Grupos funcionales II

Métodos de obtención de Alcoholes

Los principales métodos de obtención de alcoholes son:

a) Hidratación de alquenos

Se trata de una reacción de adición electrófila, que esquemáticamente puede representarse mediante la ecuación:

R—CH=CH2 + H2O

H2SO4

R—CHOH—CH3

El grupo - OH se adiciona al átomo de carbono más sustituido del doble enlace. Por ello, éste es un método muy apropiado para la obtención de alcoholes secundarios y terciarios, algunos de los cuales se preparan así industrialmente a partir de las fracciones de olefinas procedentes del craqueo del petróleo. Asimismo, éste es el método industrial más importante de fabricación de alcohol etílico, por hidratación del etileno, CH2 = CH2 en presencia de ácido sulfúrico.

b) Hidrólisis de halogenuros de alquilo

Se lleva a cabo normalmente en disolución de etanol acuoso y en presencia de catalizadores básicos, como KOH, AgOH, CO3Ca, etc.

R—CH2—Cl  +   AgOH 

AgCl + R—CH2OH

c) Reducción de compuestos carbonílicos

Esta reacción  puede realizarse industrialmente con hidrógeno, en presencia de catalizadores, o bien en el laboratorio, mediante el hidruro de litio y aluminio, H4LiAl. Con aldehídos se obtienen alcoholes primarios y con cetonas alcoholes secundarios, según las siguientes ecuaciones:

d) Mediante reactivos de Grignard

La adición de un magnesiano o reactivo de Grignard a un compuesto carbonílico da lugar a un halogenuro de alcoximagnesio, que por hidrólisis conduce a un alcohol. Cuando se emplea formaldehído, H2C=O, como producto de partida, se obtiene un alcohol primario; con los restantes aldehídos se obtienen alcoholes secundarios y con las cetonas alcoholes terciarios.

e) Métodos especiales

Los dos primeros miembros de la serie de alcoholes alifáticos, metanol y etanol, se obtienen también por métodos especiales que conviene mencionar. El metanol se obtenía antiguamente por destilación seca de la madera, de donde procede el nombre de alcohol de madera con que a veces se le conoce. Modernamente, casi todo el metanol que se consume en la industria se obtiene por hidrogenación catalítica del monóxido de carbono, según la reacción:

CO + 2H2 CH3OH

Que se lleva a cabo a unos 400 °C y 200 atm, en presencia de catalizadores formados corrientemente por una mezcla de óxidos de cromo y de cinc. El alcohol metílico es muy venenoso. Por ello, el consumo humano de alcohol etílico para usos industriales, que está desnaturalizado con metanol produce graves lesiones en la vista, ceguera e incluso la muerte.

El etanol (alcohol del vino) se ha venido produciendo desde la antigüedad por fermentación de los azúcares (como glucosa), contenidos en jugos de frutos, para la fabricación de bebidas alcohólicas. La fermentación se produce por la acción de enzimas (o fermentos), que son catalizadores orgánicos complejos segregados por las células de levaduras, obteniéndose, como productos finales, etanol y CO2, según la reacción global.

Además de la glucosa pueden también fermentar por la acción de levaduras otros azúcares más complejos y el almidón, contenido en la patata y cereales, que primero se desdoblan en azúcares simples, antes de la fermentación alcohólica propiamente dicha. Una concentración elevada de alcohol impide el proceso de fermentación, por lo que sólo pueden obtenerse concentraciones del 10 al 18 % en etanol, que son típicas de los vinos naturales. Por destilación fraccionada puede lograrse aumentar la riqueza en etanol hasta el 95 %, con 5% de agua, que es la composición que circula en el comercio y se vende en las farmacias como alcohol «puro».

Metodo de obtención de Cetonas y aldehídos

a) Oxidación de alcoholes

La oxidación de alcoholes primarios produce en una primera etapa, aldehídos; mientras que la oxidación de alcoholes secundarios conduce a cetonas.

