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6 Fuente industrial

Para que los alcoholes sean materias tan importantes en la química alifática, no sólo deben ser versátiles en sus reacciones, sino también accesibles en grandes cantidades y a bajo precio. Hay tres vías principales para obtener los alcoholes,simples que son columna vertebral de la síntesis orgánica alifática, vías que pueden utilizar todas nuestras fuentes de materias primas orgáncas- petróleo, gas natural, carbón y la biomasa. Estos métodos son: (a) por hidratación de alquenos, obtenidos del cracking del petróleo; (b) por el proceso oxo de alquenos, monóxido de carbono e hidrógeno, y (c) por fermentación de carbohidratos. Además de éstos métodos principales, existen otros de aplicación más restringida. El metanol, por ejemplo, se obtiene por hidrogenación catalítica del monóxido de carbono; la mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono necesaria se obtiene de la reacción a temperatura elevada entre agua y metano, alcanos superiores a carbón.

(a) Hidratación de alquenos. Habíamos visto que los alquenos de hasta cuatro o cinco átomos de carbono pueden separarse de la mezcla obtenida del cracking del petróleo. También vimos que los alquenos pueden convertirse fácilmente en alcoholes por adición directa sólo puede obtenerse aquellos alcoholes cuya formación es congruente con la regla de Markovnikov: por ejemplo, el siopropílico, pero no el n-propílico; el sec-butílico, pero no el n-butílico; el t-butílico, pero no es isobutílico. Esto significa que el único alcohol primario que puede lograrse de esta froma es el etílico.

(b) Proceso oxo. No obstante, pueden obtenerse alcoholes primarios de alquenos, utilizando el proceso oxo.

En presencia del catalizador adecuado, los alquenos reaccionan con monóxido de carbono e hidrógeno para generar aldehídos; compuestos que contienen el grupo –CHO.

Los aldehídos pueden reducirse fácilemnet a alcoholes primarios mediante una hidrogenación catalítica; a menudo, el proceso oxo se realiza de manera tal que el proceso de la reducción se verifica según van formándose los aldehídos para dar directamente alcoholes.

El catalizador oxo clásico es el octacarbonildicobalto, Co₂(CO)₈, que se obtiene por reacción entre cobalto metálico y monóxido de carbono. El proceso oxo fue descubierto en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial, y fue la primera aplicación industrial deuna catálisis mediante un complejo de metal de transición. Ya hemos visto tales catálisis en la hidrogenación homogénea. Después, veremos que en el proceso oxo el catalizador ejerce su efecto básicamente del mismo modo que en la hidrogenación y otros ejemplos de tales catálisis.

El proceso oxo se reduce a la adición de –H y –CHO a un doble enlace carbono-carbono. El grupo –CHO se llama formilo, por lo que el proceso se denomina hidroformilación. Como en otras reacciones de adición, puede suceder con dos orientaciones, y si la estructura lo permite, puede generar dos productos. El propileno, por ejemplo, puede dar un aldehído

De cadena recta o uno de cadena ramificada:

Los productos preferidos suelen ser los de cadena recta. El proceso tiende a formarlos de preferencia, tendencia que puede acentuarse por modificaciones en las condiciones de la reacción.

Hay varias características llamativas en el proceso oxo. En primer lugar, puede dar alcoholes primarios no accesibles por la hidratación de alquenos. En segundo lugar, no se necesita reducir los aldehídos a alcoholes, pues pueden convertirse en otros productos: se pueden oxidar a ácidos carboxílicos, por ejemplo, o someterlos a la condensación aldólica. Finalmente, aparte del carbono de los productos oxo procede del monóxido de carbono, que puede prepararse a partir del carbón, en lugar del escaso petróleo o aún más escaso del gas natural.

(c) Fermentación de carbohidratos. La fermentación de azúcares con levadura, el proceso de síntesis química más antiguo empelado por el hombre, todavía es de enorme importancia para la preparación de alcohol etílico y otros alcoholes. Los azúcares proceden de varias fuentes, sobre todo de las melazas de la caña de azúcar o del almidón que se obtiene de diversos granos; por esto, al alcohol etílico se le ha dado el nombre de <<alcohol de granos>>.

Cuando la materia prima es el almidón, se obtiene, además de alcohol etílico, una cantidad menor de aceite de fusel (del alemán: Fusel, <<licor de mala calidad>>), que es una mezcla de alcoholes primarios: alcohol isopentílico con cantidades menores de alcohol n-propílico, isobutílico y 2-metil-1-butanol, denominado alcohol amílico activo (anilo = pentilo).

Sin duda, en el futuro se producirá un desplazamiento hacia los carbohidratos como fuente de carbono: para compuestos orgánicos y en la forma de combustibles. Con este desplazamiento, los procesos de fermentación cobrarán una importancia cada vez mayor. Pero todo esto tiene su precio: se necesita una cantidad considerable de energía para la destilación que separa lso productos de la fermentación de las soluciones diluidas en las cuales se generaron. Además, todos los carbohidratos que se obtienen hoy por cultivo para la alimentación del ser humano, sólo podrían proporcionar una pequeña fracción de la energía que actualmente proporciona el petróleo.