UNIVERSIDAD NACIONAL DE RO CUARTO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE RO CUARTO

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FISICOQUMICAS Y NATURALES

DEPARTAMENTO DE QUMICA

CARRERA: LICENCIATURA EN QUIMICA

PLAN DE ESTUDIO 2010PROFESORADO EN QUIMICA

PLAN DE ESTUDIO 2001ASIGNATURA: Qumica Orgnica I CDIGO: 3807DOCENTE ENCARGADO: Dra. Chiacchiera, Stella M.

Dr. Correa, N. Mariano

Dra. Zingaretti, Lilian

CUERPO DOCENTE: Lic. Claudia SolisAO ACADMICO: 2011RGIMEN: CuatrimestralRGIMEN DE CORRELATIVIDADES:

AprobadaRegular

Qca. I

Cd. 3800Qca. Inorg.Cd. 3805

Qca. IICd. 3803

CARGA HORARIA TOTAL: 12 horasTERICAS - PRCTICAS:6 horas LABORATORIO: 6 horasCARCTER DE LA ASIGNATURA: ObligatorioA) CONTEXTUALIZACIN DE LA ASIGNATURA

La asignatura corresponde al segundo cuatrimestre del segundo ao de ambas carreras. Es la cuarta qumica que cursan los alumnos, quienes ya han cursado Qumica I, Qumica II y Qumica Inorgnica. La organizacin de los contenidos incluye un repaso de una serie de temas que se consideran vitales para la comprensin de los temas especficos de la asignatura. Los temas se introducen por grupos funcionales o familias en orden creciente de complejidad. Las propiedades fsicas y qumicas de los compuestos se correlacionan con su estructura. En el marco de este esquema se estudian en profundidad los mecanismos de las reacciones caractersticas de cada familia. Dado el carcter cclico de la disciplina, toda vez que se introduce una reaccin caracterstica se la relaciona con aquellos compuestos que pueden obtenerse a partir de ella. Se introducen los fundamentos del anlisis espectroscpico UV-visible, IR y Raman. Se discute la caracterizacin de los compuestos de familias mediante reacciones de identificacin y las caractersticas espectroscpicos de sus compuestos.B) OBJETIVOS PROPUESTOS

COMPETENCIAS:Se espera que el alumno al cabo de completar los tres niveles que involucran el estudio de la Qumica Orgnica sea capaz de:

Demostrar criterio para conducirse utilizando buenas prcticas de laboratorio, actuar con responsabilidad respecto a los principios bsicos de seguridad y de compromiso con la preservacin de la vida, la salud y el medio ambiente.

Comprender y predecir el comportamiento terico de los compuestos orgnicos, como as mismo adquirir la destreza manual para la comprobacin experimental del mismo.

Predecir el comportamiento fsico, qumico y espectroscpico de un compuesto orgnico en funcin de su estructura. De la misma manera, si se conocen las propiedades de un determinado compuesto predecir su estructura.

Proponer terica y experimentalmente una va de sntesis, separacin, purificacin e identificacin de un compuesto orgnico sencillo.

Establecer los probables mecanismos de reacciones orgnicas a travs de evidencias experimentales y de sus conocimientos respecto de la relacin estructura-reactividad.

Relacionar estructura y propiedades de compuestos orgnicos con el uso y aplicaciones generales de los mismos en compuestos de inters biolgico o productos de aplicacin industrial.

Trabajar con destreza, independencia y habilidad en un laboratorio de qumica Orgnica, llevando a la prctica los proyectos diseados en papel.

C) CONTENIDOS BSICOS DEL PROGRAMA A DESARROLLAR

Alcanos. Cicloalcanos. Alquenos. Alquinos. Halogenuros de alquilo. Alcoholes. teres. Compuestos naturales de importancia biolgica. Concepto aromaticidad. Benceno y arenos. Sustitucin electroflica aromtica. Relacin de estructura con reactividad de cada familia de compuestos. Fuentes naturales. Sntesis. Radicales libres. Carbocationes. Carbaniones. Mecanismos de reacciones de: sustitucin radicalaria, sustitucin nucleoflica aliftica; eliminacin; adicin electroflica y radicalaria;. Evidencias y aplicaciones. Isomera. Anlisis conformacional y configuracional. Estereoqumica. Quiralidad. Enantimeros. Diastermeros. Sntesis con reactivos quirales. Introduccin a mtodos espectroscpicos para determinar estructuras: UV-visible e Infrarrojo.

