E6B2010: Clasificación de alcoholes
CLASIFICACIÓN DE ALCOHOLES
OXIDACIÓN CON ÁCIDO CRÓMICO
TEST DE LUCAS
Godoy, Valeria y Vega, Jaime
Laboratorio de química orgánica III, Departamento de Química
Universidad Tecnológica Metropolitana
Fundamentación Teórica
Los alcoholes son el grupo de compuestos químicos que resultan de la sustitución de uno o varios átomos de hidrógeno (H) por grupos hidroxilo (-OH) en los hidrocarburos saturados o no saturados, donde el carbono que posee el grupo hidroxilo (-OH) posee una hibridación sp3. Se caracterizan por poseer puntos de ebullición mas alto que el de un hidrocarburo que posea su mismo peso molecular, son sustancias polares. Los alcoholes se pueden clasificar en primarios, secundarios y terciarios, esto depende del tipo al que pertenece el carbono donde se encuentra el grupo hidroxilo (-OH), el que puede ser primario, secundario o terciario.
Test de Lucas
Es un método de identificación y clasificación de alcoholes, en el cual se utiliza el reactivo de Lucas, una solución de cloruro de Zinc (ZnCl2) y ácido clorhídrico (HCl). Dicho método se basa en la sustitución del ion hidroxilo del alcohol por un ion cloruro para así formar un cloro alcano, el cual se lleva acabo por un mecanismo de sustitución nucleofilica unimolecular (SN1) en el caso de alcoholes secundarios y terciario, en donde el ion hidronio proveniente del ácido protona al ion hidroxilo del alcohol, para que así la molécula de agua producida sea sustituida por el ion cloruro, que es un nucleofilo mas fuerte que dicha molécula de agua. Al ocurrir la sustitución y generarse el cloro alcano se generan dos fase y esto se debe que el cloro alcano es insoluble en el alcohol debido a que este es apolar a diferencia del alcohol que es polar. La velocidad en que ocurre esta reacción depende del carbocatión intermediario, el cual mientras mas grupos alquilos posea, mas estable será y a su vez mas rápida se dará la reacción y esto sirve para identificar que tipo de alcohol es el analizado, ya que la reacción se da mas rápido en alcoholes terciarios por la estabilidad del carbocatión producido en la sustitución, a si mismo los alcoholes secundarios reaccionan por sustitución SN1, pero a una velocidad menor al de los alcoholes terciarios, por generarse un carbocatión no tan estable como en el terciario, demorándose la reacción alrededor de 10 o 15 minutos, la cual se puede agilizar con aplicación de calor mediante baño maría.
Los alcoholes primarios también generan un cloro alcano con la aplicación del reactivo de Lucas, pero con la diferencia que la reacción se demora entre unas cuantas horas o días. La sustitución de alcoholes primarios no es SN1 sino SN2, por lo cual la sustitución sucede en un solo paso, en donde ocurre el debilitamiento del enlace del ion hidroxilo y la formación del enlace del ion cloruro y el carbono al mismo tiempo, llamado estado de transición.
Limitaciones del reactivo de Lucas:
El alcohol debe ser soluble en el reactivo de Lucas, ya que el cloruro de alquilo no lo es. La solubilidad del alcohol en el reactivo de Lucas establece severas limitaciones en el tipo de alcohol que se puede emplear. En general, se pueden usar los alcoholes monofuncionales con seis o menos átomos de carbono y casi todos los alcoholes polifuncionales.
Reacciones con test de Lucas:
Mecanismo de reacción SN1 para alcoholes secundarios ( sec-butanol ).
Mecanismo de reacción SN1 de alcoholes terciarios ( ter-butanol ).
Oxidación con Ácido Crómico
El termino de oxidación en compuestos organicos corresponde al aumento de enlaces Carbono - Oxigeno y/o la disminución de enlaces Carbono - Hidrogeno. Los alcanos se pueden oxidar a alcoholes generandose un enlace Carbono - Oxigeno y luego los alcoholes se pueden oxidar a aldehídos o cetonas, los cuales poseen dos enlaces Carbono - Oxigeno. Los aldehídos se pueden oxidar nuevamente a ácido carboxílico produciendose tres enlaces Carbono - Oxigeno, mientras que las cetonas no sufren más oxidación . Los alcoholes terciarios no se pueden oxidar por la carencia de Hidrogenos en el Carbono que se quiere oxidar.
