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QUÍMICA ORGÁNICAQUÍMICA ORGÁNICA

Lic. Ruby Guerrero

GRADO ONCE

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CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROSCLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS

Los hidrocarburos son los compuestos orgánicos más sencillos, y solo contienen átomos de carbono e hidrógeno

Alcanos Alquenos Alquinos

Alifáticos Aromáticos

H I D R O C A R B U R O S

Saturados Insaturados

3

H C C C C H

H|

H|

|H

|H

|C|

H

HH

H|

H|

C C

C H

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

La química del carbono o química orgánica, estudia todas aquellas sustancias en cuyas moléculas toma parte el carbono

Los átomos de carbono, tienen mucha facilidad para unirse entre sí y formar cadenas muy variadas. Todos sus átomos forman siempre cuatro enlaces covalentes

Cadena abierta lineal

Cadena abierta ramificada

Cadena cerrada: ciclo

4

H C C C C C H

H|

H|

H|

H|

H|

|H

|H

|H

Las fórmulas desarrolladas solo muestran como están unidos los átomos entre sí, pero sin reflejar la geometría real de las moléculas

Las fórmulas semidesarrolladas solo especifican los enlaces entre átomos de carbono

H C C C C CH

H|

H|

H|

|H

|H

|H

CH3 CH CH CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 C CH

5

La tetravalencia del carbono se debe a que posee 4 electrones en su última capa, de modo que formando 4 enlaces covalentes con otros átomos consigue completar su octeto

C

H

HH

H

C C

H

H H

H

C C H H

Metano

CH4

Eteno

CH2 CH2

Etino

CH CH

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TIPOS DE ENLACE QUE USA EL CARBONOTIPOS DE ENLACE QUE USA EL CARBONO

• Enlace simple: Los cuatro pares de electrones se comparten con cuatro átomos distintos. Ejemplo: CH4, CH3–CH3

• Enlace doble: Hay dos pares electrónicos compartidos con el mismo átomo.Ejemplo: H2C=CH2, H2C=O

• Enlace triple: Hay tres pares electrónicos compartidos con el mismo átomo.Ejemplo: HCCH, CH3–CN

• El carbono puede hibridarse de tres maneras distintas:

• Hibridación sp3:

– 4 orbitales sp3 iguales que forman 4 enlaces simples de tipo “” (frontales).

• Hibridación sp2:

– 3 orbitales sp2 iguales que forman enlaces “” + 1 orbital “p” (sin hibridar) que formará un enlace “” (lateral)

• Hibridación sp:

– 2 orbitales  sp  iguales que forman enlaces “” + 2 orbitales “p” (sin hibridar) que formarán sendos enlaces “”

7

Hibridación sp3

• 4 orbitales sp3 iguales que forman 4 enlaces simples de tipo “” (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 “” + 1 orbital “p” (sin hibridar) que formará un enlace “” (lateral)

• Forma un enlace doble, uno “” y otro “”, 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

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Hibridación sp

• 2 orbitales  sp  iguales que forman enlaces “” + 2 orbitales “p” (sin hibridar) que formarán sendos enlaces “”

• Forma bien un enlace triple –un enlace “” y dos “”–, 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 CC < C=C < C–C

• Ejemplo: HCCH, CH3–CN

Ejercicio A: Indica la hibridación que cabe esperar en cada uno de los

átomos de carbono que participan en las siguientes moléculas:

CHC–CH2 –CHO; CH3 –CH=CH–CN

• sp sp sp3 sp2 sp3 sp2 sp2 sp

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HIDROCARBUROS SATURADOS O ALCANOSHIDROCARBUROS SATURADOS O ALCANOS

Son aquellos hidrocarburos en los que todos sus enlaces son sencillos

Nombre Metano Etano Propano

Fórmula CH4 CH3 CH3 CH3 CH2 CH3

Fórmula desarrollada

Modelo molecular

|C|

H

HH

H

H C C H

H|

H|

|H

|H

H C C C H

H|

H|

H|

|H

|H

|H

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NOMENCLATURA DE HIDROCARBUROS DE CADENA LINEALNOMENCLATURA DE HIDROCARBUROS DE CADENA LINEAL

