ALCOHOLES

Los alcoholes son compuestos orgánicos formados a partir de los hidrocarburos mediante la sustitución de uno o más grupos hidroxilo por un número igual de átomos de hidrógeno. El término se hace también extensivo a diversos productos sustituidos que tienen carácter neutro y que contienen uno o más grupos alcoholes.

   Usos y aplicaciones

Los alcoholes se utilizan como productos químicos intermedios y disolventes en las industrias de textiles, colorantes, productos químicos, detergentes, perfumes, alimentos, bebidas, cosméticos, pinturas y barnices. Algunos compuestos se utilizan también en la desnaturalización del alcohol, en productos de limpieza, aceites y tintas de secado rápido, anticongelantes, agentes espumígenos y en la flotación de minerales.

El n-propanol es un disolvente utilizado en lacas, cosméticos, lociones dentales, tintas de impresión, lentes de contacto y líquidos de frenos. También sirve como antiséptico, aromatizante sintético de bebidas no alcohólicas y alimentos, producto químico intermedio y desinfectante.

El isopropanol es otro disolvente industrial importante que se utiliza como anticongelante, en aceites y tintas de secado rápido, en la desnaturalización de alcoholes y en perfumes. Se emplea como antiséptico y sustitutivo del alcohol etílico en cosméticos (p. ej. lociones para la piel, tónicos capilares y alcohol para fricciones), pero no puede utilizarse en productos farmacéuticos aplicados internamente. El isopropanol es un ingrediente de jabones líquidos, limpiacristales, aromatizante sintético de bebidas no alcohólicas y alimentos y producto químico intermedio.

El n-butanol se emplea como disolvente de pinturas, lacas, barnices, resinas naturales y sintéticas, gomas, aceites vegetales, tintes y alcaloides. Se utiliza como sustancia intermedia en la fabricación de productos químicos y farmacéuticos, y en las industrias de cuero artificial, textiles, gafas de seguridad, pastas de caucho, barnices de laca, impermeables, películas fotográficas y perfumes.

El sec-butanol se utiliza también como disolvente y producto químico intermedio, y se encuentra en líquidos hidráulicos de frenos, limpiadores industriales, abrillantadores, decapantes de pinturas, agentes de flotación para minerales, esencias de frutas, perfumes y colorante.

El isobutanol, un disolvente para revestimientos de superficie y adhesivos, se emplea en lacas, decapantes de pinturas, perfumes, productos de limpieza y líquidos hidráulicos.

El terc-butanol se utiliza para la eliminación del agua de los productos, como disolvente en la fabricación de fármacos, perfumes y aromas, y como producto químico intermedio. También es un ingrediente de productos industriales de alcohol, un desnaturalizante de alcoholes y un cebador de octano en gasolinas.

Los alcoholes amílicos actúan como espumígenos en la flotación de minerales. Muchos alcoholes, entre ellos el alcohol metilamílico, 2-etilbutanol, 2-etilhexanol, ciclohexanol, 2-octanol y metilciclohexanol, se utilizan en la fabricación de lacas. Además de sus numerosas aplicaciones como disolventes, el ciclohexanol y el metilciclohexanol son también útiles en la industria textil.

El alcohol bencílico se utiliza en la preparación de perfumes, productos farmacéuticos, cosméticos, colorantes, tintas y ésteres bencílicos. Sirve también como disolvente de lacas, plastificante y desengrasante en productos para la limpieza de alfombras. El 2-cloroetanol se emplea como agente de limpieza y disolvente de éteres de celulos.

El etanol es la materia prima de numerosos productos, como acetaldehído, éter etílico y cloroetano. Se utiliza como anticongelante, aditivo alimentario y medio de crecimiento de levaduras, en la fabricación de revestimientos de superficie y en la preparación de mezclas de gasolina y alcohol etílico. La producción de butadieno a partir de alcohol etílico ha tenido una gran importancia en las industrias de los plásticos y el caucho sintético. El alcohol etílico puede disolver muchas sustancias y, por este motivo, se utiliza como disolvente en la fabricación de fármacos, plásticos, lacas, barnices, plastificantes, perfumes, cosméticos, aceleradores del caucho, etc.

El metanol es un disolvente de tintas, colorantes, resinas y adhesivos. Se utiliza en la fabricación de película fotográfica, plásticos, jabones textiles, tintes de madera, tejidos con capa de resina sintética, cristal inastillable y productos impermeabilizantes. Sirve como materia prima para la fabricación de muchos productos químicos y es un ingrediente de decapantes de pinturas y barnices, productos desengrasantes, líquidos embalsamadores y mezclas anticongelantes.

El pentanol se utiliza en la fabricación de lacas, pinturas, barnices, decapantes, caucho, plásticos, explosivos, líquidos hidráulicos, pegamentos para calzado, perfumes, productos químicos y farmacéuticos, y en la extracción de grasas. Cuando se utilizan como disolventes, sirven perfectamente las mezclas de alcoholes, pero para síntesis químicas o extracciones más selectivas se requieren a menudo productos más puros.   

