1 generalidades de la quimica organica (1)
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CURSO DE QUÍMICA ORGÁNICA
DOCENTE:
Carlos A. Cisneros R., M.Sc.
BIENVENIDOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE PALMIRA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS
HISTORIA DE LA QUÍMICA ORGÁNICA
ACTIVIDAD
• Leer el siguiente documento pdf:
http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/Usrn/lentiscal/1-CDQuimica-TIC/HistoriaCiencia/HISTOQuimicaOrganica1.pdf
Compuestos
Químicos
Compuestos
Orgánicos
Compuestos
Inorgánicos
Compuestos orgánicos: Se refieren a los
compuestos que contienen carbono.
Hay algunos compuestos de carbono: CO, CO2,
CS2, algunos carbonatos (CO32-), bicarbonatos
(HCO3-) y cianuro (CN-) que se consideran
compuestos inorgánicos.
Algunas diferencias entre compuestos orgánicos e
inorgánicos.
ORGÁNICOS INORGÁNICOS
SolubilidadSon solubles en
solventes orgánicos.
Son solubles en
agua
Estabilidad
Se descomponen a
temperaturas
relativamente bajas
Más estables
ReaccionesNo iónicas, lentas,
complejas
Mayoría iónicas e
instantáneas.
Nº de
CompuestosVarios millones Cientos de miles
La QUÍMICA ORGÁNICA estudia los compuestos derivados del CARBONO.
Como este elemento puede formar cuatro enlaces covalentes con cuatro átomos
diferentes como máximo.
Los átomos de carbono son únicos en su habilidad de formar cadenas largas muy
estables y anillos, y de combinarse con otros elementos tales como H, O, N, S y P.
Entender la química orgánica es esencial para comprender las bases moleculares
de la química de la vida: la BIOQUÍMICA
C
A
E BD
COMPUESTOS DE CARBONO
El estudio de los compuestos de carbono comprende varias facetas, de
las que las más importantes son:
ESTRUCTURA
Técnicas de elucidación estructural
REACTIVIDAD
Mecanismos de reacción
SÍNTESIS
Diseño de métodos eficientes
APLICACIONES
Desarrollo industrial, biológico, médico...
Más del 95% de las sustancias químicas conocidas son compuestos del
carbono y más de la mitad de los químicos actuales en el mundo se
denominan a sí mismos químicos orgánicos.
https://www.u-cursos.cl/forestal/2009/1/CB010/1/material_alumnos/objeto/1516
Aminoácidos Fármacos
Alanina (Ala) Aciclovir
Antibióticos
N
S
O
CH3
CH3
COOH
HH
HN
O
Penicilina G
Carbohidratos
O
OH
HH
H
OH
H
OH OH
H
OH
-D-Glucopiranosa
Alcaloides
NH
H
Morfina
N
N
N
N
H
NH2
N
N
N
H
O
NH
NH2
N
NO
O
H
H
N
N
NH2
O
HN O
H
N
O
CH3
H
AdeninaGuanina Uracilo
CitosinaTimina
DNA / RNA
http://www2.uah.es/quimica_organica/docencia/profesores/mselmaarias/principios%20q%20o/historia.pdf
http://www2.uah.es/quimica_organica/docencia/profesores/mselmaarias/principios%20q%20o/historia.pdf
http://www2.uah.es/quimica_organica/docencia/profesores/mselmaarias/principios%20q%20o/historia.pdf
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http://www2.uah.es/quimica_organica/docencia/profesores/mselmaarias/principios%20q%20o/historia.pdf
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• Electronegatividad intermedia
– Enlace covalente con metales como con no metales
• Es tetravalente.
• Gran capacidad para formar enlaces covalentesestables carbono-carbono (puede formar cadenasbastante grandes).
• Forma fácilmente enlaces covalentes estables conátomos de H , O , N y S, lo cual permite introducirgrupos funcionales diversos en las moléculas orgánicas.
