1. No category

Alcoholes y fenoles
Estructura, reacciones, actividad
biológica de alcoholes
Química Orgánica I – Sección - 2016
Reactividad de alcoholes
Eliminación
Sustitución del
hidrógeno del
grupo –OH
(Sustitución
electrofílica en el
Oxígeno)
Sustitución
nucleofílica del
grupo -OH
Base puede neutralizar
protón hidroxílico
generando alcóxiido como
base conjugada
Reacciones de los alcoholes: reacciones sobre
carbono, sustituciones y eliminaciones
El grupo –OH es un mal
grupo saliente.
Se puede transformar en
un tosilato, para trabajar
en condiciones alcalinas.
Si se trabaja en
condiciones ácidas, el
-OH se protonará,
transformándose en
un buen grupo
saliente: una molécula
de agua.
La fuerte polarización del enlace C-O que provoca la protonación hace que
se debilite, facilitando la ruptura heterolítica espontánea.
Por ello el mecanismo más probable es el unimolecular (SN1).
Como es habitual, la eliminación siempre estará en competencia con la
sustitución.
La formación de un carbocatión provoca el problema de las transposiciones:
de ser posible el carbocatión se transformará en uno más estable por
migración de –H ó de grupos –CH3.o alquilo.
Reacciones en el oxígeno: el oxígeno
como nucleófilo- formación ésteres
n 
n 
Esta es una de las reacciones más importantes de
alcoholes y fenoles, y se discutirá con más detalle en el
curso siguiente.
Puede formar ésteres con ácidos orgánicos, o con
ácidos inorgánicos:
CH2
O
H
CH2
O
H
CH2
O
H
glycerine
n 
+
3 HO
NO2
Nitric acid
CH2
O
NO2
CH2
O
NO2
CH2
O
NO2
nitr oglycerine
Una de estas reacciones, sin embargo, es de
importancia en el presente curso: la formación de
tosilatos a partir de ALCOHOLES.
Reacciones en el oxígeno: el oxígeno
como nucleófilo- formación de tosilatos
n 
n 
El grupo –OH de los alcoholes no es un buen grupo
saliente en las reacciones SN, a menos que se
protone, pero la mayoría de nucleófilos son
bases fuertes que abstraerán el protón,
inactivándose de esta forma.
La conversión a tosilatos supone la
transformación del –OH en un buen grupo
saliente que permitirá al nucleófilo reaccionar
con el carbono deficiente en electrones.
Formación de tosilatos: reacción de
sustitución nucleofílica sobre azufre
H
C
O
Cl
O
S
O
N
CH3
Cloruro de p-toluenesulfonilo
TsCl, “cloruro de tosilo”
C
C
H O
O
O
S
O
O
CH3
S
O
CH3
R-OTos
Un éster tosilato
Reacciones de los tosilatos: son sustratos
adecuados para reacciones SN2
De esta manera, los alcoholes pueden reaccionar con nucleófilos
francamente básicos, al transformar el –OH en un buen grupo saliente.
Reacciones en el oxígeno: el oxígeno
como nucleófilo- la síntesis de Williamson
n 
n 
n 
n 
En la síntesis de Williamson se requiere un sustrato con
un carbono sp3 deficiente en electrones, y un reactivo
con un oxígeno nucleofílico.
El sustrato puede ser un halogenuro de alquilo primario
o un alcohol, también primario, que previamente se ha
transformado en un tosilato (buen grupo saliente).
La reacción se lleva a cabo mediante un mecanismo
SN2, usando como reactivo nucleofílico la sal de un
alcohol (de cualquier tipo) o la sal de un fenol.
Debido a que los reactivos son fuertemente básicos, un
sustrato distinto al primario dará cantidades significativas
del producto de eliminación.
Ejemplos de la síntesis de Williamson
K
OH
I
OH
N aO H
OH
O
C H B r2
O
O
O
OH
O Me
O
OH
OH
O
A g 2 O / C H 3 I (xs)
HO
HO
O
O
Me O
Me O
O Me
O Me
Conversión en halogenuros de alquilo
n 
n 
Es una reacción reversible. La posición del
equilibrio dependerá de cual reactivo se
encuentra en exceso:
Util para sustratos terciarios
Pueden ocurrir transposiciones
Se transpone para
formar ¡el anillo
más estable!