El reactivo ácido crómico constituye el procedimiento más eficiente para oxidar alcoholes, en especial secundarios. El ácido crómico se prepara disolviendo dicromato de potacio en una mezcla de ácido sulfúrico y agua. La especie activa en la mezcla probablemente sea el ácido crómico, o bien el ión cromato ácido.
El mecanismo de oxidación del ácido crómico implica probablemente la formación de un éster cromato. La eliminación de este éster produce la forma oxidada del alcohol a oxidar, a su vez se produce la forma reducida del Cromo (IV) y a su vez vuelve a reducirse a su forma mas estable como Cromo (III). Esta reacción de oxidación se lleva acabo mediante un mecanismo E2, el cual corresponde a una eliminación Bimolecular. Dicho mecanismo solo ocurre en alcoholes primarios y secundarios, en alcoholes terciarios no ocurre esta reacción por no existir Hidrogenos, debido a que ya fueron sustituidos.
La reducción del Cromo (VI) a Cromo (III) queda de manifiesto en el cambio de color, ya que se observa el cambio de naranjo a verde azulado, ya que el Cromo (VI) s de color anaranjado y a su vez el Cromo (III) es verde azulado, con dicho viraje de color se puede comprobar si el alcohol analizado es primario, secundario o terciario, ya que si hay cambio de color se debe a que sucedio la reacción por lo cual estamos en presencia de un alcohol primario o secundario y si no hay cambio de color estamos frente a un alcohol terciario.
Oxidación de alcoholes.
Mecanismo de reacción de alcohol primario con Ácido Crómico.
El aldehído formado puede reaccionar con el ácido crómico y oxidarse a ácido carboxilico.
Mecanismo de reacción de un alcohol secundario con Ácido Crómico.
Como el alcohol terciario no tiene Hidrógenos que se puedan sustituir no sufre reacción de oxidación.
Test de Lucas:
Materiales:
- Tubos de ensayo
- Vaso precipitado de 50mL.
- Vaso precipitado de 500mL
- Gotarios
- Gradilla de madera
- Trípode
- Rejilla de asbesto
- Mechero Bunster
- Pinzas para tubo de ensayo
- Pipeta de 10 mL
Reactivos:
- Cloruro de Zinc P.A.
- Ácido Clorhídrico (Merc) P.A.
- Muestra Ogánica: Etanol (alcohol primario) P.A.; Sec-Butanol (alcohol secundario) P.A.; Tert-Butanol (alcohol terciario) P.A.
Preparación del reactivo de Lucas
Masar 16 g de Cloruro de Zinc y trasvasije a un vaso de precipitado de 50mL, luego incorpore al vaso precipitado 10 mL de Ácido Clorhídrico y solubilizar la solución.
Procedimiento
- A tres tubos de ensayo limpios y secos adicione 2 mL de cada alcohol, primario, secundario y terciario.
- Luego agregue 4 mL del reactivo de Lucas a cada tubo, agitar y tapar para evitar perdida de sustancia.
- Observe los cambios que experimentan los alcoholes.
- Los alcoholes que no reaccionen luego de diez minutos a temperatura ambiente, someter a baño maría durante 5 minutos o hasta observar un cambio.
Oxidación de alcoholes con Ácido Crómico
Materiales
- 3 Tubos de ensayo
- Vaso de precipitado de 50 mL
- Gotarios
- Pipeta de 10 mL
Reactivos
- Dicromato de Potasio (Sigma-Aldrich) P.A.
- Ácido Sulfúrico (Analytic) P.A.
- Agua destilada
- Muestra Orgánica: Etanol (alcohol primario) P.A.; Sec-Butanol (alcohol secundario) P.A.; Tert-Butanol (alcohol terciario) P.A.
Preparación de Ácido Crómico
Mazar 33.76 g. de Dicromato de Potacio y soluvilizar con agua destilada, luego adicione 28 mL de Ácido Sulfúrico y agitar hasta que la mezcla se encuentre totalmente homogenizada.
Procedimiento
- Monte una batería de tres tubos de ensayo y a cada uno respectivamente agregue 2 mL de la muestra de alcohol primario, secundario y terciario.
- Adicione algunas gotas de solución de Ácido Crómico a cada tubo.
- Deje reaccionar por unos 5 minutos.
- Observe si a ocurrido algún cambio.
Bibliografia:
- CAPITULO 5 Y 7, QUIMICA ORGANICA, UNIVERSITY OF MONTANA, RALPH Y JOAN FESSENDEN, 1983, GRUPO EDITORIAL IBERIAMÉRICANO.
- http://www.textoscientificos.com/quimica/alcoholes