alquenos y alquinos

Alquenos y AlquinosAlquenos y Alquinos

Universidad de San Carlos de Universidad de San Carlos de Guatemala Guatemala

Facultad de Ciencias Químicas y Facultad de Ciencias Químicas y FarmaciaFarmacia

Departamento de Química OrgánicaDepartamento de Química Orgánica

AlquenosAlquenos

• Son hidrocarburos alifáticos Son hidrocarburos alifáticos Insaturados Insaturados y estos son menos inertes que los y estos son menos inertes que los alcanos.alcanos.

Alquenos y Alquinos en la Naturaleza

Clasificación de Alquenos y Clasificación de Alquenos y AlquinosAlquinos

• Acíclicos y alicíclicosAcíclicos y alicíclicos• Primero AcíclicosPrimero Acíclicos

monoino diino enino

AlicíclicosAlicíclicos

Cicloalquenos Cicloalquinos

Clasificación por Clasificación por localización de Dobles localización de Dobles

enlacesenlaces• Alquenos conjugados:Alquenos conjugados:

Trieno Conjugado

……Por localización de dobles Por localización de dobles enlacesenlaces

• Acumulado:Acumulado:

Alcadieno acumulado

……Por localización de dobles Por localización de dobles enlacesenlaces

• AisladosAislados

sp2 sp2

sp3

Dieno Aislado

Doble enlace endocíclico Doble enlace endocíclico y exocíclicoy exocíclico

endocíclico exocíclico

Grado de InsaturaciónGrado de Insaturación

La fórmula general de los hidrocarburos es CnH2n+2, menos

2 hidrógenos por cada enlace pi o anillo enLa molécula

Grado de InsaturaciónGrado de Insaturación

• Entonces tenemos que para saber Entonces tenemos que para saber el grado de insaturación se tiene:el grado de insaturación se tiene:

• Un Un doble enlacedoble enlace un grado de un grado de insaturación.insaturación.

• Un Un Anillo, Anillo, un grado de insaturaciónun grado de insaturación• Un Un Triple enlace, Triple enlace, dos gradosdos grados de de

insaturacióninsaturación

EjemploEjemplo• Dé algunas estructuras del CDé algunas estructuras del C88HH1414

• Recordar entonces que los alcanos tienen la Recordar entonces que los alcanos tienen la cantidad máxima entre carbono e hidrógeno cantidad máxima entre carbono e hidrógeno de ahí el nombre de saturadosde ahí el nombre de saturados

EjerciciosEjercicios• Determine la fórmula molecular para los Determine la fórmula molecular para los

siguientes compuestos:siguientes compuestos:

a)a) Un hidrocarburo de 5 carbonos, 2 enlaces Un hidrocarburo de 5 carbonos, 2 enlaces pi y 1 anillo.pi y 1 anillo.

b)b) Un hidrocarburo de 4 carbonos, 1 triple Un hidrocarburo de 4 carbonos, 1 triple enlace y ningún ciclo.enlace y ningún ciclo.

c)c) Un hidrocarburo de 10 carbonos, 1 enlace Un hidrocarburo de 10 carbonos, 1 enlace pi y 2 ciclos.pi y 2 ciclos.

d)d) Un hidrocarburo de 8 carbonos, 3 enlaces Un hidrocarburo de 8 carbonos, 3 enlaces pi y 1 ciclo.pi y 1 ciclo.

• Determine el grado de Determine el grado de insaturación de las siguientes insaturación de las siguientes fórmulas:fórmulas:

a)a) CC77HH1010

b)b) CC4646HH2424

c)c) CC2121HH1111OO22NN

d)d) CC1414HH1515NClNCl22

EjerciciosEjercicios

¿Cómo se calculan las ¿Cómo se calculan las insaturaciones?insaturaciones?

