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UNIDAD EDUCATIVA COLEGIO “LAS COLINAS”
BARQUISIMETO
COMPUESTOS
AROMÁTICOS Química 5to año
CONTENIDOS Alcoholes: Importancia. Nomenclatura.
Clasificación. Propiedades físicas. Acidez y
basicidad. Propiedades químicas (reacciones
con metales alcalinos, esterificación,
deshidratación, oxidación). Obtención de
alcoholes. Fenoles: Nomenclatura. Propiedades
físicas. Propiedades químicas. Obtención de
fenoles. Éteres: Nomenclatura. Propiedades
físicas. Propiedades químicas. Obtención de
éteres. Uso y aplicación de compuestos
oxigenados
Alejandra Escobar Gomes
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ALCOHOLES, FENOLES Y ÉTERES
Tanto los alcoholes, los fenoles y los éteres son compuestos orgánicos que
poseen un enlace sencillo 𝐶 − 𝑂. Formalmente pueden considerarse como derivados del
agua (𝐻2𝑂), en donde ya sea uno o dos de sus hidrógenos son sustituidos por grupos alquilo
(representados por 𝑹) o arilo (representados por 𝑨𝒓).
Alcoholes
Los alcoholes son compuestos alifáticos que presentan uno o más grupos
funcionales hidroxilos (𝑶𝑯), unido a un átomo de carbono que a su vez hace parte de una
cadena hidrocarbonada, alifática y saturada.
Importancia de los Alcoholes
De todos los compuestos orgánicos, tal vez los alcoholes son los más conocidos.
Poseen gran importancia en la biología, puesto que la función alcohólica aparece en muchos
compuestos relacionados con los sistemas biológicos como los azucares, el colesterol, las
hormonas y otros esteroides.
Los alcoholes poseen una gran gama de usos en la industria y en la ciencia como
solvente y combustible. El etanol y el metanol pueden hacerse combustionar de una
manera más limpia que la gasolina o el gasoil. Por su baja toxicidad y disponibilidad para
disolver sustancias no polares, el etanol es utilizado frecuentemente como solvente en
fármacos, perfumes y en esencias vitales como la vainilla. Los alcoholes sirven
frecuentemente como versátiles intermediarios en las síntesis orgánicas.
Nomenclatura de los Alcoholes
En la nomenclatura de alcoholes se sustituye la terminación −𝒐 de los alcanos por
– 𝒐𝒍, como por ejemplo metano cambia a metanol; etano cambia a etanol. Para nombrar
los alcoholes ramificados se deben seguir los siguientes pasos:
1. Se elige como cadena principal la más larga que contenga el grupo – 𝑶𝑯.
2. Se enumera la cadena principal de modo que se le otorgue el localizador más bajo
posible al carbono que contenga el grupo – 𝑶𝑯. Es importante hacer referencia que el
grupo hidroxilo tiene preferencia sobre cadenas carbonadas, halógenos, dobles y triples
enlaces.
3. Normalmente se hace necesario detallar la posición del grupo – 𝑶𝑯 en la estructura
fundamental.
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Para los alcoholes que presentan dos o más grupos – 𝑶𝑯, se procede de la misma
manera pero incorporando los términos numéricos – 𝒅𝒊𝒐𝒍, −𝒕𝒓𝒊𝒐𝒍, etc., para indicar el
número de grupos – 𝑶𝑯. Se debe prestar mucha atención a la elección de la cadena
principal y su numeración, para ello se debe seguir los siguientes pasos:
1. Localizar la cadena principal aplicando de modo sucesivo los siguientes criterios:
a. La cadena principal es la que contenga el mayor número de grupos – 𝑶𝑯.
b. Si existe más de una que cumpla el criterio anterior, la cadena principal es la más
larga.
c. Si hay más de una cadena que cumpla el criterio anterior se elige como principal la
que asigna la combinación de localizadores más baja a los grupos – 𝑶𝑯.
2. Numera la cadena principal comenzando por un extremo y buscando la combinación
de localizadores más baja posible para los grupos – 𝑶𝑯.
3. A la hora de formar el nombre pueden presentarse dos situaciones:
a. Que todos los grupos – 𝑶𝑯 estén situados en la cadena principal, y se nombra
primero los sustituyentes no hidroxilos por orden alfabético y con sus localizadores
seguidos del nombre del alcano que forma la cadena principal y por último los
localizadores de los grupos– 𝑶𝑯 entre guiones y su respectiva terminación – 𝒅𝒊𝒐𝒍,
−𝒕𝒓𝒊𝒐𝒍, etc.
b. Que algunos grupos – 𝑶𝑯 estén sobre cadenas laterales. Para nombra los grupos
– 𝑶𝑯 que se encuentran en cadenas secundarias se debe nombrar con el prefijo
hidroxi y su respectivo localizador en la cadena secundaria.
