O que é um álcool? Classificação
Um álcool tem um grupo –OH (hidroxila) ligado a um carbono que só tem ligações simples (um carbono sp³). Fórmula geral: R–OH.
Pelo número de grupos –OH: monoálcool (um –OH, como o etanol), diálcool (dois, como o etano-1,2-diol, o glicol do aditivo de radiador) e triálcool (três, como a glicerina).
Pelo carbono que segura o –OH (o carbono carbinólico): conte quantos outros carbonos encostam nele.
- Primário (1°): um carbono, como o etanol CH₃CH₂OH.
- Secundário (2°): dois carbonos, como o propan-2-ol (CH₃)₂CHOH.
- Terciário (3°): três carbonos, como o 2-metilpropan-2-ol (CH₃)₃COH.
Casos especiais: álcoois alílicos (–OH no carbono vizinho de uma C=C) e benzílicos (–OH no carbono vizinho de um anel benzênico). Se o –OH está num carbono da C=C, é um álcool vinílico (instável). Se está no próprio anel, é um fenol, que é outra família.
Nomenclatura: como nomear álcoois
Nomes comuns: 'álcool' + grupo alquila (álcool metílico, álcool isopropílico). Os nomes IUPAC seguem quatro passos:
- Escolha a maior cadeia que contém o carbono do C–OH.
- Numere a cadeia a partir da ponta que dá ao –OH o menor número.
- Tire o 'o' final do alcano e acrescente 'ol': propano → propan-1-ol ou propan-2-ol.
- Acrescente as ramificações com seus números, em ordem alfabética: 2-metilpropan-2-ol.
Com mais de um –OH, mantenha o 'o' e use diol, triol: etano-1,2-diol, propano-1,2,3-triol (glicerina). Álcoois de anel: ciclo-hexanol.
Estrutura
O oxigênio do álcool tem duas ligações e dois pares de elétrons livres. O ângulo C–O–H é de cerca de 109°, um pouco menor que o de um tetraedro perfeito, porque os pares livres empurram as ligações para mais perto.
Preparação de álcoois
1. A partir de alcenos
Hidratação com ácido: alceno + água com H⁺. O H vai para o carbono que já tem mais átomos de H, e o OH vai para o outro (Markovnikov). Propeno → propan-2-ol. Os passos: (i) o H⁺ se adiciona à C=C e forma um carbocátion, (ii) a água ataca o carbocátion, (iii) um H⁺ é perdido.
Hidroboração–oxidação: alceno + diborano (B₂H₆), depois H₂O₂ / NaOH. O OH fica no carbono com mais átomos de H (parece anti-Markovnikov). Propeno → propan-1-ol.
2. Redução de compostos carbonílicos
Aldeídos → álcoois 1°; cetonas → álcoois 2° (H₂ com Pd/Ni, ou NaBH₄, ou LiAlH₄). Os ácidos carboxílicos precisam do forte LiAlH₄ para dar álcoois 1°; na indústria, os ácidos viram primeiro ésteres, que são reduzidos com H₂.
3. A partir de reagentes de Grignard
O RMgX se adiciona a um C=O e depois a água libera o álcool. Metanal (HCHO) → 1°; qualquer outro aldeído → 2°; uma cetona → 3°. A nova ligação C–C permite construir uma cadeia de carbono maior.
Propriedades físicas
Ponto de ebulição: bem mais alto que o de alcanos, haletos de alquila e éteres de massa parecida, por causa das ligações de hidrogênio entre as moléculas. O ponto de ebulição sobe com o tamanho da cadeia e cai com a ramificação (menos superfície de contato).
Solubilidade: os álcoois pequenos (metanol, etanol, propanol) se misturam com a água em qualquer proporção, porque fazem ligações de hidrogênio com ela. Quando a cadeia de carbono (a parte oleosa) cresce, a solubilidade diminui.
Reações dos álcoois
A. A ligação O–H se rompe (álcool como ácido fraco)
Com Na ou K: 2R–OH + 2Na → 2R–O⁻Na⁺ + H₂. Ordem de acidez: 1° > 2° > 3° (os grupos alquila empurram elétrons para o O). Os álcoois são ácidos mais fracos que a água. Esterificação: R–OH + R′COOH ⇌ R′COOR + H₂O (catalisador ácido; retire a água para deslocar a reação para a direita). Cloretos de ácido e anidridos também dão ésteres.
B. A ligação C–O se rompe
Com HX: R–OH + HX → R–X + H₂O. Reatividade 3° > 2° > 1°. Teste de Lucas (HCl concentrado + ZnCl₂ anidro): o 3° fica turvo na hora, o 2° em cerca de 5 minutos, e o 1° continua límpido à temperatura ambiente. PCl₃, PCl₅ e SOCl₂ também dão haletos de alquila.
Desidratação (H₂SO₄ ou H₃PO₄ concentrado, calor): etanol a 443 K → eteno. Facilidade: 3° > 2° > 1°, porque o passo pelo carbocátion é mais fácil no 3°.
