ÉTERES NOTAS ADICIONALES DE NOMENCLATURA PROPIEDADES FÍSICAS, PREPARACIÓN Y QUÍMICA

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1 ÉTERES NOTAS ADICIONALES DE NOMENCLATURA PROPIEDADES FÍSICAS, PREPARACIÓN Y QUÍMICA

2 Nomenclatura y Propiedades Físicas de los Éteres Los éteres son, formalmente, derivados de los alcoholes en los que el protón del hidróxido ha sido reemplazado por un grupo alquilo. Ya vimos, al tratar la nomenclatura general de los compuestos orgánicos, que en el sistema de la IUPAC, los éteres se nombran como alcoxialcanos, en los que el sustituyente de menor tamaño se considera como parte del grupo alcoxi y la cadena mas larga define el sistema alcano: En la nomenclatura común, se nombran, en orden alfabético, los dos grupos alquilo,seguido de la palabra éter. Así, CH 3 OCH 3 es dimetil éter, CH 3 OCH 2 CH 3 es etil metil éter, etc. Los éteres son, generalmente, muy poco reactivos (Exeptuando los éteres cíclicos, con tensión de anillo, como veremos luego) y es por ello, precisamente, que suelen usarse como solventes en muchas reacciones orgánicas. Algunos de esos solventes son éteres cíclicos que pueden contener una ó varias funciones éter y tienen todos ellos nombres comunes

3 Los éteres cíclicos, son miembros de la clase de compuestos orgánicos denominados heterocíclos, en los que uno ó más átomos de carbono de un cicloalcano se han reemplazado porun heteroátomo, en éste caso, oxígeno. El sistema mas simple para nombrar los éteres cíclicos está basado en la raiz oxacicloalcano, en la que el prefijo oxa indíca el reemplazo de carbono por oxígeno en el anillo. Así, los éteres cíclicos de tres miembros son oxaciclopropanos (nombrados también como: oxiranos, epóxidos, yóxidos de etileno), los sistemas de cuatro miembros son oxaciclobutanos (ó también oxetanos ), y los próximos dos homólogos superiores son oxaciclopentanos (ó tetrahidrofuranos ) y oxaciclohexanos (ótetrahidropiranos ). Los compuestos se numeran empezando siempre por el átomo de oxígeno y siguiendo en torno al anillo, para localizar los sustituyentes. Poliéteres cíclicos, íli que contienen múltiples l grupos funcionales éter y en los que se repite una unidad básica de 1,2 etanodiol, se nombran como éteres corona, debido a que las moléculas, en estado cristalino, y presumiblemente en solución, adoptan conformaciones que recuerdan a una corona. En la Figura se muestra el poliéter 18 corona 6. El mapa de potencial electrostático, a la derecha, muestra que el interior del anillo es simetricamente rico en electrones, como cosecuencia de los pares de electrones de los oxígenos éter

4 La Ausencia de Enlaces por Puente de Hidrógeno Afecta las Propiedades Físicas de los Éteres La fórmula molecular l de éteres simples es C n H 2n+2 O, idéntica a la de susalcoholes l isómeros. Sin embargo, debido a la ausencia de enlaces por puente de hidrógeno, los puntos de ebullición de los éteres son mucho más bajos que los de los correspondientes alcoholes. Los dos miembros más bajos en la serie son miscibles, en alguna proporción, con el agua, pero los éteres se hacen menos solubles en agua a medida que aumenta el tamaño del resto hidrocarbonado. Por ejemplo, el dimetil éter es completamente soluble en agua, mientras que el dietil éter forma una disolución acuosa de, aproximadamente, sólo el 10% en volumen.

5 Los poliéteres solvatan iones metálicos: Éteres corona y Ionóforos Como ya sabemos, el oxígeno, en los éteres, al igual que en los alcoholes se comporta como una base de Lewis, esto es, los pares de electrones no enlazantes pueden coordinarse con metales deficientes en electrones, tal como ya vimos para el magnesio en los reactivos de Grignard. Este poder de solvatación es particularmente notable en los poliéteres, en los que varios de tales átomos de oxígeno pueden rodear a un ión metálico. La estructura de los éteres corona les permite funcionar como efectivas fundas para cationes, incluyendo aquellos que se encuentran en sales ordinarias. De esta forma, los éteres coronas pueden lograr que sales inorgánicas se hagan solubles en solventes orgánicos. P.ej., permanganato potásico, un sólido de color violeta profundo, completamente insoluble en benceno, se disuelve facilmente en dicho solvente si se le añade 18-corona-6. Esta solución es útil porque permite llevar a cabo oxidaciones con permanganato potásico en solventes orgánicos.