Obtención de halogenuros de alquilo a partir de
alcoholes:
Reacción con
cloruro de
tionilo en
presencia de
piridina
N
Utiles para sustratos primarios y secundarios
Reacción con
tribromuro de
fósforo
Obtención de halogenuros de alquilo a
partir de alcoholes: la prueba de Lucas
n 
n 
n 
n 
Es una reacción sencilla que puede aplicarse fácilmente en el
laboratorio para distinguir entre alcoholes primarios, secundarios o
terciarios.
Tiene como desventaja notoria, que solo es aplicable a alcoholes
solubles en el reactivo, esto es, alcoholes solubles en agua.
La reacción se basa en la transformación del alcohol en un
halogenuro de alquilo, insoluble en el reactivo, que se detecta al
formarse turbiedad o una segunda fase en el tubo de ensayo.
Los alcoholes 3s reaccionan inmediatamente o en menos de un
minuto, los 2s en más de un minuto pero en menos de 3 y los
primarios no reaccionan en 5 minutos:
n  R-OH + ZnCl2/HCl (concentrado) à R-Cl (insoluble)
Reacciones de eliminación en alcoholes:
obtención de alquenos
n 
Las reacciones se llevan a cabo en presencia de ácido
sulfúrico o ácido fosfórico concentrado y temperatura
elevada:
n 
Si el medio es ácido, el camino más probable será una
E1, con la formación de carbocationes que pueden
reordenarse!
A pesar de que los
sustratos son
diferentes, en ambos
casos se obtiene el
mismo producto.
El
sustrato
se
reordena
con el
siguiente
mecanism
o:
Reacciones de los fenoles: SEA
n 
n 
n 
n 
El grupo –OH es uno de los grupos activantes más poderosos, al
igual que el –NH2
Las reacciones de bromación, por ejemplo, se dan sin necesidad de
catalítico ácido de Lewis precipitando el fenol tribromado, sólido
blanco; se utiliza como reacción de caracterización:
La monobromación se da por tratamiento con Br2 en CS2 como
disolvente
La nitración también puede darse sin ácido sulfúrico y con ácido
nítrico diluido, pero el ácido oxida el fenol y los resultados no
siempre son buenos:
§  En la acilación de Friedel-Crafts, el oxígeno del fenol actuará como
un nucleófilo más poderoso que el anillo y no se obtendrá el producto
deseado, sino un éster:
§  Para lograr las acilaciones de Friedel-Carafts, se debe proteger
el grupo –OH, esto es, transformarlo en otra función química que no
reaccione de manera indeseada con el reactivo:
§  Al llevar a cabo la Alquilación de Friedel & Crafts, debido a la baja fuerza
electrofílica de los RX, no se puede prescindir del uso de un Acido de Lewis
catalítico, empleándose el HF que como tal es un ácido más débil,
CH3
evitándose la polialquilación
+ CH3I
HF
CH3
OH
OH
OH
§  Los fenoles se sulfonan con ácido sulfúrico concentrado.
El tipo de isómero formado es dependiente de la temperatura.
SO3H
H2SO4
H2SO4
25o C
100o C
HO3S
OH
OH
OH
¿Nombre IUPAC?
