ÉTERESNOTAS ADICIONALES DE NOMENCLATURA

PROPIEDADES FÍSICAS, PREPARACIÓN Y QUÍMICA

Nomenclatura y Propiedades Físicas de los ÉteresLos éteres son, formalmente, derivados de los alcoholes en los que el protón del hidróxido hasido reemplazado por un grupo alquilo Ya vimos al tratar la nomenclatura general de lossido reemplazado por un grupo alquilo. Ya vimos, al tratar la nomenclatura general de loscompuestos orgánicos, que en el sistema de la IUPAC, los éteres se nombran comoalcoxialcanos, en los que el sustituyente de menor tamaño se considera como parte del grupoalcoxi y la cadena mas larga define el sistema alcano:alcoxi y la cadena mas larga define el sistema alcano:

E l l ú b d lf bé i l d l il idEn la nomenclatura común, se nombran, en orden alfabético, los dos grupos alquilo ,seguidode la palabra éter . Así, CH3OCH3 es dimetil éter, CH3OCH2CH3 es etil metil éter, etc.Los éteres son, generalmente, muy poco reactivos (Exeptuando los éteres cíclicos, contensión de anillo como veremos luego) y es por ello precisamente que suelen usarse comotensión de anillo, como veremos luego) y es por ello, precisamente, que suelen usarse comosolventes en muchas reacciones orgánicas. Algunos de esos solventes son éteres cíclicos quepueden contener una ó varias funciones éter y tienen todos ellos nombres comunes

Los éteres cíclicos , son miembros de la clase de compuestos orgánicos denominadosheterocíclos , en los que uno ó más átomos de carbono de un cicloalcano se hanreemplazado por un heteroátomo, en éste caso, oxígeno.p p , , gEl sistema mas simple para nombrar los éteres cíclicos está basado en la raiz oxacicloalcano ,en la que el prefijo oxa indíca el reemplazo de carbono por oxígeno en el anillo. Así, los éterescíclicos de tres miembros son oxaciclopropanos (nombrados también como: oxiranos,epóxidos, y óxidos de etileno) , los sistemas de cuatro miembros son oxaciclobutanos ( ótambién oxetanos ), y los próximos dos homólogos superiores son oxaciclopentanos ( ótetrahidrofuranos ) y oxaciclohexanos ( ó tetrahidropiranos ). Los compuestos se numeranempezando siempre por el átomo de oxígeno y siguiendo en torno al anillo, para localizar lossustituyentes.

lié í li i úl i l f i l é l iPoliéteres cíclicos, que contienen múltiples grupos funcionales éter y en los que se repite unaunidad básica de 1,2‐etanodiol , se nombran como éteres corona, debido a que las moléculas,en estado cristalino , y presumiblemente en solución, adoptan conformaciones que recuerdan

E l Fi t l liét 18 6 El d t i la una corona . En la Figura se muestra el poliéter 18‐corona‐6. El mapa de potencialelectrostático, a la derecha, muestra que el interior del anillo es simetricamente rico enelectrones, como cosecuencia de los pares de electrones de los oxígenos éter

La Ausencia de Enlaces por Puente de Hidrógeno Afecta las Propiedades Físicas de los Éteres L fó l l l d ét i l C H O idé ti l d l h lLa fórmula molecular de éteres simples es CnH2n+2O, idéntica a la de sus alcoholesisómeros. Sin embargo, debido a la ausencia de enlaces por puente de hidrógeno, lospuntos de ebullición de los éteres son mucho más bajos que los de loscorrespondientes alcoholes Los dos miembros más bajos en la serie son miscibles encorrespondientes alcoholes. Los dos miembros más bajos en la serie son miscibles, enalguna proporción, con el agua, pero los éteres se hacen menos solubles en agua amedida que aumenta el tamaño del resto hidrocarbonado. Por ejemplo, el dimetil éter escompletamente soluble en agua mientras que el dietil éter forma una disolución acuosacompletamente soluble en agua, mientras que el dietil éter forma una disolución acuosade , aproximadamente, sólo el 10% en volumen.

Los poliéteres solvatan iones metálicos: Éteres corona y IonóforosComo ya sabemos, el oxígeno, en los éteres, al igual que en los alcoholes se comportacomo una base de Lewis esto es los pares de electrones no enlazantes puedencomo una base de Lewis, esto es, los pares de electrones no enlazantes puedencoordinarse con metales deficientes en electrones , tal como ya vimos para el magnesioen los reactivos de Grignard. Este poder de solvatación es particularmente notable enlos poliéteres en los que varios de tales átomos de oxígeno pueden rodear a un iónlos poliéteres, en los que varios de tales átomos de oxígeno pueden rodear a un iónmetálico. La estructura de los éteres corona les permite funcionar como efectivas“fundas” para cationes, incluyendo aquellos que se encuentran en sales ordinarias. Deesta forma los éteres coronas pueden lograr que sales inorgánicas se hagan solublesesta forma, los éteres coronas pueden lograr que sales inorgánicas se hagan solublesen solventes orgánicos. P.ej., permanganato potásico, un sólido de color violetaprofundo, completamente insoluble en benceno, se disuelve facilmente en dichosolvente si se le añade 18-corona-6. Esta solución es útil porque permite llevar a cabosolvente si se le añade 18 corona 6. Esta solución es útil porque permite llevar a cabooxidaciones con permanganato potásico en solventes orgánicos.