PROPIEDADES DEL ÁTOMO DE CARBONO
ESTADO BASAL DEL ÁTOMO DE CARBONO
Configuración
electrónica
Número Atómico (Z) = 6
1s2 2s2 2p2 → 6 electrones
4 electrones
de valencia
TIPOS DE HIBRIDACIÓN Y ENLACE
El carbono puede hibridarse de tres manera distintas:
• Hibridación sp3:
4 orbitales sp3 iguales que forman 4 enlaces simples de tipo “s” (frontales).
Los cuatro pares de electrones se comparten con cuatro átomos distintos.
Geometría tetraédrica: ángulos C–H: 109’5 º y distancias C–H iguales.
Ejemplo: CH4, CH3–CH3
• Hibridación sp2:
3 orbitales sp2 iguales que forman enlaces “σ” + 1 orbital “p” (sin hibridar) que formará un enlace “π” (lateral).
Forma un enlace doble, uno “s” y otro “π”, es decir, hay dos pares electrónicos compartidos con el mismo átomo.
Geometría triangular: ángulos C–H: 120 º y distancia C=C < C–C.
Ejemplo: H2C=CH2, H2C=O
• Hibridación sp:
2 orbitales sp iguales que forman enlaces “σ” + 2 orbitales “p” (sin hibridar) que formarán dos enlaces “π”
Forma bien un enlace triple –un enlace “σ” y dos “π”–, es decir, hay tres pares electrónicos compartidos con el mismo átomo, o bien dos enlaces dobles, si bien este caso es más raro.
Geometría lineal: ángulos C–H: 180 º y distancia
Ejemplo:
EJERCICIO
• Indicar la hibridación que cabe esperar en cada uno de los átomos
de carbono que participan en las siguientes moléculas:
22
TIPOS DE ENLACE
• Enlace simple: Los cuatro pares de electrones secomparten con cuatro átomos distintos.
Ejemplo: CH4, CH3–CH3
• Enlace doble: Hay dos pares electrónicos compartidoscon el mismo átomo.
Ejemplo: H2C=CH2, H2C=O
• Enlace triple: Hay tres pares electrónicos compartidoscon el mismo átomo.
Ejemplo: HCCH, CH3 –CN
REPRESENTACIÓN DE MOLÉCULAS ORGÁNICAS
TIPOS DE FÓRMULAS
FÓRMULAS DESARROLLADAS (Expandidas): Se representan todos los
átomos por sus símbolos y los enlaces que los unen por trazos
HC
CC
CC
H
H
H H
H H
CH
HC
CC
CC
H
H
H
H
C
H
H
H
HC
CC
CO
H H
Br H
H H
H H
H
BrC
CC
OC
H H
H H
H H
H
H H
C6H8 C4H9BrO
FÓRMULAS SEMIDESARROLLADAS
(Semiexpandidas o Semicondensadas):
Se omiten los enlaces con los hidrógenos y se indica el número de estos
con un subíndice. A veces también se omiten los enlaces sencillos C-C
HC
CC
CC
H
H
H H
H H
CH
HC
CC
CC
H
H
H
H
C
H
H
H
C6H8
CH2
CH CH2
CH2
C CH
CH2
CHCH2CH
2C CH
H2C=CH-CH=CH-CH=CH
2
H2C=CHCH=CHCH=CH
2
BrC
CC
OC
H H
H H
H H
H
H H
C4H9BrO
H3C-CHBr-CH
2-CH
2-OH
CH3CHBrCH
2CH
2OH
BrCH2-CH
2-CH
2-O-CH
3
BrCH2CH
2CH
2OCH
3
HC
CC
CO
H H
Br H
H H
H H
H
FÓRMULAS SEMIDESARROLLADAS
(Semiexpandidas o Semicondensadas):
Se omiten los enlaces con los hidrógenos y se indica el número de estos
con un subíndice. A veces también se omiten los enlaces sencillos C-C
FÓRMULAS SIMPLIFICADAS:
Se representan las cadenas carbonadas mediante líneas en zig-zag en las que
cada segmento representa un enlace y cada punto de unión un átomo de
carbono.