Después del cloruro de alilo, el alcohol alílico es el compuestos alílico más importante en la industria. Se utiliza en la fabricación de productos farmacéuticos y en síntesis químicas en general, pero sobre todo para la producción de una serie de ésteres. Los alcoholes se utilizan como productos químicos intermedios y disolventes en las industrias de textiles, colorantes, productos químicos, detergentes, perfumes, alimentos, bebidas, cosméticos, pinturas y barnices. Algunos compuestos se utilizan también en la desnaturalización del alcohol, en productos de limpieza, aceites y tintas de secado rápido, anticongelantes, agentes espumígenos y en la flotación de minerales.

Propiedades químicas y físicas  

• Los alcoholes son generalmente líquidos e incoloros, aunque presentan un olor característico. Son solubles en agua mediante puentes de hidrógeno, aunque solamente en sus versiones más simples, pues a partir del hexanol empiezan a tener consistencia aceitosa y ser insolubles en agua.
• Similarmente, la densidad de los alcoholes es mayor conforme al aumento del número de átomos de carbono en su cadena y las ramificaciones que éstos introduzcan. Lo mismo ocurre con sus puntos de fusión y ebullición: aumentan conforme al mayor número de grupos hidroxilo haya en su fórmula, ya que sus puentes de hidrógeno son difíciles de romper.
• Los alcoholes presentan un carácter dipolar, semejante al del agua, debido a su molécula hidroxilo, lo cual hace de ellos sustancias polares.
• Debido a ello, pueden comportarse como ácidos o como bases dependiendo de con qué reactivo se encuentren. Por ejemplo, si se trata de una base fuerte, el grupo hidroxilo se desprotona y el oxígeno retiene su carga electromagnética negativa, actuando como un ácido.
• Por el contrario, si se enfrenta a un ácido muy fuerte, los pares electrónicos del oxígeno hacen que el hidroxilo se protonice, teniendo carga positiva y comportándose como una base débil.

REACCIONES 

Hidratación de alcoholes

Reaccionan con los metales alcalinos como como el Li, Na, K ... y aún con los alcalino-térreos como el Ca. El hidrógeno del hidroxilo es reemplazado por el metal desprendiéndose en estado gaseoso.

La acidez de los alcoholes varía ampliamente, desde los alcoholes que son casi tan ácidos como el agua, hasta algunos que son mucho menos ácidos. La constante de disociación ácida, K_a, de un alcohol, queda definida por el equilibrio siguiente:

Los alcoholes más ácidos, como el etanol y el metanol, reaccionan rápidamente con sodio para formar metóxido y etóxido de sodio. Los alcoholes secundarios, como el 2-butanol, reaccionan con velocidad más moderada. Los alcoholes terciarios, como el alcohol t-butílico, reaccionan lentamente. Con los alcoholes terciarios con frecuencia se usa el potasio, K, porque es más reactivo que el sodio y la reacción puede completarse en un tiempo razonable.

Los alcoholes son ácidos muy débiles. La constante de acidez (Ka) de la mayoría de los alcoholes se encuentra comprendida entre 10-16 y 10-18.

Esterificación de Fischer

La esterificación de Fischer consiste en tratar un ácido carboxílico con un alcohol en medio ácido que actúa como agente deshidratante. Esta reacción puede ser llevada a cabo sin la presencia de un ácido fuerte como catalizador, pero sucede de manera muy lenta. Generalmente se emplea ácido sulfúrico como catalizador de la reacción.

El mecanismo es el típico de adición-eliminación activado por la protonación inicial del grupo C=O.

         

Oxidación  

La oxidación es la reacción con alcoholes para producir ácidos carboxílicos, cetonas o aldehídos, dependiendo el tipo de catalizador. 

La reacción de un alcohol con ácido crómico (CrO₃), en presencia de piridina produce un aldehído.

El trióxido de cromo en medio ácido acuoso (reactivo de Jones), el permanganato de potasio y  el dicromato de potasio oxidan lo alcoholes primarios a ácidos carboxílicos.

Los oxidantes convierten los alcoholes secundarios en cetonas.  No es posible la sobre oxidación a ácido carboxílico.

Deshidrogenación

Los alcoholes primarios y secundarios cuando se calientan en contacto con ciertos catalizadores, pierden átomos de hidrógeno para formar aldehídos o cetonas. Si esta deshidrogenación se realiza en presencia de aire (O), el hidrógeno sobrante se combina para dar agua. 

Conversión de alcoholes en haluros de alquilo

Los alcoholes terciarios reaccionan con HCl o HBr a 0 °C por un mecanismo SN1 a través de un carbocatión intermediario; sin embargo, los alcoholes primarios y secundarios son mucho más resistentes al ácido y se convierten mejor en haluros por tratamiento con el reactivo de Lucas a través de un mecanismo SN2. La reacción de un alcohol terciario con HX ocurre por un mecanismo SN1 cuando el ácido protona el átomo de oxígeno del hidroxilo, se elimina el agua para generar un carbocatión, y el catión reacciona con el ion haluro nucleofílico para dar como producto el haluro de alquilo.