El tamaño de la “cavidad” en un éter corona puede ser diseñada a la medida, parapermitir la unión selectiva a sólo ciertos cationes- aquellos cuyo radio iónico seacomode mejor al poliéter. Este concepto se ha extendido, con éxito, a tresj p pdimensiones, mediante la síntesis de poliéteres cíclicos denominados criptandos,altamente selectivos en su unión a metales alcalinos y otros metales. El interés deesos compuestos fué reconocido en la concesión del premio Nobel de Química en1987, compartido por Cram, Lehn y Pedersen.

L ét l i t d ll d d t d t tLos éteres corona y los criptandos son llamados , a menudo, agentes de transporteiónico y forman parte de una clase general de compuestos denominados ionóforos,que se autoorganizan en torno a cationes por coordinación. En general, el resultado deesta interacción es que la naturaleza polar hidrofílica del ión queda enmascarada poresta interacción es que la naturaleza polar, hidrofílica del ión queda enmascarada poruna capa hidrofóbica que hace que el ión sea mucho más soluble en solventes nopolares. En la Naturaleza, los ionóforos pueden transportar iones a través de lasmembranas celulares hidrofóbicas El balance iónico entre el interior y el exterior de lamembranas celulares, hidrofóbicas. El balance iónico entre el interior y el exterior de lacélula debe estar regulado cuidadosamente para asegurar la supervivencia de la célulay cualquier alteración indebida es causa de destrucción celular.

Esta propiedad es útil en medicina, en la lucha contra microorganismos invasores,mediante antibióticos con estructura poliéter. Sin embargo, debido a que el transporteiónico juega un papel importantes en la transmisión nerviosa, algunos ionóforosj g p p p gnaturales, presentes en muchos organismos,fundamentalmente de la fauna marina, sonaltamente tóxicos y, en ocasiones mortales.

Síntesis de Williamson de éteresLos alcóxidos son excelentes nucleófilos. Así, el modo mas simple de sintetizar un éteres hacer reaccionar un alcóxido con un haluro de alquilo ó con un éster sulfonatoq(normalmente un tosilato) primarios, bajo condiciones típicas SN2. Esta metodología seconoce como Síntesis de éteres de Williamson. Como solvente puede usarse elalcohol ácido conjugado del alcóxido, pero, a menudo, otros solventes polaresapróticos, tales como dimetilsulfóxido (DMSO) ó hexametilfosfórico triamida (HMPA),son mejor elección.

Recuerda que los alcóxidos son, también, bases fuertes y, por tanto, su uso en lasíntesis de éteres está restrigido a agentes alquilantes primarios (sin impedimentosíntesis de éteres está restrigido a agentes alquilantes primarios (sin impedimentoestérico); de otra manera, se formarían cantidades significativas de alquenos vía elmecanismo E2.

Los éteres ciclicos también pueden preparase mediante síntesis de Williamson intramolecular

La síntesis de Williamson intramolecular permite la preparación de éteres cícícos devarios tamaños incluyendo anillos pequeños En aquellos caso en que la reacción S 2varios tamaños, incluyendo anillos pequeños. En aquellos caso en que la reacción SN2intermolecular compite con su contrapartida intramolecular, el proceso intermolecularpuede suprimirse, de manera efectiva, usando condiciones de alta dilución, lo quereduce drásticamente la velocidad del proceso bimolecularreduce drásticamente la velocidad del proceso bimolecular.

El tamaño del anillo controla le velocidad de formación de éteres cíclicos. El efecto de grupo vecinoDatos experimentales muestran que las velocidades relativas de formación de éteresDatos experimentales muestran que las velocidades relativas de formación de éteres cíclicos, mediante la síntesis de Williamson, siguen la siguiente pauta:

¿Qué factores están operando aquí?. La respuesta incluye contribuciones tantoentálpicas como entrópicas a las energías de los correspondietes estados de transición.El efecto de entalpía mas obvio es la tensión de anillo, y, si fuera dominante, los anillosmas tensionados debería formarse a velocidad más baja, aunque el efecto de tensiónno pueda manifestarse totalmente en la estructura del estado de transición. Sinpembargo, otros dos factores contrarestan esta tendencia. Por un lado la entropía, quefavorece la formación de anillos más pequeños. Para alcanzar el estado de transiciónque da lugar a la formación de anillo, los extremos opuestos de la molécula debenaproximarse el uno al otro. En esta conformación, la rotación en torno a los enlacessencillos carbono-carbono que intervienen está restringida y se reduce la dispersión deenergía en la molécula. Este efecto es más severo para cadenas largas, lo que hace

á difi il l f ió d ill d di ó d E l f iómás dificil la formación de anillos de tamaño medio ó grande. En contraste, la formaciónde anillo a partir de cadenas más cortas requiere menos restricción de rotación deenlace y, por tanto, una reducción desfavorable de entropía, más pequeña.