P r e f i j o Nº de átomos de CSon aquellos que constan de un prefijo

que indica el número de átomos de carbono, y de un sufijo que revela el tipo de hidrocarburo

Los sufijos empleados para los alcanos, alquenos y alquinos son respectivamente, ano, eno, e ino

Met Et Prop But Pent Hex Hept Oct Non Dec Undec Dodec Tridec Tetradec Eicos Triacont

1 2 3 4 5 6 7 8 910111213142030

11

CH3 CH2 )6 CH3CH3 CH2 )6 CH3CH3 CH2 CH2 CH3CH3 CH2 CH2 CH3

CH3 CH2 CH3CH3 CH2 CH3CH3 CH3CH3 CH3CH4CH4

octano

propanoetanometano

butano

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HIDROCARBUROS CON DOBLES ENLACES: ALQUENOSHIDROCARBUROS CON DOBLES ENLACES: ALQUENOS

CH2 =CH CH = CH CH2 CH = CH CH3

1 2 3 4 5 6 7 8

CH3 CH2 CH = CH2

4 3 2 1

CH3 CH2 = CH CH3

1 2 3 4

CH3 CH = CH CH = CH25 4 3 2 1

La posición del doble enlace, se indica con un localizador, empezando a numerar la cadena por el extremo más próximo al doble enlace

Se nombran sustituyendo la terminación ano, por eno

El localizador es el número correspondiente al primer carbono del doble enlace y se escribe delante del nombre separado por un guión

Si el alqueno tiene dos o más dobles enlaces, numeramos la cadena asignando a los dobles, los localizadores más bajos

Se utilizan las terminaciones dieno, trieno

CH3 CH = CH2

propeno 1buteno 2buteno

1,3 pentadieno 1,3,6 octatrieno

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HIDROCARBUROS CON TRIPLES ENLACES: ALQUINOSHIDROCARBUROS CON TRIPLES ENLACES: ALQUINOS

CH C C C C CH

1 2 3 4 5 6

CH C CH2 C C CH3

1 2 3 4 5 6

La nomenclatura de los alquinos se rige por reglas análogas a las de los alquenos. Solo hay que cambiar el sufijo eno, por ino

CH CH

CH C CH2 CH3

etino

1butino

1,4hexadiino

1,3,5hexatriino

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HIDROCARBUROS CÍCLICOSHIDROCARBUROS CÍCLICOS

34

CH

CH CH

CHCH2

=1

25

CH2 CH2

CH2 CH2

CH =CH

CH2 CH2

CH2CH2

También llamados hidrocarburos alicíclicos. Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo al nombre del hidrocarburo de cadena lineal de igual número de átomos de C

ciclobutano

ciclohexeno

1,3ciclopentadieno

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RADICALES DE LOS ALCANOS: ALQUILOS. RAMIFICACIONES DE CADENASRADICALES DE LOS ALCANOS: ALQUILOS. RAMIFICACIONES DE CADENAS

CH3 CH (CH2)n

CH3

CH3 CH

CH3

CH3 CH2

CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2CH3

Si un alcano pierde un átomo de hidrógeno de un carbono terminal se origina un radical alquilo, cuyo nombre se obtienen sustituyendo la terminación ano por ilo

metilometilo butilobutilopropilopropilo

etiloetilo isopropiloisopropiloEn general Iso .... ilo

En general Iso .... ilo

–CH=CH2

vinilvinil

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ELECCIÓN DE CADENA PRINCIPALELECCIÓN DE CADENA PRINCIPAL

Si no hay grupos funcionales o no influyen en la elección, se elige como cadena principal la más larga posible. A igualdad de longitud será la cadena principal la que posea

más radicales.

La cadena principal es la que incluye al grupo principal y a la mayor parte posible de grupos secundarios aunque no sea la más larga

Se numeran los carbonos de la cadena principal de modo que caigan los números más bajos posibles a los grupos funcionales (primero el principal) y los radicales.

Se nombran los radicales por orden alfabético anteponien el localizador correspondiente.Si hay radicales repetidos se utilizan los prefijos di- tri- tetra- , que no se tienen en cuenta para

el orden alfabético. Se añade el nombre del hidrocarburo correspondiente a la cadena principal.