D) FUNDAMENTACIN DE LOS CONTENIDOSLa asignatura es la primera de una serie de tres durante las cuales los alumnos alcanzaran las competencias planteadas en los objetivos del rea orgnica. Los contenidos constituyen la base para la introduccin de otros grupos funcionales de mayor complejidad, a la vez que se confronta a los alumnos con la evidencias cientficas que llevaron a postular los mecanismos ms relevantes dentro de la disciplina, con lo cual se los introduce en fundamento del mtodo cientfico y se estimula la generacin de un pensamiento crtico e independiente. Los alumnos se entrenan en la implementacin de tcnicas habituales en los laboratorios de Orgnica, y aprenden por la va de la experimentacin la planificacin, y la ejecucin de la sntesis, separacin, purificacin y caracterizacin, por las herramientas disponibles hasta el momento, de compuestos sencillos.E) ACTIVIDADES A DESARROLLARCLASES TERICAS.Los contenidos fundamentales se desarrollan en el marco de clases tericas con proyeccin de presentaciones que permiten agilizar la exposicin de los temas. Los alumnos disponen con antelacin de fotocopias con las presentaciones para facilitar la toma de notas en los distintos temas desarrollados. En estas presentaciones se proporciona a los alumnos una visin global de los contenidos que se desarrollan en la unidad, estimulando la vinculacin con los conceptos previos. CLASES PRCTICAS:

Los temas se completan y profundizan mediante la presentacin de situaciones problemticas en el marco de guas de problemas estructuradas en base a un orden de complejidad creciente. Dichas guas se resuelven en forma individual o grupal, y se discuten en forma conjunta para facilitar la consolidacin de los conocimientos a travs de la confrontacin y discusin de las respuestas. Se estimula el uso de diferentes textos que permitan al alumno hacer una sntesis de la misma en respuesta a una determinada problemtica. Se espera con este ejercicio poder estimular el sentido crtico dentro del grupo.CLASES DE TRABAJOS PRCTICOS DE LABORATORIO

Las guas de laboratorio, confeccionadas en funcin de los objetivos de cada TP, deben ser completadas por los alumnos en lo referente al protocolo y material necesario y se discuten en el marco de coloquios personales previos al ingreso al laboratorio.F) NMINA DE TRABAJOS PRCTICOS SEMINARIO DE SEGURIDAD Y DISPOSICIN DE RESIDUOS EN EL LABORATORIO DE QUMICA ORGNICA. PRIMEROS AUXILIOS

DETERMINACION DE CONSTANTES FISICAS: Punto de fusin. Criterio de pureza. Punto de fusin de una sustancia conocida. Punto de fusin mezcla. Punto de fusin de una sustancia desconocida.

CRISTALIZACION: Eleccin del solvente. Recristalizacin de acetanilida. Cristalizacin de una sustancia desconocida.

DESTILACION: Destilacin por arrastre de vapor de limoneno a partir de cscara de naranja y a presin reducida de benzaldehido. Refractometra.

EXTRACCION: Simple y mltiple. Eleccin de solventes. Aplicacin a la separacin de mezclas.

CROMATOGRAFIA: Separacin de los pigmentos coloreados de hojas verdes mediante cromatografa de adsorcin en columna y capa fina. Extraccin y separacin de pigmentos de zanahoria y flores. Cromatografa de flash.

SINTESIS DE HALOGENUROS DE ALQUILO: Obtencin de bromuro de n-butilo. Purificacin. Reacciones de caracterizacin.

SINTESIS DE ALQUENOS: Obtencin de ciclohexeno por deshidratacin de ciclohexanol. Purificacin.