Sin embargo, la entropía, por si sola, no puede explicar porqué los anillos de tresmiembros son los que se generan mas rapidamente. En 2-haloalcóxidos,especialmente, opera un segundo fenómeno entálpico, que ha sido denominadop p g p qefecto de proximidad ó efecto de participación de grupo vecino. Paracomprenderlo, es necesario recordar que todas las reacciones SN2 adolecen, engrado variable, de impedimento estérico en el nucleófilo. En 2-haloalcóxidos (y enprecursores relacionados de anillos de tres miembros) , la parte nucleofílica de lamolécula está tan próxima al carbono electrofílico que, parte de la tensión del estadode transición está ya presente en el estado fundamental. En otras palabras, lamolécula es activada a lo largo de la coordenada de reacción del proceso desustitución “normal”(no tensionado).La síntesis de Williamson intramolecular es estereoespecíficaDe acuerdo con lo esperado para un mecanismo SN2 , el proceso transcurre coninversiòn de configuraciòn en el àtomo de carbono que porta el grupo saliente.Solamente una conformaciòn del haloalcòxido puede sufrir sustituciòn de forma

fi i P j L f iò d i l i di i iò i d leficiente. P.ej. La formaciòn de oxaciclopropano requiere una disposiciòn anti delnucleòfilo y el grupo saliente. Las dos conformaciones “gauche” alternativas, nopueden dar el producto

Quimioluminiscencia de 1,2-dioxaciclobutanos (dioxetanos)Un ejemplo de cómo la Naturaleza ya hacìa uso de síntesis de éteres, tipowilliamson para producir el fenómeno de la quimioluminiscenciawilliamson, para producir el fenómeno de la quimioluminiscencia.

Síntesis de Èteres a Partir de AlcoholesUna ruta más simple, aunque menos selectiva, para obtener èteres, es la reacciòn de un àcido inorgànico fuerte (p ej H2SO4) con un alcohol La protonaciòn del grupo OH deun àcido inorgànico fuerte (p.ej. H2SO4),con un alcohol. La protonaciòn del grupo OH de un alcohol, genera agua como grupo saliente. El desplazamiento nucleofìlico del agua por una segunda molècula de alcohol, da el correspondiente alcoxialcano.

Este mètodo permite preparar, unicamente, èteres simètricos. p p p , ,Por otra parte, si se emplean temperaturas más altas, lo que se observa es laeliminaciòn de agua para dar el correspondiente alqueno, a travès de un proceso E2,en el que una molècula neutra de alcohol actùa como base

Èteres secundarios y terciarios pueden, tambièn, prepararse mediante estametodologìa. Sin mbargo, en este caso se forma inicialmente un carbocatiòn que esatrapado por otra molècula de alcohol , en un proceso tipicamente SN1.atrapado por otra molècula de alcohol , en un proceso tipicamente SN1.

La principal reacciòn secundaria en este caso es la eliminaciòn E1 que de nuevo seLa principal reacciòn secundaria en este caso, es la eliminaciòn E1, que de nuevo, se hace la reacciòn principal a temperaturas más elevadas.Más complicado resulta obtener, por èste mètodo, èteres conteniendo dos gruposalquilo diferentes ya que la mezcla de dos alcoholes en presencia de un àcidoalquilo diferentes, ya que la mezcla de dos alcoholes en presencia de un àcido,resulta, usualmente, en la formaciòn de los tres productos posibles. Sin embargo, sepueden preparar, con buen rendimiento, èteres mixtos , conteniendo un grupo alquiloterciario y uno primario ò secundario en la presencia de àcidos diluidos En esasterciario y uno primario ò secundario, en la presencia de àcidos diluidos. En esascondiciones, el carbocatiòn terciario, que se forma mucho más rapidamente, esatrapado pr el otro alcohol.

Los Èteres tambièn pueden obtenerse por alcoholisisLos èteres terciarios y secundarios pueden formarse tambièn por alcoholìsis de loscorrespondientes haloalcanos ò sulfonatos de alquilo Simplemente el material decorrespondientes haloalcanos ò sulfonatos de alquilo. Simplemente ,el material departida , se disuelve en un alcohol hasta que el proceso SN1 se haya completado.

Reacciones de los ÈteresComo ya mencionamos los èteres son normalmente bastante inertes; sin embargoComo ya mencionamos, los èteres son , normalmente bastante inertes; sin embargo,reaccionan lentamente con oxìgeno mediante un mecanismo radicalario para darhidroperòxidos y peróxidos. Los peróxidos pueden descomponerse explosivamente,por lo que deben tomarse precauciones extremas con muestras de èteres que hayanpor lo que deben tomarse precauciones extremas con muestras de èteres que hayanestado expuestas al aire por varios días.

Una reacciòn mas ùtil es la apertura de èteres por àcidos fuertes. El oxìgeno de losèteres, al igual que el de los alcoholes, puede protonarse para generar iones alquil-oxonio. La reactividad subsiguiente de esos iones depende de los sustituyentesg p yalquilo . Con grupos alquilo primarios y àcidos “nucleofílicos” fuertes, tales como HBr,se produce desplazamiento SN2.