•CC66HH88#Insat. = [H(Teóricos) – H(en la molécula)]/2

H(Teóricos) = 2*(número de C) + 2

H(en la molécula) = número de hidrógenos que hay

H(Teóricos) = 2*(6) + 2

H(Teóricos) = 14

H(en la molécula) = 8

#Insaturaciones. = [(14) – (8)]/2

#Insaturaciones. = 3

HeteroátomosHeteroátomos• Si el compuesto posee un Si el compuesto posee un Halógeno, Halógeno, este se toma este se toma

como un hidrógeno más, es decir, como un hidrógeno más, es decir, se resta como un se resta como un hidrógeno más en la molécula.hidrógeno más en la molécula. EJ: C EJ: C66HH1010ClBr.ClBr.

• Si el compuesto posee un Si el compuesto posee un oxígenooxígeno este este no se toma en no se toma en cuentacuenta para el cálculo de los grados de insaturación. para el cálculo de los grados de insaturación. Cuál es el grado de CCuál es el grado de C33HH66O, estructuras?O, estructuras?

• Si el compuesto posee un Si el compuesto posee un nitrógenonitrógeno, este se , este se suma suma uno al cálculouno al cálculo, por ser trivalente, es decir aporta un , por ser trivalente, es decir aporta un hidrógeno más o es un “metilo parcial”. Eje. Chidrógeno más o es un “metilo parcial”. Eje. C44HH1111N.N.

IDH: Indice de deficiencia de IDH: Indice de deficiencia de HidrógenoHidrógeno

• Se define como: El número (cantidad) de Se define como: El número (cantidad) de hidrógeno molecular (Hhidrógeno molecular (H22) necesario para ) necesario para saturar completamente un compuesto saturar completamente un compuesto insaturado.insaturado.

• Es decir:Es decir:H2C CH2 + H21 H2C CH2

H H

1 IDH

H C C H + 2 H2 H C

H

H

C

H

H

H 2 IDH

Entonces el IDH es una Entonces el IDH es una fórmulafórmula

• Cálculo es:Cálculo es: [(2*C+2) – H(que hay en la molécula) – X [(2*C+2) – H(que hay en la molécula) – X

+ N]+ N]

IDH = IDH = --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

22

Simplificando:Simplificando:

IDH = #Carbonos - #H/2 - #X/2 + #N/2 + 1IDH = #Carbonos - #H/2 - #X/2 + #N/2 + 1

Nomenclatura de Nomenclatura de AlquenosAlquenos

• Paso 1: Cadena más larga que Paso 1: Cadena más larga que contenga el mayor número de contenga el mayor número de grupos funcionales alquenos. grupos funcionales alquenos.

¿Cuál sería la cadena Padre?

¿ Cinco o Siete?

R// Cinco


• Regla 2: Numere la cadena Regla 2: Numere la cadena carbonada del extremo más carbonada del extremo más próximo al doble enlace.próximo al doble enlace.

IUPAC antes del 93: 2-hexeno

IUPAC 1993: Hexa-2-eno


• Regla 2: Numere la cadena Regla 2: Numere la cadena carbonada del extremo más carbonada del extremo más próximo al doble enlace.próximo al doble enlace.

12

34

56

7

1

23

45

6 7

6,6-dimetilhepta-2-eno o 6,6-dimetil-2-hepteno

Nomenclatura de Nomenclatura de alquenosalquenos

• Regla 3: Enlistar los sustituyentes y Regla 3: Enlistar los sustituyentes y colocarlos en orden alfabético, colocar el colocarlos en orden alfabético, colocar el localizador del doble enlace y el prefijo di, localizador del doble enlace y el prefijo di, tri, tetra si hubiera más de uno.tri, tetra si hubiera más de uno.

1122

334455

IUPAC a. 1993: 2-propilpenteno

IUPAC 1993: 2-propilpenta-1-eno

Ejercicio de AplicaciónEjercicio de Aplicación

• Dé el nombre sistemático de la Dé el nombre sistemático de la IUPAC de:IUPAC de:

124 35678Sust. + cerca

2,5-dimetilocta-4-eno o 2,5-dimetil-4-octeno2,5-dimetilocta-4-eno o 2,5-dimetil-4-octeno

Nomenclatura de Nomenclatura de CicloalquenosCicloalquenos

• Regla clave: El doble enlace siempre se Regla clave: El doble enlace siempre se localiza entre Carbono 1 y 2. Si el ciclo es la localiza entre Carbono 1 y 2. Si el ciclo es la cadena principal.cadena principal.

