1.13: Alcoholes

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 74303

Kirk McMichael
Washington State University

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Elaboración de Alcoholes

Aquí hay una lista de reacciones que ya hemos visto que hacen que los alcoholes. Los enlaces te llevarán de vuelta a una conferencia previa donde se discuten las reacciones específicas.

Reacción	Reactivos	Producto
Adición Grignard	Cetona, reactivo de Grignard	Alcohol Terciario
Adición Grignard	Aldehído, reactivo de Grignard	Alcohol Secundario
Adición Grignard	Formaldehído, reactivo Grignard	Alcohol Primario
Reducción de hidruro	Cetona, NaBH ₄ o LiAlH ₄	Alcohol Secundario
Reducción de hidruro	Aldehído, NaBH ₄ o LiAlH ₄	Alcohol Primario
Reducción de hidruro	Ester, LiAlH ₄	Alcohol Primario
Reducción de hidruro	Ácido Carboxílico, LiAlH ₄	Alcohol Primario

La última reacción necesita algún comentario adicional. Así es como lo haríamos:

RCOOH reacciona con LiAlH4 y luego con H3O+ para formar RCH2OH.

El mecanismo es similar al mecanismo para la reducción de ésteres por LiAlH ₄, por lo que no nos preocuparemos por los detalles. Podemos concluir que LiAlH ₄ puede ser utilizado para elaborar un alcohol primario a partir de un éster o del ácido carboxílico correspondiente.

Podemos ampliar nuestra comprensión del uso de esta reacción en síntesis preguntándonos “¿Cómo podríamos hacer el ácido carboxílico que necesitamos para esta reacción?” Una forma particularmente importante de hacerlo, importante porque hace un enlace carbono-carbono, es hacer un ácido carboxílico mediante el uso de la adición de un reactivo de Grignard al dióxido de carbono.

El RBr reacciona con Mg y éter luego con CO2 y luego con H3O+ para formar RCOOH que reacciona con LiAlH4 y luego con H3O+ para formar RCH2OH.

Esta combinación nos da una manera de dos etapas para convertir un haluro de alquilo (RBr) en un alcohol primario con la adición de un carbono más a la cadena.

Alcoholes a haluros de alquilo y reactivos de Grignard

Por supuesto, esto plantea la pregunta: “¿De dónde sacamos el RBr?” Eso nos lleva a las reacciones de los alcoholes, porque la forma más efectiva de elaborar haluros de alquilo es a partir de alcoholes. Si deseamos hacer bromuros alquílicos, hay dos reacciones a considerar.

Para los alcoholes primarios y secundarios, la reacción con PBr3 dará como resultado RcR'brh y P (OH) 3. Para los alcoholes terciarios, la reacción con HBr dará como resultado RR'R"CBR.

Si el alcohol es primario o secundario, el reactivo de elección es tribromuro de fósforo (PBr ₃). Si el alcohol es terciario, utilizamos bromuro de hidrógeno (HBr) para hacer el haluro de alquilo. La situación es similar si queremos hacer un cloruro de alquilo. El HCl se utiliza para los alcoholes terciarios y el SOCl ₂ se utiliza para los alcoholes primarios y secundarios. Luego retomaremos los mecanismos de estas reacciones. (Si desea mirar hacia adelante, vea el Capítulo 7 en Marrón.)

Ahora tenemos una respuesta a la pregunta de cómo hacer bromuros de alquilo, así podemos agregar otra reacción al inicio de la secuencia con la que iniciamos:

ROH reacciona con PBr3 o HBr para formar RBr que luego reacciona con Mg y éter, luego con CO2 luego con H3O+ para formar RCOOH que luego reacciona con LiAlH4 y luego con H3O+ para formar RCH2OH.

El producto alcohólico de esta secuencia se puede utilizar para elaborar un haluro de alquilo para iniciar una nueva secuencia, que podría ser el punto de partida para otra secuencia, etc. Esto hace que los alcoholes sean reactivos sintéticos extremadamente valiosos.