Las cetonas son resistentes a la oxidación posterior, por lo que pueden aislarse sin necesidad de tomar precauciones especiales. En cambio, los aldehídos se oxidan fácilmente a los ácidos carboxí1icos correspondientes. Para evitar esta oxidación es necesario separar el aldehído de la mezcla reaccionante a medida que se va formando, lo que se consigue por destilación, aprovechando la mayor volatilidad de los aldehídos inferiores respecto a los correspondientes alcoholes. Así se obtiene,  por ejemplo, el propanal:

CH3—CH2—CH2OH        Cr2O7Na2 + SO4H2

60-70 ºC        CH3—CH2—CHO

1-propanol                propanal

b) Hidratación de alquinos

En presencia de sulfato mercúrico y ácido sulfúrico diluido, como catalizadores, se adiciona una molécula de agua al triple enlace de un alquino, con lo que se forma primero un enol que, al ser inestable,  se isomeriza por reagrupamiento en un compuesto carbonílico. Únicamente cuando se utiliza acetileno como producto de partida se obtiene acetaldehído, según la reacción:

HCCH  + H2O          SO4H2

SO4Hg          CH2=CHOH            CH3—CHO

acetileno                   etenol            etanal  (acetaldehído)

Este es el procedimiento industrial más utilizado en la actualidad para la fabricación de acetaldehído, que es la materia prima de un gran número de importantes industrias orgánicas. Cuando se utilizan acetilenos alquilsustituidos el  producto final es una cetona.

c) Ozonólisis de alquenos

La ozonólisis de alquenos da lugar a aldehídos o cetonas, según que el carbono olefínico tenga uno o dos sustituyentes hidrocarbonados. Esta reacción no suele utilizarse con fines preparativos, sino más bien en la determinación de estructuras para localizar la posición de los dobles enlaces.

Reacciones de obtención de acidos organicos

A. oxidación de alcoholes primarios y aldehídos.

Ocurre sin degradación (sin pérdida de carbones) por acción directa del oxigeno en presencia de catalizadores o con el empleo de oxidantes como: acido crómico, acido nítrico o solución sulfúrica de permanganato de potasio.

B. Hidrólisis de esteres

Muchos esteres se hallan en forma de productos naturales y sometidos a hidrólisis dan un acido y un alcohol.

C. Carboxilación de Alquenos

Se hace actuar sobre los alquenos monóxido de carbono y agua, esto ocurre a elevada presión y por acción del calor en presencia de niquel carbonilo como catalizador; asi se obtiene acidos carboxílicos de los productos de craqueo del petróleo.

Obtencion de Eteres

Los éteres pueden obtenerse por deshidratación de los alcoholes con ácido sulfúrico o también con ácido fosfórico glacial:
CH3-CH2OH+CH3-CH2OH à C2H5-O-C2H5+H2O
SO4H2
También se preparan calentando un alcóxido alcalino con los halogenuros de alquilo:
RONa+R´X à R-C-R´+Xna (R es cualquier grupo: etil, metil, fenil y X es cualquier halogeno: cloro, yodo, bromo)

los ésteres se preparan por reacción de los yoduros de alquilo con sales de plata:
CH3-COOAg+ICH3à CH3-COOCH3+Iag (aqui I es yodo)
Por la acción de un cloruro de ácido sobre un alcohol.
CH3-COCl+NaOC2H5 à CH3-COOC2H5+ClNa (aqui Cl es cloro)

Alcoholes en los alimentos

Alcohol e hidratos de carbono. El consumo de alcohol puede provocar una hipoglucemia (nivel de azúcar por debajo de lo normal), particularmente entre los más vulnerables, como jóvenes y personas diabéticas, si no se acompaña de alimentos sólidos carbohidratos (pan, arroz, galletas...).

Alcohol y grasas. En las personas con predisposición genética a hipertrigliceridemia, se puede observar tasas de triglicéridos muy altas incluso con ingestas moderadas de alcohol. Los triglicéridos se normalizan después de 2 a 3 semanas de abstinencia.