Se omiten los átomos de hidrógeno unidos a carbono, pero sí se
incluyen los heteroátomos y sus hidrógenos
Los dobles y triples enlaces se representan con dos y tres segmentos
HC
CC
CC
H
H
H H
H H
CH
HC
CC
CC
H
H
H
H
C
H
H
H
C6H8
HC
CC
CO
H H
Br H
H H
H H
H
BrC
CC
OC
H H
H H
H H
H
H H
C4H9BrO
OH
Br
Br O
FÓRMULAS SIMPLIFICADAS:
Se representan las cadenas carbonadas mediante líneas en zig-zag en las que
cada segmento representa un enlace y cada punto de unión un átomo de
carbono.
Se omiten los átomos de hidrógeno unidos a carbono, pero sí se
incluyen los heteroátomos y sus hidrógenos
Los dobles y triples enlaces se representan con dos y tres segmentos
A
BD
E
EN EL PLANO
DEBAJO DEL PLANO
ENCIMA DEL PLANO
Csp3
FÓRMULAS EN PERSPECTIVA
Las estructuras de los compuestos químicos son tridimensionales
(Csp3 tetraédrico)
En las representaciones en perspectiva se utilizan:
•TRAZOS CONTÍNUOS Y GRUESOS para indicar los enlaces que se
proyectan fuera del plano y hacia delante (por encima del plano del dibujo)
•TRAZOS DISCONTÍNUOS Y DE GROSOR NORMAL para enlaces que
están dirigidos hacia atrás (por debajo del plano del dibujo)
•TRAZOS CONTÍNUOS DE GROSOR NORMAL para todo lo que está
contenido en el plano del papel
OH
Br
Br O
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C OH
Br H
HH
H H
H
HH
Br O
H
H
H
H
H H
HH
H
C OH
H Br
HH
H H
H
HH
*
*
ENANTIÓMEROS
*
REPRESENTACIONES MIXTASSe recurre a ellas muchas veces por conveniencia o simplicidad
cuando interesa resaltar la estructura de algún punto de la molécula
CH3
OH
Br
CH3
OH
Br
H
H
H
H
Cl
Cl
Cl Cl
Diastereómeros DiastereómerosEnantiómeros
ACTIVIDAD
1. Dados los siguientes compuestos, identificar cuales de ellos
son compuestos orgánicos:
CH3-COOH; CaCO3; KCN; CH3-CN; NH4Cl; CH3-NH-CH2-CH3;
Cl-CH2-CH3
2. Repase los siguientes temas: a) estructuras de Lewis, b)
geometría molecular, c) fuerzas intermoleculares.
3. Convierta las siguientes fórmulas moleculares en: fórmulas
desarrolladas, semidesarrolladas y simplificadas.
C3H8; C4H9I; C3H7Cl; C2H2Br2; C4H10O
4. Escribir las fórmulas estructurales que corresponden a las
siguientes estructuras simplificadas o abreviadas:
5. a) Elaborar las representaciones mixtas necesarias para las
siguientes fórmulas semicondensadas o simplificadas y b)
Identificar cuáles son enantiómeros y cuáles son
diastereómeros:
O
OH
CH3CHBrCH3CH3CHBrCHClCH3
CH2(OH)CH(OH)CH(OH)CHO
34
CADENAS CARBONADAS
Título del diagrama
LINEALES RAMIFICADAS
ABIERTAS
(alifaticas)
ALICICLICAS AROMATICAS
CERRADAS
TIPOS DE CADENAS
H - C - C - C - C - H
H
|
H
|
|
H
|
H
|
C
|
H
- HH -
H
|
H
|
C C
CH
HH
H
HH H
H
H H
C C
H - C - C - C - C - C - H
H
|
H
|
H
|
H
|
H
|
|
H
|
H
|
H
|
H
|
H
Cadena abierta lineal
Cadena abierta ramificada
Cadena cerrada: ciclo
36
• Primarios (a) CH3 CH3
• Secundarios (b) CH3– C–CH2–CH–CH3
• Terciarios (c) CH2
• Cuaternarios (d) CH3
a a
a
a
a
TIPOS DE ÁTOMOS DE CARBONO
(en las cadenas carbonadas)
b
b d c
37
CH3 CH3
CH3–C –CH–CH2–C–CH2 –CH–CH3
CH2 CH3 CH3 CH3 CH3
EJERCICIO:
Indica el tipo de carbono, primario (a), secundario (b), terciario
(c) o cuaternario (d) que hay en la siguiente cadena carbonada:
38
GRUPOS FUNCIONALES.