6 El tamaño de la cavidad en un éter corona puede ser diseñada a la medida, para permitir la unión selectiva a sólo ciertos cationes- aquellos cuyo radio iónico se acomode mejor al poliéter. Este concepto se ha extendido, con éxito, a tres dimensiones, mediante la síntesis de poliéteres cíclicos denominados criptandos, altamente selectivos en su unión a metales alcalinos y otros metales. El interés de esos compuestos fué reconocido en la concesión del premio Nobel de Química en 1987, compartido por Cram, Lehn y Pedersen. Los éteres corona y los criptandos son llamados, a menudo, agentes de transportet iónico y forman parte de una clase general de compuestos denominados ionóforos, que se autoorganizan en torno a cationes por coordinación. En general, el resultado de esta interacción es que la naturaleza polar, hidrofílica del ión queda enmascarada por una capa hidrofóbica que hace que el ión sea mucho más soluble en solventes no polares. En la Naturaleza, los ionóforos pueden transportar iones a través de las membranas celulares, hidrofóbicas. El balance iónico entre el interior y el exterior de la célula debe estar regulado cuidadosamente para asegurar la supervivencia de la célula y cualquier alteración indebida es causa de destrucción celular.

7 Esta propiedad es útil en medicina, en la lucha contra microorganismos invasores, mediante antibióticos con estructura poliéter. Sin embargo, debido a que el transporte iónico juega un papel p importantes en la transmisión nerviosa, algunos ionóforos naturales, presentes en muchos organismos,fundamentalmente de la fauna marina, son altamente tóxicos y, en ocasiones mortales.

8 Síntesis de Williamson de éteres Los alcóxidos son excelentes nucleófilos. Así, el modo mas simple de sintetizar un éter es hacer reaccionar un alcóxido con un haluro de alquilo ó con un éster sulfonato (normalmente un tosilato) primarios, bajo condiciones típicas S N 2. Esta metodología se conoce como Síntesis de éteres de Williamson. Como solvente puede usarse el alcohol ácido conjugado del alcóxido, pero, a menudo, otros solventes polares apróticos, tales como dimetilsulfóxido (DMSO) ó hexametilfosfórico triamida (HMPA), son mejor elección. Recuerda que los alcóxidos son, también, bases fuertes y, por tanto, su uso en la síntesis de éteres está restrigido a agentes alquilantes primarios (sin impedimento estérico); de otra manera, se formarían cantidades significativas de alquenos vía el mecanismo E2.

9 Los éteres ciclicos también pueden preparase mediante síntesis de Williamson intramolecular La síntesis de Williamson intramolecular permite la preparación de éteres cícícos de varios tamaños, incluyendo anillos pequeños. En aquellos caso en que la reacción S N 2 intermolecular compite con su contrapartida intramolecular, el proceso intermolecular puede suprimirse, de manera efectiva, usando condiciones de alta dilución, lo que reduce drásticamente la velocidad del proceso bimolecular.

10 El tamaño del anillo controla le velocidad de formación de éteres cíclicos. El efecto de grupo vecino Datos experimentales muestran que las velocidades relativas de formación de éteres cíclicos, mediante la síntesis de Williamson, siguen la siguiente pauta: Qué factores están operando aquí?. La respuesta incluye contribuciones tanto entálpicas como entrópicas a las energías de los correspondietes estados de transición. El efecto de entalpía mas obvio es la tensión de anillo, y, si fuera dominante, los anillos mas tensionados debería formarse a velocidad más baja, aunque el efecto de tensión no pueda manifestarse totalmente en la estructura del estado de transición. Sin embargo, otros dos factores contrarestan esta tendencia. Por un lado la entropía, que favorece la formación de anillos más pequeños. Para alcanzar el estado de transición que da lugar a la formación de anillo, los extremos opuestos de la molécula deben aproximarse el uno al otro. En esta conformación, la rotación en torno a los enlaces sencillos carbono-carbono que intervienen está restringida y se reduce la dispersión de energía en la molécula. Este efecto es más severo para cadenas largas, lo que hace más dificilil la formación de anillos de tamaño medio ó grande. En contraste, la formación de anillo a partir de cadenas más cortas requiere menos restricción de rotación de enlace y, por tanto, una reducción desfavorable de entropía, más pequeña.

