Informe Práctica N 10 Alcoholes Y Fenoles Corregido.docx 91837

PRACTICA 8 REACCIONES DE CARACTERIZACIÓN DE ALCOHOLES Y FENOLES

PRESENTADO POR TATIANA AGUIRRE GARCIA YENIFER XIOMARA BUSTAMANTE MARIN

PRESENTADO A OSCAR MARINO MOSQUERA

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA 6 DE MAYO 2014

1. INTRODUCCIÓN

ALCOHOLES Los alcoholes son el grupo de compuestos químicos que resultan de la sustitución de uno o varios átomos de hidrógeno (H) por grupos hidroxilo (-OH) en los hidrocarburos saturados o no saturados. Nomenclatura de alcoholes Se nombran sustituyendo la terminación de los alcanos -ano por -ol. Se toma como cadena principal la más larga que contenga el grupo hidroxilo y se numera otorgándole el localizador más bajo.

Acidez y basicidad de los alcoholes: Los alcoholes son ácidos, el hidrógeno del grupo -OH tiene un pKa de 16. Propiedades físicas Los puntos de fusión y ebullición son elevados debido a la formación de puentes de hidrógeno. Síntesis de alcoholes Se obtienen mediante sustitución nucleófilca y por reducción de aldehídos y cetonas. El ataque de reactivos organometálicos a electrófilos -carbonilos, epóxidos, esteres- es un método importante en la síntesis de alcoholes. Obtención de haloalcanos a partir de alcoholes Los alcoholes se transforman en haloalcanos por reacción con PBr 3. El mecanismo es del tipo S N2 y requiere alcoholes primarios o secundarios. Oxidación de alcoholes El trióxido de cromo oxida alcoholes primarios a ácidos carboxílicos y alcoholes secundarios a cetonas. También se pueden emplear otros oxidantes como el permanganato de potasio o el dicromato de potasio.

FENOLES El fenol en forma pura es un sólido cristalino de color blanco-incoloro a temperatura ambiente. Su fórmula química es C6H5OH, y tiene un punto de fusión de 43 °C y un punto de ebullición de 182 °C. El fenol es un alcohol, debido a que el grupo funcional de los alcoholes es R-OH,y en el caso del fenol es Ar-OH. El fenol es conocido también como ácido fénico o ácido carbólico, cuya Ka es de 1,3 · 10 -10. Puede sintetizarse mediante la oxidación parcial del benceno. Industrialmente se obtiene mediante oxidación de cumeno (isopropil benceno) a hidroperóxido de cumeno, que posteriormente, en presencia de un ácido, se escinde en fenol y acetona, que se separan por destilación. El fenol es una sustancia manufacturada. El producto comercial es un líquido. Tiene un olor repugnantemente dulce y alquitranado. Se puede detectar el sabor y el olor del fenol a niveles más bajos que los asociados con efectos nocivos. El fenol se evapora más lentamente que el aguay una pequeña cantidad puede formar una solución con agua. El fenol se inflama fácilmente, es corrosivo y sus gases son explosivos en o con la llama. El fenol se usa principalmente en la producción de resinas fenólicas. También se usa en la manufactura de nylon y otras fibras sintéticas. El fenol es muy utilizado en la industria química, farmacéutica y clínica como

un potente fungicida, bactericida, sanitizante, antiséptico y desinfectante, también para producir agroquímicos, bisfenol A (materia prima para producir resinas epoxi y policarbonatos), en el proceso de fabricación de ácido acetilsalicílico(aspirina) y en preparaciones médicas como enjuagues bucales y pastillas para el dolor de garganta.

