FENOLES

INTRODUCCIÓN

NOMENCLATURA

ESTRUCTURA Y ENLACE

PROPIEDADES FÍSICAS

PROPIEDADES QUÍMICAS

FENOLES

INTRODUCCIÓN

Compuestos que tienen un grupo funcional unido directamente a un anillo al anillo de benceno.

Muchas de sus propiedades son análogas a las de los alcoholes.Son compuestos bifuncionales; el grupo hidroxilo y el anillo aromático interaccionan con gran fuerza y afectan su reactividad.Son de gran importancia en la industria.

NOMENCLATURA

La palabra fenol se utiliza como nombre de una sustancia (hidroxibenceno) o de la familia de los compuestos aromáticos hidroxisustituidos.La numeración del anillo comienza en el carbono con el sustituyente hidroxilo, y continúa en la dirección que asigna el número menor al siguiente carbono sustituido. Los sustituyentes se mencionan en orden alfabético.

NOMENCLATURA

A los tres dihidroxi derivados del benceno se les puede llamar 1,2-, 1,3-, 1,4—bencenodiol, pero se le conoce más por sus nombres comunes , estos son nombres son aceptados por la IUPAC.

NOMENCLATURA

Como la estructura de un fenol incluye al anillo bencénico, con frecuencia se utilizan los términos orto (1,2-disustituido), meta (1,3-disustituido), para (1,4-disustituido) en los nombres comunes.

NOMENCLATURA

Algunos ejemplos:

ESTRUCTURA Y ENLACE

El fenol es plano, con un ángulo C-O-H de

109⁰, casi igual que el ángulo tetraédrico y el

ángulo C-O-H de 108,5⁰ del metanol.Los enlaces de los

carbonos con hibridación sp2 son más cortos que los de los carbonos con hibridación sp3, los fenoles no son la excepción. La distancia de enlace C-O en el fenol es un poco menor que en el metanol.

ESTRUCTURA Y ENLACEEn términos de resonancia, la menor distancia C-O en el fenol se puede atribuir al carácter parcial del enlace doble causado por la conjugación del par de e- no compartido del oxígeno con el anillo aromático.Muchas de las propiedades de los fenoles reflejan la polarización que implica la descripción con la resonancia. En los fenoles el oxígeno del hidroxilo es menos básico y el protón del hidroxilo es más ácido que en los alcoholes. Los electrófilos atacan al anillo aromático de los fenoles con mayor rapidez que con la que atacan al benceno, lo que indica que el anillo en las posiciones orto y para con respecto al grupo hidroxilo, es relativamente rico en e-


El grupo hidroxilo ejerce una fuerte influencia en las propiedades físicas.

Forman puentes de hidrógeno con otras moléculas de fenol y con agua, debido a esto tienen puntos de fusión y ebullición más elevados.


Son más solubles en agua que los arenos y los halogenuros de arilo de peso molecular semejante.

El fenol es poco soluble en agua ya que aunque presentan el puente de hidrógeno, la proporción de carbonos con respecto a la cantidad de –OH es muy baja.

Para que los compuestos que contienen grupos –OH sean solubles en agua la razón entre carbonos y grupos –OH no debe ser mayor de 3:1. El fenol es el miembro más pequeño de este grupo y contiene 6 átomos de carbono y sólo uno de -OH.


Los demás monofenoles poseen mayor número de carbonos y sólo un grupo OH, por ello son insolubles en agua. Los difenoles y polifenoles con más de un grupo –OH presentan mayor solubilidad en el agua.


Los fenoles más sencillos son líquidos o sólidos blandos e incoloros y se oxidan con facilidad por lo que se encuentran coloreados. En presencia de impurezas o bajo influencia de la luz, el aire y ciertos compuestos como el cobre y el hierro, el fenol puede teñirse de amarillo, marrón o rojo.


Aparte de su acidez la propiedad química más notable de un fenol es la reactividad extremadamente elevada de su anillo en la sustitución electrofílica. La acidez desempeña un papel importante incluso en la sustitución anulan ya que la ionización de un fenol genera el grupo -O, aun mas liberador de e- que el -OH, debido a su carga negativa.

Los fenoles no solo dan las reacciones de sustitución electrofílica típicas en la mayoría de los compuestos aromáticos, sino también muchas otras, que son posibles gracias a la reactividad excepcional del anillo.