SERIES HOMÓLOGAS.
• GRUPO FUNCIONAL: “Es un átomo o grupo de átomos
unidos de manera característica y que determinan,
preferentemente, las propiedades del compuesto en que
están presentes”.
• SERIE HOMÓLOGA: “Es un grupo de compuestos en
los que la única diferencia formal entre sus miembros se
encuentra en el número de grupos metileno, -CH2-, que
contiene”
GRUPOS FUNCIONALES
Ác.CARBOXÍLICOS
ANHIDRIDOS de Ac.
ESTERES.
ALCOHOLES
FENOLES
HALUROS DE ACIDO
AMIDAS.
NITRILOS
ALDEHIDOS
CETONAS
TIOLES
AMINAS
ETERES
SULFUROS
NITRO DERIVADOS.
DERIVADOS HALOGENADOS
DOBLE ENLACE (*)
TRIPLE ENLACE (*)
ALCANOS (*).
O
R-C-OH
R-CN
O O
R-C-O-C-R O
R-C-OR
O
R-C-X O R1
/R-C-N
\ R2
R-OH
R-SH
R-NO2
R-O-R1
C = C
R-R
R-X
O
R-C-HO
R-C-R1
C C
R1-S-R2
R1
/R-N
\ R2
Ar-OH
PRIORIDADES DE GRUPOS FUNCIONALES
CH3-OH CH3-CH2-OH CH3-CH2-CH2-OH CH3-CH2-CH2-CH2-OH
METANOL ETANOL PROPANOL BUTANOL
Los cuatro primeros miembros de la serie homóloga de alcoholes
SERIE HOMÓLOGA
CH3-C CH PROPINO
CH3-CH2-OH ETANOL
OH
FENOL
N
PIRIDINA
Serie acíclica
Serie cíclica
Carbocíclica
Heterocíclica
Aromática
Alicíclica
O
OXIRANO
Aromática
Alicíclica
Br
BROMOCICLOPENTANO
PRINCIPALES SERIES
ACTIVIDAD
1. Escriba una fórmula estructural que corresponda a la
fórmula molecular C4H8O y que sea: a) acíclica; b)
carbocíclica y c) heterocíclica.
2. Clasifique los siguientes compuestos en grupos, según su
semejanza en comportamiento químico: a) CH3OH; b)
CH3OCH3; c) C5H12; d) (CH3)2NH; e) CH3COOH
3. Escriba una fórmula estructural para cada uno de los
siguientes casos: a) un alcohol, C4H10O; b) un aldehído,
C3H6O; c) un éster, C5H10O2; d) una amina, C3H9N.
ISÓMEROS
Son compuestos que presentan la misma fórmula molecular, pero
propiedades físicas y/o químicas distintas.
Clasificación
Isómeros
Constitucionales
Estereoisómeros
De cadena
De posición
De función
Conformacionales
Cis-trans o geométricos
Ópticos
1. ISÓMEROS CONSTITUCIONALES
Los isómeros constitucionales o estructurales son los
compuestos que a pesar de tener la misma fórmula molecular
difieren en el orden en que están conectados los átomos, es
decir, tienen los mismos átomos conectados de forma diferente
(distinta fórmula estructural).
1.1 ISÓMEROS DE CADENA
Los compuestos tienen distribuidos los átomos de carbonos de la
molécula de forma diferente. Por ejemplo, existen 3 isómeros de
fórmula general C5H12.
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
pentano
CH3 CH CH2 CH3
CH3
2-metilbutano (isopentano)
CH3 C CH3
CH3
CH3
2,2-dimetilpropano (neopentano)
1.2 ISÓMEROS DE POSICIÓN
Son compuestos que tienen las mismas funciones químicas, pero
sobre átomos de carbono con números localizadores diferentes.
* CH3CH2CH2CH2OH
1-butanol
CH3CHCH2CH3
OH
2-butanol
* CH3CCH2CH2CH3
O
2-pentanona
CH3CH2CCH2CH3
O
3-pentanona
1.3 ISÓMEROS DE FUNCIÓN
Son aquellos que presentan la misma fórmula molecular, pero
poseen grupos funcionales diferentes.