3-etilciclopenteno 4,5-dimetilciclohexano 4-etil-3-metilciclohexeno

Nomenclatura ComúnNomenclatura Común

H2C CH2H3C

HC CH2

H3C

C

H3C

CH2

H2C

C

CH3

CH

CH2Fórmula semi- desarrollada

Fórmula de líneas o esqueleto

IUPAC: Eteno Propeno 2-metilpropeno 2-metil-1,3-butadieno

COMUN: Etileno Propileno Isobutileno Isopreno

Radicales (sustituyentes) Radicales (sustituyentes) aceptados por IUPACaceptados por IUPAC

EstructuEstructurara

Nombre Nombre ComúnComún

VinilVinil AlilAlil IsopropIsopropenilenil

Nombre Nombre IUPACIUPAC

MetilMetilenen

EtilidenEtiliden EtenilEtenil PropenPropenilil

2-metil 2-metil eteniletenil

H2C H3CH2C H2C CH H2C CH CH2

H2C

C

H3C

Ejemplos RápidosEjemplos Rápidos

Isómería Cis- TransIsómería Cis- Trans• Un enlace con mayor carácter s.Un enlace con mayor carácter s.

• El traslape entre orbitales p no es frontal.El traslape entre orbitales p no es frontal.• El ángulo y la distancia de enlace cambia del de El ángulo y la distancia de enlace cambia del de

un spun sp33

Isomería Cis-TransIsomería Cis-Trans• Entonces si el traslape no es Entonces si el traslape no es

frontal, no puede tener rotación, frontal, no puede tener rotación, por ello la rotación es imposible sin por ello la rotación es imposible sin romper el enlace Promper el enlace P

Isomería CIS-TRANSIsomería CIS-TRANS• Entonces hablamos que hay Entonces hablamos que hay

sustituyentes que quedan abajo sustituyentes que quedan abajo del plano y otros arriba del del plano y otros arriba del plano.plano.

ISOMERÍA CIS TRANSISOMERÍA CIS TRANS• Entonces si al tener dos sustituyentes en Entonces si al tener dos sustituyentes en

diferente carbonos sp2, si ambos están diferente carbonos sp2, si ambos están del mismo lado nos referimos al isómero del mismo lado nos referimos al isómero cis y si ambos están de lados opuestos es cis y si ambos están de lados opuestos es el isómero trans.el isómero trans.

• Si en un mismo carbono sp2 hay dos Si en un mismo carbono sp2 hay dos sustituyentes iguales entonces no sustituyentes iguales entonces no procede la isomería cis-trans.procede la isomería cis-trans. Sustituy

entes iguales

Sustituyentes iguales

Isomería E y ZIsomería E y Z

¿Cuál es el Cis y Cuál el Trans?

Isomero Z del alemán “Zusammen”Isomero Z del alemán “Zusammen”mismo lado o Juntosmismo lado o Juntos

Isómero E del Aleman “Entgegen”Isómero E del Aleman “Entgegen”opuestoopuesto

Reglas de designación E y ZReglas de designación E y ZReglas de Cahn-Ingold-PrelogReglas de Cahn-Ingold-Prelog

Regla 1: La prioridad relativa entre los dos grupos depende del número atómico del átomo enlazado directamente al carbono sp2. A mayor número atómico mayor prioridad por ejemplo: Br35 > O8 > N7 > C6 > H1

Reglas de Asignación de PrioridadesReglas de Asignación de PrioridadesCahn Ingold PrelogCahn Ingold Prelog

• Regla 2: Regla 2: si los dos sustituyentes unidos al si los dos sustituyentes unidos al átomo spátomo sp22 son los mismos y por ello no se son los mismos y por ello no se puede tomar una decisión vea el siguiente puede tomar una decisión vea el siguiente átomo hasta encontrar el punto de átomo hasta encontrar el punto de diferencia.diferencia.