El alcohol aporta 7 calorías por gramo, pero son calorías vacías no válidas como energía para los músculos

Alcohol y vitaminas. El estado vitamínico de las personas es indiscutiblemente perturbado en el alcohólico crónico.

Vitamina B1: El alcoholismo es la causa principal de la carencia de tiamina, que cursa con trastornos neurológicos.

Vitamina B6: Su carencia contribuye a la aparición de problemas psíquicos y neurológicos.

Vitamina A: En caso de intoxicación aguda puede perturbar los mecanismos de adaptación a la oscuridad.

Vitamina D: En el alcohólico crónico se presencia una bajada de la vitamina D circulante favoreciendo la aparición de osteoporosis.

Alcohol y agua. La intoxicación alcohólica aguda provoca el aumento de la producción de orina (efecto diurético), que el organismo compensa sobreestimulando el "centro de la sed". Así, para calmar la sed se acaba bebiendo más, con lo que se cae en un círculo vicioso.

Alcohol y calorías. El valor calórico de una bebida alcohólica depende directamente de su grado de alcohol. El alcohol aporta 7 Kcal por gramo, pero esta fuente de energía que no es utilizable para el trabajo muscular, pues se trata de calorías vacías (desprovistas de nutrientes). Además, el alcohol consume grandes cantidades de vitaminas del grupo B para su degradación y sitúa al organismo al borde del estado de deficiencia, por lo que un consumo elevado de bebidas alcohólicas desequilibra la alimentación

Adehidos y cetonas

Muchas moléculas de importancia biológica, como hormonas y vitaminas tienen los grupos funcionales, al igual que en la farmacia, por aldehídos y cetonas destacan entre las familias de compuestos orgánicos por poseer olores agradables, emmmm los aldehídos tienen olores frutales y dulces las cetonas olores florales, por eso se han utilizado como saborizantes en caso de la vainilla, o la cinamaldehido por su olor a canela.
también tienen usos médicos como la acetaminofen que se utiliza para bajar la fiebre en niños y como analgésico, el hidrato de clorar que se utiliza como sedante en niños y premedicacion anestesica para cirugía mayor y el benzal utilizado como germicida.
en fibras textiles sintéticas como el dacron que se utiliza con lana para hacer casimires de planchado permanentes.
la cloroacetofenona que es usada como gas lacrimógeno para defensa personal. 

Acido organicos en los alimentos

se denominan también ácidos carboxílicos. 
ácido ascórbico o vitamina C: compuesto de sabor ácido agradable, hidrosoluble, de fácil oxidación. Se destruye durante la cocción de alimentos y es esencial en la dieta humana porque el organismo no lo produce. Se encuentra en frutas cítricas y previene , las infecciones, y la gripe común; e) ácidos grasos: están presentes en grasas y aceites y se clasifican en saturados e insaturados. Algunos son: el ácido laurico en el coco, miristico en la mantequilla, esteárico en grasas de animales entre otros.
Naranja (Citrus sinensis L. Osbeck) 
Fruto en baya del naranjo, árbol de hoja perenne de la familia de las Rutáceas. 
Es originaria del sureste de China y norte de Birmania, aunque se la conoce en el área mediterránea desde hace aproximadamente tres mil años. Desde su lugar de origen, el naranjo se extendió a Japón y a lo largo de la India, llego a Occidente, por la Ruta de la Seda. Formó parte de los banquetes de las clases altas romanas a partir del siglo II. En su composición cabe destacar la elevada cantidad de ácido ascórbico o vitamina C, así como cantidades apreciables de ácido fólico, minerales y fibra, con un aporte interesante de fibra soluble (pectinas), cuyas principales propiedades se relacionan con disminución de colesterol y glucosa en sangre, así como con el desarrollo de la flora intestinal.

Esteres en los alimentos

Aditivos Alimentarios

Estos mismos ésteres de bajo peso molecular que tienen olores característicos a fruta se utilizan como aditivos alimentarios, por ejemplo, en caramelos y otros alimentos que han de tener un sabor afrutado.

