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. 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. 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
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. 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
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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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
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. 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