11 Sin embargo, la entropía, por si sola, no puede explicar porqué los anillos de tres miembros son los que se generan mas rapidamente. En 2-haloalcóxidos, especialmente, opera un segundo fenómeno entálpico, que ha sido denominado efecto de proximidad ó efecto de participación de grupo vecino. Para comprenderlo, es necesario recordar que todas las reacciones S N 2 adolecen, en grado variable, de impedimento estérico en el nucleófilo. En 2-haloalcóxidos (y en precursores relacionados de anillos de tres miembros), la parte nucleofílica de la molécula está tan próxima al carbono electrofílico que, parte de la tensión del estado de transición está ya presente en el estado fundamental. En otras palabras, la molécula es activada a lo largo de la coordenada de reacción del proceso de sustitución normal (no tensionado). La síntesis de Williamson intramolecular es estereoespecífica De acuerdo con lo esperado para un mecanismo S N 2, el proceso transcurre con inversiòn de configuraciòn en el àtomo de carbono que porta el grupo saliente. Solamente una conformaciòn del haloalcòxido puede sufrir sustituciòn de forma eficiente. i P.ej. La formaciòn de oxaciclopropano requiere una disposiciòni iò anti del nucleòfilo y el grupo saliente. Las dos conformaciones gauche alternativas, no pueden dar el producto

12 Quimioluminiscencia de 1,2-dioxaciclobutanos (dioxetanos) Un ejemplo de cómo la Naturaleza ya hacìa uso de síntesis de éteres, tipo williamson, para producir el fenómeno de la quimioluminiscencia.

13 Síntesis de Èteres a Partir de Alcoholes Una ruta más simple, aunque menos selectiva, para obtener èteres, es la reacciòn de un àcido inorgànico fuerte (p.ej. H 2 SO 4 ),con un alcohol. La protonaciòn del grupo OH de un alcohol, genera agua como grupo saliente. El desplazamiento nucleofìlico del agua por una segunda molècula de alcohol, da el correspondiente alcoxialcano. Este mètodo permite preparar, unicamente, èteres simètricos. p p p,, Por otra parte, si se emplean temperaturas más altas, lo que se observa es la eliminaciòn de agua para dar el correspondiente alqueno, a travès de un proceso E2, en el que una molècula neutra de alcohol actùa como base

14 Èteres secundarios y terciarios pueden, tambièn, prepararse mediante esta metodologìa. Sin mbargo, en este caso se forma inicialmente un carbocatiòn que es atrapado por otra molècula de alcohol, en un proceso tipicamente S N 1. La principal reacciòn secundaria en este caso, es la eliminaciòn E1, que de nuevo, se hace la reacciòn principal a temperaturas más elevadas. Más complicado resulta obtener, por èste mètodo, èteres conteniendo dos grupos alquilo diferentes, ya que la mezcla de dos alcoholes en presencia de un àcido, resulta, usualmente, en la formaciòn de los tres productos posibles. Sin embargo, se pueden preparar, con buen rendimiento, èteres mixtos, conteniendo un grupo alquilo terciario y uno primario ò secundario, en la presencia de àcidos diluidos. En esas condiciones, el carbocatiòn terciario, que se forma mucho más rapidamente, es atrapado pr el otro alcohol.

15 Los Èteres tambièn pueden obtenerse por alcoholisis Los èteres terciarios y secundarios pueden formarse tambièn por alcoholìsis de los correspondientes haloalcanos ò sulfonatos de alquilo. Simplemente,el material de partida, se disuelve en un alcohol hasta que el proceso S N 1 se haya completado. Reacciones de los Èteres Como ya mencionamos, los èteres son, normalmente bastante inertes; sin embargo, reaccionan lentamente con oxìgeno mediante un mecanismo radicalario para dar hidroperòxidos y peróxidos. Los peróxidos pueden descomponerse explosivamente, por lo que deben tomarse precauciones extremas con muestras de èteres que hayan estado expuestas al aire por varios días.

