LECCIÓN 9 ALCOHOLES, ÉTERES Y EPÓXIDOS

LECCIÓN 9
Antonio Galindo Brito 1
ALCOHOLES, ÉTERES Y EPÓXIDOS
Química Orgánica 2º
Será fundamental conocer la nomenclatura de los alcoholes y diferenciarlos claramente de los enoles y
fenoles. Se deducirán las propiedades físicas y químicas de los alcoholes tomando como base el grupo
funcional hidroxilo, poniendo énfasis en el carácter anfótero de los alcoholes y como este hecho afecta a la
estructura que presentan en medio ácido o en medio fuertemente alcalino. En relación a las propiedades
químicas se estudian en función del tipo de reacción, clasificándolas en sustituciones, eliminaciones y
oxidaciones. También se examinan los principales métodos de preparación de alcoholes y su relación con
las restantes clases de sustancias orgánicas.
Estudiaremos asimismo los éteres, viendo su grupo funcional, su nomenclatura y comparando su
estructura y propiedades físicas con las de los alcoholes. Examinaremos el carácter básico de los éteres y
su estructura en presencia de ácidos de Brönsted y de Lewis y analizaremos la escasa reactividad química
de los éteres, viendo su causa y como este hecho, junto con sus propiedades físicas, contribuye a su amplio
uso como disolventes. Terminaremos el estudio analizando los principales métodos de preparación de los
éteres. La lección acaba con el estudio de los epóxidos, su nomenclatura y comparando su estructura con
la de los éteres. Examinaremos el carácter básico de los epóxidos y sus principales reacciones frente a los
nucleófilos, comparando la regioselectividad de estas reacciones según estemos en medio neutro (alcalino)
o ácido. Se finaliza estudiando los principales métodos de preparación de epóxidos.
Como siempre pondremos ejemplos de los tres tipos de compuestos que jueguen un papel importante,
bien en la naturaleza, bien en la sociedad, para ver las importancia de estas clases de sustancias.
LECCIÓN 9
Antonio Galindo Brito 2
ALCOHOLES, ÉTERES Y EPÓXIDOS
Química Orgánica 2º
Alcoholes
R
OH
OH
OH
R´´
R´
Alcohol (C sp3)
Fenol
Alcohol 1º
OH
1-Propanol (n-Propanol)
OH
Alcohol 3º
HO
1
2
OH
1,2-Etanodiol
Etilenglicol (Un diol)
2-Metil-2-Propanol (terc-butanol)
2-Propanol (iso-Propanol)
OH
2 OH
(2R, 3S)-Butanodiol
(Un diol)
OH
C terciario
Alcohol 2º
3
Alcohol
Agua
Endiol
Enol
C secundario
C primario
1
H-O-H H-O-R
OH
OH
3
1
2
OH
HO
OH
1,2,3-Propanotriol
Glicerina (Un triol)
OH
2
HO
4 OH
3
OH
(1, 2S, 3R,4)-Butanotriol
Un tetrol meso
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 3
Dioles Geminales (1,1-Dioles)
OH
C
C
HO 1
+
O
HO
H2O
1,1-ciclopropanodiol
Un diol geminal
relativamente estable
1 OH
OH
Dioles Vecinales (Glicoles; 1,2-Dioles)
OH
1 OH
3
2
OH
2
HO
2
OH
2,3-dimetil-2,3-butanodiol (1R, 2S)-Ciclohexanodiol (1R, 2R)-Ciclopentanodiol
HO H
H OH
HO H
3
;
2
2
5
1
3
;
;
2
3
2
OH HO
1
OH ;
CH2OH
1
OH
Una pareja de enantiómeros
1
2
OH
Fenilmetanol
Alcohol bencílico
2-Propen-1-ol
Alcohol alílico
(1S, 2S, 3R)-3-Metilciclopentanodiol
(1S, 2R)-metil- (1R, 2R)-metilciclobutanol ciclobutanol
1
1
Cl
3-trans-penten(2S)-Butanol
(3S, 4S)-4-cloro(2R)-ol
(2S)-sec-butanol 5-metil-3-hexanol
2
2
4
(1R, 2R, 3S)-3-metil- trans-4-metil1-ciclohexanol
ciclopentanodiol
1
3
OH
2
OH
Una pareja de diastereómeros
4
OH
1
OH
Una forma meso
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Alcoholes Alílicos
1
2
3-vinil-(1, 4-trans)hexadien-3-ol
3
4
;
3
1
2
;
H OH
HO H
Antonio Galindo Brito 4
1
3
4
2-metil-(1, 4-trans)3-trans-penten-(2R)-ol
heptadien-(3R)-ol
1
;
OH
HO H
OH
2, 5-ciclohexadienol
5
1
;
;
2
(1R)-2-ciclopentenol
Estructura y propiedades físicas de los alcoholes
º
0,96 A
H
Metanol
Híbrido
º
0,96 A
O
H
º
1,43 A
sp3
H
Híbrido sp3
º
O 0,96 A
C
Híbrido sp3
H
104,5º
H
108,9º
H
109º
Puentes de hidrógeno en los Alcoholes
H
R
R
R
O
O
O
H
H
H
H
O
O
R
R
OH
2
2-Ciclopropenol
Agua
H
Química Orgánica 2º
LECCIÓN 9
Antonio Galindo Brito 5
Tabla I. Propiedades físicas de los alcoholes comparadas con los haluros
Nombre
Estructura
PF (0ºC)
PE (0ºC)
Solubilidad
en agua
Metanol
CH3OH
- 97
65, 0
∞
Clorometano
CH3Cl
Etanol
CH3 CH2OH
Cloroetano
CH3 CH2Cl
1-Propanol
CH3 CH2CH2OH
Cloruro propilo
CH3 CH2CH2Cl
1-Butanol
CH3(CH2)2CH2OH
-90
117, 7
7, 8
1-Octanol
CH3(CH2)6CH2OH
-16
194
0, 053
1-Decanol
CH3(CH2)8CH2OH
6
233
isobutanol
(CH3)2CHCH2OH
- 108
107, 9
10
sec-butanol
CH3CHOHCH2CH3
-114
99, 5
12, 7
terc-butanol
(CH3)3COH
25
82, 5
∞
Difenilmetanol
Ph2CHOH
69
298
0,05
- 24, 2
-114
75, 8
∞
12, 3
-126
97, 4
∞
46, 6
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
21
1
2
3
HO
*
H
4
H3C
18 CH
H
3 *
11
19
H 20 22
12 13
H
CH3
*14*
* *
9
* 10H * 8 H
5
7
6
17
16
24
25
23
Antonio Galindo Brito 6
26
HO 1
27
2
3 OH
OH
Glicerina
15
Colesterol. Contiene 8
centros estereogénicos.
Existe como 256 estereoisómeros
Propiedades químicas de los alcoholes
Pueden actuar como ácidos de Brönsted (por el H
del OH) y como bases de Lewis (a través de los
pares sin compartir del O), de modo que se
H
comportan como anfóteros. Por el C que porta el
hidroxilo, son electrófilos, pero se debe tener en
Centro básico
cuenta que el grupo hidroxilo (OH) es un pésimo
Punto nucleófilo grupo saliente.