SINTESIS DE ALQUINOS: Obtencin de acetileno por hidrlisis del carburo de calcio. Reacciones de caracterizacin de alcanos, alquenos y alquinos.

REACCIN DE DIELS-ALDER: Obtencin del anhdrido derivado del cido 4-ciclohexen-1,2-dicarboxlico. Purificacin e identificacin.

SINTESIS Y QUIMICA DE ALCOHOLES: Obtencin del alcohol cinmico por reduccin del cinamaldehdo con Borohidruro de sodio. Purificacin e identificacin. Ensayos de solubilidad. Ensayos de caracterizacin.

ANALISIS ELEMENTAL CUALITATIVO: C, H, N, S, halgenos. Conceptos de anlisis elemental cualitativo. Clculos de frmula molecular.

G) HORARIOS DE CLASES

Tericos y Prcticos: Miercoles y Viernes de 14.30 hs a 17.30 hsLaboratorios: Jueves de 14 a 20 hs

HORARIO DE CLASES DE CONSULTAS: 2 hs semanales/docente en horario a convenir con el grupoH) MODALIDAD DE EVALUACIN:

CONDICIONES DE REGULARIDAD: Asistencia al 80% de los trabajos prcticos, aprobacin del 100% de los mismos. Asistencia 80% de las clases tericas y prcticas. Aprobar tres exmenes parciales, cada uno con una instancia de recuperacin individual o integrada.EXAMENES PARCIALES: Escritos, comprendiendo temas terico, prcticos y de laboratorio.

EVALUACIN FINAL: Oral integrador de todos los conocimientos adquiridos en el transcurso de la materia.

PROGRAMA ANALTICO

A) CONTENIDOS:

TEMA I: ESTRUCTURA Y PROPIEDADES

La teora estructural. Mecnica cuntica. Orbitales atmicos. Configuracin electrnica. Orbitales moleculares. La unin covalente. ngulos de unin. Orbitales hbridos. Fuerzas intermoleculares. Polaridad de molculas. Estructura y propiedades fsicas. Punto de fusin. Fuerzas intramoleculares. Punto de ebullicin. Solubilidad. cidos y bases. Isomerismo.

TEMA II: ALCANOS y CICLOALCANOS

Hidrocarburos. Nomenclatura. Frmula molecular. Estructura. Serie homologa. Isomera. Propiedades fsicas. Fuentes naturales. Preparacin. Estructura de los alcanos. Conformaciones. Anlisis conformacional. Reacciones de oxidacin. Calor de combustin. Reacciones de halogenacin. Mecanismo. Radicales libres. Estructura. Estabilidad y facilidad de formacin de radicales libres. Orientacin y reactividad. Reactividades relativas. Reacciones en cadena. Inhibidores. Energa de disociacin de uniones. Calor de reaccin. Energa de activacin. Velocidad de reaccin. Estado de transicin. Pirlisis. Cracking. Anlisis elemental cualitativo y cuantitativo. Carbono, Hidrgeno, Nitrgeno y Azufre. Determinacin de estructura. Anlisis de alcanos.

TEMA III: ESTEREOQUIMICA

Estereoqumica y estereoisomerismo. Actividad ptica. Luz polarizada. El polarmetro. Rotacin especfica. Enantiomerismo y actividad ptica. Prediccin de enantiomerismo. Centro quiral. El tomo de carbono asimtrico. Mezcla racmica. Configuracin. Reglas de secuencia. Diastereoismeros. Estructuras meso. Especificacin de la configuracin ms de un centro quiral. Ismeros conformacionales. Reacciones que involucran estereoismeros, rupturas de uniones, relaciones de configuraciones, generacin de un centro quiral. Pureza ptica. Generacin de un segundo centro quiral. Formacin de enantimeros y diasteroismeros. Reaccin de molculas quirales con reactivos ptimamente activos. Resolucin. Mecanismo de cloracin por radicales libres.