2. METODOLOGIA Según la guía.

3. RESULTADOS Y DISCUSIONES

OBSERVACIONES ALCOHOLES

OXIDACIÓN

Cr

+

Mn

+2

verde 1-BUTANOL

ACIDEZ (Na metálico )

PRUEBA LUCAS

PRUEB YODOFORMO A CON (CHI3) FeCl3

H2 O S

Hexano

H2SO4 (10%)

S

S

Tercero

primario

__

__

café verde

2-BUTANOL Verde ISO-BUTANOL azulado

No rxn T-BUTANOL ALCOHOL ALÍLICO

SOLUBILIDAD

I

S

S

Sexto

terciario

+

__

café turbia y

I

S

I

Cuarto

secundario

__

__

negro No rxn

S

S

S

Quinto

terciario

+

__

S

S

S

Segundo primario

__

__

__

__

verde café

verde S S S Primero METANOL negro Tabla 1. Reacciones de caracterización de alcoholes. S=soluble I=Insoluble Precipitó Rxn=No reacciono ---=Negativo

secundario

+=positivo DISCUSIÓN Y OBSERVACIONES: El ter-butanol no reaccionó con ninguno de los dos oxidantes, debido a que es un alcohol terciario, y los alcoholes terciarios no se oxidan. La solubilidad de la molécula depende del tamaño y de la forma de la cadena alquílica, ya que a medida que la cadena sea más larga, entonces la molécula tenderá a parecerse más a un hidrocarburo y menos a la molécula de agua, por lo tanto será más soluble en solventes No polares, y menor en disolventes polares, y como el hexano es un solvente no polar, en la prueba se obtuvo que todos los alcoholes empleados son solubles en dicho solvente. En la prueba de acidez, el orden de acidez de los alcoholes depende del tipo de alcohol, es decir, si es primario, secundario o terciario, y se clasifican de la siguiente manera: METANOL > ALCOHOL PRIMARIO > ALCOHOL SECUNDARIO > ALCOHOL TERCIARIO Dicho orden es debido a que en el metanol y en los alcoholes primarios el hidrógeno está menos firmemente unido al oxígeno, la salida de los protones de la molécula es más fácil por lo que la acidez será mayor en el metanol y el alcohol primario.

En la prueba de Lucas, los resultados obtenidos se consignaron clasificando los alcoholes (primario. Secundario o terciario) de acuerdo a la reactividad con el reactivo de Lucas (ZnCl2+ HCl), obteniendo que los primarios son los que no reaccionaron con dicho reactivo, los secundarios, reaccionaron poco, y los terciarios son los que más reaccionaron con dicho reactivo, obteniéndose haluro de cloruro, manifestándose con cambio de color en la solución. OBSERVACIONES FENOLES

SOLUBILIDAD H2SO H2 Hexan 4 O o (10%) S S S

ACIDEZ (Na Metálico ) Segundo

OXIDACIÓN Cr+

KMnO

Café

Negro

Prueb a de Lucas

Amarill o

__

Amarill o Amarill o Verde

__

Violeta

__

4

FENOL I

S

I

Cuarto

Negro

I

I

I

Quinto

Café

Café Rojo

I

I

I

Primero

No rxn

Negro

ANISOL β-NAFTOL CATECOL 4S I I Tercero Rojo NITROFENO L Tabla 2. Reacciones de caracterización de fenoles. S=soluble I=Insoluble Precipitó

Prueba con FeCl3

Verde

__ __

Rxn=No reacciono NOMBRES 1-butilico

G 1°

DENSIDAD(g/ml) 0,81

Iso-butílico

2°

Sec-butílico

FORMULA

C H 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH

P.EB. °C 116

0,802

( C H 3 )2 CH CH 2 OH

110

2°

0,808

C H 3 CH 2 CH (OH )C H 3 99

t-butílico

3°

0,789

( C H 3 )3 COH

83

etanol

1°

0,789

C H 3 CH 2 OH

78,37

Alcohol alílico

1°

0,8530

96,9

Fenol

1,07 g/cm3

181

4-nitrofenol

1,48

279

2-naftol

1,22

285

catecol

1,34

245

anisol

995 kg/cm3

153

---=Negativo

Tabla 3.Propiedades de los alcoholes 1°=alcohol primario 2°=alcohol secundario

3°=alcohol terciario G=Grupo DISCUSIONES Y OBSERVACIONES: Los fenoles al reaccionar con FeCl3, dan coloraciones azul, violeta, verde; en los datos consignados en la tabla 2, observamos que algunos quedaron amarillo, dicho efecto es debido a que la reacción fue negativa, es decir, no hubo reacción, y la solución quedó del mismo color del que estaba inicialmente. La prueba de Lucas para los fenoles es Negativa. 