Clasificación de los Alcoholes
La clasificación de los alcoholes se hace teniendo en cuenta dos aspectos
dependiendo de la posición del grupo funcional – 𝑶𝑯 y según el número de grupos
funcionales – 𝑶𝑯.
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Según la posición del grupo – 𝑶𝑯
Los carbonos que portan el grupo – 𝑶𝑯 se clasifican en primarios (un carbono unido
a un carbono), secundarios (un carbono unido a dos carbonos) y terciarios (un carbono
unido a tres carbonos). Así tenemos:
Alcoholes primarios: son aquellos donde el grupo – 𝑶𝑯 está unido a un carbón
primario.
Alcoholes secundarios: son aquellos donde el grupo – 𝑶𝑯 está unido a un carbón
secundario.
Alcoholes terciarios: son aquellos donde el grupo – 𝑶𝑯 esta unido a un carbón
terciario.
Según el número de grupos – 𝑶𝑯
Según este parámetro tenemos alcoholes monovalentes o monoles que poseen u
solo grupo – 𝑶𝑯 como los mostrados anteriormente, y los alcoholes divalentes o glicoles
que poseen dos grupos – 𝑶𝑯.
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Por último, cuando la molécula posee tres grupos – 𝑶𝑯 se tiene un alcohol trivalente
o glicerol.
Propiedades Físicas de los Alcoholes
Las propiedades físicas de un alcohol se basan principalmente en su estructura. El
alcohol está compuesto por un alcano y agua. Contiene un grupo hidrofóbico (sin afinidad
por el agua) del tipo de un alcano, y un grupo hidroxilo que es hidrófilo (con afinidad por el
agua), similar al agua. De estas dos unidades estructurales, el grupo – 𝑶𝑯 da a los alcoholes
sus propiedades físicas características, y el alquilo es el que las modifica, dependiendo de su
tamaño y forma.
El grupo – 𝑶𝑯 es muy polar y, lo que es más importante, es capaz de establecer
puentes de hidrógeno: con sus moléculas compañeras o con otras moléculas neutras.
Debido a la formación de puentes de hidrógeno se permite la asociación entre las moléculas
de alcohol. Los puentes de hidrógeno se forman cuando los oxígenos unidos al hidrógeno
en los alcoholes forman uniones entre sus moléculas y las del agua. Esto explica la
solubilidad del metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol y 2 metil-2-propanol.
A partir de 4 carbonos en la cadena de un alcohol, su solubilidad disminuye
rápidamente en agua, porque el grupo hidroxilo, polar, constituye una parte relativamente
pequeña en comparación con la porción hidrocarburo. A partir del hexanol son solubles
solamente en solventes orgánicos.
Existen alcoholes de cuatro átomos de carbono que son solubles en agua, debido a
la disposición espacial de la molécula. Se trata de moléculas simétricas.
Existen alcoholes con múltiples moléculas de – 𝑶𝑯 (polihidroxilados) que poseen mayor
superficie para formar puentes de hidrógeno, lo que permiten que sean bastante solubles
en agua.
Con respecto a su punto de ebullición, los alcoholes también son influenciados por
la polaridad del compuesto y la cantidad de puentes de hidrógeno. Los grupos – 𝑶𝑯
presentes en un alcohol hacen que su punto de ebullición sea más alto que el de los
hidrocarburos de su mismo peso molecular. En los alcoholes el punto de ebullición aumenta
con la cantidad de átomos de carbono y disminuye con el aumento de las ramificaciones.
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Para el punto de fusión, este aumenta a medida que aumenta la cantidad de
carbonos. Por otra parte la densidad de los alcoholes aumenta con el número de carbonos
y sus ramificaciones. Es así que los alcoholes alifáticos son menos densos que el agua
mientras que los alcoholes aromáticos y los alcoholes con múltiples moléculas de – 𝑶𝑯,
denominados polioles, son más densos.
Acidez y Basicidad de los Alcoholes
Los alcoholes son especies anfóteras, pueden actuar como ácidos o bases al igual
que el agua. En disolución acuosa se establece un equilibrio entre el alcohol, el agua y sus
bases conjugadas.