HO
H
Algunos Alcoholes
CH3CH2OH
HO
ethanol
OH
OH
CHCH2NH2
CHCHNHCH3
CH3
HO
adrenaline (epinephrine)
OH
H
HOCH2CHCH2OH
glycerol
H
HO
H
cholesterol
pseudephedrine
Se encuentran presentes en
variados productos naturales
HO
N CH3
O
H
HO
Morphine
most abundant of opium's alkaloids
Intoxicación paralítica por
mariscos
NH2
O
O
H
HN
A possible chemical warfare agent
H
N
N
NH
N
roughly 1000 times more toxic
than saran gas or cyanide
N H
OH
The toxin blocks entry of sodium
OH required by cells to make "action potentials"
Saxitoxin (STX)
LD50 = 2 µg/kg
OH
O
O
OH
OH
HO
OH
O
H2N
OH
HO
PALYTOXIN
LD50 = 0.15 µg/kg
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
HO
O
N
N
H
H
HO
OH
OH
OH
OH
OH
O
OH
OH
OH
O
OH
HO
OH
O
O
OH
HO
OH
OH
OH
OH
HO
OH
OH
OH
OH
OH
El Etanol como bebida
Ethanol is a central nervous system depressant
- depresses brain areas responsible for judgement
(thus the illusion of stimulation)
CH 3CH 2OH
ethanol
alcohol dehydrogenase
+
NAD
O
CH 3CH + NADH + H
acetaldehyde
LD50 = 1.9 g/Kg
+
NAD
enz.
CH 3CO 2H + NADH + H
acetic acid
+
+
Exceso de NADH puede causar
Problemas Metabólicos
O
C
NH2
OO
N
sugar
NADH
CH3CCOH
pyruvic acid
+
H
OH
CH3CHCO2H
(+) lactic acid
pyruvic acid is normally converted to
glucose (gluconeogenesis)
results in: acidosis and hypoglycemia
Metanol: No debe consumirse
como bebida
CH3OH
met hanol
ADH
+
NAD
O
+
HCH + NADH + H
formaldehyde
LD 50 = 0.07 g/Kg
Efecto Sinergístico y Metabólico
n 
n 
n 
n 
En eI hombre, el etanol disminuye los niveles de
testosterona (y el conteo de esperma) debido a la
pérdida de enzimas requeridas para la biosíntesis de
esteroides.
La enzima CYP2E1 es activada por el etanol, siendo
responsable de convertir el acetaminofén en toxinas
hepáticas.
El etanol tiene un valor calóric de 7.1Cal/g (la grasa
tiene un valor de 9 Cal/g).
El alcohol puede causar una enfermedad
degenerativa del músculo, miopatía alcohólica (3
veces más común que la cirrosis).
Efectos Sinergísticos
n 
n 
n 
La mujer alcanza mayor nivel de alcohol en sangre,
con el mismo consumo de bebidas alcohólicas,
debido a una menor actividad de la enzima Alcohol
Deshidrogenasa, ADH, y al menor % H2O en
sangre.
Los niveles de estradiol aumentan tanto en la mujer
como en el hombre, lo cuál se ha asociado con una
mayor incidencia de enfermedades cardíacas y
cambios en la densidad ósea.
El alcohol activa una mayor concentración de lo
normal de las enzimas Cytochrome P-450 (en el
hígado) originando una potencial dependencia.
Agentes Antitumorales
n 
n 
n 
n 
A menudo presente el grupo funcional alcohol
Diseñados para casar en sitios geométricos
específicos en las proteínas
El enlace por puente de hidrógeno es crucial
para lograr interacciones moleculares de
atracción
La solubilidad en agua es crucial para el
transporte en membranas celulares
Taxol (Paclitaxel): extraído de la corteza de
Taxus brevifolia
O
O
O
NH
OH
O
O
O
OH
OH O O
O
Taxus brevifolia
O
O
Puede ser más efectivo que Taxol:
Epothilone B
inhibits tubulin aggregation
O
S
H
OH
N
O
O
OH
O
Interfiere la duplicación del DNA
21
O
CH3O
O
O
O
O
N
CH3
OH
N
H
AcO
H
N
10
HO
Azinomycin B
Streptomyces sahachiroi
O
Quimioterápico intercalante del DNA,
inhibe la topoisomerasa
O
O
OH
OH
OH
OCH3 O
OH
O
CH3
NH2
OH
Doxorubicin (adriamycin)
Binds to DNA and inhibits the enzyme topoisomerase II
Referencias
n 
n 
n 
n 
n 
McMurry. Química Orgánica. 6ª. Edición.
Thomson.
Wade. Química Orgánica. Edición.
Morryson y Boyd. Química Orgánica. Edición.
Shriner, Fuson, Curtin. Identificación
Sistemática de Compuestos Orgánicos.
Limusa-Wiley.
William Price, La Salle University.