidrógenos del agua y el oxígeno del éter. http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resina_epoxi.png Ing. Lucía E. Jiménez T. 11 Los éteres tienen momentos dipolares grandes que causan atracciones dipolo dipolo. Sin embargo, estas atracciones son mucho más débiles que las interacciones por puentes de hidrógeno. Los éteres, al no poder formar enlaces de hidrógeno entre sí, son más volátiles que los alcoholes con pesos moleculares semejantes, como se pone de manifiesto en la tabla que se da a continuación. ÉTER HIDROCARBURO T eb(ºC) T eb(ºC) Éter dimetilico Éter dietilico THF Metoxi-benceno Propano Pentano Ciclo pentano Etil-benceno 25 34,6 65 158 -45 36 49 136 METODOS DE PREPARACIÓN Éteres Simétricos 2 CH3 – CH2OH CT SOH º140 42 CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 + H2O Alcoholes primarios El mecanismo de la reacción transcurre en las siguientes etapas: Uno de los alcoholes es secundario o terciario En este caso la reacción transcurre en condiciones más suaves, a través de mecanismos SN1. El mecanismo transcurre con formación de un carbocatión terciario de gran estabilidad Etapa 1. Protonación del alcohol terciario Ing. Lucía E. Jiménez T. 12 Etapa 2. Formación del carbocatión por pérdida de agua Etapa 3. Ataque nucleófilo del metanol Síntesis de Williamson R – OH + NaH R – ONa + H2 R – OMe + R´ – X R – O – R´ + MeX CH3 – CH2 ONa + CH3 – CH2 – CH2Cl CH3–CH2– O-CH2-CH2–CH3 + NaCl La reacción entre un haloalcano primario y un alcóxido (o bien alcohol en medio básico) es el método más importante para preparar éteres. Esta reacción es conocida como síntesis de Williamson. Esta reacción transcurre a través del mecanismo SN2. Con haloalcanos primarios y sobre todo con haloalcanos que carecen de hidrógenos β el rendimiento de Williamson es muy bueno. REACCIONES QUÍMICAS Hidrohalogenación. Solo se puede usar ácido yodhídrico y bromhídrico. R- O – R´ + HI OH Cº100T 2 R – OH + R´ - X Ing. Lucía E. Jiménez T. 13 CH3-CH-COOH + HI OH Cº100T 2 CH3CH2I + CH3-CH-COOH I I OCH2CH3 OH C6H5OCH2CH3 + HBr OH REFLUJO 2 C6H5OH + Br CH2CH3 ETERES CÍCLICOS: EPÓXIDOS Poseen el grupo funcional oxirano, el cual está constituido por un anillo de tres miembros que contiene oxígeno. El más importante es el epóxido de etileno que sirve para la manufactura del etelinglicol el cual en solución se lo utiliza para fumigar granos o semillas. En el caso de los epóxidos la característica más relevante es la tensión del anillo, debida a ángulos de enlace muy distantes a los 109º. Importancia de los epóxidos. La mayoría de las sustancias antimicrobianas en los alimentos tienen un efecto más inhibidor que letal, hay excepciones con los óxidos de etileno y propileno. Los epóxidos son ésteres cíclicos reactivos que destruyen todas las formas de microorganismo, incluyendo esporas y virus, es decir, son esterilizantes químicos usados en alimentos de baja humedad y en los materiales de envasado aséptico, para lograr el contacto directo con los microorganismo son utilizados en estado de vapor; después de una exposición adecuada, el epóxido residual no reaccionante se elimina por medio de una corriente de aire. Según su campo de aplicación pueden ser clasificadas en tres grandes grupos: Ing. Lucía E. Jiménez T. 14 Se utilizan para: abrasivos, materiales de fricción, textil, fundición, filtros, lacas y adhesivos. Para madera y aislantes (RFMA) tienen su campo de aplicación en: lanas minerales, impregnaciones, materiales de madera, espumas. Para polvos de moldeo (PM), que son suministradores de las industrias eléctrica, automovilística y electrodoméstica. Propiedades Físicas. Son compuestos polares con puntos de ebullición menores que los de los alcoholes y más altos que los éteres; son solubles en agua. Propiedades Químicas. Los epóxidos sufren con gran facilidad reacciones catalizadas por ácidos y pueden ser degradados por bases; los enlaces resultan más débiles que un éter ordinario y la molécula menos estable, por lo que generalmente se produce la apertura del anillo. Métodos de preparación. 