TEMA IV: HIDROCARBUROS CICLICOS ALIFATICOS

Compuestos alicclicos. Nomenclatura. Propiedades fsicas. Fuentes naturales. Preparacin. Reacciones. Reacciones del ciclopropano y ciclobutano. Teora de las tensiones de Baeyer. Calor de combustin y estabilidades relativas de cicloalcanos. Conformaciones de cicloalcanos. Estabilidad. Uniones ecuatoriales y axiales en ciclohexano. Estereoisomerismo en ciclos. Isomera cis-trans. Enantiomerismo. Anlisis conformacional. Anlisis de cicloalcanos.

TEMA V: INTRODUCCION A LOS METODOS ESPECTROSCOPICOS PARA DETERMINAR ESTRUCTURA: UV-VISIBLE, IR Y RAMAN:

El espectro electromagntico: infrarrojo, ultravioleta y visible. Interaccin de la luz con la materia. El espectro UV-visible. Transiciones electrnicas. Cromforos. Interaccin entre grupos. Aplicaciones. Espectroscopia IR: Fundamentos y reglas de seleccin. Espectro IR, absorciones caractersticas. Espectroscopia Raman. Reglas de seleccin. Aplicaciones

TEMA VI: HALUROS DE ALQUILO.

Estructura de haluros de alquilo. El grupo funcional. Clasificacin y nomenclatura de haluros de alquilo. Propiedades fsicas. Preparacin. El reactivo de Grignard. Acoplamiento de haluros de alquilo con compuestos organometlicos. La reaccin de Wurtz. Anlisis de haluros de alquilo.

TEMA VII: HALUROS DE ALQUILO. REACCIONES DE SUSTITUCION NUCLEOFILICA Y ELIMINACION.

Reacciones de haluros de alquilo. Sustitucin nucleoflica aliftica: nuclefilos y grupos de salida, cintica, dualidad de mecanismo. Reaccin SN2: mecanismo, cintica, estereoqumica, reactividad. Reaccin SN1: mecanismo, cintica, estereoqumica. Carbocationes: estructura, estabilidad relativa, reordenamiento. Rol del solvente. SN2 vs SN1. Solvlisis. Deshidrohalogenacin de haluros de alquilo. Eliminacin 1,2. Cintica. Mecanismo E2. Mecanismo E1. Evidencia del mecanismo E2. Reaccin E2: orientacin, reactividad, estereoqumica, eliminacin syn y anti, efectos conformacionales. Evidencia del mecanismo E1. Reaccin E1. Orientacin. E2 vs E1. Eliminacin vs sustitucin.

TEMA VIII: ALQUENOS

Reacciones de eliminacin. Hidrocarburos no saturados. Estrucura del eteno. La doble unin C-C. Propeno. Butenos. Diasteroismeros. Isomerismo geomtrico: cis-trans. Alquenos superiores. Nomenclatura. Propiedades fsicas. Fuentes naturales. Preparacin. Deshidratacin de alcoholes. Reacciones: Adicin. Hidrogenacin. Calor de hidrogenacin y estabilidad de alquenos. Adicin de haluros de hidrgeno. Regla de Markownikoff. Efecto perxido. Adicin de cido sulfrico y agua. Adicin electroflica: mecanismo, orientacin, reactividad y transposiciones. Adicin de halgenos. Mecanismo. Estereoqumica. Formacin de halohidrinas. Oximercuracin-desmercuracin. Hidroboracin. Mecanismo. Adicin de alquenos: dimerizacin. Adicin de alcanos: alquilacin. Adicin por radicales libres, mecanismo. Adicin de carbenos. Cicloadicin. Hidroxilacin. Ruptura: determinacin de estructura por degradacin. Ozonlisis. Anlisis de alquenos.

TEMA IX: CONJUGACION Y RESONANCIA. DIENOS.