Centro ácido
C
¨O
¨
Centro deficiente en electrones
Punto electrófilo
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 7
Propiedades ácido-base de los alcoholes
2 HOH
+
oxidación
reducción
2 H 2O
+
2 Na
2 NaOH
2 x ( Na
-
2 x ( H 2O
2 Na
;
+ HO
+ 2 HO - + H2
1/2 H2
1e
2
2 ROH
H2 (g)
Na+
1e
+
+
Na+
-
+
2 NaOR
2 Na
oxidación
2 x ( Na
reducción
2 x ( HOR
2 ROH
+
- 1e
+
1e
2 Na
2 Na+
+
H2 (g)
Na+
1/2 H2
+
+
2 RO -
RO -
+
metóxido sódico
2 CH3OH
+
2 Na
2 NaOCH3
+
H2 (g)
etóxido magnésico
2 CH3CH2OH
+
Mg
(CH3CH2O)2Mg
+
H2 (g)
terc-butóxido potasico
2 (CH3)3COH
+ 2K
2 (CH3)3COK
+
H2 (g)
La acidez de los alcoholes primarios es muy similar a la del agua (pKA= 15,7) pero desciende al pasar de
los primarios a secundarios y terciarios y por esto, las bases conjugadas derivadas de los alcoholes terciarios
son más fuertes que las que proceden de los alcoholes secundarios y primarios. Por lo tanto, el terc-butóxido
potásico es más básico que el isopropóxido potásico y éste más que el metóxido potásico. La introducción de
átomos fuertemente electronegativos sobre el carbono que porta el hidroxilo hace aumentar
considerablemente la acidez.
H2
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 8
Tabla II. Acidez de los alcoholes
Compuesto
pKA
Compuesto
pKA
HOH
15, 7
(CH3)3COH
18, 0
CH3OH
15, 5
(CF3)2CHOH
12, 4
CH3CH2OH
15, 9
(CF3)3COH
5, 4
(CH3)2CHOH
17, 1
ClH
- 7, 0
Alcóxido. Base
NaOR
RO-
+
+
Agua. Ácido
HOH
HOR
HOH
HOR
Base más débil
Ácido más débil
CH3OH
metanol
Alcohol. Acido
Hidróxido. Base
conjugado alcóxido conjugada del agua
+
NaOH
amiduro sódico
Base más fuerte
NaOCH3
metóxido sódico
+
+
NaOH
HO-
Ácido más fuerte
+
HOH
agua
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Ácido más fuerte
CH3OH
+
CH3CH2OH
+
+
isopropanol
Base débil
..
R-O-H
..
Alcohol
Base conjugada;
más débil
Na NH2
NaOCH3
hidruro sódico
etóxido sódico
CH3Li
(CH3)2COLi
R
..
Ácido fuerte
Ácido conjugado
fuerte
+.
.
R - O H2
H-A
+
Ácido fuerte
H
Base débil
O
..
R -OH
..
Alcohol
+
amoniaco
H - H (g)
CH3 - H (g)
metano
Base conjugada
débil
+
Ácido mineral
R
NH2 - H
hidrógeno
Un catión oxonio
H
Catión oxonio
+
isopropóxido sódico
Carbocatión
+
+
CH3CH2ONa
metillitio
+
Ácido conjugado;
más débil
metóxido sódico
NaH
etanol
(CH3)2CHOH
Base más fuerte
amiduro sódico
metanol
Antonio Galindo Brito 9
A
-
Anión
+ H2O
Base fuerte
.. R-O:
..
Ácido débil
Anión Alcóxido
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 10
Propiedades químicas de los alcoholes
H
C
C
(b)
Alquenos
+
(a) Bases muy
C
fuertes
(c)
C
Ácidos, calor
Eliminación
(c)
O
H
C
+
H
(b)
C
(d)
Oxidación
(d)
..
O
..
Alcóxido
(a)
H
(b) HX Sustitución
H
H
Aldehídos o Cetonas
C
-
H
C
(a)
O
C
C
Haluros de Alquilo
H , R)
X
H
Reacciones de sustitución: Conversión de los alcoholes en haluros de alquilo
..
..
..
..
: OH
:O :
Cl:
: O:
:
Cl
; ..
..
;
;
P ..
;
;
..
:
P
.. P ..
S ..
S ..
.
.
.. ..
..
.
.
OH : Cl
HO
:
Cl
.
.
Cl: HO
. . .OH
OH Cl
OH :Cl
. . : .Cl. : . . H.O.
.
.. ..
.. ..
.. ..
:O:
Ácido fosfórico Pentacloruro
de fósforo
Ácido sufuroso
Cloruro
de tionilo
Ácido
fosforoso
..
..
: Br:
: Cl :
:P
;
..
..
Cl : Br
..
..
Tricloruro
de fósforo
P:
..
Br :
..
Tribromuro
de fósforo
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
..
R - OH +
..
.. :X
..
Catión oxonio
(ácido conjugado)
ácido
(alcohol ) base
+
+.
..
H-X
.. :
+
..
SN2
R - OH2
SN1
R - OH2
..
H2O
..
+R
+
H2O
..
nucleófilo
..
:X-R
..
Carbocatión
(+
- ) -cis-2-metil-ciclopentanol
..
:X-R
..
:X
.. :X
..
+
..
-
+
anión
haluro
.
R - OH2
nucleófilo
+
Antonio Galindo Brito 11
haluro de alquilo
(+
- ) -trans-1-bromo-2-metil-ciclopentanol
H
OH
1
H3C
H
2
Me en anti
SN2
+
BrH
H
CH3
2
2
Me en syn (cis)
1
SN1
+
H3C
BrH
H
(+
- ) -cis-1,2-dimetil-ciclopentanol
1
Br
Inversión
OH
H3C
H3C
CH3
1
Br
Inversión +
Retención (1:1)
2
H
(+
- ) -1-bromo-cis-1,2-dimetil-
ciclopentano
+
H2O
H
Me en anti (trans) Br
+
H3C
1
CH3
2
H
(+
- ) -1-bromo-trans-1,2-dimetil-
ciclopentano
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
tribromuro de fósforo
Alcohol 1º
+
3 RCH2OH
PBr3
Antonio Galindo Brito 12
Haluro de alquilo
3 RCH2Br
+
H3PO3
3 RCH2Cl
+
H3PO3
tricloruro de fósforo
PCl3
+
RCH2OH
cloruro de tionilo
RCH2OH
..
RCH2OH
..
Br
-
+
+
Br
-
+
Br
+
RCH2OH - P(OH)Br
+
P(OH)2Br
+
RCH2OH - P(OH)2
+ HCl
+
HO PBr2
+
RCH2Br
+
+
Br
-
Br - CH2R + P(OH)2Br
+
RCH2OH - P(OH)2 + Br
Br - CH2R
+
Haluro de alquilo
P(OH)3
Br
-
Á. dibromofosforoso
HOPBr2
haluro de alquilo
Electrófilo más potente
P(OH)Br2
+
SO2
Grupo saliente
. .Grupo saliente
OHPBr
+ .. 2
R C H2
+
.. ..