Incluyendo aldehídos o cetonas

Supongamos que usamos un aldehído o cetona en lugar de dióxido de carbono en tal secuencia:

ROH reacciona con PBr3 o HBr para formar RBr que luego reacciona con Mg y éter, luego con RCHO, luego con H3O+ para formar RR'CHOH. R'CH2OH reacciona con PCC para formar R'CHO.

Aquí el alcohol producto se produce directamente en lugar de a través de un ácido carboxílico. Observe que es un alcohol secundario (de un aldehído) o terciario (de una cetona), como habíamos visto al observar las adiciones de Grignard a aldehídos y cetonas.

Oxidación de alcoholes a aldehídos o cetonas

Dado que esto ha demostrado que uno de los componentes importantes en una adición de Grignard se puede hacer a partir de un alcohol, parece natural preguntarse si el otro componente principal, el aldehído o la cetona, se puede hacer a partir de un alcohol. (No nos preocuparemos por cómo hacer dióxido de carbono, hay mucho alrededor). La respuesta es sí, podemos hacer un aldehído o una cetona a partir de un alcohol. La transformación deseada es:

RCH2OH reacciona para formar RCHO. RR'CHOH reacciona para formar RCRO.

Los productos de estas reacciones tienen menos hidrógenos que los reactivos, por lo que estas son oxidaciones. En el caso de la cetona, la oxidación adicional requeriría romper un enlace carbono-carbono a uno de los grupos R lo cual es bastante difícil. Podemos utilizar ácido crómico (K ₂ Cr ₂ O ₇ - H ₂ SO ₄). La situación con el aldehído es más difícil, ya que ya sabemos que el uso de ácido crómico lo oxidará a un ácido carboxílico. Se necesitó considerable investigación para funcionar, pero el reactivo que aquí funciona se llama clorocromato de piridinio (PCC para abreviar). Nuestras reacciones sintéticas para la oxidación de alcoholes son entonces:

RCH2OH reacciona con clorocromato de piridinio para formar RCHO. RR'CHOH reacciona con K2Cr2O7 en presencia de H2SO4 y agua para formar RR"CO.

Podemos agregar las reacciones anteriores a nuestro esquema sintético de crecimiento.

Dado que el producto aquí es un alcohol secundario, el esquema podría llevarse adelante a través de su oxidación a una cetona y/o su conversión a bromuro de alquilo, etc.

Apliquemos esto a un ejemplo específico. Supongamos que quisiéramos hacer este compuesto:

R = CH (CH3) 2. R' = CH3CH2.

Podemos comparar su estructura con el producto general del esquema anterior y averiguar qué son R y R'. Luego conectamos las identidades específicas de R y R' en el esquema para llegar a:

R = CH (CH3) 2. R' = CH3CH2. ROH reacciona con PBr3 o HBr para formar RBr que luego reacciona con Mg y éter luego con R'CHO y luego con H3O+ para formar RR'CHOH.

En resumen, dado que los alcoholes se pueden convertir en haluros de alquilo y también pueden convertirse en aldehídos y cetonas, son importantes puntos de partida para llevar a cabo una síntesis de Grignard. Como productos de las síntesis de Grignard, también son materiales útiles para iniciar un nuevo ciclo.

Las reacciones que hemos visto hoy han sido las que afectaron el enlace C-O de un alcohol. Al hacer haluros de alquilo, rompimos ese enlace e hicimos un nuevo enlace entre el carbono y un halógeno. En la oxidación, agregamos un enlace pi al enlace C-O sigma de un alcohol.

Alcoholes como nucleófilos

Terminaremos hoy recordándonos un par de reacciones de alcoholes que utilizan sus pares de electrones no compartidos, actuando como nucleófilos, para hacer nuevos enlaces a los carbonos carbonílicos.

Reacción	El alcohol reacciona con	Producto
Formación Hemiacetal	aldehido	Hemiacetal
Formación de Ester	Cloruro de acilo	Ester

Una cosa a notar sobre estos mecanismos es que el par de electrones ushared se utiliza para hacer el nuevo enlace antes de que se rompa el enlace O-H. Eso es generalmente cierto a menos que haya una base fuerte presente, algo que retomaremos la próxima vez.