Se acaba con la terminación característica del grupo principal si lo hay.

Se numera de manera que caigan los localizadores más bajos posibles a los dobles enlaces. Si hay dobles y triples enlaces tienen preferencia los dobles enlaces sobre los triples enlaces.

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HIDROCARBUROS DE CADENA RAMIFICADAHIDROCARBUROS DE CADENA RAMIFICADA

|CH2

|CH2

|CH3

CH3 CH =CH CH CH = CH2

6 5 4 3 2 1CH3 CH2 CH CH2 CH CH2 CH3

|CH3

1 2 3 4 5

6

7

8

|CH2

|CH2

|CH3

Se nombran primero las cadenas laterales alfabéticamente, como si fueran radicales pero sin la o final, y a continuación la cadena principal. Delante del nombre y separado por un guión, se escribe el localizador que indica a qué átomo de la cadena principal va unido

5etil3metiloctano 3propil1,4hexadieno

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HIDROCARBUROS AROMÁTICOS: EL BENCENOHIDROCARBUROS AROMÁTICOS: EL BENCENO

CC

CC

C

CH

HH

H

HH

El círculo central representa tres enlaces dobles entre átomos de carbono, es decir, 6 electrones, que no se encuentran localizados en posiciones fijas

Molécula de benceno (C6H6)

Hibridación sp2 del benceno. Nube electrónica “”

Nube “” común

Esqueleto “”

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Algunos derivados del benceno con nombre propio

tolueno

fenol

ácido benzoico

benzaldehído

benzamida

CH3

COOH

OH

CONH2

CHO

20

CH2 CH3

|

CH3

|

CH3

|CH3|

CH3

|

Si hay un sustituyente, se nombra primero como radical, añadiendo después la palabra benceno. El carbono que contiene el sustituyente se numera como 1

Para los derivados disustituidos, se pueden utilizar los prefijos orto , meta , y para, según ocupen las posiciones 1 y 2 , 1 y 3, ó bien 1 y 4 respectivamente

metilbencenotolueno

1,2dimetilbencenoo-dimetilbenceno

1etil3metilbencenometilmetilbenceno

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ORTO

META

PARA

22

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN DE LOS HIDROCARBUROS AROMÁTICOSREACCIONES DE SUSTITUCIÓN DE LOS HIDROCARBUROS AROMÁTICOS

Los hidrocarburos aromáticos dan fácilmente reacciones de sustitución (sustituyendo un hidrógeno del anillo por diversos grupos). No sucede lo mismo con las reacciones de adición

H|

H| + BrBr

catalizador

Br|

+ HBr

+ HONO2

catalizador+ H2O

NO2

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HIDROCARBUROS HALOGENADOS Y SUS USOSHIDROCARBUROS HALOGENADOS Y SUS USOS

C O M P U E S T O U S O S

CH3 CH

2 Cl Cloroetano

Anestésico local. Su bajo punto de ebullición hace que se evapore rápidamente, enfriando las terminaciones nerviosas.

|C|

Cl

ClF

F|C|

Cl

ClCl

F

diclorodifluormetano (freón 12)

triclorofluormetano (freón 11)

Los freones (nombre comercial) se usan como refrigerantes. No son inflamables ni tóxicos. Algunos se usan en extintores especiales contra el fuego

ClCl pdiclorobenceno

Se usa ampliamente para repeler a las polillas

DDTPesticida persistente. Se utilizó mucho como insecticida entre 1950 y 1970. Su uso está actualmente limitado debido a su toxicidad y a que no es biodegradable

CCl Cl

|C|ClCl

Cl

|H

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CONCEPTO DE GRUPO FUNCIONALCONCEPTO DE GRUPO FUNCIONAL

Un grupo funcional es un átomo o grupo de átomos presente en una molécula orgánica que determina las propiedades químicas de dicha molécula

Algunas moléculas poseen más de un grupo funcional diferente, otras tienen el mismo grupo funcional repetido varias veces

El grupo funcional es el principal responsable de la reactividad química del compuesto, por eso todos los compuestos que poseen un mismo grupo funcional, muestran las mismas propiedades