RCH2
Br
+
RCH2OH - P(OH)Br
RCH2OH
-
Grupo saliente
Br Electrófilo
nucleófilo
Electrófilo
Nucleófilo
RCH2OH
..
P
alcohol (actúa
como nucleófilo)
Br
+
+
RCH2Cl
SOCl2
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
: O:
cloruro de
tionilo
..
RR´CHOH + .. S
..
..
: Cl :
: Cl:
alcohol
.. +
: Cl
.. :
: O:
:O :
Buen grupo
saliente
..
RR´CH - OH - S - Cl :
..
+
+
.. : Cl :
..
Buen grupo Clorosulfito de alquilo
saliente
..
RR´ CH - OHS - Cl :
..
+
..
..
Antonio Galindo Brito 13
inversión
..
..
: Cl - CHRR´ + SO2
..
+
HCl :
..
haluro de alquilo
Et3N :
+
trietilamina
..
H - Cl :
..
cloruro de
hidrógeno
+
Et3N -H
+
catión
trietilamonio
.. :
: Cl
..
anión cloruro
.. +
Et3NH . : Cl :
..
cloruro de
trietilamonio
(una sal)
Reacciones de sustitución vía tosilatos de alquilo
El C que porta el OH es deficiente en electrones (electrófilo) y por tanto los alcoholes podrían dar
reacciones SN previa conversión del grupo hidroxilo en un buen grupo saliente. Esto puede hacerse
transformando los alcoholes bien en haluros de alquilo tal como explicamos anteriormente, bien en ésteres
sulfónicos (mesilato o tosilato) que se comportan como excelentes grupos salientes. Los dos métodos pueden
ser complementarios desde el punto de vista estereoquímico, pues los haluros se obtienen con inversión
sobre el C del OH y los ésteres sulfónicos con retención del mismo carbono.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 14
Preparación de mesilatos y tosilatos
alcohol
..
+
R -OH
..
CH3SO2Cl :
..
N
piridina
+
..
SO2Cl:
..
H3C
N:
piridina
+
H
RO - SO2 - CH3
..
..
RO - SO2 ..
piridina
..
- Cl :
..
N H
+
cloruro de
hidrógeno
..
ROMs
..
tosilato de alquilo
..
ROTs
..
..
CH3
+ HCl.. :
.. . Cl :
..
cloruro de piridinio (una sal)
mesilo
mesilato de alquilo
..
RO - SO2 - Ph - CH3(p)
..
+
..
HCl :
..
tosilato de
alquilo
N
..
RO - SO2 - CH3
..
cloruro de
hidrógeno
mesilato de
.. alquilo
cloruro de tosilo
alcohol
..
R -OH
..
cloruro de
mesilo ..
; Ts
;
Ms
- SO2 - CH3
tosilo
- SO2 - Ph - CH3 (p)
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 15
alquino
ReaccionesSN2
R´- C
con (inversión) en
todos los productos
partiendo de un alcohol
con el C - OH quiral
alcohol
R * OH
+
C-R*
N
MsCl
piridina
retención
sal de fosfonio
R*
tiol
CK
R´-C
KHS
R * - CN nitrilo
KCN
mesilato de
alquilo
cloruro de
mesilo
R * - SH
R´COOK
OMs
R´COOR * éster
KX
NR´3
PR´3
R* - PR´3 . X
+
-
R * - X haluro de alquilo
R* - NR´3 . X sal de amonio
+
Las reacciones anteriores son prácticamente idénticas a las que se pueden efectuar partiendo de un haluro
de alquilo. Como los alcoholes se convierten en mesilatos o tosilatos de alquilo con retención, es posible
obtener (partiendo de un alcohol con el C del OH quiral) los productos finales con inversión en el citado
carbobo, si sometemos el mesilato o tosilato a una reacción SN2 con un nucleófilo adecuado. Por otro parte, si
transformamos el alcohol en un haluro de alquilo con inversión y después sometemos el haluro a una SN2 con
los mismos nucleófilos anteriores, se pueden obtener los mismos productos finales con retención (téngase en
cuenta que una doble inversión es equivalente a una retención).
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 16
alquino
Como hay dos SN2
C - R*
R* - SH tiol
(dos inversiones) en R´- C
R´- C
CK
todos los productos
KHS
habrá retención total
partiendo de un alcohol
KCN
R* - CN nitrilo
con el C - OH quiral
SN2 (inversión)
alcohol
R*
OH
+
R*
N
R´COOK
Br
PBr3
piridina
SN2 (inversión)
sal de fosfonio
PR´3
R* - PR´3. X
+
Reacciones de eliminación de los alcoholes
NR´3
-
R´COOR* éster
KX
R* - X haluro de alquilo
R* - NR´3 . X
+
sal de amonio
Los alcoholes pueden convertirse en alquenos por calentamiento con ácidos minerales acuosos y
concentrados (H2SO4, H3PO4, etc.). La reacción es reversible y la posición de equilibrio depende de las
condiciones experimentales
H
Ácidos
C
C
OH
C
C
+
H2O
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
H CH3
H CH3
1
H
OH
H2SO4 ; 90%
H
agua, 170ºC
1-propanol
alcohol primario
H H
1
H2O:
Antonio Galindo Brito 17
..
OH2 E2
+
H
+
H
H3O+
+ H2O
Alqueno (propeno)
La reactividad de los alcoholes en la deshidratación sigue el orden 3º > 2º > 1º y el mecanismo de la
reacción varía en función del tipo de alcohol. Los primarios se deshidratan a través de una E2, mientras
que los secundarios y terciarios lo hacen a través de una E1, con lo que es frecuente la aparición de
productos de transposición, originando productos con diferente esqueleto carbonado respecto al compuesto
de partida:
2
3
H2SO4
2
..
H2O
..
E1
3
50%, 100ºC
:.OH
.
+. .