* O CH2CH3 CH3
etil metil éter un éter
CH3CH2CH2OH
1-propanol un alcohol
C3H8O
* C3H6O C CH3CH3
O
propanona una cetona
C HCH2
O
CH3
propanalun aldehído
* C3H6O2 C OCH3
O
CH3
etanoato de metilo un éster
C OH CH2
O
CH3
ácido propanoicoun ácido carboxílico
ACTIVIDAD
1. Dibuje los isómeros posibles de las siguientes fórmulas
moleculares:
a) tres isómeros posibles de fórmula C3H8O
b) dos isómeros posibles de fórmula C4H10
c) cinco isómeros posibles de fórmula C3H6O
2. Identificar los principales grupos funcionales de los
compuestos del punto anterior.
2. ESTEREOISÓMEROS
Los estereoisómeros son los isómeros cuyos átomos están
conectados en el mismo orden, pero con disposición espacial
diferente.
C C
CH3
HBrCH
3
HBr
2.1 ISÓMEROS CONFORMACIONALES
C C
CH3
HBr
CH3
HBr180º
Interconvertibles por giro alredor de enlaces sencillos
H
HH
H
H
H H
H
HH
H
H
H
H H
H
H
HH
H
HH
H
H
H
H
H
H
H
H H
HH
H
H
H
H ecuatorial
H axial
H ecuatorial
H axial
SILLA SILLA
BOTE
CONFORMEROS DEL CICLOHEXANO
CH3CH3
CH3
H3C
cis-1,3-dimetilciclohexano
CH3
CH3
H3C
CH3
trans-1,3-dimetilciclohexano
dimetil-ciclohexano
En Alquenos: Igual Formula Molecular y Formula Estructural, perodiferente orientación de los sustituyentes alrededor de los doscarbonos que forman el doble enlace.
Hay por tanto una pareja de diasterómeros *alquenos simples: seutiliza la notación cis - trans, cuando los grupos unidos a los C deldoble enlace son idénticos o de similar naturaleza.
cis: dos sustituyentes al mismo lado del doble enlace
trans: un sustituyente a cada lado del doble enlace.
2n=números de isómeros geométricosposibles.n=número de dobles enlaces quepresentan isomería
2.2 ISOMERÍA GEOMETRICA
ISOMERÍA GEOMÉTRICA
• Difieren en la disposición (geometría) de los grupos enun doble enlace.
cis: dos sustituyentes al mismo lado del doble enlace.
trans: un sustituyente a cada lado del doble enlace.
En alquenos simples
En compuestos cíclicos:
Los sustituyentes que no forman parte del ciclo se encuentran en
dos posibles disposiciones espaciales cis o trans.
En alquenos polisustituidos (cuando los sustituyente no soniguales):
Para esto se aplican la regla de notación de Cahn - Ingold y Prelog.
Sustituyentes de mayor prioridad al mismo lado del doble enlaceConfiguración Z.
Sustituyentes de mayor prioridad a lados opuestos del doble enlaceConfiguración E.
La prioridad esta dada por los Números Atómicos de los átomosdirectamente unidos al Carbono del doble enlace.
1
22
1 1
21
2Z E
Tienen igual fórmula molecular y fórmula estructural pero diferente
en la orientación en el espacio de los grupos que se unen a un
carbono llamado QUIRAL.
CARBONO QUIRAL: carbono sp3 al cual están unidos 4 átomos ó
grupos de átomos diferentes, si una molécula posee por lo menos
un carbono quiral presentará ISOMERÍA ÓPTICA
CH3
NH2
HO
H
H
CHO
OHF
2n=El número de Isómeros Ópticos:n=Número de Carbonos Quirales.
2.3 ISOMERÍA ÓPTICA
ESTEREOISÓMERO QUIRAL
Es aquel que no es superponible con su imagen en el espejo
(par de enantiómeros).