Eteres en los alimentos

Es un producto líquido a temperatura ambiente, muy volátil y extremadamente inflamable. Es incoloro de olor purgente dulce. Se usa como medio de reacción, disolvente, agente extractivo y anestésico general.

Alcoholes en el organismo

La tolerancia al alcohol varía de una persona a otra, depende de la capacidad enzimática del hígado en efectuar esa degradación. Generalmente la mujer es más sensible al alcohol que el hombre. La capacidad del hígado de degradar el alcohol puro se limita a 7,5 gramos por hora. Mientras que el alcohol no es metabolizado circula dentro de la sangre. Además, su efecto diurético contribuye a la intoxicación del organismo. Hace falta una hora para que el organismo degrade el alcohol presente en un vaso de cerveza (17,5 cl), en medio vaso de vino (6 cl) o en un tercio de vaso de aperitivo (4 cl) tipo anís. El alcohol se diluye más o menos rápidamente en la sangre en función del estado de plenitud del estómago y de la presencia de grasas dentro de la comida. Es decir, beber un vaso de bebida alcohólica en ayunas hace "efecto" de inmediato, mientras que con el estómago lleno ocurre lo contrario. Y cuanto más elevada es la graduación del alcohol, más rápidamente pasa a la sangre circulante.

Cetonas y adehidos en el organismo

Los carbohidratos son aldehídos o cetonas con grupos hidroxilo que pueden existir como cadenas o anillos. Los carbohidratos son las moléculas biológicas más abundantes, y presentan varios papeles en la célula; algunos actúan como moléculas de almacenamiento de energía (almidón y glucógeno) o como componentes estructurales (celulosa en las plantas, quitina en los animales). Los carbohidratos básicos son llamados monosacáridos e incluyen galactosa, fructosa, y el más importante la glucosa. Los monosacáridos pueden sintetizarse y formar polisacáridos.
Los aminoácidos son usados para sintentizar proteínas y otras biomoléculas o bien son oxidados a urea y dióxido de carbono como fuente de energía.Esta ruta oxidativa empieza con la eliminación del grupo amino por una aminotransferasa. El grupo amino es cedido al ciclo de la urea, dejando un esqueleto carbónico en forma de cetoácido. Los aminoácidos glucogénicos pueden ser transformados en glucosa mediante gluconeogénesis.
molecular tienen olores característicos: el cinamaldehído es elresponsable del olor de la canela y el anisaldehído el del anís. Perono todos tienen olores agradables :La butanodiona es uno de loscompuestos responsables del mal olor en la sudoración de pies yaxilas. La metilvinilcetona es un producto comercial utilizado en lafabricación de plásticos.Funciones aldehído y cetonaLos aldehídos se nombran cambiandola terminación –ol del alcohol por –al(etanol etanal); para las cetonas laterminación es –ona. Para cadenassuperiores a 5 átomos de carbonoconsecutivos debe marcarse con unnúmero localizador la función carbonilo.(3-pentanol 3-pentanona) .H3CCH2CH3ObutanonaH3CCH2butanalOHReacti… por excelenciaAl igual que los alcoholes, los compuestos carbonílicospresentan un enlace carbono-oxígeno polarizado, en elque los electrones del doble enlace están parcialmentepolarizados sobre el elemento más electronegativo: eloxígeno. El carbono del grupo carbonilo .Función carbonilo en la vida diariaLa estructura del acetominofeno, unanalgésico de amplio uso, contiene unafunción carbonilo que al estar unida a unátomo de nitrógeno recibe el nombre de amida. FUNCION CARBONILO:cadenaspolihidroxicetonas y/o polihidroxialdehídos. A estos compuestos también se les conoce como hidratos de carbonoya que pueden ser representados por la fórmula general Cn (H2O)n.CHOHHCOHHCCH2OHHOCHOHCOHCHOHCOHCH… fotosíntesis constituye uno de los procesos másimportantes de la naturaleza ya que permite asegurarla vida sobre la tierra. Explica cómo las plantas, enpresencia de luz solar, absorben dióxido de carbono,liberan oxígeno a la atmósfera y forman compuestosde carbono conocidos como carbohidratos.6CO2+ 6H2O C6H12O6+ 6O2Los carbohidratos constituyen una forma de energíaque almacenan las plantas para su subsistencia. Qué representan los carbohidratos:Son compuestos que constituyen un 50 % de la biomasa de la tierra. Las funciones de los carbohidratosson variadas y van desde ser fuentes de energía para y en los seres vivos, hasta ser componentesestructurales de las células.La glucosa es un carbohidrato simple y es el azúcar más abundante en la naturaleza. Puede existir como una cadenaabierta (B) o cerrada (A) y tiene varias funciones alcohol y una función aldehído. La notación D es para uno de susisómeros ópticos que es el que se encuentra en la naturaleza.La D- fructosa es el carbohidrato simple que consumimos cuando comemos frutas. Suestructura contiene además de varias funciones alcohol, una función cetona, a diferenciade la glucosa. Se emplea para la elaboración de productos diéteticos ya que endulza muchousando menos cantidad y no causa grandes elevaciones de azúcar en la sangre. Hay queconsumirla con cuidado ya que es cariogénica, es decir, produce caries si no se tiene unahigiene bucal adecuada.CCH2OHCH2OHCCCOHHOHHHHOOLos carbohidratos pueden ser simples, constituidos por una solamolécula (monosacáridos como por ejemplo la glucosa), y complejos si en su estructura molecular intervienen dos o más moléculas demonosacáridos iguales o diferentes. La presencia de monosacáridossimples o complejos depende de la naturaleza del alimento u otromaterial en donde estén presentes. Entre los complejos tenemos“disacáridos” constituidos por la unión de dos monosacáridos,por ejemplo, el azúcar común (sacarosa, que está formada poruna molécula de glucosa y una de fructosa); oligosacáridos,cuando contienen hasta 6 unidades de monosacáridos, ypolisacáridos con un número indeterminado. Tal es el caso delalmidón constituido solamente por moléculas de glucosa.maltosa es un ejemplo de disacárido, diferente a la sacarosa,y se encuentra en algunas verduras y en la cerveza. El azúcarde los postres no suministra vitaminas, minerales o fibra sinosólo calorías a las que se les suele llamar "calorías vacías" pues son las responsables de la obesidad. Igualmente, muchos alimentosrefinados, como la harina blanca y el arroz elaborado, carecen denutrientes y es por ello que se les enriquece con vitaminas y minerales.