Catión oxonio
1
3
+
(1,2)Me
E
2
2
3
CH +
Catión 3,3-dimetil-2-butilo (2º)
OH2
3,3-dimetil-2-butanol
+
+
3,3-dimetil-1-buteno
C
2
3
1
2,3-dimetil-1-buteno
(minoritario)
2,3-dimetil-2-buteno
(mayoritario)
Catión 2,3-dimetil-2-butilo
(3º; más estable)
3
No se forma
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
1
OH
Producto principal
de transposición
2
ácidos, calor
1-butanol
2
1 OH
Producto secundario
sin transposición
2
ácidos, calor
1-buteno
3
1
+
2
3
2
2-metil-1-buteno
2-metil-2-buteno
ácidos, calor
1
+
trans-2-buteno
2-metil-1-butanol
2
Antonio Galindo Brito 18
+
1
3
OH
3,3-dimetil-2-butanol
2,3-dimetil-2-buteno
3,3-dimetil-1-buteno
Es posible evitar las transposiciones convirtiendo el alcohol primario o secundario en un mesilato o
tosilato y tratándolo con una base fuerte y voluminosa como el terc-butóxido potásico. Cuando el alcohol es
terciario, la eliminación en medio ácido siempre es E1, pero se puede efectuar la E2 tratando el alcohol con
POCl3 en piridina. El primer reactivo convierte el ROH en ROPOCl2 y luego la piridina actuando como
base, provoca la eliminación E2 para formar el alqueno. En medio alcalino (KOBu-t) los alcoholes
terciarios dan eliminación E2.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
ClTs
t
-
KOBu
N
1 OH
1
1-butanol
1
HOBu
t
1
OTs
1-buteno
t
N
OH
KOBu
2
1
-
HOBu
OMs
t
ClTs
3
-
2
N
OH
3,3-dimetil-2-butanol
t
1
2
Mesilato de 2-metil-1-butilo
2-metil-1-butanol
2
-
Tosilato de 1-butilo
ClMs
2
Antonio Galindo Brito 19
KOBu
-
HOBu
3
OTs
Tosilato de 3,3-dimetil-2-butilo
2-metil-1-buteno
t
1
3
3,3-dimetil-1-buteno
Los alcoholes terciarios suelen deshidratarse en medio ácido a través de una E1 y la ventaja de que la
reacción marche por una E2 radica tanto en que pueden evitarse las posibles transposiciones, como en la
estereoespecificidad de la E2 que conduce a un único diastereómero, mientras que a través de la E1 se
pueden obtener mezcla de varios productos que a su vez pueden ser una mezcla de diastereómeros E y Z
(cis y trans) en el doble enlace. En la diapositiva siguiente ponemos un ejemplo de deshidratación de un
alcohol terciario en medio ácido y en medio básico.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
3-metil-3-hexeno
(mezcla de E>>Z)
( +- ) -treo-4-metil-3-hexanol
Antonio Galindo Brito 20
3-metil-2-hexeno
(mezcla de E>>Z)
4-metil-2-hexeno
(mezcla de trans>>cis)
H
ácidos, calor
3
2
3
3
+
4
+
2
HO H
H
H
ClMs -
3
t
3
N
4
4
(muy minoritario)
KOBu
-
HOBu
t
3
4
HO H
MsO H
( +- )-treo-4-metil-3-hexanol
( +- ) -Mesilato de treo-(4-metil)-3-hexilo
3-metil-3E-hexeno
H
3
4
H
ClMs -
H OH
( +- )-eritro-4-metil-3-hexanol
N
t
KOBu
3
-
HOBu
3
t
4
H OMs
+
( - )-Mesilato de eritro-(4-metil)-3-hexilo
3-metil-3Z-hexeno
Cuando la formación del mesilato sea difícil, se puede recurrir al POCl3 en piridina.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 21
Oxidación de alcoholes
Los alcoholes primarios se oxidan a aldehídos, los secundarios a cetonas y los terciarios no se oxidan.
Conviene tener en cuenta que los aldehídos en condiciones enérgicas pueden oxidarse a ácidos carboxílicos:
R
C
O
O
H
OH
[O]
R
H alcohol 1º
C
[O]
H
aldehído
R
R
C
C
R
[O]
R
;
OH
C
R
OH
[O]
R
C
R
cetona
R alcohol 2º
ácido carboxílico
OH
O
H
No Reacciona
alcohol 3º
Los reactivos más usados son: K2Cr2O7, CrO3, [ambos son reactivos de Cr (VI)] que se usan en medios
ácidos (H2SO4) o básicos (piridina), KMnO4 (reactivo de Mn VII) que siempre debe usarse en medio alcalino.
H
H
1
OH
1-Propanol
H
K2Cr2O7
H2SO4
-
2
H OH
(±)-2-butanol
1
H2O
O
Propanal
K2Cr2O7
H2SO4
2
-
O
H2O
OH
O
Ácido propanoico
K2Cr2O7
H2SO4
H2O
1
Butanona
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
CrO3 ó K2Cr2O7 -
N
(Trióxido)
(Dicromato potásico) Piridina
N H . [CrO3Cl]
+
;
Antonio Galindo Brito 22
-
N H . [Cr2O7]
+
;
Clorocromato de piridinio (PCC)
2
Dicromato de piridinio (PDC)
RCOOH
NaOR
RESUMEN de
las propiedades
químicas de los
alcoholes
(inversión)
SN2
alcóxido sódico
K2Cr2O7 - H2SO4 Agua
[o]
HX o PX3
R - OH
Nu
haluro de alquilo
(inversión)
(total retención)
R * - Nu
MsCl - Piridina
SN2
(inversión)
-
R*
MOR-HOR
KOH - ROH
OMs
mesilato de alquilo
(retención)
[o]
cetona
R1COR2
K2Cr2O7 - H2SO4 Agua
(total inversión)
Nu
RCHO
[o] PCC
Na
R* - X
aldehído
ácido carboxílico
C
C
alquenos
-2
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 23
Métodos de preparación de alcoholes
ácidos carboxílicos
ésteres
R1COOR2
epóxidos
O
aldehídos
RCOOH
LiALH4
RCHO
[H]
NaBH4
[H]
LiALH4
1º + (1º , 2º ó 3º)
[H]
1º
1º
H3O+
cetonas
KOH acuosa
R1X
[H]
2º
Alcoholes
R1COR2
NaBH4
haluros de alquilo
2º
Hidratación
ácida
3º
RMgX
3º
RMgX
RMgX
aldehídos
RCHO
C
C
alquenos
R1COOR2
ésteres
R1COR2
cetonas
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 24
Reducción de aldehídos, cetonas, ésteres, cloruros de ácido y ácidos
H
K2Cr2O7
O
Butanal
H
NaBH4
H2SO4
-
H
NaBH4
;
O
OH
H2O
Butanona
1-Butanol
H OH
K2Cr2O7
H2SO4 -
H2O (±)-2-butanol
Aspectos estereoquímicos en la reducción de cetonas no simétricas
ataque cara re
:H
cetona 2 C
ataque cara si
H
H
2
2
CH3
OH
O-
HO-
CH3
HOH
2
HO-
H:
CH3
OH
H
NaBH4
(2S)-Butanol (50%)
O-
2
-
CH3
HOH
alcóxidos
O
:H
-
-
H
(2R)-Butanol (50%)
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Ácido hexanoico
O
1-Hexanol
LiAlH4 - THF
1
Antonio Galindo Brito 25
OH
1 OH
O propanoato de etilo
1-Propanol
Etanol
LiAlH4 - THF
O
+
1 OH
HO
Butanoato de (S)-sec-butilo
O
1-Butanol
