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Oxidación de alcoholes I: mecanismo y estados de oxidación

Transcripción del video

veamos qué ocurre cuando oxidamos alcoholes en la parte superior izquierda tenemos un alcohol primario y el carbono que está unido al grupo o h es el carbono alfa para oxidar un alcohol debemos de tener hidrógenos alfa debemos tener hidrógenos unidos a ese carbono alfa para que el mecanismo funcione en ese mecanismo vamos a perder uno de esos hidrógenos alfa y veremos este mecanismo en unos minutos entonces si quisiera oxidar este alcohol primario le añadir algo para oxidar oxidar emmy alcohol primario así una forma de ver la oxidación de un alcohol es pensar en el número de enlaces carbono oxígeno del lado izquierdo tenemos un enlace de nuestro carbono alfa a este oxígeno en el mecanismo vamos a perder un enlace carbono hidrógeno y vamos a ganar otro enlace carbono oxígeno por lo que se incrementa el número de enlaces carbono oxígeno eso por supuesto nos daría dos enlaces carbono oxígeno si óxido me alcohol una vez y voy a perder uno de esos hidrógenos por lo que voy a seguir teniendo uno de esos hidrógenos y mi grupo alquiló sigue unido evidentemente esto me dará a un grupo funcional aldehído entonces se oxida un alcohol primario una vez obtendrás un aldehído veamos ahora los estados de oxidación de mi carbono alfa y veamos qué ocurre ahí si quisiera asignar un estado de oxidación a mi carbono alfa de la izquierda de nuevo tengo que dibujar mis electrones cada enlace consiste en dos electrones así y necesito pensar en las diferencias de electro negatividad el oxígeno es más electro negativo que el carbono por lo que va a tomar esos dos electrones carbono contra carbono es un empate por lo que cada carbono va a quedarse con uno de esos electrones el carbono es un poco más electro negativo que el hidrógeno por lo tanto el carbono gana y se queda con esos electrones el carbono normalmente tiene 4 electrones de valencia y en este momento está rodeado de 5 electrones entonces 4 menos 5 me va a dar un estado de oxidación de menos 1 para mi carbono alfa entonces veamos que le ocurrió a ese carbono alfa después de que lo oxidamos del lado derecho si quisiera asignar un estado de oxidación al que ahora es mi carbono carbon y lico una vez más debo pensar en las diferencias de electro negatividad y sé que el oxígeno va a vencer al carbono carbono contra carbono es un empate y carbono contra hidrógeno el carbono gana por lo que el estado de oxidación de ese carbono normalmente con 4 electrones de valencia rodeado de tres esta vez 4 - 3 me va a dar más uno entonces puedo ver que mi estado de oxidación paso de menos 1 a 1 un incremento en el estado de oxidación es por supuesto una oxidación si oxida es un alcohol primario una vez obtendrás un aldehído qué ocurre si sigues oxidando si formas un aldehído y a veces es difícil evitar que la mezcla de reacción se siga oxidando entonces si oxy das un aldehído pensarás que grupo funcional obtendrás de nuevo una manera simple de hacerlo sería pensar en el lado izquierdo tengo dos enlaces carbono oxígeno existe algún grupo funcional en el que el carbono esté unido tres veces al oxígeno ese por supuesto sería un ácido carboxílicos si pienso en la estructura de un ácido carboxílicos puedo ver que el carbono está unido tres veces al oxígeno es enlaces carbono oxígeno y de este lado tengo mi grupo alquilo muy bien entonces si oxidamos un aldehído obtendremos un ácido carboxílicos veamos de nuevo el estado el estado de oxidación del carbono carbónico una vez más dibujaré mis electrones aquí y pienso en la electro negatividad el oxígeno por supuesto vence al carbono bien empate entre esos dos carbonos y el oxígeno vence al carbono de nuevo entonces en este caso normalmente 4 electrones de valencia ahora hay 1 4 - 1 nos da un estado de oxidación de más nuevamente un aumento en el estado de oxidación significa oxidación y oxidación aldehído obtendrás un ácido carboxílicos veamos ahora al alcohol secundario vamos a bajar a nuestro alcohol secundario y de nuevo identificamos al carbono alfa que es el que está unido al grupo o h necesitamos tener al menos un hidrógeno en ese carbono alfa y tenemos uno aquí si fuéramos a oxidar al alcohol secundario vamos a oxidar a nuestro alcohol secundario nuevamente una forma simple de hacerlo es pensar mi carbono alfa tiene un enlace al oxígeno entonces puedo aumentarlo a dos enlaces y eso sería una reacción de oxidación en el proceso voy a perder el enlace a mi hidrógeno alfa ahora voy a tener dos enlaces carbono oxígeno y voy a perder el enlace que ese carbono alfa tiene con el hidrógeno de aquí eso deja a mis dos grupos al kilo así ahora tengo dos grupos al kilo y por supuesto este sería un grupo funcional cetona entonces si oxida es un alcohol secundario obtendrás una acetona puedo asignar estados de oxidación de nuevo demostremos que esto es realmente una reacción de oxidación y voy a dibujar los electrones en mi carbono alfa y pensaremos en las diferencias de electro negatividad de nuevo oxígeno vence al carbono carbono contra carbono es un empate carbono contra hidrógeno gana el carbono y carbono contra carbono es un empate otra vez entonces normalmente 4 electrones de valencia en este ejemplo