G.F.HCHC = esqueleto hidrocarbonado

G.F. = grupo funcional

H C C H

H|

H|

|H

|H

etano H C C OH

H|

H|

|H

|H

etanol

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PRINCIPALES GRUPOS FUNCIONALESPRINCIPALES GRUPOS FUNCIONALES

GRUPO FUNCIONAL NOMBRE DE LA SERIE HOMÓLOGA SUFIJO PREFIJO(CUANDO NO ES GRUPO PRINCIPAL)

OH Alcoholes ol hidroxiO Éteres éter R oxi

C =O

H Aldehidos al formil

C = O

R

RCetonas ona oxo

C =O

OH Ácidos carboxílicos oico carboxi

2NH Aminas -amina amino

C =O

NH2

Amidas -amida carbamoil

C =O

OR Ésteres oato

de R

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Función Nom. grupo Grupo Nom.(princ.)

Nom.(secund)

Ácido carboxílico carboxilo R–COOH ácido …oico carboxi (incluye C)

Éster éster R–COOR’ …ato de …ilo …oxicarbonil

Amida amido R–CONR’R amida amido

Nitrilo nitrilo R–CN nitrilo ciano (incluye C)

Aldehído carbonilo R–CH=O …al formil (incluye C)

Cetona carbonilo R–CO–R’ …ona oxo

Alcohol hidroxilo R–OH …ol hidroxi

Fenol fenol –C6H5OH …fenol hidroxifenil

Amina (primaria) (secundaria)(terciaria)

Amino  “

R–NH2

R–NHR’ R–NR’R’’

…ilamina…il…ilamina

amino

Éter Oxi R–O–R’ …il…iléter oxi…il

Hidr. etilénico alqueno C=C …eno …en

Hidr. acetilénico alquino CC …ino Ino (sufijo)

Nitrocompuestro Nitro R–NO2 nitro… nitro

Haluro halógeno R–X X… X

Radical alquilo R– …il …il

GRUPOS POR ORDEN DE PREFERENCIA

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NOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS CON GRUPOS FUNCIONALESNOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS CON GRUPOS FUNCIONALES

CH3CH CH2 CO CH3

CH3

12345

4metil2pentanona

CH3CH CH2 C

OH

=O

H3hidroxibutanal

El nombre de la cadena principal termina en un sufijo propio del grupo funcional

A los criterios dados para elegir la cadena principal se antepone el de escoger aquella que contenga el grupo funcional

Si hay más de un grupo funcional, el sufijo de la cadena principal es el correspondiente al grupo funcional principal, elegido según el orden de mayor a menor preferencia: ácido, éster. Amida, aldehido, cetona, alcohol, amina, éter

Los grupos funcionales no principales, se nombran como sustituyentes utilizando el prefijo característico

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ALCOHOLESALCOHOLES

OXIDACIÓN DE ALCOHOLES PRIMARIOS

OXIDACIÓN DE ALCOHOLES SECUNDARIOS

Son compuestos orgánicos oxigenados, y sus moléculas contienen uno o más grupos hidroxilo, OH

El grupo OH puede ocupar distintas lugares en la cadena, y en tal caso, se indica con un localizador, el carbono al que está unido

Si el compuesto tiene dos, tres, etc., grupos OH, se usan los prefijos diol, triol, ...

CH3OH metanol

CH3 CH2OH etanol

CH3 CH2 CH2OH 1propanol

CH3 CHOH CH2OH 1,2propanodiol

R CH2OH(O)

RCO

H

(O)RC

O

OH

R CHOH R(O)

R CO R

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FENOLESFENOLES

OH |

OH |

CH2CH3

CH3CH2

OH |

CH3

Son compuestos orgánicos que resultan de sustituir un átomo de hidrógeno unido a un anillo aromático por un grupo hidroxilo, OH

El grupo OH puede ocupar distintas lugares en la cadena, y en tal caso, se indica con un localizador, el carbono al que está unido

Si el compuesto tiene dos, tres, etc., grupos OH, se usan los prefijos diol, triol, ...