En base a la constante del equilibrio (𝐾𝑎):
𝐾𝑎 =[𝐻3𝑂+][𝐶𝐻3𝑂−]
[𝐶𝐻3𝑂𝐻]= 10−15,5
El pequeño valor de la constante nos indica que el equilibrio está totalmente
desplazado a la izquierda. El logaritmo cambiado de signo de la constante de equilibrio nos
da el 𝑝𝐾𝑎 del metanol, parámetro que indica el grado de acidez de un compuesto orgánico.
𝑝𝐾𝑎 = − 𝑙𝑜𝑔 𝑘𝑎 = 15,5
El aumento del 𝑝𝐾𝑎 supone una disminución de la acidez. Asi, el metanol con un
𝑝𝑘𝑎 de 15,5 es ligeramente más ácido que el etanol con 𝑝𝑘𝑎 de 15,9. El 𝑝𝐾𝑎 de los
alcoholes se ve influenciado por algunos factores como son el tamaño de la cadena
carbonada y los grupos electronegativos. Al aumentar el tamaño de la cadena carbonada el
alcohol se vuelve menos ácido.
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Los grupos electronegativos (halógenos) aumentan la acidez de los alcoholes (bajan
él 𝑝𝐾𝑎).
Propiedades Químicas de los Alcoholes
Reacciones con Metales Alcalinos
Los alcoholes se comportan como ácidos débiles en presencia de bases fuertes,
como en el caso de los metales alcalinos y algunos alcalinotérreos que atraen fuertemente
a los protones. Esta reacción da como producto hidrógeno y un compuesto denominado
alcóhoxido metálico, los cuales son bases fuertes que por tratamiento con agua generan
nuevamente el alcohol original e iones hidróxido
Esterificación
La esterificación de alcoholes con ácidos carboxílicos en presencia de ácidos
minerales produce los denominados ésteres. La reacción se realiza en exceso de alcohol
para desplazar los equilibrios a la derecha. La presencia de agua es perjudicial puesto que
hidroliza el éster formado.
Deshidratación
El tratamiento de alcoholes con ácido a temperaturas elevadas genera alquenos por
perdida de agua. Este proceso se conoce como deshidratación de alcoholes y sigue
mecanismos de eliminación tipo E2 para alcoholes primarios y de eliminación tipo E1 para
secundarios o terciarios.
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Deshidratación de alcoholes primarios
El calentamiento de etanol en presencia de ácido sulfúrico produce eteno por
pérdida de una molécula de agua. En una primera etapa se protona el grupo −𝑶𝑯
transformándose en un buen grupo saliente. Las bases del medio (agua, sulfatos) arrancan
hidrógenos del alcohol, perdiéndose al mismo tiempo la molécula de agua.
Deshidratación de alcoholes secundarios y terciarios
Los alcoholes secundarios y terciarios deshidratan en medio sulfúrico diluido y a
temperaturas moderadas, para generar alquenos. La protonación del grupo −𝑶𝑯 y su
posterior pérdida, genera un carbocatión que elimina mediante mecanismos
unimoleculares, para formar alquenos.
Oxidación
La oxidación de alcoholes forma compuestos carbonilos. Al oxidar alcoholes
primarios se obtienen aldehídos, mientras que la oxidación de alcoholes secundarios forma
cetonas. Se realiza con un reactivo de cromo (VI) anhidro llamado clorocromato de piridinio (PCC),
este reactivo da muy buenos rendimientos en la oxidación de alcoholes primarios a aldehídos.
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Sobreoxidación de alcoholes primarios
Otros oxidantes como permanganato o dicromato producen la sobreoxidación del
alcohol a ácido carboxílico. El complejo de cromo con piridina en un medio ausente de agua
permite detener la oxidación el aldehído.
Oxidación de alcoholes secundarios
Los alcoholes secundarios se oxidan a cetonas. El reactivo más utilizado es el
CrO3/H+/H2O, conocido como reactivo de Jones.
Otros oxidantes son el dicromato de potasio en medio ácido y el permanganato de
potasio que puede trabajar tanto en medios ácidos como básicos.
Obtención de Alcoholes
Los alcoholes se pueden obtener de diversas maneras y partiendo de diferentes
reactivos. Dependiendo del reactivo de partida es el tipo de alcohol obtenido. Las diferentes
formas de obtener alcoholes son las siguientes:
Hidratación de alquenos para obtener alcoholes primarios.
Reducción en medio ácido con 𝐿𝑖𝐴𝑙𝐻4 de ésteres y ácidos carboxílicos para obtener
alcoholes primarios.