H
(2S)-butanol
H
LiAlH4 - THF
O
1
OH
+
HO 2
O
Cl
LiAlH4 - THF
Acetato de terc-butilo
OH
+
HCl
Etanol
Hidrólisis de los haluros de alquilo
Estudiada en la Lección 6. Pueden ir por SN1 (2º y 3º) o por la SN2 (los primarios y metílicos). Se puede
hacer tratando con KOH acuosa y hay que tener en cuenta que es frecuente que compita la eliminación, lo
que puede reducirse efectuando la reacción en agua y a bajas temperaturas.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
3
KOH, HOH, calor
2
H
3
+ CH 2
Cl
(+
- ) -2-cloro-3-metil-butano
+
Cl
Catión 3-metil-2-butilo
HO
3
(+
- ) -3-metil-2-butanol
-
SN1
-
+ C2
Catión 2-metil-2-butilo
HO
2
-
2-metil-2-butanol
OH
KOH
SN2
yoduro de propilo
2
2-metil-2-buteno
+
1-propanol
Hidrólisis de alquenos
2
+
1- penteno
+
HOH
2
(±)-2-pentanol
1
1) BH3 - Et2O
2) H2O2 - NaOH
KI
yoduro
potásico
OH
Ácidos
-
E1
OH
agua
+
HO
SN1
2
OH
I
Antonio Galindo Brito 26
HO 1
1-pentanol
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
HO R´´
O
R
2 R´´ - MgX
C
OR´
R
R´´
Antonio Galindo Brito 27
Alcohol terciario
Dos sustituyentes (R´´)
provienen del reactivo
Éster
O
R
R´´ - MgX
C
R´
R
Cetona
O
R
C
HO R´´
R´´ - MgX
H
R´
HO R´´
R
Aldehído
Alcohol terciario
Un sustituyente (R´´)
proviene del reactivo
Alcohol secundario
Un sustituyente (R´´)
proviene del reactivo
H
propanoato de metilo
C
O
2-metil-2-butanol
2 CH3MgBr
2 OH
O
O butanona
PhMgBr
C
HO Ph (±)-2-fenil-2-butanol
2
2
O propanal
C
1
OH
CH3MgBr
H
(±)-2-butanol
2
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 28
Alcoholes de importancia industrial y biológica
metanol
ZnO - CrO3
CO
+
2 H2
400ºC; 200 atm
eteno
CH2
CH2
Glucosa
+
CH3OH
H2O(vapor)
Enzimas de
la levadura
H3PO4
300-350ºC
etanol
CH3CH2OH
Etanol
C6H12O6
2 C2H6O
+
OH
HO
OH
etanodiol (glicol)
HO
OH
propanotriol (glicerina)
2 CO2
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Propanotriol (glicerina)
OH
HO
Triglicérido
CH3
H3C
CH3
H
H
H
H3C
OCOR
H3C
CH3
Colesterol
OCOR
RCOO
OH
CH3
Antonio Galindo Brito 29
CH3
H
H
HO
H
H
CH2
H
H3C
HO
H
CH3 OH
Vitamina D
Un Alcohol y un tetraeno
CH3
CH3 OH
H
H
HO
CH3
H
H
HO
H
CH2OH
H
H
H
O
H
H
CH3
CH3
HO
Testosterona
Alcohol y Cetona
Estradiol
Un Alcohol y un Fenol
H
O
H
OH
H
HO
H
OH
CH3
HO
Ergosterol
H
Ecdisona
Un Tetrol
O
OH
H
H
Cortisol
Triol y Dicetona
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 30
Hidratos de carbono
CHO
H
Triosas
OH
CHO
CHO
HO
CH2OH
H
HO
H
CH2OH
D-Gliceraldehído
Serie D. (2R)
L-Gliceraldehído
Serie L. (2S)
Un carbono estereogénico
Dos enantiómeros. Natural
el de la Serie D.
Tetrosas
H
OH
CH2OH
D-Treosa
CHO
H
H
OH
OH
CH2OH
D-Eritrosa
Dos carbonos estereogénicos
Cuatro estereoisómeros
Naturales dos de la Serie D
Pentosas
CHO
H
HO
HO
H
H
OH
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
CHO
H
HO
H
OH
H
OH
CHO
H
OH
H
OH
H
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-Lixosa
D-Xilosa
D-Arabinosa
D-Ribosa
Tres carbonos estereogénicos. Ocho estereoisómeros. Naturales cuatro de la Serie D.
La D-(+)-Ribosa y un derivado la (D)-2-desoxi-rribosa forman parte de los ácidos nucleicos
conocidos como RNA y DNA, respectivamente.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 31
Hexosas
Las hexosas tienen cuatro carbonos estereogénicos.
Dieciseis estereoisómeros. Naturales los ocho de la Serie D
CHO
HO
H
HO
H
HO
H
H
OH
CHO
H
OH
HO
H
HO
H
H
CH2OH
D-Talosa
OH
CHO
HO
H
H
OH
HO
H
OH
H
H
D-Idosa
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-Galactosa
CHO
H
OH
H
OH
HO
H
D-Gulosa
La D-galactosa forma parte de la Lactosa, un disacárido
presente en la leche de los mamíferos
CHO
HO
H
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
H
OH
CHO
HO
H
H
OH
H
OH
H
OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
D-Manosa
D-Glucosa
D-Altrosa
CHO
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
CH2OH
D-Alosa
La D-(+)-glucosa es el azúcar presente en la sangre de los mamíferos.
Es un componente de muchas frutas y de la sacarosa, el azúcar de
remolacha.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 32
Fragancias naturales
Linalol
H CH
3
OH
;
;
H
OH ;
H
Mentol
Aceite de menta
OH
OH ;
Nerol
Aceite de nerolí. Flores del naranjo
Geraniol
Aceite de palmarrosa
OH
;
OH
Farnesol. Aceite de campanillas
Lavandulol. Aceite de lavanda
CH3
+
OH
Vitamina A. Trans-Retinol
N
HO
Colina
CH3
CH3
NH2
OH
Esfingosina
OH
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 33
Éteres: clasificación y nomenclatura
O 1
O 1
O 2
Metoxietano
Etil, metil, éter
1´
O
2-Etoxi--2-metil-propano
terc-Butil, etil, éter
O 2
2
O
O 2
O 1
2-Metoxi-butano
sec-Butil, metil, éter
5
Cl
2
O
1
1-Cloro-5-metil--2-oxa-heptano
O
O
p-Clorofenoxi-etano
p-Clorofenil, etil, éter
1,1-Dietoxipropano
O
8
Cl
1
5
O
Metoxieteno
Metil, vinil, éter
Etenil, metil, éter
1,2-Dimetoxietano
Glime (DME)
2 O
1,2-Dietoxietano
O
O
2 O
1
O
[2-(1´-metiletoxi)]-propano 2-Metoxi--2-metil-propano
Diisopropil éter
terc-Butil, metil, éter
Etoxietano
Dietil éter
1-Metoxi-propano
Metil, propil, éter
2, 5, 8-trioxa-nonano
Diglime
O
7
2
6
4
2
O 5 O 3 O
3,3,5,5,7-pentametil-2,4,6-trioxa-octano
Estructura y propiedades físicas
..
H-O
.. - H
..
H-O-R
..
..
R-O-R
..
Agua
Alcohol
Éter
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
..
O
..
o
1,41 A
H
sp3
C
o
1,10 A
H
sp3
H
C sp3
111,7º
109º
H
sp3
H
H
Metoximetano (Dimetiléter)
sp3
Antonio Galindo Brito 34
sp3 .. sp2
..
O
sp3
..
sp3
Metoxietano
Etil, metil, éter
sp2
O
..