Acidez

2 ROH + 2 Na →2 RONa+ H 2 O El reactivo de sodio metálico es uno de los más valiosos para investigar compuestos neutros que contenga hidrógenos fáciles de sustituir, como lo son los que contienen Oxigeno, nitrógeno o azufre desprendiendo hidrogeno, la acidez de los alcoholes disminuye a medida que aumenta el grado de sustitución (etanol>alcohol alílico>1-butilico>iso-butilico>sec-butilico>butílico)como se puede observar con el Catecol, la diferencia entre los alcoholes y fenoles es debido a su capacidad de deslocalizar la carga negativa. Los fenoles son ácidos más fuertes debido a que los iones fenóxidos se encuentran estables por resonancia por eso es más viable que la de los alcóxido de los alcoholes. 

Solubilidad

La solubilidad de los alcoholes se dieron mediante la formación de puentes de hidrogeno, mientras más larga la cadena carbonada menor fue la solubilidad en el agua y por lo tanto menos polar como ocurrió en los alcoholes primarios (etanol, alcohol alílico, 1-butílico; iso-butilico, sec-butílico;t-butílico) estudiados en el laboratorio.



oxidación

El ácido cromico es más usado para oxidar alcoholes disuelto en dicromato de potasio y ácido sulfúrico, se puede determinar esta prueba mediante sus colores debido que ocurre una reacción de eliminación en donde el ion cromico es azul verdoso los alcoholes: etanol, alcohol alílico, 1-butílico formaron aldehídos y ácidos carboxílicos, el isobutiílico,sec-butílico formaron cetonas y t-butílico no reaccionó debido a que no contiene hidrógenos. La oxidación de los fenoles es muy susceptible al darse esto se forman las quinonas.



prueba de Lucas

ROH + HCl → ZnCl2 → ROCl+ H 2 O Al añadirle el HCl el ion cloruro actúo como nucleófilo demasiado malo para que ocurriera la reacción y los alcoholes primarios también influyeron debido a que son muy inestable, lo contrario ocurrió con el t-butílico tanto así que el cloruro de alquilo se formó como una segunda fase determinándose rápidamente, observándose primero una suspensión lechosa y luego una capa aceitosa, los alcoholes secundarios su velocidad de reacción fue intermedia.



Cloruro férrico

La producción de color es signo de la determinación de algunos fenoles, si es posible formarse compuestos de coordinación el cloruro férrico dió un color violeta-verde-amarillo.



Esterificación

O

+¿ R' −OH → R−C||❑−¿ ' + H 2 O O

R−C||❑ −OH ¿ Los esteres es el resultado de combinar un alcohol con un ácido carboxílico, en este caso en presencia del catalizador cloruro de acetilo

4. RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE LA GUÍA 1. da el metanol la prueba o ensayo de yodoformo positiva? explicar y resumir su respuesta. La prueba de metanol con yodoformo dio negativa, cuando el yodo reacciona, se presencia un precipitado amarillo, pero solamente sucede cuando hay presente una metilcetona, etanal, alcohol secundario de metilo. 2. Cuál de los siguientes alcoholes: n-heptílico, ciclohexanol o 2-metil-2-butanol, darían positiva las siguientes pruebas? Justificar su respuesta. a. b. c. d.

Yodoformo: el 2-metil-2-butanol, ya que hay presente un alcohol secundario de metilo. De oxidación con K2Cr2O7: n-heptílico porque es un alcohol primario. De Lucas: Ninguno, porque dicha prueba solo es positiva para alcoholes terciarios. De esterificación: n-heptílico y 2-metil-2-butanol, porque son alcoholes, y la esterificación es la síntesis de ésteres, que resulta de la reacción con los alcoholes.

