Grupos hidróxilos

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Grupos hidróxilos

  1. 1.  El grupo funcional de un alcohol es el grupo hidroxilo (–OH) enlazado a un carbono con hibridación sp3  Los ángulos de enlace del átomos de oxígeno es de aproximadamente 109.5°  El oxígeno del grupo hidroxilo presenta hibridación sp3  Dos orbitales hibridos sp3 forman enlaces s con el hidrógeno y el carbono  El resto de los orbitales hibridos sp3 contiene cada uno un par de electrones no enlazantes 108.9° O C H H H H Grupos hidróxilos
  2. 2. Los alcoholes se clasifican por el número de átomos de carbono que están unidos al cual está enlazado el grupo –OH CH3 OH CH3 CH3 CH3 CH3 OH CH3 CH3 CH3OH 3-metil, 1-butanol 3-metil, 2-butanol 2-metil, 2-butanol Grupos hidróxilos
  3. 3. Los alcoholes son compuestos polares  Interactúan entre moléculas del mismo tipo y con otros compuestos polares mediante interacciones dipolo-dipolo Interacciones Dipolo-dipolo: Interacción de un polo positivo de una molécula con el polo negativo de otra. O H H H C H + - + Grupos hidróxilos
  4. 4. Grupos hidróxilos
  5. 5.  El etanol y el dimetil éter son isómeros constitucionales  Cada uno cuenta con puntos de ebullición extremadamente diferentes  El etanol forma puentes de hidrógeno intermoleculares los cuales incrementan la fuerza de atracción entre las moléculas resultando en un alto punto de ebullición  No existen estas fuerzas de interacción en el dimetil éter bp 24°C Etanol bp 78° C Dimetil éter CH3 CH2 OH CH3 OCH3 Grupos hidróxilos
  6. 6. En comparación a los alcanos de igual tamaño y similar peso molecular, los alcoholes  Tienen puntos de ebullición mayores  Son solubles en agua La presencia de los grupos -OH en la molécula incrementa la solubilidad en el agua y los puntos de ebullición Grupos hidróxilos
  7. 7. Structural Formula Name bp (°C) Solubility in Water Methanol 32 65 Infinite Ethane 30 -89 Insoluble Ethanol 46 78 Infinite Propane 44 -42 Insoluble 1-Propanol 60 97 Infinite Butane 58 0 Insoluble 1-Pentanol 88 138 2.3 g/100 g 1,4-Butanediol 90 230 Infinite Hexane 86 69 Insoluble 8 g/100 g117741-Butanol Pentane 72 36 Insoluble CH3 CH2 CH2 OH CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 OH CH3 CH3 CH3 CH2 OH CH3 CH2 CH3 CH3 ( CH2 ) 3 CH2 OH HOCH2 ( CH2 ) 2 CH2 OH CH3 ( CH2 ) 4 CH3 CH3 ( CH2 ) 2 CH2 OH CH3 ( CH2 ) 3 CH3 MW Grupos hidróxilos
  8. 8. El grupo carbonilo consiste en un átomo de carbono trigonal unido a un átomo de oxígeno a través de un enlace doble, C=O, por lo que los dos enlaces sobrantes pueden usarse para conectarse a una o a dos ramas de hidrocarburo En los aldehídos un grupo unido al carbonilo es el hidrógeno, y el otro un grupo alquil o aril. La única excepción es el formaldehído, los dos grupos unidos al carbonilo son hidrógenos En las cetonas, siempre van unidos dos grupos alquil o aril Grupos carbonilo
  9. 9. El orbital sin hibridar p del carbono se solapa con un orbital p del oxígeno para formar un enlace pi. El doble enlace entre el carbono y el oxígeno es similar al doble enlace C=C en un alqueno, excepto en que el doble enlace carbonilo es más corto, más fuerte y está polarizado El enlace C=O es más corto porque está polarizado. Esta polarización también es responsable de la reactividad del grupo carbonilo Grupos carbonilo
  10. 10. La geometría alrededor del grupo carbonilo es trigonal con un ángulo de 120º El enlace s se forma a partir de dos orbitales atómicos híbridos sp2, uno del carbono y otro del oxígeno, y el orbital p mediante el solapamiento lateral de los orbitales p paralelos que no sufren hibridación Grupos carbonilo
  11. 11. El doble enlace del grupo carbonilo tiene mayor momento dipolar debido a que el oxígeno es más electronegativo que el carbono y los electrones enlazantes no están igualmente compartidos Los nucleófilos atacarán al grupo carbonilo porque es electrofílico, como sugiere la estructura de resonancia minoritaria Grupos carbonilo
  12. 12. Forman puentes de hidrógeno con el agua. Los aldehídos y cetonas de bajo peso molecular son más solubles en agua que en solventes no polares Grupos carbonilo