Se parecen como nuestras manos
Es aquel que es superponible con su imagen en el espejo
ESTEREOISÓMERO NO QUIRAL
Son superponibles
ACTIVIDAD
1. ¿Cuáles de los siguientes compuestos pueden presentarse
como isómeros cis-trans? En los casos que sea posible dicha
isomería, dibuje las estructuras que muestren claramente la
geometría.
Br
Cl
Cl
Cl OH
2. Dibuje las conformaciones de silla posibles de los siguientes
ciclohexanos identificando sus respectivos isómeros cis-trans:
3. Dibuje las conformaciones posibles de los siguientes
compuestos, proyectándose sobre los enlaces C1-C2 y C2-
C3: CH3CHClCH3; CH2OHCHOHCH2OH
OH Cl
4. Marque con un asterisco los carbonos quirales (si existen) en
las siguientes estructuras:
5. Decir cuáles de las estructuras del punto anterior poseen
isomería o actividad óptica.
Cl F OH
OH
CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES ORGÁNICAS
Según cambio estructural
producido en los reactivos
ADICIÓN
ELIMINACIÓN
SUSTITUCIÓN
TRANSPOSICIÓN
REACCIONES DE ADICIÓN
Ocurren cuando las moléculas poseen dobles o triples enlaces y se le
incorporan dos átomos o grupos de átomos disminuyendo la insaturación
de la molécula original.
C C
sustrato reactivo producto
+
AB C C
A B
Ejemplos:
propeno bromo 1,2-dibromopropano
CH CH2CH3 + Br Br CH CH2CH3
Br Br
2-butino bromo 2,2,3,3-tetrabromobutano
C CCH3 CH3 + Br Br C CCH3
Br Br
Br
CH3
Br
2
2-butino bromo 2,3-dibromo-2-buteno
C CCH3 CH3 + Br Br
C C
CH3
Br CH3
Br
Son aquéllas en las que un átomo o grupo de átomos del sustrato son
sustituidos por un átomo o grupo de átomos del reactivo.
sustrato reactivo productos
+ +RA B RB A
REACCIONES DE SUSTITUCIÓN
Ejemplos:
+ KC N KBrCH2 BrCH3 C NCH2CH3 +
bromoetano cianuro de potasio
propanonitrilo bromurode potasio
LuzCH CH3CH3
H
+ Cl Cl CH CH3CH3
Cl
H Cl+
propano cloro 2-cloropropano cloruro de hidrógeno
Dos átomos o grupos de átomos que se encuentran en carbonos
adyacentes se eliminan generándose un doble o triple enlace. Es la
reacción opuesta a la adición.
C C
sustrato reactivo productos
+
ZC C
A B
ZAB +
REACCIONES DE ELIMINACIÓN
2,3-dibromobutano
+CH CH CH3CH3
BrBr
C C CH3CH32 KOH 2 KBr 2 HOH+ +
2-butinohidróxido de potasio
Ejemplos:
2-clorobutano
etanol+CH CH CH3CH3
HCl
CH CH CH3CH3KOH KCl HOH+ +
2-buteno(mayoritario)
hidróxido de potasio
Esta clase de reacciones consisten en un reordenamiento de los átomos
de una molécula que origina otra con estructura distinta
CH3 CH2 CH2 CH3
cat. CH3 CH
CH3
CH3
REACCIONES DE TRANSPOSICIÓN
REACCIÓN DE ADICIÓN
REACCIÓN DE ELIMINACIÓN
REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN
REACCIÓN DE TRANSPOSICIÓN
OTRAS MANERA DE CLASIFICAR LAS REACCIONES ORGÁNICAS
Según la manera en que se rompen
los enlaces
Reacciones de homólisis Reacciones de heterólisis
A : B A + B. . A : B A: + B- +
anión catión
1)
A : B A + B:-+
catión anión
2)
radicales
Rupturas homolíticas
* Se forman radicales libres
A : B A + B. .Los productos pueden serátomos libres o grupos deátomos.
radical metilo
átomo de cloro
CH3 Cl CH3 . + Cl .
Por ejemplo:
Para la ruptura de un enlace se necesita aporte deenergía: calor, luz, presencia de un radical, etc.