H
sp3 ..
sp3
120º
Metoxieteno
Etenil, metil, éter
O
sp
..
sp
180º
Metoxietino
Etinil, metil, éter
µ (HOH) = 1,89 D; µ (CH3 O CH3 ) = 1,29 D; µ (CH3OH) = 1,69 D
H
H
H
H
C
C
H
H
O
H
O
H
C
H
C
H
H
H
A pesar de su elevado momento dipolar, el
punto de ebullición de los éteres no es mucho
más elevado que el de un alcano de similar
masa molecular, debido a que su geometría
dificulta el empaquetamiento molecular que
permite el acercamiento de los dipolos
moleculares.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
..
.O.
R
R
H
..
O
..
R
..
O
..
H
R
Antonio Galindo Brito 35
Son ligeramente solubles en agua porque pueden
asociarse con ésta a través de enlaces por puente de
hidrógeno
Enlaces por puentes de hidrógeno
Propiedades químicas de los éteres: propiedades básicas
sp3
H
C
sp3
..
O
..
Centro básico
y nucleófilo
No dan reacciones SN
H
sp3
Nu
C
Centro deficiente en
electrones
(electrófilo)
H
Metoximetano (Dimetiléter)
H
éter
..
R2 O +
..
H
trifluoruro
de boro
B F3
:
sp3
-
+
H
Trifluoruro de boro eterato
..
R2 O
+
-
B F3
;
éter
2
..
R2.O. +
diborano
( B H3 )
2
C
OR
Pésimo grupo
saliente
complejo éter-borano
..
2 R2 O
+
-
B H3
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Base de
Brönsted-Löwry Ácido prótico
..
R2 O +
..
Antonio Galindo Brito 36
Catión oxonio
Ácido fuerte
..
R2OH
H-A
+
Base conjugada
del ácido
+
A
-
buen grupo
saliente
nucleófilo
Nu:
SN
-
+
C
+. .
OHR
Los éteres poseen dos enlaces sigma C – O muy fuertes (86 kcal/mol) lo que les comunica una notable
estabilidad química, pues a pesar de la deficiencia electrónica de los carbonos unidos al oxígeno, la fuerza
de estos enlaces hace que se comporten como pésimos grupos salientes, ya que su ruptura heterolítica
implicaría la expulsión de un alcóxido que como es sabido es una base muy fuerte. Sin embargo, las
propiedades básicas de los éteres hace que fuente á ácidos próticos acepten un protón transformándose en
cationes oxonio, en los que la ruptura del enlace C-O ya es más fácil, bien a través de un proceso SN1 vía
carbocatión, bien por ataque de un nucleófilo sobre el C más despejado de los unidos al oxígeno positivo,
es decir, a través de una reacción tipo SN2. Esta basicidad de los éteres es la que los hace reactivos frente a
HBr y HI concentrados, ácidos que provocan la ruptura heterolítica de los éteres transformandolos en
alcoholes y haluros de alquilo.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 37
Ruptura de los éteres por ácidos concentrados
..
O
R .. R
+
..
:
H-X
..
(X = Br; I)
Éter simétrico
Global
..
O
R1 .. R2
+
Éter no simétrico
..
O
R .. R
+
éter simétrico
..
SN1
+
O
R
R
H
+
2 HX
+
+
+
Alcohol
R
(X = Br ó I)
catión oxonio
..
R - OH
..
+
R
+
Carbocatión
..
R - X:
..
R
+
..
:X
-
Haluro de alquilo
Haluro de alquilo
H2O
SN1 o SN2
..
R - X:
..
..
H
haluro de
alquilo
..
:X
..
;
haluro de
alquilo
O
-
. .+
+
R
..
R - X:
..
..
..
:
HO
2 R-X
.. + 2 ..
..
:
..
H-X
..
R2 - X
.. :
+ R2X +
R1X
..+
..
H - X:
..
Alcohol
..
R2 - OH
..
(X = Br ó I) Haluro de alquilo
alcohol
R
+
..
:
H-X
..
..
R - OH
..
..
:
2 H-X
..
..
R1 - X :
..
catión oxonio
.. :X
..
+
Haluro de alquilo
..
O
R .. R
..
H-X
.. :
R1O R2
Global
..
R-X:
..
OHR
catión oxonio
SN2
..
+
R - OH
..
alcohol
..
..
:
R - X + R - OH
..
..
haluro de
alquilo
alcohol
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
..
∆
..
+: BrH
..
(1 mol)
O
..
..
+ : BrH
..
Dietil, éter
..
: Br
..
+
∆
..
O
..
Etil, neopentil, éter
+
SN2
HO
..
Etanol
..
2 : Br
..
SN2 ∆
..
: BrH
..
..
: IH
..
..
Bromuro de etilo
bromuro de
hidrógeno
etil, propil, éter
+
Bromuro de etilo
Exceso
..
O
..
Antonio Galindo Brito 38
∆
Yoduro de
hidrógeno
..
: Br
..
+
Bromuro de etilo
+
..
: Br
..
Bromuro de propilo
..
: ..I
..
HO
..
Etanol
..
HO
..
Propanol
..
+
HO
..
Bromuro de etilo 2,2-dimetil-1-propanol
Neopentanol
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
metil, terc-butil, éter
..
O
..
+
..
: BrH
..
alil, etil, éter
..
+
O
..
+
etanol
.. SN1 ∆
HI :
..
..
..
O
..
+ : BrH
..
..
+
tetrahidrofurano
..
O
..
..
CH3 - OH
..
..
OH
..
fenol
fenil, propil, éter
..
O
..
bromuro
de terc-butilo
..
metanol
SN1 ∆
+
tetrahidropirano
H-X :
SN2
∆
Antonio Galindo Brito 39
: Br
..
yoduro de alilo
+
..
:I
..
bromuro de propilo
..
OH
..
∆
..
..
: X..
Br :
+
..
..
OH
..
4-halo-1-butanol
..
H-X :
..
∆
..
: X..
5-halo-1-pentanol
..
..
OH
..
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
metil, terc-butil, éter
catión metil, terc-butil,
oxonio
bromuro de
hidrógeno
..
..
O
..
+
H - Br
..
O
Antonio Galindo Brito 40
C
+
.. : Br :
..
-
+O
anión bromuro
H
+
H
+
Br
+
catión terc-butilo
H
..
O
..
CH3
metanol
Br
+
anión bromuro
+
C
catión terc-butilo
bromuro de terc-butilo
Autooxidación de los éteres
Es una reacción carente de importancia sintética, pero que es necesario conocer para evitar que
ocurra pues es muy peligrosa. Los éteres poseedores de C secundarios y sobre todo C terciarios,
alílicos y bencílicos, se oxidan lentamente al aire transformándose en hidroperóxidos y peróxidos
explosivos, que pueden causar mucho daño si se intenta destilar un éter viejo poseedor de estas
sustancias. Se evita este peligro, lavando (previamente a la destilación) el éter con una disolución
acuosa de FeSO4 que destruye los peróxidos a través de un proceso redox, en el que el Fe (II) se oxida a
Fe (III) y los peróxidos se reducen a alcoholes.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
H
H
..
O
..
O2
+
Disopropil éter
H
exceso
.. ..
OOH
.. ..
..
O
..
Hidroperóxido
Antonio Galindo Brito 41
H
..
.. O
O ..
..
+
peróxido de diisopropilo
Preparación de éteres: síntesis de Williamson
- ..
..
(a)
(a)
..
O
R ..
1
R1
..