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Reducción en medio ácido con 𝑁𝑎𝐵𝐻4y 𝐿𝑖𝐴𝑙𝐻4 de aldehídos para obtener alcoholes
primarios.
Reacción de aldehídos con reactivo de grignard en medio ácido para obtener
alcoholes secundarios.
Reducción en medio ácido con 𝑁𝑎𝐵𝐻4y 𝐿𝑖𝐴𝑙𝐻4 de cetonas para obtener alcoholes
secundarios.
Reacción de cetonas y esteres con reactivo de grignard en medio ácido para obtener
alcoholes terciarios.
Fenoles
Los fenoles son compuestos aromáticos que contienen uno o más grupos hidroxilos
(−𝑶𝑯) unidos a un núcleo aromático (benceno). El miembro más simple e importante de
esta familia es el hidroxibenceno o Fenol.
Si existen 2, 3 o más grupos −𝑶𝑯 se denominaran difenoles, trifenoles o polifenoles
respectivamente. Cuando los sustituyentes del anillo están en las posiciones 1 y 2 se usa el
prefijo orto, si están en las posiciones 1 y 3 se usa el prefijo meta y si están en las posiciones
1 y 4 se usa el prefijo para.
Nomenclatura de Fenoles
Para nombrar los fenoles se utiliza el mismo procedimiento que los alcoholes, es
decir, se añade la terminación – 𝒐𝒍, −𝒅𝒊𝒐𝒍, −𝒕𝒓𝒊𝒐𝒍, etc., al nombre del hidrocarburo
aromático, en este caso benceno. Los fenoles derivados del benceno se nombran como
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bencenoles, bencenodioles, etc., aunque también pueden nombrarse como derivados de
fenol.
Al numerar el anillo bencénico, a los grupos −𝑶𝑯 les debe corresponder el localizador o
combinación de localizadores más baja posible. De esta manera la numeración de los −𝑶𝑯
determina la de los otros sustituyentes.
2,4,6-trinitrofenol 2-isopropilfenol p-bromofenol
Propiedades Físicas de los Fenoles
Los fenoles presentan algunas propiedades semejantes a los alcoholes, debido a la
presencia del grupo –OH. Sin embargo conforman otra familia química y la mayoría de sus
propiedades y los métodos para su obtención son diferentes.
Los fenoles más sencillos son líquidos o sólidos blandos e incoloros y se oxidan con
facilidad por lo que se encuentran coloreados. En presencia de impurezas o bajo influencia
de la luz, el aire y ciertos compuestos como el cobre y el hierro, el fenol puede teñirse de
amarillo, marrón o rojo.
El fenol son poco soluble en agua ya que aunque presentan el puente de hidrógeno,
la proporción de carbonos con respecto a la cantidad de– 𝑶𝑯 es muy baja. Para que los
compuestos que contienen grupos – 𝑶𝑯 sean solubles en agua la razón entre carbonos y
grupos – 𝑶𝑯 no debe ser mayor de 3:1. El fenol es el miembro más pequeño de este grupo
y contiene 6 átomos de carbono y sólo uno de −𝑶𝑯.
Los monofenoles poseen mayor número de carbonos y sólo un grupo – 𝑶𝑯, por ello
son insolubles en agua. Los difenoles y polifenoles con más de un grupo – 𝑶𝑯 presentan
mayor solubilidad en el agua.
En general presentan altos puntos de ebullición debido a la presencia del puente de
hidrógeno. Sus puntos de fusión son altos comparados con los de los alcoholes, esto se debe
a que están unidos por fuerzas intermoleculares más fáciles de vencer.
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Propiedades Químicas de los Fenoles
Las propiedades de los fenoles están influenciadas por sus estructuras, en la
reacción que se presenta a continuación de este texto el fenol cede un protón al agua para
formar el ión hidronio, de acuerdo a esto, el fenol se comporta como un ácido.
Si se comparan las constantes de acidez de los fenoles con las del agua, los alcoholes
y los ácidos carboxílicos, se puede concluir que los fenoles son ácidos más fuertes que el
agua y que los alcoholes, pero más débiles que los ácidos carboxílicos.
Los fenoles pueden en general, reaccionar de dos maneras diferentes, en una, los
cambios químicos se producen en el grupo hidroxilo y en la otra en el propio anillo
bencénico. Los fenoles tienen a diferencia de los alcoholes, un carácter más ácido y pueden
reaccionar con el hidróxido de sodio para formar una sal, el fenóxido de sodio. En este caso
el ion sodio sustituye al hidrógeno del grupo hidroxilo.