3. Escribir las fórmulas estructurales y los nombres de los alcoholes isómeros del alcohol amílico (C5H11OH) e indicar cuál de ellos daría positiva la prueba de Lucas pero al mismo tiempo la prueba de Yodoformo negativa. n-pentanol: CH3CH2CH2CH2CH2OH 2-pentanol: CH3CH(OH)CH2CH2CH3 3-pentanol: CH3CH2CH(OH)CH2CH3 2-metilbutanol:CH3CH2CH(CH3)CH2OH 2-metil-2-butanol: CH3CH2C(CH3)OHCH3 3-metil-2-butanol:CH3CH(OH)CH(CH3)2 2,2-dimetil -propanol:CH3C(CH3)2CH2OH 3-metil-2-butanolCH3CH(CH3)CH(OH)CH3 el n-pentanol es el alcohol que da positiva la prueba e Lucas pero a la vez negativa la del yodoformo. 4. Explicar el orden de reactividad de los diferentes tipos de alcoholes en la prueba de Lucas. ¿Por qué mecanismo transcurre la prueba de Lucas? Alcohol Terciario > Alcohol secundario > alcohol primario Los alcoholes terciarios reaccionan casi instantáneamente, porque forman carbocationes terciarios relativamente estables. Los alcoholes secundarios tardan más tiempo en reaccionar, porque los

carbocationes secundarios son menos estables que los terciarios. Los alcoholes primarios reaccionan muy lentamente. Como no pueden formar carbocationes, el alcohol primario activado permanece en solución hasta que es atacado por el ión cloruro. Con un alcohol primario, la reacción puede tomar desde treinta minutos hasta varios días. 5. Qué papel juega el ZnCl2 en el reactivo de Lucas? En el reactivo de Lucas, en el que también está presente el HCl, el ZnCl 2 cumple la función de catalizador.

6. Consultar como se realiza la oxidación del etanol en el hígado por acción catalítica de la enzima alcohol-deshidogenasa. Explicar. El etanol se metaboliza fundamentalmente por oxidación, transformándose en acetaldehído. En las situaciones de consumo oral, las mas habituales, este proceso acontece principalmente en el hígado y se halla fundamentalmente medido por la enzima alcohol deshidrogenasa (ADH). Esta enzima cataliza la conversión reversible de los alcoholes a sus correspondientes aldehídos y cetonas utilizando NAD (Nicotinamida-Adenina-Dinucleótido) como cofactor. Los esteres etílicos son metabolitos no oxidativos del etanol que se pueden formar mediante una reacción catalizada por la enzima etil ester sintetasa. Se describió por primera vez en el musculo cardiaco de conejos, pero después se demostró que en otros tejidos, incluido el hígado, se pueden formar este tipo de compuestos con la exposición del alcohol, los efectos fisiológicos de la formación de esteres etílicos consisten e la afectación de la capacidad oxidativa e la mitocondria, aunque también se ha descrito su capacidad para desordenar las membranas celulares. Estos metabolitos parecen tener una especial relevancia para el daño tisular cerebral originado por el consumo crónico de cantidades abundantes e etanol. 7. Escribir de manera general las reacciones de los alcoholes y fenoles con los reactivos de caracterización estudiados. 

Prueba de Lucas: Esta prueba da negativa para todos los fenoles. Pero en los alcoholes no, los alcoholes reaccionan con el reactivo de Lucas de acuerdo al tipo de alcohol, es decir, los alcoholes primarios no reaccionan con dicho reactivo, los alcoholes secundarios reaccionan muy poco, y los alcoholes terciarios si reaccionan rápidamente con el reactivo de Lucas, esto se debe a la formación de los carbocationes en los alcoholes terciarios, más que en los secundarios y primarios.



Prueba de oxidación: En esta prueba, los fenoles se oxidan, manifestando un precipitado de determinado color. Los alcohole no todos se oxidan, solamente los primarios y los secundarios, los terciarios no lo hacen.



Prueba de acidez: en esta prueba, se determinó la acidez, empleando un pequeño trozo de sodio metálico, los alcoholes primarios tienen una acidez mayor que los secundarios, y estos a su vez, tienen una acidez mayor que los terciarios.