Síntesis de alcoholes a partir de halogenuros de alquilo 

Los alcoholes se pueden obtener a partir de haloalcanos mediante reacciones S_N2 y S_N1. 

Síntesis de alcoholes mediante S_N2

Los haloalcanos primarios reaccionan con hidróxido de sodio para formar alcoholes. Haloalcanos secundarios y terciarios eliminan para formar alquenos.

Síntesis de alcoholes mediante SN1

Los sustratos secundarios y terciarios reaccionan con agua mediante mecanismo S_N1 para formar alcoholes.

 

Hidrólisis de ésteres

Es un método interesante para preparar alcoholes a partir de haloalcanos secundarios.  El haloalcano se convierte en éster por reacción con acetato de sodio, para después hidrolizarse en medio ácido o básico, obteniéndose el alcohol.

Reducción de haluros de alcanoilo a alcoholes

Los haluros de alcanoilo se pueden reducir a alcoholes con el hidruro de aluminio y litio (LiAlH₄). Si lo que nos interesa es reducirlos a aldehídos es necesario el empleo de un reductor modificado, para evitar la posterior reducción del aldehído formado a alcohol.

 

Reacciones de reducción.

El grupo carbonilo de los aldehídos y cetonas puede reducirse, dando alcoholes primarios o secundarios, respectivamente. La reducción puede realizarse por acción del hidrógeno molecular en contacto con un metal finamente dividido como Ni o Pt, que actúan como catalizadores. También pueden hidrogenarse (reducirse) con hidrógeno obtenido por la acción de un ácido sobre un metal.

Los aldehídos se transforman en alcoholes primarios:

En las mismas condiciones, las cetonas se transforman en alcoholes secundarios:

La hidrogenación de aldehídos y cetonas, que origina alcoholes, es la reacción inversa de la deshidrogenación de éstos para obtener los compuestos carbonílicos citados:

Productos  de  la  síntesis  de  Grignard

El tipo de alcohol que  resulta  de una  síntesis  de Grignard depende del  compuesto  carbonílico empleado: el formaldehído, HCHO, da alcoholes  primarios;  otros  aldehídos,  RCHO, dan  alcoholes secundarios,  y  las cetonas,  R₂CO,  dan  alcoholes  terciarios.

 La  reacción  de  ésteres  carboxílicos  con  compuestos  de  Grignard  es  un  método  excelente  para  preparar  alcoholes  terciarios.  Al  igual  que  con  aldehídos  y  cetonas,  el  grupo  alquilo  o  arilo  nucleofílico  (básico)  del  reactivo  de  Grignard  se  une  al  carbono  carbonílico  deficiente  en  electrones.  La  expulsión  del  alcóxido  generaría  una  cetona,  que  en  casos  especiales  puede  aislarse  efectivamente.  Sin  embargo,  sabemos  que  las  cetonas  reaccionan  fácilmente  con  compuestos  de  Grignard  para   generar  alcoholes  terciarios.  En  el  caso  expuesto,  se  obtienen  productos  que  corresponden  a  la  adición  del  reactivo  de  Grignard  a  dicha  cetona:

Hidratación de alquenos

Al tratar el tema de los alquenos vimos que se pueden obtener alcoholes por hidratación de los mismos, teniendo en cuenta que por este procedimiento se obtienen alcoholes de acuerdo con la regla de Markovnikov.

El agua es un ácido muy débil, con una concentración de protones insuficiente para iniciar la reacción de adición electrófila.  Es necesario añadir al medio un ácido (H₂SO₄) para que la reacción tenga lugar.

El mecanismo transcurre con formación de un carbocatión previa adición del protón al doble enlace.  La hidratación de alquenos es Markovnikov, es decir, el protón se adiciona al carbono menos sustituido del alqueno (carbono con más hidrógenos).

Reducción de compuestos carbonílicos

Para la reducción de los compuestos carbonílicos se suelen emplear hidruros como el NaBH₄ que es muy selectivo y no reduce el ácido y ésteres o el LiAlH₄ que es un reactivo más enérgico y reduce también los ácidos, ésteres y otros derivados de ácido.

Normalmente los aldehídos se reducen a alcoholes primarios y las cetonas a alcoholes secundarios. Los ácidos y ésteres se reducen a alcoholes primarios.

Referencias

Enciclopedia de Salud y seguridad del Trabajo. (2020). Propiedades de los alcoholes . Obtenido de insst.es:https://www.insst.es/documents/94886/162038/2.+Alcoholes+-+Aldeh%C3%ADdos+y+cetales+-+Materiales+alcalinos

Gauman, N., & Pilco, C. (2013). Alcoholes. Obtenido de Slideshare.net: https://es.slideshare.net/paulaguila/exposiciones-de-alcoholes

McMurry, J. (2008). Química Orgánica ( Séptima ed.). México: Cengage Learning.

Raffino, M. E. (2020). Alcoholes. Obtenido de Concepto.de: https://concepto.de/alcoholes/