Fenol O-metilfenol 2,5-dietilfenol

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ÉTERESÉTERES

CH3 CH2 OCH3

CH3 CH2 O CH2 CH3CH3 CH2 OCH3CH3 OCH3

Son compuestos orgánicos en los que un átomo de oxígeno une dos radicales carbonados

Se nombran (en la nomenclatura radicofuncional) por orden alfabético, los radicales unidos al O , seguidos de la palabra ÉTER

En la nomenclatura sustitutiva, se nombra el radical más sencillo (con la palabra OXI), seguido sin guión del nombre del hidrocarburo del que deriva el radical más complejo

dimetil éter etilmetil éter dietil éter

metoxietano

31

ALDEHÍDOSALDEHÍDOS

CCCHCH2CO

H

CH3

|CH=CHCH2C

O

H

CH3CO

Hetanal

3 butenal3metilpentanal

Son compuestos orgánicos que se caracterizan por tener el grupo funcional carbonilo

En los aldehidos, dicho grupo es terminal (por ir situado al final de la cadena) o primario (por ir unido a un carbono primario)

C = O Aldehido (ALcohol DEsHIdrogenaDO)

Se nombran añadiendo al nombre del hidrocarburo la terminación AL (grupo carbonilo en un extremo) o DIAL (grupo carbonilo en dos extremos)

No es necesario añadir un localizador para el carbonilo

C

O

Haldehido

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CETONASCETONAS

CH3COCH3

CH3COCH2 CO

CH32,4 pentanodiona

Son compuestos orgánicos que se caracterizan por tener el grupo funcional carbonilo CO , ligado a dos carbonos (no es terminal)

En la nomenclatura sustitutiva, se nombran a partir del hidrocarburo del que procede, añadiendo la terminación ONA, DIONA, etc., e indicando la presencia del grupo carbonilo (CO) asignando los localizadores más bajos posibles

En la nomenclatura radicofuncional (menos utilizada), se nombran alfabéticamente, uno a continuación del otro, añadiendo al final la palabra CETONA

RCO

R

cetona CH3COCO CH3

butanodiona

propanona

dimetil cetona

acetona

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ÁCIDOS CARBOXÍLICOSÁCIDOS CARBOXÍLICOS

HOOCCOOH

CH3CH2

CH2COOH CH3CHCOOHOH

Ác. butanoico

Son compuestos orgánicos que se caracterizan por tener el grupo funcional carboxilo COOH, ligado a un carbono terminal primario

Se nombran sistemáticamente anteponiendo la palabra ÁCIDO, seguida del nombre del hidrocarburo del que procede terminado en OICO. Será DIOICO si el grupo carboxilo está en ambos carbonos terminales

Se numeran a partir del grupo COOH, y en caso de que hubiera dos, según las normas vigentes para las demás funciones o radicales presentes

CO

OH

Acido carboxílico

Ác. etanodioico

Ác. 2hidroxipropanoico

Ác. láctico

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Á C I D O S C A R B O X Í L I C O S C O M U N E S

FÓRMULA NOMBRE Se encuentra en

Ortiga, hormiga

Vinagre

Mantequillarancia

Raíz de lavaleriana

Cabras

HCOOH

CH3 COOH

CH3 CH2)2COOH

3 2)3CH CH C OOH

CH3 CH2)4C OOH

CH3 CHOH COOH

Ac. metanoico o fórmico

Ac. etanoico o acético

Ac. butanoico o butírico

Ac. pentanoico o valeriánico

Ac. hexanoico o caproico

Ac. 2-hidroxipropanoico o láctico Leche agria

35

ÉSTERES Y SALESÉSTERES Y SALES

CO

OCH2CH3

CH3 CH2 CH2 COONa

CH3 CO

OCH3

H CO

OCH2CH2CH3

Metanoato de propilo

Son compuestos orgánicos que se caracterizan por ser producto de la sustitución de los átomos de hidrógeno del grupo carboxilo por un elemento metálico (SALES) o por un radical carbonado (ÉSTERES)

Se nombran sustituyendo la terminación ICO del ácido, por ATO seguida del nombre del radical alquílico R