Acidos organicos en el organismo

Los ácidos orgánicos son más débiles que los inorgánicos, de gran utilidad ya que son los principales catalizadores de reacciones, algunos abundan en la naturaleza como el ácido cítrico, presente en las naranjas y otros se obtienen por distintos procesos como el ácido acético (vinagre)

La razón por la cual estos ácidos son másdébiles es que contienen en su cadena carbonos.

 A los ácidos orgánicos también se los denomina ácidos carboxílicos y es común encontrar la leyenda en alimentos“Conservar en lugar fresco y seco”. Cuando esto no se cumple, algunos cambian y no tienen el mismo gusto o aroma. Por ejemplo si se deja la manteca fuera de la heladera, adquiere un sabor y olor característico y se dice que está “rancia”. Esto se debe a la presencia de ácidos orgánicos, generalmente degradados por microorganismos.

Los ácidos  más solubles en agua son los de cadena más corta, poseen  un sabor agrio. Los de cuatro a ocho átomos de carbono por molécula tienen olor desagradable,  pero los de cadena carbonada larga son prácticamente inodoros debido a su poca volatilidad.

En conclusión, su solubilidad disminuye a medida que aumenta la cadena carbonada.

E l punto de ebullición de los ácidos carboxílicos aumenta con el incremento de la masa molecular.

Existe un grupo de ácidos carboxílicos cuya importancia radica en que intervienen en lasíntesis de las grasas y aceites vegetales y/o animales, de ahí que se denominan ácidos grasos.

También se los utiliza para conservar alimentos, en particular sus sales. En general retardan la descomposición del alimento inhibiendo el crecimiento de bacterias, hongos u otros microorganismos.