Halogenacin de alquenos por radicales libres: sustitucin vs. adicin, orientacin, reactividad. Teora de resonancia. Estabilidad del radical alilo. Representacin orbital del radical alilo. Hiperconjugacin. Catin alilo. Sustitucin nucleoflica en sustratos allicos. SN1. Reactividad. Estabilizacin de carbocationes: Efecto de resonancia, papel de los pares no compartidos. Hiperconjugacin. SN2 en sustratos allicos; SN2 en sustratos vinlicos. Cationes vinlicos. Dienos. Estructura y propiedades de dienos conjugados. Resonancia de alquenos. Adicin 1,4. Adicin 1,2 vs. 1,4. Adicin por radicales libres a dienos conjugados. Reaccin de cicloadicin de Diels-Alder. Caractersticas de la reaccin. El dienfilo. El dieno. Polmeros y polimerizacin. Macromolculas. Polimerizacin de alquenos por radicales libres. Polimerizacin de dienos por radicales libres. Isopreno y regla del isopreno. Copolimerizacin. Polimerizacin inica. Estructura y propiedades de macromolculas. Anlisis de dienos.

TEMA X: ALQUINOS

Estructura del acetileno. La unin triple carbono-carbono. Alquinos superiores. Nomenclatura. Propiedades fsicas. Fuentes naturales. Preparacin: deshidrohalogenacin de dihaluros vecinales. Reacciones de adicin, de reduccin, estereoselectividad. Acidez de alquinos. Tautomerismo. Reacciones de acetiluros metlicos. Anlisis de alquinos.

TEMA XI: ALCOHOLES

Estructura, clasificacin y nomenclatura. Propiedades fsicas. Alcoholes como cido y como base. Unin hidrgeno. Fuentes industriales. Alcohol etlico. Alcohol absoluto. Preparacin de alcoholes. Sntesis de alcoholes por Grignard. Planeamiento. Limitaciones. Reacciones. Ruptura del enlace C-OH. Efecto de grupo vecino. Formacin de sulfonatos de alquilo. Oxidacin. Oxidacin biolgica de etanol. Sntesis de alcoholes complejos. Sntesis usando alcoholes. Anlisis de dioles 1,2.

TEMA XII: ETERES

Estructura y nomenclatura. Propiedades fsicas. Fuentes industriales. Perxidos. Eter absoluto. Preparacin de teres. Alcoximercuracin. Desmercuracin. Sntesis de Williamson. Reacciones. Eteres cclicos. Anlisis. Epxidos. Reacciones. Grignard. Ruptura de epxidos catalizados por cidos y bases. Orientacin. Anlisis de teres.

TEMA XIII: BENCENO

Compuestos alifticos y aromticos. Estructura del benceno. Frmula molecular. Estructura de Kekul. Estabilidad del anillo bencnico. Calor de hidrogenacin y combustin. Teora de la resonancia. Estructuras resonantes del benceno. Longitud de uniones de benceno. Representacin por orbitales. La regla de Huckel. Uso de la teora de resonancia. Nomenclatura de los derivados del benceno.

TEMA XIV: SUSTITUCION ELECTROFILICA AROMATICAReacciones de sustitucin electroflica. Efecto de grupos sustituyentes: orientacin, reactividad relativa; clasificacin de grupos sustituyentes. Mecanismo de nitracin, sulfonacin, alquilacin de Friedel-Crafts, de halogenacin y de sulfonacin. Mecanismo general de sustitucin electroflica. Efectos isotpicos. Teora de la reactividad y orientacin.

