Alcoholes y Fenoles: Estructura, Propiedades, Nomenclatura y Reactividad

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Alcoholes y Fenoles

Estructura y Clasificación

Los alcoholes son compuestos orgánicos que contienen un grupo funcional hidroxilo (–OH) unido a un carbono con hibridación sp3. Su fórmula general es R–OH. Los fenoles son compuestos aromáticos con un grupo –OH unido directamente a un carbono del anillo bencénico (sp2).

Ángulo de enlace: En metanol, el ángulo C–O–H es de 108.9°, similar al agua pero ligeramente mayor debido a la presencia del grupo alquilo.
Clasificación por número de grupos –OH: Monohidroxilados (un –OH), dihidroxilados (dos –OH), trihidroxilados (tres –OH).
Clasificación por tipo de cadena: Alifáticos (ROH) y aromáticos (ArOH o PhOH).
Clasificación por sustitución: Primario (1°), secundario (2°), terciario (3°), según el número de cadenas R unidas al carbono con el grupo –OH.

Comparación de ángulos y longitudes de enlace en agua y metanol Estructura de metanol con ángulo de enlace Modelo molecular de metanol Estructura de etanol Ejemplos de alcoholes con diferentes cadenas y estructuras Alcohol primario, secundario y terciario

Los fenoles se derivan de hidrocarburos aromáticos y presentan el grupo –OH unido a un carbono del anillo bencénico. El fenol (C6H5OH) es el más sencillo.

Estructura del fenol Ejemplos de fenoles polihidroxilados

Nomenclatura

La nomenclatura de alcoholes y fenoles sigue reglas específicas de la IUPAC:

La cadena principal es la más larga que contiene el grupo –OH.
Se numera la cadena para que el –OH tenga el localizador más bajo.
El nombre se forma cambiando la terminación –o del alcano por –ol.
Si hay grupos funcionales de mayor prioridad, el alcohol se nombra como sustituyente (hidroxi-).
En dioles y trioles, se indica la posición de cada grupo –OH y se usa el sufijo –diol o –triol.

Ejemplos de nomenclatura de alcoholes Ejemplo de alcohol cíclico

Los fenoles suelen nombrarse como derivados del fenol, usando números o los prefijos orto (1,2-), meta (1,3-) y para (1,4-) para indicar la posición de los sustituyentes. Algunos nombres comunes son ampliamente utilizados.

Ejemplo de posiciones de sustituyentes en fenoles Ejemplo de fenol disustituido Ejemplo de fenol trisustituido Ejemplos de fenoles con nombres comunes

Propiedades Físicas

Las propiedades físicas de los alcoholes y fenoles están determinadas por la presencia del grupo –OH, que permite la formación de enlaces de hidrógeno.

Los alcoholes de hasta 11-12 carbonos suelen ser líquidos a temperatura ambiente.
La solubilidad en agua disminuye al aumentar la longitud de la cadena carbonada.
Los alcoholes son más polares que los hidrocarburos y presentan puntos de ebullición elevados debido a los enlaces de hidrógeno.
Los fenoles son menos solubles en agua que los alcoholes, pero más solubles en disolventes orgánicos.

Alcohol	Solubilidad en agua
metílico	miscible
etílico	miscible
n-propílico	miscible
t-butílico	miscible
isobutílico	10.0%
n-butílico	9.1%
n-pentílico	2.7%
ciclohexílico	3.6%
n-hexílico	0.6%
fenol	9.3%
hexano-1,6-diol	miscible

Tabla de solubilidad de alcoholes en agua

Estructura	Masa Molar	Momento dipolo (D)	Punto de ebullición (°C)
H3C–CH2–CH2–CH2–CH3	72	0	36
H3C–CH2–O–CH2–CH3	74	1.18	35
H3C–CH2–CH2–Cl	79	2.1	47
H3C–CH2–CH2–CHO	72	2.72	76
H3C–CH2–CH2–OH	74	1.63	118

Tabla de comparación de propiedades físicas Comparación de polaridad y punto de ebullición

Importancia de Alcoholes y Fenoles

Los alcoholes y fenoles tienen múltiples aplicaciones industriales y biológicas:

Disolventes, intermediarios químicos, productos farmacéuticos, cosméticos, detergentes, anticongelantes.
El fenol es antiséptico, anestésico local, pero también tóxico e irritante.
Participan en la síntesis de resinas, explosivos (ácido pícrico), y medicamentos (aspirina).