16 Una reacciòn mas ùtil es la apertura de èteres por àcidos fuertes. El oxìgeno de los èteres, al igual que el de los alcoholes, puede protonarse para generar iones alquiloxonio. La reactividad subsiguiente de esos iones depende de los sustituyentes alquilo. Con grupos alquilo primarios y àcidos nucleofílicos fuertes, tales como HBr, se produce desplazamiento S N 2. Los èteres terciarios son grupos protectores para los alcoholes. Los èters que contienen grupos alquilo terciarios se transforman incluso con àcidos Los èters que contienen grupos alquilo terciarios, se transforman, incluso con àcidos diluidos, para dar carbocationes terciarios, intermedios que pueden ser atrapados en procesos S N 1, en presencia de buenos nucleófilos, ó deprotonados en su ausencia:

17 Debido a que, como ya vimos, los èteres terciarios pueden obtenerse en condiciones, similarmente suaves a partir de alcoholes, se usan, con frecuencia, como grupos protectores para la funciòn hidroxi. Un grupo protector, logra que una funcionalidad especìfica en una molécula se haga no reactiva con respecto a reactivos y condiciones que, de otra manera, normalmente la transformarían. Dicha protección permite hacer química en cualquier otro lugar de la molécula, sin interferencia. Posteriormente, la funciòn original que había sido protegida, puede ser reestablecida (desprotecciòn). Un grupo protector, para que sea efectivo, debe poder introducirse de manera reversible, de forma sencilla y con alto rendimiento. Los èteres terciarios cumplen con tales requisitos y protegen a los alcoholes de: bases, reactivos organometálicos, oxidantes y agentes reductores. Otro mètodo de protección de alcoholes es la esterificación. El uso de grupos protectores, es un procedimiento común en síntesis orgánica, que permite a los químicos llevar a cabo muchas transformaciones que serían imposibles de otra manera. A lo largo del curso,veremos estrategias para la protecciòn de otros grupos funcionales.

18 Un ejemplo de la protección de grupos alcohólicos en síntesis orgánica

19 Reacciones de Oxaciclopropanos (Epóxidos) Aunque los éteres ordinarios son relativamente inertes, la estructura tensionada de los epóxidos hacen posible reacciones de apertura nucleofílica del anillo. La apertura nucleofílica del anillo de oxaciclopropanos en procesos SN2 es regioselectiva y estereoespecífica. El oxaciclopropano (óxido de etileno) es abierto, en una rección bimolecula, por nucleófilos aniónicos. Debido a la simetría del sustrato, la sustitución ocurre por igual extensión en cualquiera de los dos carbonos. La reacción procede por ataque nucleofílico, actuando el oxígeno del éter como un grupo saliente intramolecular. Esta transformación SN2 is poco usual por dos razones. En primer lugar, los alcóxidos son grupos salientes muy pobres. En segundo lugar, el grupo saliente no sale realmente, sino que permanece unido a la molécula. La fuerza impulsora de la reacción es el alivio de tensión al abrirse el anillo.

20 Qué ocurre con epóxidos asimétricos, p.ej. en la reacción del 2,2- dimetiloxaciclpopropano con metóxido?. En este caso, hay dos posibles sitios de reacción: en el carbono primario (a), para dar 1-metoxi-2-metil-2-propanol, metil 2 y en el carbono terciario (b), para producir 2-metoxi-2-metil-1-propanol. Evidentemente, este sistema se transforma unicamente a través del camino (a). Este resultado no es sorprendente ya que, como sabemos, si hay más de una posibilidad, el ataque en un proceso SN2 ocurrirá sobre el carbono menos sustituido. A este tipo de selectividad en la apertura nucleofílica de oxacicloprpanos sustituidos se le denomina regioselectividad, g, ya que de dos regiones posibles y similares el nucleófila ataca solamente una. Además, si el anillo es abierto en un estereocentro, se produce inversión de la configuración ió y, así, laestereoespecificidad id d observada, para los procesos SN2, en los derivados de alquilo simples, también aplica para los éteres cíclicos tensionados.

21 LiAlH 4 y reactivos organometálicos, convierten los éteres cíclicos tensionados en alcohole. L ét di i l t ió d ill t i l Los éteres ordinarios, que no poseen la tensión de anillo presente en oxaciclopropanos, no reaccionan con LiAlH 4

22 Los epóxidos son reactivos suficientemente electrofílicos como para ser atacados por compuestos organometálicos. Así, los reactivos de Grignard y los compuestos alquil-litio sufren 2-hidroxietilación por reacción con un epóxido, siguiendo el mecanismo SN2. Esta reacción, constituye una homologación en dos àtomos de carbono de una cadena alquílica en contraste con la homologación, en un solo átomo de carbono, producida en la reacción de un reactivo organometálico con formaldehído. Apertura de Oxaciclopropanos, catalizadas por ácidos