2 CH2 = CH2 + O2 CT Ag º300 20 2 CH 2 - CH 2 O Los alquenos reaccionan con perácidos (peroxiácidos) para formar epóxidos. Los epóxidos son ciclos de tres miembros que contienen oxígeno. El reactivo más habitual en esta reacción es el ácido peroxiacético, aunque también puede utilizarse MCPBA. Los disolventes más usados son diclorometano y cloroformo. La epoxidación de alquenos es quimioselectiva, reaccionando mejor con los alquenos más sustituidos También presenta una elevada diastereoselectividad, epoxidando mejor la cara menos impedida del alqueno. Ing. Lucía E. Jiménez T. 15 El mecanismo de la epoxidación de alquenos es concertado, transcurriendo en una única etapa.A partir de halohidrinas: CH3 CH=CH2 + Cl2 + H2O → CH3 CHCl CH2 OH + HCl CH3 CHCl CH2 OH + NaOH → CH3 CH – CH2 + NaCl + H2O \ / O La conversión de halohidrinas en epóxidos por la acción de una base es una adaptación de la síntesis de Williamson. Se obtiene un compuesto cíclico porque el alcohol y el halogenuro casualmente forman parte de la misma molécula. En presencia del hidróxido existe una pequeña proporción del alcohol como alcóxido, que desplaza al ion halogenuro de otra parte de la misma molécula para generar el éter cíclico. REACCIONES QUÍMICAS Apertura en medio ácido + H2O ÁCIDO + CH3OH ÁCIDO + ÁCIDO La hidrólisis de los epóxidos catalizada por ácidos da lugar a glicoles con estereoquímica anti. La estereoquímica anti se debe al ataque del agua por el lado posterior del epóxido protonado. O CH 2 -CH 2 OH OH O CH 2 -CH 2 -O-CH 3 OH O OH CH2-CH2-O- OH Ing. Lucía E. Jiménez T. 16 El ácido protona al oxígeno del epóxido y el agua ataca y abre el anillo en una reacción SN2 seguida de una desprotonación. La reacción produce una mezcla enantiomérica de trans-1,2-diol. El ataque del nucleófilo se produce sobre el carbono más sustituido previa protonación del oxígeno. La apertura es más fácil puesto que el oxígeno protonado se comporta como buen grupo saliente. Etapa 1. Protonación del epóxido Etapa 2. Ataque nucleófilo del agua sobre el carbono mas sustituido Etapa 3. Desprotonación Formación de halohidrinas CH3 CH - CH2 + HBr ETER CH3 – CHOH – CH2Br Ing. Lucía E. Jiménez T. 17 \O/ Reacción de Grignard CH2 - CH2 + CH3 – CH2 – MgBr + H2O ETER CH3 – CH2 – CH2 – CH2 OH O Los reactivos de Grignard (organometálicos de magnesio) y los organolíticos reaccionan con oxaciclopropano para dar un alcohol primario. El metillitio ataca al oxaciclopropano [1] para formar propan-1-ol [2] Apertura con bases + CH3-O-Na NaOH + NaOH + NH3 NaOH Obtención de alcoholes. Los alcoholes se pueden obtener por apertura de epóxidos (oxaciclopropanos). Esta apertura se puede realizar empleando el reductor de litio y aluminio. El oxaciclopropano [1] se transforma por reducción con hidruro de litio y aluminio en etanol [2]. O CH 2 -CH 2 -O-CH 3 OH O O-Na CH2-CH2-O- OH O CH 2 -CH 2 -NH 2 OH Ing. Lucía E. Jiménez T. 18 El mecanismo el mecanismo de la reacción comienza con el ataque el hidruro procedente del reductor sobre el carbono polarizado positivamente del epóxido, para terminar con la protonación del alcóxido TIOLES, SULFUROS Y DISULFUROS El azufre está justamente debajo del oxígeno en la tabla periódica. Muchos compuestos orgánicos con oxígeno tienen análogos que contienen azufre. El análogo con azufre de un alcohol se llama alcanotiol, sencillamente tiol, o su nombre más antiguo, mercaptano. El grupo –SH se llama grupo tilo o grupo sulfhidrilo. CH3 SH metanotiol CH3 CH2 CH CH3 2-butanotiol; 2-butilmercaptano metilmercaptano I HS CH3CH=CHCH2-HS 2-buteno-1-tiol Etanotiol 2, 5- dimetil-1,1,3,4-tetratiol-heptano Ácido 3-mercaptopropanoico ó ácido 3-tiolpropanoico 3-Metilbutano-1-tiol Ing. Lucía E. Jiménez T. 19 A veces se emplean nombres comunes: tiofenol o fenilmercaptano El término