Prueba de Yodoformo:

La prueba del yodoformo fue positiva solamente para los alcoholes terciarios, es decir que con los alcoholes secundarios y alcoholes primarios, no hubo reacción. 

Prueba del cloruro férrico: En esta prueba, la reacción con los fenoles presenta coloración como azul, violeta o verde, el color amarillo se presentó debido a que no se dio reacción. Y la prueba con los alcoholes fue negativa.

8. Explicar la diferencia de acidez entre un alcohol y un fenol. La propiedad característica que distingue a los fenoles de los alcoholes es la acidez. Los fenoles son débilmente ácidos (Ka para el fenol es de alrededor 10-10) y se pueden neutralizar con hidróxido de sodio. Los alcoholes, son constantes de acidez de 10-16 a 10-19, son de un millón a mil millones de veces menos ácidos que el fenol y no se neutralizan con hidróxido de sodio. 9. Explicar por qué los fenoles no sufren las reacciones de oxidación realizadas en la práctica. Las pruebas de oxidación empleadas en la práctica, dieron positivas para los fenoles, es decir que si se oxidaron. 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. 10. Explicar el mecanismo de la reacción del yodoformo. Las cetonas metílicas [1] reaccionan con halógenos en medios básicos generando carboxilatos [2] y haloformo [3].

El mecanismo consiste en halogenar completamente el metilo, sustituyendo en una etapa posterior el grupo -CX3 formado por -OH.

El grupo CI3- es muy básico y desprotona el ácido carboxílico formándose yodoformo y el carboxilato.

de

Esta reacción (con yodo) puede emplearse como ensayo analítico para identificar cetonas metílicas aprovechando que el yodoformo precipita de color amarillo. 11. Como realizar pruebas de caracterización a través de: Microplacas: Una placa microtituladora, placa de microtitulación, o microplaca es una placa con múltiples pocillos que se utilizan como pequeños tubos de ensayo. La microplaca se ha convertido en un utensilio estándar en la investigación analítica y clínica en microbiología, y en laboratorios de diagnóstico. Se usa muy frecuentemente en el ensayo de inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA), base de una de las más modernas pruebas de diagnóstico médico en seres humanos y animales. 12. Cuáles son los factores a tener presente cuando se hacen ensayos de caracterización como los del punto anterior. Hay muchos factores a tener presente al realizar ciertos tipos de pruebas de caracterización. Uno de ellos es tener en cuenta la alta reactividad de los compuestos a emplear, para así evitar accidentes, por tal motivo, es necesario usar la protección adecuada. Otro factor a tener presente es, el lavado de los instrumentos a utilizar, ya que con la presencia de cualquier suciedad por pequeña que sea, afectará los resultados finales. Así mismo, hay que tener en cuenta las observaciones, realizar un buen análisis para lograr los objetivos.

5. CONCLUSIONES 

Mediante la prueba de oxidación, se logró hacer la comprobación de que los alcoholes terciarios no se oxidan. Y de que la Prueba de Lucas da negativa para todos los fenoles.



Se logró determinar las propiedades químicas más comunes de los alcoholes y fenoles a través de reacciones de caracterización.



De acuerdo a las pruebas realizadas, se logró identificar cada uno de los diferentes tipos de alcoholes, ya que reaccionan unos más que otros dependiendo del tipo.



Los fenoles son ácidos fuertes, debido a que la carga negativa en el grupo hidroxilo (-OH) se des localiza por todo el anillo mediante resonancia. Es decir, es más estable.



En los alcoholes, la carga negativa está en el grupo hidroxilo, está sobre el átomo de oxígeno. Por tal motivo es menos acido.

6. BIBLIOGRAFIA  Brewster, R.Q., VanderWerf, C.A., McEwen, W.E. (1974) Curso de química organica experimental. 1° ed, editorial Alhambra S.A, España. 199p.  Philip S. Bailey, Christina A. Bailey – 1998 – Chemistry Organic  Louis, F. Fieser. 1981. Science. Química Orgánica Fundamental.