Los èteres terciarios son grupos protectores para los alcoholes.Los èters que contienen grupos alquilo terciarios se transforman incluso con àcidosLos èters que contienen grupos alquilo terciarios, se transforman, incluso con àcidos diluidos, para dar carbocationes terciarios, intermedios que pueden ser atrapados en procesos SN1, en presencia de buenos nucleófilos, ó deprotonados en su ausencia:

Debido a que, como ya vimos, los èteres terciarios pueden obtenerse en condiciones,similarmente suaves a partir de alcoholes, se usan, con frecuencia, como gruposprotectores para la funciòn hidroxi Un grupo protector logra que una funcionalidadprotectores para la funciòn hidroxi. Un grupo protector, logra que una funcionalidadespecìfica en una molécula se haga no reactiva con respecto a reactivos y condicionesque, de otra manera, normalmente la transformarían. Dicha protección permite hacerquímica en cualquier otro lugar de la molécula sin interferencia Posteriormente laquímica en cualquier otro lugar de la molécula, sin interferencia. Posteriormente, lafunciòn original que había sido protegida, puede ser reestablecida (desprotecciòn). Ungrupo protector, para que sea efectivo, debe poder introducirse de manera reversible,de forma sencilla y con alto rendimiento. Los èteres terciarios cumplen con talesde forma sencilla y con alto rendimiento. Los èteres terciarios cumplen con talesrequisitos y protegen a los alcoholes de: bases, reactivos organometálicos, oxidantes yagentes reductores. Otro mètodo de protección de alcoholes es la esterificación.

El uso de grupos protectores, es un procedimiento común en síntesis orgánica, quepermite a los químicos llevar a cabo muchas transformaciones que serían imposibles deotra manera. A lo largo del curso,veremos estrategias para la protecciòn de otrosgrupos funcionales.

Un ejemplo de la protección de grupos alcohólicos en síntesis orgánica

Reacciones de Oxaciclopropanos (Epóxidos)Aunque los éteres ordinarios son relativamente inertes, la estructura tensionada de los epóxidos hacen posible reacciones de apertura nucleofílica del anillo.epóxidos hacen posible reacciones de apertura nucleofílica del anillo.La apertura nucleofílica del anillo de oxaciclopropanos en procesos SN2 esregioselectiva y estereoespecífica.

El oxaciclopropano (óxido de etileno) es abierto, en una rección bimolecula, pornucleófilos aniónicos. Debido a la simetría del sustrato, la sustitución ocurre por igualextensión en cualquiera de los dos carbonos. La reacción procede por ataqueextensión en cualquiera de los dos carbonos. La reacción procede por ataquenucleofílico, actuando el oxígeno del éter como un grupo saliente intramolecular.

Esta transformación SN2 is poco usual por dos razones En primer lugar los alcóxidosEsta transformación SN2 is poco usual por dos razones. En primer lugar, los alcóxidosson grupos salientes muy pobres. En segundo lugar, el grupo saliente no “sale”realmente, sino que permanece unido a la molécula . La fuerza impulsora de la reacciónes el alivio de tensión al abrirse el anilloes el alivio de tensión al abrirse el anillo.

¿Qué ocurre con epóxidos asimétricos, p.ej. en la reacción del 2,2-dimetiloxaciclpopropano con metóxido?. En este caso, hay dos posibles sitios dereacción: en el carbono primario (a), para dar 1-metoxi-2-metil-2-propanol, y en elreacción: en el carbono primario (a), para dar 1 metoxi 2 metil 2 propanol, y en elcarbono terciario (b), para producir 2-metoxi-2-metil-1-propanol. Evidentemente, estesistema se transforma unicamente a través del camino (a).

Este resultado no es sorprendente ya que, como sabemos, si hay más de unap y q , , yposibilidad, el ataque en un proceso SN2 ocurrirá sobre el carbono menos sustituido. Aeste tipo de selectividad en la apertura nucleofílica de oxacicloprpanos sustituidos se ledenomina regioselectividad, ya que de dos “regiones” posibles y similares elg , y q g p ynucleófila ataca solamente una.

Además, si el anillo es abierto en un estereocentro, se produce inversión de lafi ió í l t ifi id d b d l SN2 lconfiguración y, así, la estereoespecificidad observada, para los procesos SN2 , en los

derivados de alquilo simples, también aplica para los éteres cíclicos tensionados.

LiAlH4 y reactivos organometálicos, convierten los éteres cíclicos tensionados enalcohole.

L ét di i l t ió d ill t i lLos éteres ordinarios, que no poseen la tensión de anillo presente en oxaciclopropanos,no reaccionan con LiAlH4

Los epóxidos son reactivos suficientemente electrofílicos como para ser atacados porcompuestos organometálicos. Así, los reactivos de Grignard y los compuestos alquil-litiosufren 2-hidroxietilación por reacción con un epóxido, siguiendo el mecanismo SN2 .p p gEsta reacción, constituye una homologación en dos àtomos de carbono de unacadena alquílica en contraste con la homologación, en un solo átomo de carbono,producida en la reacción de un reactivo organometálico con formaldehído.