  13. 13. La cetona y el aldehído son más polares, y tienen puntos de ebullición más altos que el éter y el alcano, pero puntos de ebullición más bajos que los de los alcoholes, los cuales forman enlaces de hidrógeno El momento dipolar del grupo carbonilo es responsable de los puntos de ebullición más altos para los aldehídos y las cetonas. El enlace de hidrógeno tiene una interacción más fuerte, por lo que los alcoholes tendrán una ebullición a temperaturas más elevadas Grupos carbonilo
  14. 14. La molécula es prácticamente plana. El átomo de carbono carbonílico tiene hibridación sp2, con ángulos de enlace prácticamente trigonales. El enlace O-H también se encuentra en este plano, eclipsado con el enlace C=O El átomo de oxígeno sp3 tiene un ángulo C-O-H de 106° Grupos carboxilo
  15. 15. Uno de los pares de electrones no compartidos del átomo de oxígeno del grupo hidroxilo está deslocalizado en el sistema electrofílico p del grupo carbonilo La estructura de resonancia mayoritaria es neutral, mientras que las formas minoritarias tienen separación de carga Grupos carboxilo
  16. 16. Los puntos de ebullición de los ácidos carboxílicos son el resultado de la formación de un dímero, con enlace de hidrógeno, estable. Este dímero contiene un anillo de ocho miembros con dos enlaces de hidrógeno, que en efecto dobla el peso molecular de las moléculas que abandonan la fase líquida. Para romper los enlaces de hidrógeno y vaporizar el ácido es necesario que la temperatura sea más elevada. Grupos carboxilo
  17. 17. Un ácido carboxílico se puede disociar en agua para dar lugar a un protón y a un ión carboxilato. A la constante de equilibrio de esta reacción, Ka, se le denomina constante de disociación ácida. El ácido se disociará mayoritariamente si el pH de la disolución es mayor que el pKa del ácido Grupos carboxilo
  18. 18. Cada enlace C-O tiene un orden de enlace de 3/2 (un enlace σ y la mitad de un enlace π). Cada átomo de oxígeno tiene la mitad de la carga negativa La deslocalización de la carga negativa sobre los dos átomos de oxígeno hace que el ión acetato sea más estable que un ión alcóxido Grupos carboxilo
  19. 19. Las cetonas, los aldehídos y los ácidos carboxílicos contienen el grupo carbonilo, a pesar de que las reacciones de los ácidos son bastante diferentes de las de las cetonas y los aldehídos. Las cetonas y los aldehídos generalmente reaccionan mediante adición nucleofílica al grupo carbonilo, pero los ácidos carboxílicos lo suelen hacer por sustitución nucleofílica en el grupo acilo, donde un nucleófilo reemplaza a otro en el átomo de carbono carboxílico Los derivados de los ácidos carboxílicos incluyen haluros de acilo, anhídridos, esteres y amidas Grupos carboxilo
  20. 20. La reactividad de los derivados de ácido respecto al ataque nucleofílico depende de su estructura y de la naturaleza del nucleófilo atacante Los cloruros de ácido son los derivados más reactivos, mientras que el ión carboxilato es el derivado menos reactivo Grupos carboxilo
  21. 21. Grupos carboxilo
  22. 22. Grupos sulfhidrilos Un tiol es un compuesto que contiene el grupo funcional formado por un átomo de azufre y un átomo de hidrógeno (-SH). Siendo el azufre análogo de un grupo alcohol (-OH), este grupo funcional es llamado grupo tiol o grupo sulfhidrilo. Tradicionalmente los tioles son denominados mercaptanos
  23. 23.  La mayoría de los tioles son líquidos incoloros que tienen un olor parecido al del ajo. El olor de tioles es a menudo fuerte y repulsivo, en particular los de bajo peso molecular  Debido a la pequeña diferencia de electronegatividad entre el azufre y el hidrógeno, un enlace S-H es prácticamente no polar. Por lo tanto, el enlace S-H en los tioles tiene menor momento dipolar en comparación con el enlace O-H del alcohol. Los tioles muestran poca asociación por enlaces de hidrógeno con el agua y las moléculas entre sí. Por lo tanto tienen puntos de ebullición inferiores y son menos solubles en agua y otros disolventes polares que los alcoholes de similar peso molecular  La oxidación es la única reacción de los tioles que es importante dentro del estudio de las proteínas. Los tioles se pueden oxidar a disulfuros, compuestos cuyas moléculas poseen dos átomos de azufre unidos por un enlace covalente, R-S-S-R’ Grupos sulfhidrilos

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