Cuando el fenol reacciona con el bromo (halogenación) se forma un tribromofenol,
en el cual se acoplan tres átomos de bromo en los vértices del anillo bencénico quedando
el grupo hidroxilo intacto.
La reacción de una molécula di-bencénica con el ácido nítrico (nitración) produce
dos compuestos diferentes con el grupo NO2. Aquí tampoco el grupo hidroxilo participa.
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Obtención de Fenoles
Existen varios métodos para obtener compuestos fenólicos, entre ellos se cuentan
la hidrólisis del clorobenceno, obtención a partir del benceno-sulfonato de sodio y la
oxidación del isopropil-benceno.
Hidrólisis del clorobenceno
Para obtener el fenol, el clorobenceno se trata con una solución de hidróxido de
sodio a ebullición y alta presión para obtener fenóxido de sodio. El fenóxido de sodio es
una sal que reacciona con el ácido clorhídrico para formar fenol.
Producción de fenol a partir de benceno-sulfonato de sodio
Para esto se hace reaccionar benceno con ácido sulfúrico fumante obteniendo ácido
benceno-sulfónico, que tratado con cloruro de sodio o hidróxido de sodio produce una sal
denominada bencenosulfonato de sodio. El bencenosulfonato de sodio se funde con
hidróxido de sodio para obtener fenóxido de sodio que tratado con ácido sulfúrico libera
fenol.
Oxidación del isopropil benceno
El isopropil benceno se oxida en presencia del oxígeno del aire permitiendo obtener
hidroxiperóxido de cumeno, que al tratarse con ácido fuerte en agua se convierte en fenol
y propanona.
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Éteres
Son compuestos que resultan de la unión de dos radicales alquílicos o aromáticos a
través de un puente de oxígeno 𝑅 − 𝑂 − 𝑅′, es decir, que se caracterizan por presentar un
oxigeno unido a dos átomos de carbono.
Nomenclatura de los Éteres
La nomenclatura de los ésteres consiste en nombrar alfabéticamente los dos grupos
alquilo que parten del oxígeno, terminando el nombre en éter. Si ambos grupos alquilos son
iguales se le antepone el prefijo di. Veamos algunos ejemplos:
Propiedades Físicas de los Éteres
Los éteres presentan unos puntos de ebullición inferiores a los alcoholes que lo
formaron pero son similares a los alcanos de pesos moleculares semejantes. A diferencia
de los alcoholes no establecen uniones puente de hidrógeno y esto hace que sus puntos de
ebullición sean significativamente menores.
Son algo solubles en agua. Son incoloros y al igual que los ésteres tienen olores
agradables. El más pequeño es gaseoso, los siguientes líquidos y los más pesados sólidos.
Dada su importante estabilidad en medios básicos, se emplean como disolventes inertes en
numerosas reacciones.
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Propiedades Químicas de los Éteres
Los éteres por lo general tienen muy poca reactividad química, esto es debido a lo
difícil que es romper el enlace carbono – oxígeno (𝐶 − 𝑂). Es por ello, que vienen utilizados
muy frecuentemente como disolventes de tipo inerte en reacciones de la química orgánica.
Los éteres no poseen hidrógenos activos como pueden presentar otros compuestos
(alcoholes o ácidos). Debido a ello, los éteres son inertes frente a compuestos metálicos
como pueden ser los elementos del primer grupo de la tabla periódica u otros como el litio.
Se ven necesitados de calor para poder descomponerse, pudiendo sólo así reaccionar con
algunos metales.
Los éteres cuando se encuentran expuestos al aire, experimentan una oxidación
lenta, la cal da lugar a peróxidos bastante inestables y muy poco volátiles. Dichos peróxidos
son un peligro cuando procedemos a destilar un éter, pues suelen concentrarse en el
residuo de la destilación, pudiendo generar una explosión. Para evitar dicho indeseable
efecto, los éteres deben ser conservados con un hilo de sodio, o simplemente añadiéndoles,
antes de comenzar la destilación, un poco de sustancia reductora, como puede ser por
ejemplo, el 𝐿𝑖𝐴𝑙𝐻4.
Obtención de Éteres
Síntesis de éteres por condensación de alcoholes
Éteres a partir de alcoholes primarios
Los éteres simétricos pueden prepararse por condensación de alcoholes. La
reacción se realiza bajo calefacción (140 ℃) y con catálisis ácida. Así, dos moléculas de
etanol condensan para formar dietil éter.
Síntesis de Williamson de los éteres
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.