Apertura de Oxaciclopropanos, catalizadas por ácidos

¿ Es, también, esta reacción regioselectiva y estereoespecífica?. La respuesta es Sí, pero los detalles son diferentes.Así la metanolisis catalizada por ácido de 2 2-dimetilciclopropano procede conAsí, la metanolisis catalizada por ácido de 2,2 dimetilciclopropano, procede conapertura del anillo por el àtomo de carbono más impedido, exclusivamente.

¿Porqué es atacada la posición más impedida?. La protonacíón del oxígeno del éter¿ q p p p ggenera un ión alquiloxonio reactivo, intermedio, con enlacesoxígeno-carbono polarizadoos sustancialmente . Estapolarización coloca las cargas parciales positivas sobre loscarbonos del anillo. Puesto que los grupos alquilo actúan comodadores de electrones, se localiza más cantidad de cargapositiva sobre el carbono terciario que sobre el primario. Esta

fdiferencia se puede apreciar en el mapa de potencialelectrortático de la derecha, en el que la molécula se ve desdela perspectiva del nucleófilo atacante. El carbono terciario, en elf d á iti ( l) l i i i ibfondo es más positivo (azul), que el primario vecino, arriba(verde).

Esta distribución de carga, desigual, contraresta el impedimento estérico: el metanol esatraido, por fuerzas culómbicas, más hacia el centro terciario que hacia el primario.Aunque el resultado está claramente delimitado en este ejemplo, no lo está tanto enq j pcasos dónde los dos carbonos no son tan completamente diferentes. Por ejemplo, en laapertura catalizada por ácido de 2-metiloxaciclopropano, se forman mezclas de los dosproductos isómeros.

¿Porqué no escribimos, simplemente, los carbocationes como los intermedios en laapertura de anillo catalizada por ácido? La razón es que resulta inversión de laapertura de anillo catalizada por ácido?. La razón es, que resulta inversión de laconfiguración cuando la reacción tiene lugar sobre un centro estereogénico. De lamisma forma que en la reacción de oxaciclopropanos con nucleófilos aniónicos, elproceso catalizado por ácido implica desplazamiento por el lado opuesto, del grupoproceso catalizado por ácido implica desplazamiento por el lado opuesto, del gruposaliente; en este caso, sobre un ión alquiloxonio cíclico altamente polarizado.

Resolución Cinética Hidrolítica de Oxaciclopropanos

Esta reacción ha sido optimizada al punto de requerir menos de 1 kg deEsta reacción ha sido optimizada, al punto de requerir menos de 1 kg decatalizador para obtener 1 tonelada del producto y es usada por Daiso Co. EnJapón a una escala de 50 toneladas /año .

Anàlogos de alcoholes y éteres con azufreEl azufre está localizado directamente debajo del oxìgeno en la tabla periódica. Lasdiferencias principales son que el azufre es más grande, mas polarizable y hace uso dediferencias principales son que el azufre es más grande, mas polarizable y hace uso deorbitales d en sus enlaces, lo que le permite la expansión de su octete. Veremos comoafectan èstos hechos al comportamiento de los análogos con azufre de alcoholes yéteres.

Tioles y Sulfuros

Los tioles forman enlaces de hidrógeno con mayor dificultad y son más ácidos que los alcoholes

El azufre debido a su gran tamaño sus orbitales difusos y el enlace S H relativamenteEl azufre, debido a su gran tamaño, sus orbitales difusos y el enlace S–H, relativamentepoco polarizado, no forma enlaces por puente de hidrógeno con mucha eficacia; de ahí,que los puntos de ebullición de los tioles no sean tan anormalmente altos como los delos correspondientes alcoholes; mas bien sus volatilidades se aproximan a los delos correspondientes alcoholes; mas bien sus volatilidades se aproximan a los dehaluros de alquilo análogos.

D bid t bié t l d bilid d l ti d lDebido también, en parte, a la debilidad relativa delenlace S–H, los tioles son también más ácidos que elagua y que los alcoholes. Así, pueden serdeprotonados más facilmente por iones hidróxido ydeprotonados más facilmente por iones hidróxido yalcóxido.

Los Tioles y Sulfuros reacciónan de manera muy similar a alcoholes y éteres

Muchas de las reacciones de tioles y éters se asemejan a las de sus correspondientesanálogos con oxígeno El azufre en esos compuestos es como ya sabemos masanálogos con oxígeno. El azufre en esos compuestos es, como ya sabemos, masnucleofílico y mucho menos básico que el oxígeno de alcoholes y éteres. Así,los tioles ysulfuros se preparan facilmente por ataque nucleofílico de aniones RS– ó HS– sobrehaloalcanos con muy poca eliminación competitiva En la preparación de tioles se usahaloalcanos, con muy poca eliminación competitiva. En la preparación de tioles se usaun gran exceso del anión HS– , para asegurar que el producto no reacciona con elhaluro de partida para dar sulfuros de dialquilo.

Los sulfuros se preparan de análoga manera, por alquilación de tioles en presencia debases, tales como hidróxido. La base genera el alcanotiolato, que reacciona con elhaloalcano mediante un proceso SN2. Debido a la fuerte nuclefilicidad de los tiolatos, nohay competencia por parte del hidróxido en este desplazamiento.