Síntesis de la aspirina

Acidez de Alcoholes y Fenoles

La acidez de los alcoholes es similar a la del agua, pero disminuye con el aumento de sustituyentes alquilo. Los fenoles son mucho más ácidos que los alcoholes debido a la estabilización por resonancia del ion fenóxido.

La acidez relativa: H2O > ROH > HC≡CH > NH3 > RH
Los alcoholes halogenados son más ácidos por el efecto inductivo de los halógenos.
En fenoles, los sustituyentes que atraen electrones aumentan la acidez, mientras que los que donan electrones la disminuyen.

Formación de ion alcóxido Tabla de constantes de disociación ácida de alcoholes Tabla de pKa de alcoholes y otros compuestos Disociación del fenol Resonancia del ion fenóxido

Síntesis de Alcoholes

Los alcoholes pueden sintetizarse a partir de alquenos, halogenuros de alquilo y compuestos carbonílicos:

Hidratación de alquenos: Adición de agua catalizada por ácido.
Sustitución nucleofílica de halogenuros de alquilo: Reacción SN2 o SN1 según el sustrato.
Reducción de compuestos carbonílicos: Uso de NaBH4 (aldehídos/cetonas) o LiAlH4 (más reactivo).
Adición de reactivo de Grignard a compuestos carbonílicos: Permite obtener alcoholes primarios, secundarios o terciarios según el compuesto carbonílico utilizado.

Hidratación de alquenos Sustitución nucleofílica con haluro de alquilo Mecanismo SN2 Reducción de compuestos carbonílicos Ejemplo de reducción catalítica Obtención del reactivo de Grignard Ejemplo de formación de reactivo de Grignard Adición de Grignard a compuesto carbonílico Mecanismo de adición de Grignard Protonación del alcóxido Obtención de alcohol primario con Grignard Adición de Grignard a epóxido

Reacciones de Alcoholes: Sustitución y Eliminación

Los alcoholes pueden sufrir reacciones de sustitución (formando halogenuros de alquilo) y eliminación (formando alquenos):

Sustitución: Conversión de alcoholes en halogenuros de alquilo mediante HX, haluros de fósforo, o P/I2. El mecanismo puede ser SN1 (alcoholes terciarios/secundarios) o SN2 (primarios).
Eliminación: Deshidratación con ácido sulfúrico produce alquenos, siguiendo la regla de Saytzeff.

Estructura de alcohol Tipos de reacciones de alcoholes Mecanismo SN1 Conversión de butan-1-ol en 1-bromobutano, paso 1 Conversión de alcohol ter-butílico en bromuro de ter-butilo Reacción con haluro de fósforo Mecanismo de reacción con PBr3, paso 1 Eliminación unimolecular para formar alqueno

Oxidación de Alcoholes

La oxidación de alcoholes depende de su tipo:

Alcohol primario: Se oxida a aldehído y luego a ácido carboxílico.
Alcohol secundario: Se oxida a cetona.
Alcohol terciario: Resistente a la oxidación, solo se oxida bajo condiciones drásticas.

Agentes oxidantes comunes: KMnO4, K2Cr2O7, PCC, reactivo de Jones.

Alcoholes como Nucleófilos y Electrófilos

Los alcoholes pueden actuar como nucleófilos (rompiendo el enlace O–H) o como electrófilos (rompiendo el enlace C–O tras activación por protonación o tosilación).

Resumen

Los alcoholes y fenoles presentan una gran variedad de estructuras y propiedades.
Su reactividad depende del tipo de alcohol/fenol y de los grupos funcionales presentes.
Son fundamentales en síntesis orgánica y en la industria química.