REACCIONES DE SUSTITUCIÓN ELECTRÓFILICA AROMÁTICA DE LOS FENOLES

HALOGENACIÓN: La bromación y cloración de fenoles se lleva a acabo con facilidad, aun en ausencia de un catalizador. La sustitución se hace principalmente en la posición para, respecto al grupo hidroxilo. Cuando se bloque la posición para, se observa la sustitución orto.


NITRACIÓN: Los fenoles se nitran al tratarlos con una solución diluida de ácido nítrico en agua o ácido acético. No es necesario usar mezclas de ácido sulfúrico y nítrico por la gran reactividad de los fenoles.


NITROSACIÓN: Al acidificar soluciones acuosas del nitrito de sodio se forma el catión nitrosilo, que es un electrófilo débil y ataca al anillo de un fenol, fuertemente activado. El producto es un nitrosofenol.


SULFONACIÓN: Al calentar un fenol con ácido sulfúrico se provoca la sulfonación del anillo.


ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS: Los alcoholes, en combinación con ácidos, son una fuente de carbocationes. El ataca de un carbocatión en el anillo de un fenol, rico en electrones, favorece su alquilación.


ACILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS: En presencia del cloruro de aluminio, los cloruros de acilo y los anhídridos de ácido carboxílico acilan el anillo aromático de los fenoles.


REACCIÓN CON SALES DE ARENODIAZONIO: Al agregar un fenol a una solución de una sal de diazonio obtenida a partir de una amina aromática primaria, se forma un compuesto azoico. La reacción se lleva a cabo en un pH tal que haya presente una parte importante del fenol en forma de su ión fenóxido. El ión diazonio actúa como electrófilo ante el anillo del ión fenóxido, fuertemente activado.


REACCIÓN DE KOLBE-SCHMITT

ANÁLISIS ESPECTROSCÓPICO DE FENOLES

INFARROJO: En los espectros de IR de los fenoles se combinas las propiedades de los alcoholes y de los compuestos aromáticos. Las absorbencias de hidroxilo debidas al alargamiento de O-H se encuentran en la región de 3600 cm-1, y la banda causada por el alargamiento de C-O aparece alrededor de los 1200 a 1500 cm-1. Estas propiedades se puede ver en el espectro de IR del p-cresol en la figura


RMN DE 1H: Con frecuencia, las señales de los protones del hidroxilo de los fenoles, en la espectroscopia de RMN 1H, son anchas, y su desplazamiento químico, al igual que su acidez, está entre el de los alcoholes y el de los ácidos carboxílicos. El intervalo es d 4 a 12, y el desplazamiento químico exacto depende de la concentración, el disolvente y la temperatura. El protón fenólico en el espectro de RMN 1H del p-cresol, por ejemplo aparece en d 5,1.


Observe también que los carbonos más protegidos del anillo aromático son aquellos que están en orto y para respecto al grupo hidroxilo, lo que confirma la experiencia de que el grupo OH dona e- de preferencia a esas posiciones.

RMN 13C: En comparación con el del C-H, el carbono del C-O de un fenol está desprotegido unas 25 ppm. Por ejemplo, en el caso del m-cresol, el carbono de C-O presenta la señal a campo más bajo.


UV-VIS: igual que con las arilaminas, se consigue información observando el comportamiento de los fenoles en los espectros de UV-VIS, en términos de la forma en que el grupo OH afecta al cromóforo benceno.Un grupo OH afecta al espectro de UV-VIS del benceno en forma parecida a la de un grupo NH2, pero en menor grado. Sin embargo, en solución básica, donde el OH se convierte en O-, el desplazamiento a mayores longitudes de onda es mayor que el grupo NH2


ESPECTROMETRÍA DE MASAS: La cima de un ión molecular es por lo general bastante prominente en el espectro de masa de los fenoles. Es, por ejemplo, el punto más intenso en el fenol.

BIBLIOGRAFÍA:

CAREY, Francis A., “Química Orgánica”, sexta edición, 2006. Páginas 1005-1008, 1015-1019, 1024-1027.

WADE, L.G.; "Química Orgánica", quinta edición, 2004. Páginas 410-411, 4117-418.

http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l14/fenol0.html (2012-Marzo-15)

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