mercaptano viene del latín mercurius captans, que significa 'capturado por mercurio', debido a que el grupo –SH se une estrechamente al elemento mercurio. Muchos tioles son líquidos incoloros que tienen un olor parecido al del ajo. El olor de tioles es a menudo fuerte y repulsivo, en particular los de bajo peso molecular. Los tioles se unen fuertemente a las proteínas de la piel y son responsables de la intolerable persistencia de olores producidos por las mofetas. Los distribuidores de gas natural comenzaron añadiendo diversas formas de tioles acres, por lo general etanotiol, al gas natural que es inodoro. Los tioles son también responsables de una clase de fallos en los vinos causados por la reacción no deseada entre el azufre y la levadura. Sin embargo, no todos los tioles tienen olores desagradables. Por ejemplo, los mercaptanos del pomelo son un tiol monoterpenoide responsables del aroma característico de este. Las secreciones malolientes de la mofeta están compuestas principalmente de 3-metil-1- butanotiol y 2-buteno-1-tiol con pequeñas cantidades de otros tioles. Los mercaptanos son producidos en laboratorios, derivados del petróleo. Se usan en la producción de: Pulpa de madera Disulfuro de carbón Insecticidas y fungicidas Agentes blanqueadores Hule vulcanizado Detergentes Productos farmacéuticos Colorantes Entre los nuevos usos se encuentran: El de diluyente para asfalto de pavimentación En concretos y morteros de azufre En trabajos de plantas y de suelos En Baterías metálicas de azufre En aislantes de azufre como espuma. La nariz humana es muy sensible a estos compuestos y puede detectar su presencia a niveles de 0.02 ppm de tiol. Analizando sus propiedades físicas y comparándoles con http://es.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%ADn http://es.wikipedia.org/wiki/Mercurio_%28elemento%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Olor http://es.wikipedia.org/wiki/Allium_sativum http://es.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna http://es.wikipedia.org/wiki/Mephitidae http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_natural http://es.wikipedia.org/wiki/Levadura http://es.wikipedia.org/wiki/Citrus_x_paradisi http://es.wikipedia.org/wiki/Terpeno Ing. Lucía E. Jiménez T. 20 los alcoholes, se considera que los tioles son ácidos sustancialmente más fuertes que los alcoholes. El azufre es menos electronegativo que el oxígeno; por consiguiente, los átomos de azufre forman enlaces de hidrógeno más débiles que los átomos de oxígeno. Por esta razón son moléculas más volátiles que el agua y que los alcoholes análogos. Métodos de preparación de tioles. CH3I + H2S CH3 HS + HI Reacciones químicas. Obtención de ácidos sulfónicos. La oxidación por reactivos más poderosos como el hipoclorito de sodio o peróxido de hidrógeno resulta en ácidos sulfónicos (RSO3H). R-SH + 2H2O2 → RSO3H + H2O + H2 Obtención de tiolatos. Los tioles son más ácidos que el agua, por tanto los iones tiolato se generan fácilmente mediante la reacción de un tiol con hidróxido acuoso. CH3CH2-HS + NaOH → CH3CH2- SNa + H2O Etanotiolato de sodio Obtención de sulfuros. Los sulfuros también son conocidos como tioéteres porque son compuestos análogos a los éteres. Igual que los tioles, los sulfuros tienen olores fuertes característicos, muy desagradables. Los sulfuros se nombran igual que los éteres, sustituyendo la palabra éter por sulfuro en los nombres comunes. En la nomenclatura IUPAC el término alcoxí se sustituye por alquiltio. CH3-S-CH3 Sulfuro de dimetilo; Dimetil tioéter Sulfuro de metilo-fenilo; Metil-fenil tioéter 2-metil-4-etiltio-2-penteno CH3 HS H CH3 S - ICH3 CH3 S CH3 + I - CH3CH2- S-Na + CH3CH2 CH2-Br → CH3CH2- S- CH2CH2 CH3 + NaBrMetil-propil tioéter Los sulfuros son mucho más reactivos que los éteres. S-CH 3 CH 3 -C=CH-CH-CH 3 CH 3 S-CH 2 -CH 3 http://es.wikipedia.org/wiki/Hipoclorito_de_sodio http://es.wikipedia.org/wiki/Per%C3%B3xido_de_hidr%C3%B3geno