Eteres en el organismo

Ácido fumárico, es el ácido trans-butenodioico, compuesto cristalino incoloro, de fórmula HO2CCH=CHCO2H, que sublima a unos 200 °C. Se encuentra en ciertos hongos y en algunas plantas, a diferencia de su isómero cis, el ácido maleico (cis-butenodioico), que no se produce de forma natural.

Es soluble en agua caliente, éter y alcohol. Se obtiene por deshidratación del ácido málico y por isomerización del ácido maleico por distintos procedimientos (acción de la luz, calentamiento...). Interviene en el ciclo de Krebs como intermediario metabólico

Ácido linoleico, líquido oleoso, incoloro o amarillo pálido, de fórmula CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6CO2H, cuyos dobles enlaces presentan configuración cis. Es soluble en disolventes orgánicos y se polimeriza con facilidad, lo que le confiere propiedades secantes. El ácido linoleico es un ácido graso esencial, es decir, es un elemento necesario en la dieta de los mamíferos por ser uno de los precursores de las prostaglandinas y otros componentes de tipo hormonal

Ácido esteárico, sólido orgánico blanco de apariencia cristalina, de fórmula CH3(CH2)16COOH. No es soluble en agua, pero sí en alcohol y éter. Junto con los ácidos láurico, mirístico y palmítico, forma un importante grupo de ácidos grasos. Se encuentra en abundancia en la mayoría de los aceites y grasas, animales y vegetales, en forma de éster—triestearato de glicerilo o estearina— y constituye la mayor parte de las grasas de los alimentos y del cuerpo humano.

Ácido láctico o Ácido 2-hidroxipropanoico, compuesto incoloro de fórmula CH3CHOHCOOH. Se da bajo dos formas ópticamente activas, dextrógira y levógira*, frecuentemente denominadas ácido D-láctico y ácido L-láctico. En su estado natural es una mezcla ópticamente inactiva compuesta por partes iguales de ambas formas D- y L-, conocida como mezcla 'racémica'.



Normalmente se prepara por fermentación bacteriana de lactosa, almidón, azúcar de caña o suero de la leche. Pequeñas cantidades de ácido L-láctico están presentes en la sangre y en otros fluidos y órganos del cuerpo; este ácido se forma en los tejidos, sobre todo los musculares, que obtienen energía metabolizando azúcar en ausencia de oxígeno. La acumulación de grandes cantidades de este ácido en los músculos produce fatiga y puede causar calambres.

Ácido palmítico, sólido blanco grisáceo, untuoso al tacto, de fórmula CH3(CH2)14COOH. Es un ácido graso saturado que se encuentra en una gran proporción en el aceite de palma, de ahí su nombre. Es soluble en alcohol y éter, pero no en agua. Tiene un punto de fusión de 63 °C y un punto de ebullición de 271 °C a una presión de 100 mm de mercurio.

Se encuentra en la mayoría de las grasas y aceites, animales y vegetales, en forma de éster (tripalmitato de glicerilo o palmitina). 

Ácido pirúvico, es el ácido a-cetopropanoico, líquido incoloro de olor fuerte y picante, soluble en agua y de fórmula H3CCOCO2H. Tiene un punto de ebullición de 165 °C y un marcado carácter ácido. Fue descubierto por el químico sueco Jöns J. Berzelius a partir del ácido tartárico. En la actualidad se sigue obteniendo por calentamiento de este ácido.

Interviene en numerosas reacciones metabólicas. Por ejemplo, es un producto de degradación de la glucosa que se oxida finalmente a dióxido de carbono y agua.

Ácido cítrico, sólido blanco, de fórmula C3H4OH(COOH)3, soluble en agua y ligeramente soluble en disolventes orgánicos, con un punto de fusión de 153 °C. Las disoluciones acuosas de ácido cítrico son algo más ácidas que las de ácido etanoico. El ácido cítrico se encuentra en diferentes proporciones en plantas y animales, ya que es un producto intermedio del metabolismo prácticamente universa