(b)
R
:X
2
SN2
+ : .O.
.. R-O
1
..
:
..
: .X.
+
2
..
:
O
..
H
..
O
..
(b); método a desechar
.. O
.. :
etóxido
CH
R
2
bromuro de etilo
primario
(a); método preferido ciclohexanóxido
ciclohexil, etil, éter
R
Se debe elegir la ruta que
implique un haluro primario
(b)
+
+
H
CH2
..
Br :
..
..
Br :
C ..
H
bromuro de ciclohexilo
secundario
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
..
:O:
Antonio Galindo Brito 42
-
(a); método preferido
3
..
: OMe
+
2
..
Br
..
H3 C
anión 3,3-dimetil-sec-pentoxi bromuro de metilo
..
: Br :
3
2
(b), método a desechar
2-metoxi-3,3-dimetil-pentano
.. CH3O :
..
anión metoxi
..
O
..
+
2
C
H
3,3-dimetil-2-bromo-pentano
secundario y muy impedido
bromuro de propilo
primario
-
..
O.. :
(a); método preferible
3
+
fenóxido
C H2CH2CH3
bromuro de fenilo
arílico; mal sustrato
para una reacción SN2
fenil, propil, éter
propóxido
(b); método a desechar
.. CH3CH2CH2O :
..
..
: Br
..
+
..
Br:
..
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 43
Éteres cíclicos: epóxidos
..
O
..
..
O
..
..
O
..
: O:
Óxido de etileno
Epóxido,
Oxirano
..
O
..
Óxido de trimetileno
Oxaciclobutano
Oxetano
..
: O:
: O:
: O:
:O:
1,4,7,10-tetraoxaciclotetradecano
[12]-crown-4
Furano
3-oxa-1,4-pentadieno
..:
: ..O
O
: O:
..
O
..
O
..
O
..
2,2-dimetil-oxaciclohexano,
2,2-dimetil-tetrahidropirano
Óxido de pentametileno
Tetrahidropirano (TPH)
Oxaciclohexano, Oxocano
Óxido de tetrametileno
Tetrahidrofurano (THF)
Oxolano ..
..
O..
: O:
1,4,7,10,13-pentaoxaciclopentadecano
[15]-crown-5
..
O
..
Pirano
O:
..
..
O:
..
O
..
1,4-dioxano
1,4-dioxa-ciclohexano
: ..O
..
:
.. O
O
..
1,4,7,10,13,16-hexaoxaciclooctadecano
[18]-crown-6
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Nomenclatura de los epóxidos
H2C
CH2
CH3HC
..
O
..
H
H
H3C
..
O
..
(CH3)2C
CH2
..
O
..
H3C
CH3
Óxido de cis-2-buteno
cis-2,3-epoxibutano
Una molécula meso
3
H
2
..
O
..
..
O
..
CH2
Óxido de isobutileno
1, 2-epoxi-2-metil-propano
Óxido de propileno
Epoxipropano
Óxido de etileno
Epoxietano
Antonio Galindo Brito 44
H
H
CH3
2
3
..
O
.. 1
H3C
1
CH3
H
Óxido de trans-2-buteno
trans- 2, 3-epoxibutano
Una molécula quiral
enantiómera de la anterior
(2S,3S)
Óxido de trans-2-buteno
trans- 2, 3-epoxibutano
Una molécula quiral
(2R,3R)
Preparación de epóxidos
..
..
- OH
..
Grupo hidroxi
.. ..
- O - OH
.. ..
Grupo hidroperoxi
O
R
C
..
..
OH
..
Ácido carboxílico
R
..
O
..
C .. ..
O - OH
Peroxiácido..
..
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 45
Epoxidación del alquenos
..
O
..
: O:
C
+
C
.. ..
R-C-O-O-H
.. ..
alqueno
..
Cl
: ..
inserción
A
epóxido
..
.. OH
O ..
..
A
ácido m-cloro-perbenzoico
(MCPBA)
A
H
C
C
A
H
alqueno trans
C
:O:
A
A
H
C
:O :
C
H
+
..
O
..
H
H
epóxido
perácido
A
perácido
+
C
H
..
R
.. O
..
+O
..
:
H O:
..
H
R
O
C
+ :O :
C
H O
alqueno
R-C-O-H
ácido carboxílico
A
H
..
+
C
C
perácido
:O:
: O:
R
: O:
ácido carboxílico
..
O
..
H
R
: O:
trans-epóxido
ácido carboxílico
dos enantiómeros
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
H
H
A
A
H
H
C
: ..X :
C
: O:
C
A
A
Epóxido cis. Imágenes especulares
superponibles. Forma meso
..
:O
H
C
:O:
C
C
A
C
:O:
: O:
A
A
H
C
C
Antonio Galindo Brito 46
C
H
H
A
Epóxido trans. Imágenes especulares
no superponibles. Forma treo
Dos enantiómeros
.. :O :
H
- ..
+
ácido-base
:O - H
..
anión hidróxido
C
..
+ H - O.. - H
C
SN2 intramolecular
X
..
O
..
epóxido
(X = Cl, Br, I) halohidrina
C
anión haluro
..
C
+ : X..:
-
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
- ..
: OH
..
.. H
:Cl ..
.. 1 O
..
2
.. H
:Cl .. - +
.. 1 O
:
..
2
H
H
H
2
Me
H
inversión
3
Me
KOH,
: OH
..
(+
- )-eritro-3-yodo-2butanol
SN2
inversión
H
3
∆
Me
2
*
.. + : Cl
.. :
H
H
HOH
H
trans-2-cloro-ciclopentanol
..
: I:
Antonio Galindo Brito 47
:O:
epoxiciclopentano
..
: I:
Me
.. *
O:
H
(+
- )-trans-2,3-epoxibutano
H
2
;
H
H
3
Me
Me KOH, ∆
: OH
..
(+
- )-treo-3-yodo-2-butanol
inversión 3
2
H
Me
Me
.. *
O:
cis-2,3-epoxi-butano
meso
Reactividad química de los epóxidos
Los epóxidos son mucho más reactivos que los éteres acíclicos por la elevada tensión angular que
poseen (25 kcal/mol). Como los C unidos al O son electrófilos, la reactividad típica de los epóxidos es la
apertura del ciclo provocada por el ataque de un nucleófilo. Esto puede hacerse sin catálisis en medio
neutro o básico, o con catálisis ácida trabajando en medios ácidos. Es muy importante apreciar que la
regioselectividad de la apertura es diferente en ambos casos:
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 48
..
O
..
C
C
centro nucleófilo y básico
rico en electrones
centros electrófilos
deficitarios en electrones
Apertura de epóxidos con nucleófilos
..
O
..
H2C CH2
epóxido
..
.. -
+ : Nu
nucleófilo
:O :
SN2
H
C
C
Nu
..
OH
..
H
HO y Nu en anti
O
C
:
- ..
C
+ : OH
..