está rodeado de 4 entonces 4 menos 4 nos da un estado de oxidación de 0 para nuestro alcohol secundario y cuando el óxido voy a obtener está cetona de aquí del lado derecho veamos ahora al estado de oxidación de la acetona que antes era el carbono alfa de la izquierda que es ahora nuestro carbono carbónico de nuevo dibujamos los electrones y pensamos en diferencias de electro negatividad el oxígeno va a vencer al carbono entonces vamos así carbono contra carbono es un empate carbono contra carbono es un empate de nuevo normalmente es 4 - 2 esta vez alrededor de ese carbono nos da un estado de oxidación de más 2 entonces para ir de un alcohol secundario a una acetona vemos que hay un incremento en el estado de oxidación por lo que esta es definitivamente una reacción de oxidación veamos ahora un alcohol terciario aquí está mi alcohol terciario y cuando encuentro mi carbono alfa veo que esta vez no hay hidrógenos unidos a mi carbono alfa de acuerdo con el mecanismo que veremos en un minuto no hay manera de oxidar este alcohol terciario bajo condiciones normales entonces si intentáramos oxidar este alcohol diríamos que no hay reacción aquí ya que nos falta un hidrógeno alfa echemos un vistazo al mecanismo y veamos por qué necesitamos tener un hidrógeno alfa en nuestro carbono alfa si comenzará mi mecanismo con un alcohol recuerden que este debe ser un alcohol primario o secundario para que la oxidación se lleve a cabo entonces voy a dibujar mi alcohol aquí de nuevo debe de ser primario o secundario y cuando tenemos un alcohol primario o secundario va a reaccionar con ácido crómico está es la estructura de los ácidos crónicos lo voy a simplificar aquí no me preocuparé mucho por mis pares de electrones disponibles el ácido crómico puede provenir de varios reactivos probablemente el reactivo más común sea di cromato de sodio que es 2 r2 7 ácido sulfúrico h2s 4 y agua y agua y todo esto junto es generalmente llamado reactivo de joux es una mezcla entre ti cromato de sodio ácido sulfúrico y agua y el llamado d young y eso se mezcla y produce ácido crómico en solución bien otra manera de hacerlo sería empezar con trióxido de cromo podríamos usar un reactivo diferente qué consiste r trióxido de cromo h 3 más sé todo na y eso también produciría ácido crómico en solución cualquiera de estos puede ser usado el primer paso del mecanismo es similar a la formación de ésteres de nitrato que vimos en el vídeo anterior entonces este va a ser una reacción de equilibrio o reacción reversible y si recuerdan en la forma de ésteres de nitrato hay un mecanismo similar para la formación de todos los ésteres inorgánicos vamos a perder vamos a perder este hidrógeno este o los cuales van a producir agua podemos juntar esas dos moléculas y obtendríamos este como producto inicial como producto inicial vamos a tener el resultado final de poner ese oxígeno unido a un átomo de cromo como este entonces este es un esther de cromo intermedio esto es lo que obtendríamos en el siguiente paso del mecanismo necesitamos algo que fija como base y el agua va a hacer eso entonces vamos a tener agua aquí dos pares de electrones disponibles uno de esos pares va a funcionar como base y va a tomar ese protón alfa recuerden que este es nuestro hidrógeno alfa en este carbono y de este lado vamos a tomar solo el protón solo el núcleo de ese átomo de hidrógeno y entonces este par de electrones de aquí tomarán ese protón eso hará que el electrón que tenía el hidrógeno se vaya atrás y estos dos electrones van a moverse hacia acá para incrementar el número de enlaces carbono oxígeno y al mismo tiempo eso va a llevar a estos electrones de este enlace hacia el cromo dibujemos los productos resultados de esta reacción veamos dónde hay espacio aquí entonces perderemos ese hidrógeno alfa y ahora nuestro carbono sigue unido a otras dos cosas perdimos ese hidrógeno alfa y ahora está doblemente enlazado al oxígeno ese sería el mecanismo pasamos de un enlace carbono oxígeno en nuestro alcohol primario o secundario y ahora lo hemos aumentado a dos enlaces carbono oxígeno los otros productos los otros productos de la reacción son h 3 o más vamos a dibujar h 3 más cuando el agua se lleva a ese protón formaríamos h r - como otro producto ahora si el carbono alfa es el que está siendo oxidado si este carbono es oxidado a este carbono es el mismo carbono pero este carbono está siendo oxidado algo debe de estar siendo reducido porque es una reacción redox si oxida es algo otra cosa es reducida y esa otra cosa es el cromo si asignaron los estados de oxidación al cromo en el di cromato de sodio de aquí en esta molécula de aquí el cromo tiene un estado de oxidación de más cuando vemos nuestros productos y encontramos al cromo en nuestros productos si asignamos un estado de oxidación a este cromo obtendríamos 4 más r 4 más y hay otra reacción que termina convirtiendo al cromo de 4 más cromo finalmente podemos ver que empezamos con 1 6 más de este lado y terminamos con un 3 más aquí eso es una reducción en el estado de oxidación por lo que el cromo está siendo reducido entonces ese carbono alfa está siendo oxidado y el cromo está siendo reducido en esta reacción redox en el siguiente vídeo veremos varios ejemplos que involucran alcoholes primarios y secundarios