RCO

O R

Ésteres Etanoato de metilo

Benzoato de etiloSales

RCO

O

n

Me

Butanoato de sodio

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AMINASAMINAS

NH2

CH3 NH CH3CH3 NH2

Se pueden considerar como compuestos orgánicos derivados del amoníaco, en el que se han sustituido uno o más átomos de hidrógeno, por otros tantos radicales alquilos. Según sustituyan uno, dos ó tres, se llaman primarias, secundarias o terciarias respectivamente

metilamina dimetilamina

PRIMARIA SECUNDARIA TERCIARIA

amoníaco

|N

HH

H

|N

HH

R

RH

R |N

RR

R |N

Anilina

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AMIDAS AMIDAS

PRIMARIA SECUNDARIA TERCIARIA

Pueden considerarse como derivadas de los ácidos al sustituir el grupo OH de los mismos, por el grupo NH2, dando lugar al grupo funcional llamado AMIDO

El nitrógeno queda unido directamente al carbonilo

CO

NH2

amida

H CONH2 CH3 CONH2

Dos grupos C = O

CO NH CH 2 CO NH2

Un grupo C = O

unido al nitrógeno

Tres grupos C = O

CO N CH 2

CH 2-

CH3 CO NH CO CH3

Dietanamida o diacetamida

metanamida o formamida

etanamida o acetamida

PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS HIDROCARBUROS

38

39

REACTIVIDAD DE LOS HIDROCARBUROS

REACTIVIDAD DE LOS HIDROCARBUROS

Echamos unas gotas de bromo en dos tubos, uno con pentano y otro con penteno observando que el bromo no reacciona con el pentano (por eso cambia de color), reaccionando con el penteno (permaneciendo incoloro)

Br2 pentano penteno

Los hidrocarburos saturados (alcanos) son poco reactivos Los hidrocarburos insaturados (alquenos y alquinos) dan fácilmente

REACCIONES DE ADICIÓN

40

REACCIONES DE ADICIÓN

C = CH

H

H

H

+ H2

+ Br2

+ HCl

H C C H

H|

H|

|H

|H

H C C H

Br|

Br|

|H

|H

H C C H

H|

Cl|

|H

|H

41

REACCIONES DE ESTERIFICACIÓNREACCIONES DE ESTERIFICACIÓN

Los ácidos carboxílicos reaccionan con los alcoholes formando ésteres y agua, según esta reacción:

R CO

OH+ R’ R C

O

O R’+

ácido + alcohol éster + agua

Este tipo de reacciones, llamadas de esterificación, son reversibles

La reacción en sentido inverso, es decir, la hidrólisis del éster, permite recuperar el ácido y el alcohol

esterificación

hidrólisis

42

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN.

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN.

Un átomo o grupo de átomos de la molécula del sustrato es sustituido por otro átomo o grupo atómico, suministrado por el reactivo

Por radicales libres: el reactivo atacante es un radical libre producido en una ruptura homolítica

R X + Y R Y + X

sustrato grupo salienteproductoreactivo

Nucleófila (SN): el reactivo es una especie nucleófila que ataca a las zonas del sustrato con deficiencia electrónica (ruptura heterolítica)

Electrófila (SE): el reactivo atacante es una especie nucleófila que ataca a las zonas del sustrato con abundancia electrónica

CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl

CH3CH2 Cl + OH CH3CH2 OH + Cl

H

+ R X

R

+ HX AlCl3

44

Halogenación :Halogenación :

+ Cl2 + HCl

Cl

FeCl3

Alquilación (Friedelf–Crafts) :Alquilación (Friedelf–Crafts) :

+ ClCH3 + HCl

CH3

AlCl3

El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a la posición “meta” (el grupo nitro con efecto –M mesómero provoca fracciones de carga positiva en

“orto” y “para”)

N+O O–

N +O– O

N +O– O–

+

O–

N +O–

+

N +O– O

+

–

45

El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a las posiciones “orto” y “para” dado el efecto +M mesómero del Cl ya que estas posiciones tienen – )

Cl Cl+

–

Cl+

–

Cl+

–

Sustitución nucleófilaSustitución nucleófila

• Sustitución de derivados clorados:Sustitución de derivados clorados:

(CH3)3C–Cl + NaOH (CH3)3C–OH + NaCl

• Nota: Esta reacción compite con la de eliminación,si bien en este caso, por formarse un carbocatión estable (terciario) se favorece la sustitución.CH3–CH2–CH2–Cl + 2 NH3 CH3–CH2–CH2–NH2

+ NH4Cl

• Sustitución de alcoholes:Sustitución de alcoholes:CH3–CH2–OH + HBr CH3 CH2–Br + H2O

46

REACCIONES DE ADICIÓN REACCIONES DE ADICIÓN

La molécula del sustrato gana dos átomos o grupos de átomos, procedentes del reactivo

Nucleófila (SN): el reactivo atacante es una especie nucleófila que busca puntos con baja densidad electrónica

C C + Y Z CC

Y Z

llCH3 C

O

H+ H CN CH3 C H

CN

OH

Electrófila (SE): el reactivo es una especie electrófila que ataca los puntos con alta densidad electrónica

Adición de halógenos:

CH3CH CHCH3 + Br2 CH3 CH CH CH3

BrBr

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Adición de halogenuros de hidrógeno (regla de MARKONIKOV): el hidrógeno se adiciona al carbono con mayor número de hidrógenos.

CH3CH CH2 + H Cl CH3CHCH2

H

CH3CHCH3 + Cl CH3CHCH3

Cl

Adición de hidrógeno en presencia de catalizadores:

CH3CH CH2 + H2 CH3CHCH2

HH

+

+

48

REACCIONES DE ELIMINACIÓN.REACCIONES DE ELIMINACIÓN.

CH3CH CH2 + KCl + H2OCH3 CH2 CH2 + KOH

H Cl

La molécula del sustrato pierde dos átomos o grupos de átomos, formando un enlace (o cerrando un ciclo)

+ A BCC C C

A B

deshidratación de un alcohol

H2CCH2 + H2OCH2 CH2

H OHH2SO4

deshidrohalogenación de halogenuros de

alquilo

doble eliminación

CH3 C CH

Br H

H Br

CH3 C CH + 2KBr + 2H2O + 2KOH

•Siguen la regla de Saytzeff:“En las reacciones de eliminación el hidrógeno sale del carbono adyacente al grupo funcional que tiene menos hidrógenos”

49

Ejemplo: Al reaccionar 2-metil-2-butanolcon ácido sulfúrico se produce una mezcla de alquenos en diferente proporción. Escribe los posibles

alquenos y justifica sus proporciones.

CH3 |

CH3 CH3–CH=C–CH3 |

CH3–CH2–C–CH3 mayor proporción |

OH CH3 |

CH3–CH2–C=CH2

+ H2O

50

Reacciones Redox.Reacciones Redox.

• En Orgánica existen también reacciones redox.

• Es más complejo determinar el número de oxidación del C, ya que en una misma cadena, cada átomo de C puede tener un estado de oxidación distinto.

• Como consecuencia de ello, al calcular el estado de oxidación, en ocasiones salen números fraccionarios, que no son sino las medias aritméticas de los estados de oxidación de cada uno de los átomos de carbono.

• Habitualmente, se sigue utilizando el concepto de oxidación como aumento en la proporción de oxígeno y reducción como disminución es la proporción de oxígeno.

COMBUSTIÓN: son procesos de oxidación violentos en atmósfera de oxígeno o en el aire que se producen con gran desprendimiento de luz y calor

CH3CH2CH2CH3 + 13/2O2 4CO2 + 5H2O + energía

51

REACCIONES REDOX SIN RUPTURA DE LA CADENA: son oxidaciones (y reducciones) más suaves, sin que se rompa la cadena carbonada

oxidación

reducción

CH4 CH3OH  HCHO  HCOOH CO2

E.O.: –4 –2 0 +2 +4% O: 0 50 53,3 69,6 72,7

• Los alquenos se oxidan con formando dialcoholes:

• Ejemplo:

CH3–CH=CH–CH3 CH3 –CHOH–CHOH–CH3

• Si no se toman precauciones la oxidación puede ser más profunda y formarse aldehídos y/o cetonas.