La nucleofilicidad del azufre explica, también, la habilidad de los sulfuros para atacar a los haloalcanos para dar sales de sulfonio.

Las sales de sulfonio, sufren ataque nucleofílico sobre el carbono, actuando el sulfuro como un buen grupo saliente:

La expansión de la capa de valencia del azufre, explica la reactividad especial de tioles y sulfuros.

Como elemento de la tercera fila de la tabla periódica, con orbitales d, la capa devalencia del azufre puede expandirse para acomodar más electrones que los permitidospor la regla del octete. Ya hemos visto que, en algunos de sus compuestos, el azufrepor la regla del octete. Ya hemos visto que, en algunos de sus compuestos, el azufreestá rodeado por 10 e incluso 12 electrones de valencia. Esta capacidad, habilita a loscompuestos de azufre para sufrir reacciones, que son inaccesibles a loscorrespondientes análogos del oxígeno. Por ejemplo, la oxidación de tioles con agentesp g g j p , goxidantes fuertes, tales como peróxido de hidrógeno ò permanganato potásico, producelos ácidos sulfónicos correspondientes. De este modo, metanotiol es convertido enácido metanosulfónico. Los ácidos sulfónicos reaccionan con PCl5 para dar cloruros de5sulfonilo, que son usados en la síntesis de sulfonatos, como ya hemos mencionadoanteriormente.

Una oxidación mas cuidadosa de los tioles, usando yodo como agente oxidante, resultaen la formación de disulfuros, los análogos con azufre de los peróxidos. Los disulfurospueden ser reducidos reversiblemente a los correspondientes tioles, mediante el uso demetales alcalinos tales como litio disuelto en amoniaco líquido.

Los sufuros son oxidados facilmente a sulfonas, una transformación que procede através de un sulfóxido intermedio. P. ej., la oxidación de sulfuro de dimetilo da primerodimetilsulfóxido (DMSO) que se oxida posteriormente a dimetil sulfona Ya hemosdimetilsulfóxido (DMSO), que se oxida posteriormente a dimetil sulfona. Ya hemosmencionado con anterioridad el dimetilsulfóxido como un solvente altamente polar noprótico, de gran utilidad en química orgánica, particularmete en la sustituciónnucleofílicanucleofílica.

La formación de disulfuros por oxidación de tioles y el proceso de reduccióninverso, son importantes procesos biológicos, aunque la naturaleza utiliza reactivosy condiciones mucho mas suaves que las mostradas en las dos transparenciasy q panteriores. Muchas proteinas y péptidos contienen grupos SH libres que forman unionespor puente disulfuro. La naturaleza explota este mecanismo para enlazar cadenas deaminoácidos, ayudando, así, a controlar la conformación de enzimas en tresdimensiones, logrando mediante este mecanismo procesos de biocatálisis mucho máseficientes y selectivos.

P i d d fi i ló i d l h l étPropiedades fisiológicas y usos de alcoholes y éteres

Puesto que vivimos en una atmósfera oxidante, no es sorprendente que el oxígenoaparezca formando parte de muchas moléculas presentes en la Naturaleza Muchas deaparezca formando parte de muchas moléculas presentes en la Naturaleza. Muchas deellas son alcoholes y éteres con una gran variedad de funciones biológicas, explotadospor la química médica en la síntesis de fármacos. La industria química producealcoholes y éteres a gran escala, los cuales son usados como solventes y comoalcoholes y éteres a gran escala, los cuales son usados como solventes y comointermedios para síntesis. Daremos aquí una pequeña visión panorámica de los usos,muy versátiles, de esta clase de sustancias.

Methanol, se obtiene en grandes cantidades por la hidrogenación catalítica demonóxido de carbono, como ya vimos. Se vende como disolvente para pinturas y otrosmateriales, como combustible para estufas de camping y de sopletes de soldadura, así, p p g y p ,como para su uso como reactivo en síntesis. Es altamente tóxico y su ingestión óexposición crónica puede dar lugar a ceguera. Se han reportado muertes por laingestión de cantidades tan pequeñas como 30 ml. En ocasiones, se añade al etanolg p qcomercial para hacerlo no apto para el consumo (alcohol desnaturalizado). Latoxicidad del metanol, parece ser debida a su oxidación metabólica a formaldehido,CH2O, el cual interfiere con los procesos fisiológicos de la visión. Además, su oxidaciónposterior a ácido fórmico, HCOOH, causa acidosis, una bajada inusual del pHsanguíneo. Esta condición interrumpe el transporte de oxígeno en la sangre, dandolugar, finalmente, a coma.Se ha estudiado al Methanol como un posible precursor de la gasolina. P.ej.Ciertas zeolitas permiten la conversión catalítica del metanol en una mezcla dehidrocarburos, con longitud de cadena de entre cuatro a diez carbonos, una

i ió d il ió f i d d i i l licomposición, que por destilación fraccionada, da principalmente gasolina.