Ing. Lucía E. Jiménez T. 21 Reacciones químicas de los sulfuros. En un sulfuro, el azufre tiene dos pares de electrones solitarios, por lo que pueden formar enlaces adicionales con otros átomos. Particularmente forma enlaces fuertes con el oxígeno, y los sulfuros se oxidan fácilmente a sulfóxidos y a sulfonas. COOHCH OH 3 22 Dietil sulfoxido El dimetil sulfoxido (DMSO) se prepara industrialmente por oxidación de aire de sulfuro de dimetilo, también es un subproducto de la industria del papel. El DMSO es un disolvente único versátil, pero no forma enlace de hidrogeno en estado puro. Es un disolvente poderoso para iones inorgánicos y compuestos orgánicos. Los reactivos con frecuencia realizan su reactividad en DMSO al compararlo con la que realizan en disolventes alcohólicos. El DMSO penetra fácilmente la piel y sé a usado para promover la absorción epidérmica de fármacos; sin embargo, el DMSO puede causar la absorción de suciedad y veneno. Algo común en los que trabajan con DMSO es cuando les salpica en las manos, pueden percibir su olor. COOHCH OH 3 22 Dietil sulfona Obtención de Disulfuros. Cuando un tiol se trata con oxidantes suaves (I), sufre una reacción de acoplamiento para formar un disulfuro, compuesto que contiene el enlace S-S. Esta reacción puede invertirse, tratando el disulfuro con un reductor (Li en NH3 líquido) 2CH3 CH2 HS )(O CH3 CH2 S-S CH2 CH3 2CH3 CH2 HS )(H CH3 CH2 S-S CH2 CH3 Dado que es el grupo funcional del aminoácido cisteína, el grupo tiol desempeña un papel importante en los sistemas biológicos. Cuando los grupos tiol de dos residuos de cisteína (como en monómeros o unidades constituyentes) se acercan uno al otro durante el plegamiento de proteínas, una reacción de oxidación puede crear una unidad de cistina con un enlace disulfuro (-S-S-). Estos pueden contribuir a la estructura terciaria de una proteína si las císteinas forman parte de una misma cadena peptídica o contribuir a la estructura cuaternaria de proteínas multiméricas formando fuertes enlaces covalentes entre diferentes cadenas de péptidos. Por ejemplo las cadenas pesadas y ligeras de los anticuerpos se mantienen unidas por puentes disulfuro y los pliegues en el pelo rizado son producto de la formación de cistina. Los productos químicos utilizados en el alisamiento del cabello son reductores de puentes disulfuro de cistina a cisteína con grupos sulfhidrilo libres, mientras que los productos químicos utilizados en el cabello rizado son oxidantes que oxidan los grupos sulfhidrilo de la cisteína y forman puentes disulfuro de cistina. Los grupos sulfhidrilo en el sitio activo de una enzima pueden formar enlaces no covalentes con la enzima y el sustrato, lo que contribuye a la CH 3 -CH 2 -S-CH 2 -CH 3 CH3-CH2-S-CH2-CH3 O CH 3 -CH 2 -S-CH 2 -CH 3 O CH 3 -CH 2 -S-CH 2 -CH 3 O O http://es.wikipedia.org/wiki/Amino%C3%A1cido http://es.wikipedia.org/wiki/Ciste%C3%ADna http://es.wikipedia.org/wiki/Plegamiento_de_prote%C3%ADnas http://es.wikipedia.org/wiki/Cistina http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_disulfuro http://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_terciaria http://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_cuaternaria http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9ptido http://es.wikipedia.org/wiki/Anticuerpo http://es.wikipedia.org/wiki/Sitio_activo Ing. Lucía E. Jiménez T. 22 actividad catalítica. Los residuos de cisteína del sitio activo son la unidad funcional en proteasas de cisteína. Problemas resueltos. Sugiera secuencias cortas y eficientes, adecuadas para preparar cada uno de los siguientes compuestos a partir de los materiales mencionados y de cualquier otro reactivo orgánico o inorgánico necesarios: http://es.wikipedia.org/wiki/Catalisis http://es.wikipedia.org/wiki/Proteasa Ing. Lucía E. Jiménez T. 23 Ing. Lucía E. Jiménez T. 24
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