C. Oxidação
1° → aldeído (PCC ou Cu quente a 573 K) → ácido carboxílico (KMnO₄ ou K₂Cr₂O₇ acidificado, fortes). 2° → cetona. Os álcoois 3° resistem à oxidação comum; com Cu quente, viram alcenos.
Álcoois comercialmente importantes
Metanol (álcool da madeira): antes feito aquecendo madeira; hoje feito de CO + 2H₂ sobre um catalisador de ZnO–Cr₂O₃ a 573–673 K e 200–300 atm. Usado como solvente, para fazer formaldeído e como combustível. Muito venenoso: pequenas doses causam cegueira, e doses grandes causam morte.
Etanol: feito por fermentação do açúcar do melaço, da uva ou de grãos. As enzimas da levedura, invertase (sacarose → glicose + frutose) e zimase (glicose → etanol + CO₂), fazem o trabalho, sem ar. Usado em álcool em gel, remédios, bebidas e como mistura na gasolina. O etanol industrial é desnaturado (tornado impróprio para beber) com um pouco de sulfato de cobre e piridina.
Fórmulas e definições principais
- Fórmula geral de um monoálcool saturado: CₙH₂ₙ₊₁OH
- Hidratação: CH₃CH=CH₂ + H₂O (H⁺) → CH₃CH(OH)CH₃
- Hidroboração–oxidação: CH₃CH=CH₂ → (B₂H₆; H₂O₂/OH⁻) → CH₃CH₂CH₂OH
- 2R–OH + 2Na → 2R–ONa + H₂
- Velocidade no teste de Lucas: 3° > 2° > 1°
- Desidratação: C₂H₅OH (H₂SO₄ conc., 443 K) → CH₂=CH₂ + H₂O
- Oxidação: 1° → aldeído → ácido; 2° → cetona; 3° → sem oxidação comum
- Grignard: HCHO → álcool 1°, RCHO → 2°, R₂CO → 3°
Exemplos resolvidos
1. Classifique (CH₃)₂CH–OH, CH₃CH₂CH₂OH e (CH₃)₃C–OH.
Passo 1: ache o carbono que segura o –OH. Passo 2: conte os carbonos ligados a ele. (CH₃)₂CH–OH: 2 carbonos → secundário. CH₃CH₂CH₂OH: 1 carbono → primário. (CH₃)₃C–OH: 3 carbonos → terciário.
2. Dê o nome IUPAC de CH₃–CH(OH)–CH₂–CH₃.
Maior cadeia = 4 carbonos (butano). Numerando pela esquerda, o –OH fica na posição 2; pela direita seria 3, então escolhemos 2. Nome: butan-2-ol.
3. Dê o nome de (CH₃)₂CH–CH₂–CH₂OH.
Maior cadeia com o carbono do C–OH = 4 C. Numere a partir da ponta do –OH: o C1 tem o OH e a ramificação CH₃ está no C3. Nome: 3-metilbutan-1-ol.
4. Que álcool se forma a partir do propeno por (a) hidratação com ácido, (b) hidroboração–oxidação?
(a) O H⁺ se adiciona ao CH₂ da ponta, formando o carbocátion secundário, mais estável, no C2; a água o ataca → propan-2-ol. (b) O boro se liga ao carbono da ponta e depois H₂O₂/OH⁻ troca o B por OH → propan-1-ol.
5. Que reagente de Grignard e que composto carbonílico dão o 2-metilpropan-2-ol?
O produto é um álcool 3°, então precisamos de uma cetona. O (CH₃)₃C–OH tem três grupos CH₃ no carbono carbinólico: use propanona (CH₃)₂C=O + CH₃MgBr e depois água. O CH₃ se liga ao carbono do C=O e o O vira OH.
6. Três frascos sem rótulo contêm butan-1-ol, butan-2-ol e 2-metilpropan-2-ol. Como diferenciá-los?
Adicione o reagente de Lucas (HCl conc. + ZnCl₂) a cada um, à temperatura ambiente. Turvo na hora → 2-metilpropan-2-ol (3°). Turvo em cerca de 5 minutos → butan-2-ol (2°). Continua límpido → butan-1-ol (1°). A turvação é o cloreto de alquila, que não se dissolve.
Erros comuns
- Contar átomos de H em vez de átomos de carbono no carbono do C–OH ao classificar em 1°/2°/3°.
- Chamar de álcool um composto com –OH no anel benzênico: isso é um fenol. O álcool benzílico (C₆H₅CH₂OH) é álcool porque o OH está no CH₂.
- Dizer que os álcoois 3° são os mais ácidos. É o contrário: acidez 1° > 2° > 3°, mas a reatividade com HX e a facilidade de desidratação são 3° > 2° > 1°.
- Trocar os produtos do propeno: a hidratação com ácido dá propan-2-ol; a hidroboração–oxidação dá propan-1-ol.