Etanol— Se usa en bebidas alcohólicas,diluido ,en varios volúmenes, con extractosaromáticos. Farmacológicamente está clasificado como un depresivo general, ya queinduce una depresión reversible, no selectiva, del sistema nervioso central.p , ,Aproximadamente el 95% del alcohol ingerido es metabolizado en el cuerpo (usualmente en el hígado), a productos que son transformados, finalmente, a dióxido decarbono y agua. Aunque alto en calorías, el etanol tiene poco valor nutritivo.y g q pLa velocidad de metabolismo de la mayoría de los xenobióticos incrementa con suconcentración en el hígado, pero esto no es verdad con el alcohol, que se degradalinealmente con el tiempo. Un adulto metaboliza alrededor de 10 ml. de etanol puro (ellinealmente con el tiempo. Un adulto metaboliza alrededor de 10 ml. de etanol puro (elcontenido aproximado en una lata de cerveza) por hora, Tan poco como la toma de dosó tres copas-dependiendo de del peso de la persona, del contenido de alcohol en labebida y de la velocidad con que se consuma-puede producir un nivel de alcohol eny q p psangre mayor del 0.08%, límite legal superior, para la conducción de vehículosmotorizados, en España.

El Etanol es un veneno Su concentración letal en sangre se estima en un 4% SusEl Etanol es un veneno. Su concentración letal en sangre se estima en un 4%. Susefectos incluyen euforia progresiva, deshinibición, desorientación y disminución deljuicio (borrachera), seguido de anestesia general, coma y muerte. Dilata los vasossanguíneos produciendo un “flujo caliente” pero que realmente hace descender lasanguíneos, produciendo un flujo caliente , pero que realmente hace descender latemperatura corporal. Aunque la ingestión usual, en cantidades moderadas ( elequivalente a dos cervezas por día), no parece ser dañino, cantidades mayores puedenser la causa de una variedad de síntomas fisiológicos y psicológicos, descritos,g y p g , ,usualmente, con el término general de alcoholismo. Esos síntomas incluyenalucinaciones, agitación psicomotora, enfermedades hepáticas, demencia, gastritis yadicción.

El Etanol destinado a consumo humano, se prepara por fermentación de azúcares yalmidón ( arroz, papas, maíz, trigo, flores, frutas, etc.). La fermentación es catalizadapor enzimas en una secuencia multietapas, que convierte los carbohidratos en etanol yp p q ydióxido de carbono

El alcohol comercial, con no intención para consumo humano, se fabrica industrialmentepor hidratación del eteno Se usa como disolvente p ej en perfumería barnices y lacaspor hidratación del eteno. Se usa como disolvente, p. ej. en perfumería, barnices y lacasy como un reactivo para síntesis. El interés en la producción de etanol haincrementado recientemente, debido a su potencial como un aditivo para lagasolina (“gasohol”)gasolina ( gasohol ).1,2-Etanodiol (etilen glicol) se prepara por oxidación del eteno a oxaciclopropano,seguido por hidrólisis de éste último, en cantidades superiores a los 2.5 millones detoneladas por año (sólo en EE UU) Su bajo punto de fusión ( 11 5º C) su alto punto detoneladas por año (sólo en EE.UU). Su bajo punto de fusión (-11.5º C), su alto punto deebullición ( 198º C) y, su completa miscibilidad con el agua lo hacen un anticogelantemuy útil. Su toxicidad es similar a la de otros alcoholes simples.

1,2,3-Propanotriol (glicerol ò glicerina) , HOCH2CHOHCH2OH,es una sustanciaviscosa, de tacto grasoso, soluble en agua y no tóxico. Se obtiene por hidrólisis alcalinade los triglicéridos, principal componente de los tejidos grasos. Las sales de sodio yg p p p j g ypotasio de los ácidos, con largas cadenas alquílicas (también denominados ácidosgrasos), producidas en éste proceso, se venden como jabones.

Los ésteres fosfóricos de 1,2,3-propanotrioles (fosfoglicéridos), son componentesfundamentales de las membranas celulares.1,2,3-Propanotriol se usa en lociones y otros cosméticos, así como en preparacionesmedicinales. Por tratamiento con ácido nítrico da un èster trinitrato conocido comonitroglicerina usado en medicina para el tratamiento de los síntomas de angina denitroglicerina, usado en medicina para el tratamiento de los síntomas de angina depecho, causada por un flujo insuficiente de sangre al corazón. El fármaco relaja losvasos sanguíneos, incrementando, asì, el flujo de sangre.

Un uso totalmente diferente de la nitroglicerina es como ungexplosivo extremadamente potente (dinamita). El potencialexplosivo de ésta sustancia deriva de su descomposición,inducida por choque y altamente exotérmica, a productosgaseosos (N2, CO2, H2O gas, O2), elevando la temperatura amás de 3000º C y creando presiones más altas que 2000atmósferas en una fracción de segundo.