Nu
La reacción es muy útil desde el punto de vista sintético, pues permite obtener una gran variedad de
compuestos cambiando el nucleófilo y además el ataque del reactivo se hace anti al O del epóxido, de modo
que el OH y el Nu resultantes quedan dispuestos inicialmente en anti. Cuando los dos C están diferentemente
sustituidos, el ataque del Nu ocurre sobre el C menos sustituido. La reacción es muy regioselectiva y
estereoespecífica, pues dos epóxidos diastereómeros conducen a dos productos diastereómeros:
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 49
Apertura de epóxidos con nucleófilos en medio básico o neutro
Nucleófilo
Electrófilo
Producto
hidruro de
aluminio y litio
(1) LiAlH4
(2) H2O
SN2
etóxido
sódico
EtONa-EtOH
H2C CH2
óxido de etileno
etanol
+
1
SN2
tiolato
sódico
O
CH2OH - CH3
CH3SNa
CH2OH - CH2 - O -CH2CH3
SN2
2-etoxi-etanol
2
1
(1) RMgX, THF
(2) H2O, ácidos
CH2OH - CH2 - S - CH3
2-tiometoxi-etanol
butillitio;
luego ácidos
(1) BuLi, THF
(2) H2O, ácidos
Grignard;
luego ácidos
2
SN2
1
CH2OH - CH2 - CH2CH2CH2CH3
1-hexanol
SN2
CH2OH - CH2R
alcohol primario
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 50
retención
2 *
C menos sustituido
H
retención
O
C
retención
+
NaOCH2CH3
CH3 - CHOH - CH2 - O - CH2 - CH3
1-etoxi--2-propanol
SN2
H
H3C
H
HOCH2CH3
H
inversión
O
C
H
+
NaOCH2CH3
2
HOCH2CH3
CH3
H3C
1
SN2
retención
3
CH3
*
CH3 -*CHOH - CH - O - CH2 - CH3
3-etoxi-2-butanol
inversión
retención
H
O
HO
H
C 3
R
2 S CH
H3C
3
+
OMe
(2R, 3S)-2,3-epoxibutano
HOCH3
SN2
H
R
R
*C
H3C
CH3CH2
2
C
3
CH3
*
OMe
inversión
(2R, 3R)-metoxi-3-pentanol
La reacción anterior puede ocurrir asimismo sobre el otro átomo de C que es equivalente, por lo que se
obtendría el enantiómero, de modo que en el proceso se origina una mezcla racémica. En conclusión, la
apertura de epóxidos por ataque nucleófilo en medio neutro o alcalino, se efectúa regio y
estereoespecíficamente, atacando el nucleófilo al C menos sustituido de manera anti al O del epóxido.
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 51
Apertura de epóxidos en medio ácido
En primer lugar, ocurre una reacción ácido-base en la que tiene lugar la protonación del O del epóxido
formándose un catión oxonio, que posteriormente es atacado regioselectivamente (en el C más sustituido) por
el nucleófilo (de modo anti al oxígeno):
H
..
O
..
+
MeOH
+
H2C CH2
O
..
H2SO4
1
2
..
..
CH2OH - CH2 - O - CH3
..
..
..
HOCH3
..
H2C CH2
ácido
sulfúrico
óxido de etileno
Ion oxonio cíclico
metanol; nucleófilo
2-metoxi-1-etanol
H
..
O
..
+
HOH
H2C CH2
+
óxido de etileno
Ion oxonio cíclico
O
..
HOH
..
..
H2SO4
H2C CH2
ácido
sulfúrico
SN2
..
..
CH2OH - CH2OH
..
..
1,2-etanodiol
etilenglicol
Agua; nucleófilo
..
3
2
Me
H
*
:O:
..
: OH
Me
3
inversión
H2SO4, HOH
H
( +- ) -trans-2,3-epoxi-butano
H
H
Me
2
: OH
..
* Me
H
meso-2,3-butanodiol
;
3
2
H
Me
: OH
inversión
Me
* H2SO4, HOH
:O :
meso-2,3-epoxi-butanol
H
2
3
*
Me
Me
H
:OH
..
( +- ) -treo-2,3-butanodiol
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 52
..
..
: OMe
Me
* Et
:O :
H
inversión
Me
H2SO4, CH3OH
H
H
H
*
Et
;
: O:
H
H
..
: OMe
1
: OH
..
(R)-2-metil-2-metoxi-1-butanol
inversión
Et
H (S)-2-metil-2-metoxi-1-butanol
H
:O:
H
Me
H2SO4 MeOH
*
: OH
..
Me * Et
retención
..
(2R)-2-metil1,2-epoxiMeONa-MeOH
: OMe : OH
butano
..
H
(R)-2-metil-1-metoxi-2-butanol
H
Et
Me
2
+
H
H 1
2
: O:
H
carbocatión primario
catión 2-metil-2-hidroxi-2-butilo (2)
H
H
H
Et
Me
1
4
O:
+
H
H
Me
H
H
(S)-1,2-epoxi-butano
(S)-2-metil-2-metoxi-1-butanol
Me
Et
*
Et
H2SO4, MeOH
: OH
..
(R)-1,2-epoxi-butano
: OMe
inversión
*
Et
Me
*
H
Et
Me
+
.. 3
O:
H
catión oxonio (1) carbocatión terciario (3)
catión 4-hidroxi-3-metil3-butilo
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 53
..
O
..
..
H2C CH2
+
H - X:
..
..
H - X:
..
óxido de etileno
:O:
1
+
2-haloetanol
1
..
H - X:
..
+
1
..
CH2OH - CH2 - CH2 X:
..
..
H - X:
..
+
4
..
..
CH2OH - CH2 - CH2-CH2 X :
..
..
4-halo-1-butanol
óxido de pentametileno
(tetrahidrofurano; THF)
:O:
3
3-halo-1-propanol
óxido de tetrametileno
..
O
..
.. 2
..
CH2OH - CH2 - X :
..
..
1
5
..
..
CH2OH - CH2 - CH2-CH2 -CH2 X:
..
..
5-halo-1-pentanol
óxido de hexametileno
(tetrahidropirano; THP)
Importancia comercial de los éteres
O
fenil, metil, éter
Cl
O
dietiléter
CF3
H F F
O
H
Cl
F
O
H
F
F
H
F F
etrano
isoflurano
1-cloro-2,2,2-trifluoroetil, 2-cloro-1,1,2-triflúoro-etil,
diflúorometil, éter
diflúorometil, éter
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º
O
O
O
HO
Anisol
metoxibenceno
fenil, metil, éter
Eugenol
aceite de clavo
O
Isoeugenol
nuez moscada
CH3O
O
safrol (sasafrás)
CH3COO
O
O
NCH3
HO
O
HO
HO
H
Antonio Galindo Brito 54
NCH3
H
H
HO
Morfina,
analgésico
CH3
tetrahidrocannabinol
OH
H
O
H
H
CH3COO
Codeina
antitusivo
CH3
HO
H
NCH3
Vitamina E
;HC
O
3
CH3
CH3
CH3
CH3
H
Heroína
LECCIÓN 9
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 55
OMe
MeO
O
Cl
O
H CHCl3
óxido de etileno
1,1,1-tricloro-2,2-di(p-metoxifenil)-etano
agente fumigador
Un insecticida
de semillas y cereales
OH
O
Cl
Ácido 2,4-diclorofenoxietanoico (2,4-D)
Un herbicida