Rupturas heterolíticas
* Se forman iones
Puede ocurrir de dos formas:
A : B A: + B- +
anión catión
1)
A : B A + B:-+
catión anión
2)
Por ejemplo:
Enlace C-H Radical Tipo H0
metilo 105
primario 98
primario 98
primario 98
secundario 95
terciario 92
Es más fácil romper un enlace C-H de tipo terciario (92 kcal/mol) que uno secundario (95 kcal/mol)
o que uno primario (98 kcal/mol). Romper homolíticamente el metano es especialmente difícil (105
kcal/mol). ¿Cuál es la razón?.
Los reactivos electrofílicos o electrófilos (del griego, amante de
electrones) son iones positivos, moléculas con átomos sin octeto
completo (ácidos de Lewis) o con enlaces muy polarizados, y por lo
tanto, aceptan electrones del sustrato.
Electrófilos cargados
Electrófilos neutros
protón ion nitronio
H+
N OO+
catión terc-butilo
CCH3
CH3
CH3
+
tricloruro de aluminio
Cl
Cl
Cl Al
Br
Br
Br Fe
tribromuro de hierro
Reactivos electrofílicos
Los reactivos nucleofílicos o nucleófilos (del griego, “que aman los
núcleos”) son aniones o moléculas que tienen pares de electrones no
compartidos y pueden cederlos a átomos deficientes de electrones.
Nucleófilos cargados
ion cloruro
Cl-
HO-
ion hidróxido
Nucleófilos neutros :NH3
amoníaco
R O H H O H
alcohol agua
Reactivos nucleofílicos
SISTEMAS CONJUGADOS
Los dobles enlaces pueden interaccionar entre ellos si están separados por un
enlace sencillo. A estos dobles enlaces se les llama conjugados. Los dobles
enlaces que están separados por dos o más enlaces sencillos interaccionan muy
poco entre ellos y se les llama dobles enlaces aislados.
Los dobles enlaces conjugados son más estables que los aislados.
Experimentan las mismas reacciones que los alquenos.
CONJUGACIÓN Y RESONANCIA
Estructura del 1,3-butadieno.
Estructura del 1,3-butadieno en su conformación más estable. El enlace
sencillo central carbono-carbono de 1.48 Å es más corto que el de 1.54 Å
(longitud de un enlace sencillo de un alcano) debido a su carácter parcial
de doble enlace.
Hay una pequeña cantidad de solapamiento a través del enlace central
C-C que le da un carácter parcial de doble enlace.
Resonancia
Algunas moléculas orgánicas se pueden representar mediante dos o
más estructuras de Lewis, que difieren entre sí únicamente en la
distribución de los electrones, y que se denominan estructuras
resonantes. En estos casos, la molécula tendrá características de
ambas estructuras y se dice que la molécula es un híbrido de
resonancia de las estructuras resonantes. El método de la resonancia
permite saber, de forma cualitativa, la estabilización que puede
conseguir una molécula por deslocalización electrónica. Cuanto mayor
sea el número de estructuras resonantes mediante las que se pueda
describir una especie química mayor será su estabilidad.
Otros ejemplos:
Formas de resonancia de los iones ciclopentadienilo
Las representaciones por resonancia sugieren que los dos iones son estables.
ACTIVIDAD
1. Represente las estructuras resonantes que contribuyen al híbrido de
resonancia de las siguientes especies:
2. Identifique las reacciones siguientes como adiciones,
eliminaciones, sustituciones o transposiciones:
BrN
OH
Cl
+ NaCN + NaBr
Catalizador
ácido+ H2O
+ Cl2luz
+ HCl
EJERCICIOS SUGERIDOS
Elaborar los siguientes puntos sugeridos:
• Química Orgánica de John McMurry (5º edición): Páginas 30-
31 (1.22-1.29; 1.31; 1.33-1.34; 1.36); páginas 69-72 (2.35-
2.36; 2.55); páginas 106-108 (3.23-3.33; 3.35-3.39; 3.41;
3.45); páginas 147- (4.30-4.32; 4.40-4.41; 4.43); páginas 182-
183 (5.18; 5.20-5.23); páginas 225-228 (6.25; 6.28-6.29 (solo
estereoquímica); 6.30-6.33; 6.41-6.42; 6.44); página 348
(9.36-9.41).