23 Es, también, esta reacción regioselectiva y estereoespecífica?. La respuesta es Sí, pero los detalles son diferentes. Así, la metanolisis catalizada por ácido de 2,2-dimetilciclopropano, procede con apertura del anillo por el àtomo de carbono más impedido, exclusivamente. Porqué es atacada la posición más impedida?. La protonacíón del oxígeno del éter genera un ión alquiloxonio reactivo, intermedio, con enlaces oxígeno-carbono polarizadoos sustancialmente. Esta polarización coloca las cargas parciales positivas sobre los carbonos del anillo. Puesto que los grupos alquilo actúan como dadores de electrones, se localiza más cantidad de carga positiva sobre el carbono terciario que sobre el primario. Esta diferencia se puede apreciar en el mapa de potencial electrortático de la derecha, en el que la molécula se ve desde la perspectiva del nucleófilo atacante. El carbono terciario, en el fondo es más positivo (azul), que el primario i vecino, arriba (verde).

24 Esta distribución de carga, desigual, contraresta el impedimento estérico: el metanol es atraido, por fuerzas culómbicas, más hacia el centro terciario que hacia el primario. Aunque el resultado está claramente delimitado en este ejemplo,no loestátantoen casos dónde los dos carbonos no son tan completamente diferentes. Por ejemplo, en la apertura catalizada por ácido de 2-metiloxaciclopropano, se forman mezclas de los dos productos isómeros. Porqué no escribimos, simplemente, los carbocationes como los intermedios en la apertura de anillo catalizada por ácido?. La razón es, que resulta inversión de la configuración cuando la reacción tiene lugar sobre un centro estereogénico. De la misma forma que en la reacción de oxaciclopropanos con nucleófilos aniónicos, el proceso catalizado por ácido implica desplazamiento por el lado opuesto, del grupo saliente; en este caso, sobre un ión alquiloxonio cíclico altamente polarizado.

25 Resolución Cinética Hidrolítica de Oxaciclopropanos Esta reacción ha sido optimizada, al punto de requerir menos de 1 kg de catalizador para obtener 1 tonelada del producto y es usada por Daiso Co. En Japón a una escala de 50 toneladas /año.

26 Anàlogos de alcoholes y éteres con azufre El azufre está localizado directamente debajo del oxìgeno en la tabla periódica. Las diferencias principales son que el azufre es más grande, mas polarizable y hace uso de orbitales d en sus enlaces, lo que le permite la expansión de su octete. Veremos como afectan èstos hechos al comportamiento de los análogos con azufre de alcoholes y éteres. Tioles y Sulfuros

27 Los tioles forman enlaces de hidrógeno con mayor dificultad y son más ácidos que los alcoholes El azufre, debido a su gran tamaño, sus orbitales difusos y el enlace S H, relativamente poco polarizado, no forma enlaces por puente de hidrógeno con mucha eficacia; de ahí, que los puntos de ebullición de los tioles no sean tan anormalmente altos como los de los correspondientes alcoholes; mas bien sus volatilidades se aproximan a los de haluros de alquilo análogos. Debido también, en parte, a la debilidad d relativa del enlace S H, los tioles son también más ácidos que el agua y que los alcoholes. Así, pueden ser deprotonados más facilmente por iones hidróxido y alcóxido.

28 Los Tioles y Sulfuros reacciónan de manera muy similar a alcoholes y éteres Muchas de las reacciones de tioles y éters se asemejan a las de sus correspondientes análogos con oxígeno. El azufre en esos compuestos es, como ya sabemos, mas nucleofílico y mucho menos básico que el oxígeno de alcoholes y éteres. Así,los tioles y sulfuros se preparan facilmente por ataque nucleofílico de aniones RS ó HS sobre haloalcanos, con muy poca eliminación competitiva. En la preparación de tioles se usa un gran exceso del anión HS, para asegurar que el producto no reacciona con el haluro de partida para dar sulfuros de dialquilo. Los sulfuros se preparan de análoga manera, por alquilación de tioles en presencia de bases, tales como hidróxido. La base genera el alcanotiolato, que reacciona con el haloalcano mediante un proceso SN2. Debido a la fuerte nuclefilicidad de los tiolatos, no hay competencia por parte del hidróxido en este desplazamiento.