B) CRONOGRAMA

SemanaMircolesJueves/TP LaborViernesParciales

I

30 AgostoEstructura y PropiedadesNomenclaturaAlcanos

II

40 AgostoAlcanosSeminario de SeguridadEstereoqumica

III

50 AgostoEstereoqumicaPunto de FusinEstereoqumica

IV

10 Sept.CiclosCristalizacinEspectroscopia UV.Visible

V

20 Sept.Espectroscopia UV.VisibleExtraccinEspectroscopia IR10 Parcial de QOI

VI

30 de Sept.FeriadoDestilacinEspectroscopia IR10 Parcial Fsica

VII

40 Sept.Halogenuros

CromatografaHalogenuros

VIII

10 Oct.Halogenuros

AlquenosComp. de NuclefilosAlquenos

IX

20 Oct.Alquenos y AlquinosSntesis de Alqueno y AlquinoConj. Reson. y Dienos2 Parcial de QO I

X

30 Oct.Conj.Reson.y DienosSnt. de Alcoholes y reconocimientoAlcoholes2 Parcial

Fsica

XI

40 Oct.AlcoholesAnlisis Elementalteres y Epxidos

XII

10 Nov.teres y EpxidosEteres y EpxidosAromaticidad

XIII

20 Nov.Sust.ElectroflicaSust.ElectroflicaFeriado

XIV

30 Nov.Consultas/RepasoRecuperatoriosRecuperatorios3 Parcial de QOI

XV

40 Nov.Carga de Regularidades3 Parcial

Fsica

C) BIBLIOGRAFA Qumica Orgnica, L.G. Wade Jr. 5ta. Ed. Pearson. Prentice Hall, 2006. Hay 12 ejemplares en biblioteca Qumica Orgnica, R.T. Morrison y R. N. Boyd. 5ta. Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, USA, 1996. Hay 14 ejemplares en biblioteca. Qumica Orgnica, J. McMurray, Editorial Thomson, 2004. 1 ejemplar de 5o Ed. Y 5 ejemplares de 7o Ed. Introduction to Organic Chemistry, A. Streitwieser, C. H. Heathcock, E. M. Kosower, MacMillan Publishing Company, USA, 1992. Hay 3 ejemplares en biblioteca.

Qumica Orgnica, K. P. C. Vollhardt, Ediciones Omega S.A. Barcelona, 1996. Hay en biblioteca 1 ejemplar (2 ed), 1ejemplar (English 1987) Organic Chemistry T.W.G. Solomon. 2a.Ed. Ed.J.Wiley & Sons. 1992. Hay 1 ejemplar en biblioteca. Qumica Orgnica N. Allinger, C.R. Johnson, M. Cava, N.Lebel, D.C. De Jongh, C.L.Stevens. Ed.Revert.

Introduction to Organic Laboratory Techniques, D. L. Pavia, G. M. Lampman, G. S. Kriz, 3ra. Ed., Saunders College Publishing. 1998. Hay 1 ejemplar en biblioteca. Laboratory Text in Organic Chemistry; James Cason, Henry Rapoport, 3er. Ed., Ed. Prentice Hall, Inc.

Curso Prctico de Qumica Orgnica, R.O. Brewster, C.A. Vanderwerf, W.E. Ma Even, 2nd.Ed., Ed.Alhambra, S.A.

Organic Chemistry; An Experimental Approach, James S. Swinehart, Ed. Appleton Century Crofts, Meredith Corporation.

A Laboratory Textbook of Organic Chemistry, Murray Zanger, Mc Kee J.R., Brown Publishers, 1995.

Microscale Organic Laboratory, Mayo D.W., Pike R. M. Trumper P. K., 3o Ed., John Wiley and Sons, 1994.

Advanced practical organic chemistry, Leonard, J.; Lygo, B.; Procter, G., 2nd ed., Chapman & Hall, 1996. Hay en biblioteca 1ejemplar 1o Ed y 2 ejemplares 2o Ed. Microscale Organic Laboratory. Mayo D.W., Pike R. M. Trumper P. K., John Wiley and Sons. 1994 Modern methodology in organic synthesis, Shono Tatsuya, VCH, 1992

Organic experiments, Fieser, L. F.; Williamson, K. L, Houghton Mifflin, 1998. Hay en biblioteca 1ejemplar 2o Ed y 1ejemplar 8o Ed . A guide to IUPAC nomenclature of organic compounds: recommendations 1993, Panico, R.; Powell, W.H.; Richer, J.-C, Blackwell, 1993Toda la bibliografa citada que no se encuentra en la biblioteca, si se pueden encontrar en la Asignatura, ya que fueron adquiridos con recursos de la misma, obtenidos a travs de un programa de Mejoramiento de la Enseanza de la Secretara Acadmica de la U.N.R.C.