Etoxietano (dietil éter), fue empleado en otro tiempo como anestésico general.Produce inconsciencia por depresión de la actividad del sistema nervioso central; sinProduce inconsciencia por depresión de la actividad del sistema nervioso central; sinembargo, su uso con tal fin ha sido descontinuado debido a sus efectos adversos, talescomo irritación del tracto respiratorio y nauseas extremas, habiendo sido reemplazadopor 1-metoxipropano (metil propil éter, “neotyl”) y otros compuestos. El dietil éter y otrospor 1 metoxipropano (metil propil éter, neotyl ) y otros compuestos. El dietil éter y otroséteres, como ya mencionamos, son explosivos cuando permanecen al aire, duranteperiodos largos de tiempo.Oxaciclopropano (oxirano óxido de etileno ) se fabrica industrialmente a granOxaciclopropano (oxirano, óxido de etileno ) se fabrica industrialmente a granescala, para su uso como reactivo en síntesis y como agente fumigante para semillas ygranos. En la Naturaleza, derivados del oxaciclopropano, controlan la metamorfósis delos insectos y se forman en el curso de la oxidación catalizada por enzimas delos insectos y se forman en el curso de la oxidación, catalizada por enzimas, dehidrocarburos aromáticos , lo que a menudo da lugar a la formación de productosaltamente carcinogénicos.

Muchos productos naturales, algunos de ellos con una elevada actividad fisiológica,contienen grupos alcohólicos y éteres. P.ej., la morfina es un poderoso analgésico. Suderivado sintético acetilado, heroína, es una droga conocida y muy peligrosa.g y y p gTetrahidrocannabinol , es el principal ingrediente activo de la marijuana ( cannabis),cuyos efectos en la alteración del humor, son conocidos desde hace milenios. Estudios,aún en marcha, tanto en EE.UU. como en la CC.EE, parecen indicar que la marijuanatiene un potencial uso médico, al haberse encontrado que produce un alivio notable enlas nausea, dolor y perdida de apetito en pacientes afligidos de cáncer, SIDA, esclerosismúltiple y otras enfermedades, como el glaucoma.

Los tioles y sulfuros de mas bajo peso molecular, se caracterizan por sus olorespenetrantes y desagradables. Etanotiol es detectable por su olor incluso diluido a 50partes por millón en aire. Los componentes volátiles mayoritarios de los spraysp p p y p ydefensivos son: 3-metil-1-butanotiol, trans-2-butene-1-tiol y trans-2-butenil metildisulfuro.

Curiosamente, cuando tales compuestos de azufre, están altamente diluidos, poseenolores agradables. P. ej. el olor de cebollas y ajos recién cortados se debe a lapresencia de tioles y sulfuros de bajo peso molecular Sulfuro de dimetilo es uno depresencia de tioles y sulfuros de bajo peso molecular. Sulfuro de dimetilo es uno delos componentes del aroma del té negro. 2(4-metil-3-ciclohexenil)-2-propanotiol(abajo) es el responsable del sabor único del pomelo ó toronja, en el que está presenteen concentraciones por debajo de 10-4 partes por billón (ppb) En otras palabras seen concentraciones por debajo de 10-4 partes por billón (ppb). En otras palabras, sepuede notar la presencia de 1 mg de éste compuesto cuando está disuelto en ¡10millones de litros de agua !.

Muchos fármacos importantes contienen azufre en sus moléculas. En particular, sonbien conocidas las sulfamidas, unas de las primeras sustancias empleadas enquimioterapia, que son potentes agentes antibacterianos.q p q p g

El Ajo y el Azufre

Los olores y sabores característicos de ajos, cebollas,puerros, cebollinos y otras aliáceas, se basan en el

i l t l f L d tmismo elemento: el azufre. Lo sorprendente es que, enla mayoría de los casos, los compuestos que dan lugar aesos olores, deseables, no están realmente presentes enlas plantas intactas sino que son biosintetizadas “delas plantas intactas, sino que son biosintetizadas “denovo” cuando se trocea, aplasta, frie ó hierve “elmaterial de partida” . P. ej. Un diente de ajo no huele, porsi mismo y las cebollas sin cortar no producen lacrimeosi mismo y las cebollas sin cortar, no producen lacrimeo.

Cuando se corta un diente de ajo se libera un enzima denominada allinasa, queconvierte determinados sulfóxidos precursores a ácidos sulfénicos intermedios.Dichos ácidos sufren posterior dimerización, con pérdida de agua, a las sustanciasp p gresponsables del sabor y olor, tales como la allicina. El ajo genera, de éste modo, unagran cantidad de otros compuestos, que contienen , todos ellos, grupos funcionales deazufre: tioles, sulfuros, sulfóxidos y disulfuros.

Algunos de esos compuestos tienen actividades medicinales muy interesantes. Porejemplo, la allicina es un poderoso agente antibacteriano. Antes de que estuviesendisponibles los antibióticos modernos, se usaron preparaciones a base de ajo para elp p p j ptratamiento del tifus, el cólera, la disentería y la tuberculosis. Es probable, que laplanta de ajo, utilice esos compuestos a modo de un arsenal de armas químicas(fitoalexinas), para luchar contra agentes invasores. En China, se ha observado una( ) p greducción significativa de riesgo de cáncer gástrico, paralela al consumo de ajo. El ajobaja los niveles de colesterol, tiene propiedades cardiovasculares e inhibe la agregaciónde las plaquetas de la sangre.