29 La nucleofilicidad del azufre explica, también, la habilidad de los sulfuros para atacar a los haloalcanos para dar sales de sulfonio. Las sales de sulfonio, sufren ataque nucleofílico sobre el carbono, actuando el sulfuro como un buen grupo saliente:

30 La expansión de la capa de valencia del azufre, explica la reactividad especial de tioles y sulfuros. Como elemento de la tercera fila de la tabla periódica, con orbitales d, la capa de valencia del azufre puede expandirse para acomodar más electrones que los permitidos por la regla del octete. Ya hemos visto que, en algunos de sus compuestos, el azufre está rodeado por 10 e incluso 12 electrones de valencia. Esta capacidad, habilita a los compuestos de azufre para sufrir reacciones, que son inaccesibles a los correspondientes análogos del oxígeno. Por ejemplo, la oxidación de tioles con agentes oxidantes fuertes, tales como peróxido de hidrógeno ò permanganato potásico, produce los ácidos sulfónicos correspondientes. De este modo, metanotiol es convertido en ácido metanosulfónico. Los ácidos sulfónicos reaccionan con PCl 5 para dar cloruros de sulfonilo, que son usados en la síntesis de sulfonatos, como ya hemos mencionado anteriormente.

31 Una oxidación mas cuidadosa de los tioles, usando yodo como agente oxidante, resulta en la formación de disulfuros, los análogos con azufre de los peróxidos. Los disulfuros pueden ser reducidos reversiblemente a los correspondientes tioles, mediante el uso de metales alcalinos tales como litio disuelto en amoniaco líquido. Los sufuros son oxidados facilmente a sulfonas, una transformación que procede a través de un sulfóxido intermedio. P. ej., la oxidación de sulfuro de dimetilo da primero dimetilsulfóxido (DMSO), que se oxida posteriormente a dimetil sulfona. Ya hemos mencionado con anterioridad el dimetilsulfóxido como un solvente altamente polar no prótico, de gran utilidad en química orgánica, particularmete en la sustitución nucleofílica.

32 La formación de disulfuros por oxidación de tioles y el proceso de reducción inverso, son importantes procesos biológicos, aunque la naturaleza utiliza reactivos y condiciones mucho mas suaves que las mostradas en las dos transparencias anteriores. Muchas proteinas y péptidos contienen grupos SH libres que forman uniones por puente disulfuro. La naturaleza explota este mecanismo para enlazar cadenas de aminoácidos, ayudando, así, a controlar la conformación de enzimas en tres dimensiones, logrando mediante este mecanismo procesos de biocatálisis mucho más eficientes y selectivos. Propiedades d fisiológicas i i y usos de alcoholes l y éteres Puesto que vivimos en una atmósfera oxidante, no es sorprendente que el oxígeno aparezca formando parte de muchas moléculas presentes en la Naturaleza. Muchas de ellas son alcoholes y éteres con una gran variedad de funciones biológicas, explotados por la química médica en la síntesis de fármacos. La industria química produce alcoholes y éteres a gran escala, los cuales son usados como solventes y como intermedios para síntesis. Daremos aquí una pequeña visión panorámica de los usos, muy versátiles, de esta clase de sustancias.

33 Methanol, se obtiene en grandes cantidades por la hidrogenación catalítica de monóxido de carbono, como ya vimos. Se vende como disolvente para pinturas y otros materiales, como combustible para estufas de camping y de sopletes de soldadura, así como para su uso como reactivo en síntesis. Es altamente tóxico y su ingestión ó exposición crónica puede dar lugar a ceguera. Se han reportado muertes por la ingestión de cantidades tan pequeñas como 30 ml. En ocasiones, se añade al etanol comercial para hacerlo no apto para el consumo (alcohol desnaturalizado). La toxicidad del metanol, parece ser debida a su oxidación metabólica a formaldehido, CH 2 O, el cual interfiere con los procesos fisiológicos de la visión. Además, su oxidación posterior a ácido fórmico, HCOOH, causa acidosis, una bajada inusual del ph sanguíneo. Esta condición interrumpe el transporte de oxígeno en la sangre, dando lugar, finalmente, a coma. Se ha estudiado al Methanol como un posible precursor de la gasolina. P.ej. Ciertas zeolitas permiten la conversión catalítica del metanol en una mezcla de hidrocarburos, con longitud de cadena de entre cuatro a diez carbonos, una composición, ió que por destilación ió fraccionada, da principalmente i gasolina.