KMnO4

52

• Oxonolisis: Es una reacción específica del doble enlace, que consiste en la ruptura del mismo partiendo la cadena en dos y formando ácidos carboxílicos o cetonas:

• En presencia de un ambiente reductor, es posible obtener aldehídos en vez de ácidos carboxílicos.

O2CH3–C=CH–CH3 CH3 –C=O | | + HOOC–CH3 CH3 CH3

• Los alcoholes se oxidan por acción del KMnO4 o del K2Cr2O7 a aldehídos o cetonas dependiendo de si se trata de un alcohol primario o secundario, respectivamente.

• Los alcoholes terciarios, en cambio, son bastante resistentes a la oxidación.

• Ejemplo:

CH3–CHOH–CH2–CH3 CH3–CO–CH2–CH3KMnO4

53

• Los aldehídos son sustancias muy frágiles y reductoras y se oxidan con facilidad a ácidos.

• Los aldehídos también pueden transformarse en alcoholes primarios e incluso en hidrocarburos en presencia de un ambiente reductor fuerte, dependiendo del catalizador empleado.

• En cambio, las cetonas sufren reacciones de reducción similares a los aldehídos, pero se resisten a ser oxidadas.

• CH3–CH2–CHO CH3–CH2–COOH

• CH3–CO–CH3+ H2 CH3–CHOH–CH3

• CH3–CH2–CHO CH3–CH2–CH3 + 2 H2 + H2O

O2

Pt o Pd

Zn/HCl

54

REACCIONES DE CONDENSACIÓN.REACCIONES DE CONDENSACIÓN.

Dos moléculas orgánicas se unen desprendiéndose una molécula pequeña, generalmente agua

formación de una amida a partir de un ácido carboxílico y una amina

+ CH3 CH2 N H

H

llCH3 C

O

OH

llCH3 C

O

N CH2 CH3

H

+ H2O

esterificación o reacción entre un ácido carboxílico y un alcohol para formar un éster

+ CH3 O Hll

CH3 C O

OH+ H2O

llCH3 C

O

O CH3

55

ISOMERÍAISOMERÍA

Clasificación

Dos compuestos son isómeros cuando, siendo diferentes, responden a la misma fórmula molecular

Se dividen en en dos grupos: isómeros estructurales y estereoisómeros

a) Los isómeros constitucionales o estructurales se subdividen en:

- Isómeros de cadena

- Isómeros de posición

- Isómeros de función

a) Los estereoisómeros se subdividen en:

- Enantiómeros

- Isómeros geométricos o diastereoisómeros

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LOS ISÓMEROS CONSTITUCIONALES O ESTRUCTURALESLOS ISÓMEROS CONSTITUCIONALES O ESTRUCTURALES

Isómeros de cadena

Isómeros de posición

Isómeros de función

Se subdividen en :

Son aquellos que difieren en la colocación de los átomos de carbono

CH3 CH2 CH2 CH3 y CH3 CH CH3

CH2

Ejemplo:

Son aquellos que teniendo el mismo esqueleto carbonado, se distinguen por la posición que ocupa el grupo funcional

CH3 CH2 CH2 CH2 OH y CH3 CH2CHOH CH3 Ejemplo:

CH3 CH2 CH2 OH y CH3 O CH2 CH3 Ejemplo:

Son aquellos que teniendo la misma fórmula molecular, poseen grupos funcionales diferentes

57

LOS ESTEREOISÓMEROS

LOS ESTEREOISÓMEROS

- Enantiómeros

- Isómeros geométricos o diastereoisómeros

Ejemplo:

Si uno es la imagen especular del otro, y no pueden superponerse

Son aquellos que no guardan entre sí una relación objeto-imagen en el espejo. Corresponden a dobles enlaces y a la colocación de los sustituyentes iguales, los dos al mismo lado CIS o opuestos TRANS

Las moléculas (1) y (2) son uno imagen del otro y por tanto, son enantiómerosLas moléculas (3) y (4) difieren en la posición . Son isómeros geométricos

Son aquellos que teniendo la misma fórmula molecular, tienen sus átomos colocados de igual manera, pero su disposición en el espacio es diferente. Se subdividen en :

(3)

(4)

CH3

C

HO COOH

H

CH3

C

OHHOOC

H

(1) (2)

ObjetoImagen

especular