34 Etanol Se usa en bebidas alcohólicas,diluido,en varios volúmenes, con extractos aromáticos. Farmacológicamente está clasificado como un depresivo general, ya que induce una depresión reversible, no selectiva, del sistema nervioso central. Aproximadamente el 95% del alcohol ingerido es metabolizado en el cuerpo ( usualmente en el hígado), a productos que son transformados, finalmente, a dióxido de carbono y agua. Aunque alto en calorías, el etanol tiene poco valor nutritivo. La velocidad de metabolismo de la mayoría de los xenobióticos incrementa con su concentración en el hígado, pero esto no es verdad con el alcohol, que se degrada linealmente con el tiempo. Un adulto metaboliza alrededor de 10 ml. de etanol puro (el contenido aproximado en una lata de cerveza) por hora, Tan poco como la toma de dos ó tres copas-dependiendo de del peso de la persona, del contenido de alcohol en la bebida y de la velocidad con que se consuma-puede producir un nivel de alcohol en sangre mayor del 0.08%, límite legal superior, para la conducción de vehículos motorizados, en España. El Etanol es un veneno. Su concentración letal en sangre se estima en un 4%. Sus efectos incluyen euforia progresiva, deshinibición, desorientación y disminución del juicio (borrachera), seguido de anestesia general, coma y muerte. Dilata los vasos sanguíneos, produciendo un flujo caliente, pero que realmente hace descender la temperatura corporal. Aunque la ingestión usual, en cantidades moderadas ( el equivalente a dos cervezas por día), no parece ser dañino, cantidades mayores pueden ser la causa de una variedad de síntomas fisiológicos y psicológicos, descritos, usualmente, con el término general de alcoholismo. Esos síntomas incluyen alucinaciones, agitación psicomotora, enfermedades hepáticas, demencia, gastritis y adicción.

35 El Etanol destinado a consumo humano, se prepara por fermentación de azúcares y almidón ( arroz, papas, maíz, trigo, flores, frutas, etc.). La fermentación es catalizada por enzimas en una secuencia multietapas, que convierte los carbohidratos en etanol y dióxido de carbono El alcohol comercial, con no intención para consumo humano, se fabrica industrialmente por hidratación del eteno. Se usa como disolvente, p. ej. en perfumería, barnices y lacas y como un reactivo para síntesis. El interés en la producción de etanol ha incrementado recientemente, debido a su potencial como un aditivo para la gasolina ( gasohol ) ). 1,2-Etanodiol (etilen glicol) se prepara por oxidación del eteno a oxaciclopropano, seguido por hidrólisis de éste último, en cantidades superiores a los 2.5 millones de toneladas por año (sólo en EE.UU). Su bajo punto de fusión (-11.5º C), su alto punto de ebullición ( 198º C) y, su completa miscibilidad con el agua lo hacen un anticogelante muy útil. Su toxicidad es similar a la de otros alcoholes simples.

36 1,2,3-Propanotriol (glicerol ò glicerina), HOCH 2 CHOHCH 2 OH,es una sustancia viscosa, de tacto grasoso, soluble en agua y no tóxico. Se obtiene por hidrólisis alcalina de los triglicéridos, principal p componente de los tejidos grasos. Las sales de sodio y potasio de los ácidos, con largas cadenas alquílicas (también denominados ácidos grasos), producidas en éste proceso, se venden como jabones. Los ésteres fosfóricos de 1,2,3-propanotrioles (fosfoglicéridos), son componentes fundamentales de las membranas celulares. 1,2,3-Propanotriol se usa en lociones y otros cosméticos, así como en preparaciones medicinales. Por tratamiento con ácido nítrico da un èster trinitrato conocido como nitroglicerina, usado en medicina para el tratamiento de los síntomas de angina de pecho, causada por un flujo insuficiente de sangre al corazón. El fármaco relaja los vasos sanguíneos, incrementando, asì, el flujo de sangre.

37 Un uso totalmente diferente de la nitroglicerina es como un explosivo extremadamente potente (dinamita). El potencial explosivo de ésta sustancia deriva de su descomposición, inducida por choque y altamente exotérmica, a productos gaseosos (N 2,CO 2,H 2 O gas, O 2 ), elevando la temperatura a más de 3000º C y creando presiones más altas que 2000 atmósferas en una fracción de segundo. Etoxietano (dietil éter), fue empleado en otro tiempo como anestésico general. Produce inconsciencia por depresión de la actividad del sistema nervioso central; sin embargo, su uso con tal fin ha sido descontinuado debido a sus efectos adversos, tales como irritación del tracto respiratorio y nauseas extremas, habiendo sido reemplazado por 1-metoxipropano (metil propil éter, neotyl ) y otros compuestos. El dietil éter y otros éteres, como ya mencionamos, son explosivos cuando permanecen al aire, durante periodos largos de tiempo. Oxaciclopropano (oxirano, óxido de etileno ) se fabrica industrialmente a gran escala, para su uso como reactivo en síntesis y como agente fumigante para semillas y granos. En la Naturaleza, derivados del oxaciclopropano, controlan la metamorfósis de los insectos y se forman en el curso de la oxidación, catalizada por enzimas, de hidrocarburos aromáticos, lo que a menudo da lugar a la formación de productos altamente carcinogénicos.

38 Muchos productos naturales, algunos de ellos con una elevada actividad fisiológica, contienen grupos alcohólicos y éteres. P.ej., la morfina es un poderoso analgésico. Su derivado sintético acetilado, heroína, es una droga conocida y muy peligrosa. Tetrahidrocannabinol, es el principal ingrediente activo de la marijuana ( cannabis), cuyos efectos en la alteración del humor, son conocidos desde hace milenios. Estudios, aún en marcha, tanto en EE.UU. como en la CC.EE, parecen indicar que la marijuana tiene un potencial uso médico, al haberse encontrado que produce un alivio notable en las nausea, dolor y perdida de apetito en pacientes afligidos de cáncer, SIDA, esclerosis múltiple y otras enfermedades, como el glaucoma.

39 Los tioles y sulfuros de mas bajo peso molecular, se caracterizan por sus olores penetrantes y desagradables. Etanotiol es detectable por su olor incluso diluido a 50 partes por millón en aire. Los componentes volátiles mayoritarios de los sprays defensivos son: 3-metil-1-butanotiol, trans-2-butene-1-tiol y trans-2-butenil metil disulfuro. Curiosamente, cuando tales compuestos de azufre, están altamente diluidos, poseen olores agradables. P. ej. el olor de cebollas y ajos recién cortados se debe a la presencia de tioles y sulfuros de bajo peso molecular. Sulfuro de dimetilo es uno de los componentes del aroma del té negro. 2(4-metil-3-ciclohexenil)-2-propanotiol (abajo) es el responsable del sabor único del pomelo ó toronja, en el que está presente en concentraciones por debajo de 10-4 partes por billón (ppb). En otras palabras, se puede notar la presencia de 1 mg de éste compuesto cuando está disuelto en 10 millones de litros de agua!.

40 Muchos fármacos importantes contienen azufre en sus moléculas. En particular, son bien conocidas las sulfamidas, unas de las primeras sustancias empleadas en quimioterapia, que son potentes agentes antibacterianos. El Ajo y el Azufre Los olores y sabores característicos de ajos, cebollas, puerros, cebollinos y otras aliáceas, se basan en el mismo elemento: el azufre. Lo sorprendente es que, en la mayoría de los casos, los compuestos que dan lugar a esos olores, deseables, no están realmente presentes en las plantas intactas, sino que son biosintetizadas de novo cuando se trocea, aplasta, frie ó hierve el material de partida. P. ej. Un diente de ajo no huele, por si mismo y las cebollas sin cortar, no producen lacrimeo.

41 Cuando se corta un diente de ajo se libera un enzima denominada allinasa, que convierte determinados sulfóxidos precursores a ácidos sulfénicos intermedios. Dichos ácidos sufren posterior dimerización, con pérdida de agua, a las sustancias responsables del sabor y olor, tales como la allicina. El ajo genera, de éste modo, una gran cantidad de otros compuestos, que contienen, todos ellos, grupos funcionales de azufre: tioles, sulfuros, sulfóxidos y disulfuros. Algunos de esos compuestos tienen actividades medicinales muy interesantes. Por ejemplo, la allicina es un poderoso agente antibacteriano. Antes de que estuviesen disponibles los antibióticos modernos, se usaron preparaciones p a base de ajo para el tratamiento del tifus, el cólera, la disentería y la tuberculosis. Es probable, que la planta de ajo, utilice esos compuestos a modo de un arsenal de armas químicas (fitoalexinas),( ) para luchar contra agentes invasores. En China, se ha observado una reducción significativa de riesgo de cáncer gástrico, paralela al consumo de ajo. El ajo baja los niveles de colesterol, tiene propiedades cardiovasculares e inhibe la agregación de las plaquetas de la sangre.