C(C,H,H)

C(C,C,H)

Se trata del Isómero E

Continuación Regla 2…Continuación Regla 2…

35

17

Metil C(H, H, H)

Etil C(C, H, H)


35

17

C (O, H, H)

C (C, C, C)

Se trata del isómero ZSe trata del isómero Z

• Regla 3: Regla 3: Los átomos con enlaces múltiples equivalen Los átomos con enlaces múltiples equivalen a la misma cantidad de átomos con enlace sencillo.a la misma cantidad de átomos con enlace sencillo.

EjercicioEjercicio

35

17

C(O, H, H)

C(O, O, H)


• IUPAC prefiere la designación E y Z, ya IUPAC prefiere la designación E y Z, ya que puede ser utilizada para todos los que puede ser utilizada para todos los alquenos, muchos químicos sin alquenos, muchos químicos sin embargo, siguen usando la embargo, siguen usando la designación cis-trans para alquenos designación cis-trans para alquenos simples.simples.

1

2

3

4

5678 2-metil

3-metil

4-etil

3-eno

C(C, C, H)

C(H,H,H)

Alta Prioridad

C(C,H,H)

C(C,H,H)C(C,H,H)

C(H,H,H)

Alta Prioridad

Es el Isómero E(E)-4-etil-2,3-dimetil-3-octeno


12

3

45

6

(2E, 4Z)-2,4-hexadieno

C C

H3C

CH2

C C

H3C

C CH

H2C CH3

CH

H3C

CH3H

H H

1 2 3

45 6 7 8 9

10

ALTA->ALTA->

ALTA->ALTA->2E

ALTA->ALTA->5Z

<-ALTA-><-ALTA->

7Z

(2E, 5Z, 7Z)-6-isopropil-5-metildeca-2,5,7-trieno

AlquinosAlquinos• Alquinos en la Naturaleza:Alquinos en la Naturaleza:

(8E,10E,12E,14S)-heptadeca-8,10,12-trien-4,6-diin-1,14-diol

Cicutoxina

AlquinosAlquinos• Estructura:Estructura:• Enlace Enlace sigmasigma formado por traslape frontal de orbitales formado por traslape frontal de orbitales

híbridos sp.híbridos sp.

•Dos enlaces pi, formados por el traslape lateral estos hacen que la geometría sea lineal

ClasificaciónClasificación

• TerminalesTerminales

Alquino Terminal

ClasificaciónClasificación• InternosInternos

Alquino Interno

Nomenclatura de Nomenclatura de AlquinosAlquinos

• Regla 1: Regla 1: Elegir la cadena más larga que Elegir la cadena más larga que contenga el mayor número de triples contenga el mayor número de triples enlaces y en esta cadena cambiar la enlaces y en esta cadena cambiar la terminación “ano” por “ino”.terminación “ano” por “ino”.

¿Cuál es la Cadena Carbonada más larga que contenga el mayor número de triples enlaces?

Cadena de 9 Carbonos

NomenclaturaNomenclatura• Regla 2: numere dándole la Regla 2: numere dándole la

menor numeración al triple menor numeración al triple enlaceenlace

1

2

3

45

6

7

8

9

IUPAC antes de 1993: 5-etil-2-noninoIUPAC después de 1993: 5-etilnona-2-ino

Otro ejemplo:Otro ejemplo:

1

2

34

56

7

89

10

11

12

12

34

567891011

12

3-isopropil-7-metildodeca-1,5,9-triino3-isopropil-7-metildodeca-1,5,9-triino3-isopropil-7-metil-1,5,9-dodecatriino3-isopropil-7-metil-1,5,9-dodecatriino

Nombres IUPAC de alquinos

Radicales (sustituyentes) Radicales (sustituyentes) alquinilosalquinilos

• De 2 Carbonos:De 2 Carbonos:

CH2 CH3CH CH2 C CH

Etil Etenil Etinil

• De 3 Carbonos:De 3 Carbonos:

CH2 CH2 CH3CH CH CH3

C C CH3

Propil Propenil Propinil

–Propargilo ó 2-propinil

Ejemplo:Ejemplo:1 2 3 4 5 6 7 8

9

10

11

12

13

14

15

1617

18

19

2-ino

4-ino

6-ino

10-ino

12-ino

17 ino

9-etinil

14-metil

15-propinil

9-etinil- 14-metil-15-propinilnonadeca-2,4,6,10,12,17-hexaino

AlqueninosAlqueninos

»Nona-1-en-8-inoNona-1-en-8-ino»Nona-8-en-1-inoNona-8-en-1-ino

1

23

45

6

78

9

12

34

5

6

789

Aunque no hay prioridad entre Aunque no hay prioridad entre “ino” y “eno”, cuando ambos “ino” y “eno”, cuando ambos son terminales se perfiere al son terminales se perfiere al doble enlacedoble enlace

Alqueninos Alqueninos

• 4-trans-3-metildeca-4-en-1-ino4-trans-3-metildeca-4-en-1-ino

1 23

45

67

8

9

• 7-trans7-trans-4-metilnona-7-en--4-metilnona-7-en-1-ino1-ino

EjemploEjemplo11

11

22

22

33

33

4455

66 77

88

99

1010 1111

Al doble enlace se le da la prioridad

Alta Alta prioridadprioridad

Alta Alta PrioridadPrioridad

4Z

6Z6Z

(4Z, 6Z)-11-metil-4-(2-propinil)-1,4,6,9-undeceno

Nomenclatura ComúnNomenclatura Común

• Se nombran los sustituyentes del Se nombran los sustituyentes del acetileno.acetileno.

C CH H

ACETILENO MetilacetilenoMetilacetileno

Isobutil Isopropil acetilenoIsobutil Isopropil acetileno

Estabilidad de AlquenosEstabilidad de Alquenos• Lo primero a saber es como se clasifica los Lo primero a saber es como se clasifica los

alquenos de acuerdo a su grado de sustituciónalquenos de acuerdo a su grado de sustitución• Clasificación:Clasificación:

Alqueno no sustituidoAlqueno no sustituido Alqueno monosustituidoAlqueno monosustituido

Alqueno disustituidoAlqueno disustituido

Alqueno trisustituidoAlqueno trisustituido

Alqueno TetrasustituidoAlqueno Tetrasustituido

Estabilidad de AlquenosEstabilidad de Alquenos• Calores de Hidrogenación:Calores de Hidrogenación:• La hidrógenación es Exotérmica (¿Qué es una La hidrógenación es Exotérmica (¿Qué es una

Reacción Exotérmica?) desprendiendo cierta Reacción Exotérmica?) desprendiendo cierta cantidad de Energía, es decir:cantidad de Energía, es decir:

• Alqueno + HAlqueno + H22 Alcano + energía Alcano + energía

• Esta es la energía que por lo regular se Esta es la energía que por lo regular se puede medir:puede medir:

Reacción

Exotérmica

Estabilidad de AlquenosEstabilidad de Alquenos

• Observemos los siguientes Observemos los siguientes valores:valores:

Aunque todos estos alquenos “dan” el mismo producto, la energía que liberan es diferente, entonces… ¿Quién es más estable, el que libera más o el que libera menos?

A sería el 1-buteno y B sería el (E)-2-buteno

Tabla de estabilidades de alquenos:

Lic. Walter de la Roca

Estabilidad de AlquenosEstabilidad de Alquenos

• En Conclusión se tiene que la En Conclusión se tiene que la estabilidad va así:estabilidad va así:

Tetrasustituidos Trisustituidos Disustituidos Monosustituidos

En Resumen:En Resumen:

• Tetrasust>Trisust>Trans>Gem>Cis>monosust.Tetrasust>Trisust>Trans>Gem>Cis>monosust.

Cis 2-Cis 2-butenobuteno

28.0 28.0 KCal/molKCal/mol

Trans 2-Trans 2-butenobuteno

27.6 27.6 KCal/molKCal/mol

IsobutilenIsobutilenoo

(CH(CH33))22C=CC=CHH

28.5 28.5 Kcal/molKcal/mol

Otra forma de verlo es:Otra forma de verlo es:

Otra forma de Verlo:Otra forma de Verlo:

A que se deben estos A que se deben estos fenómenosfenómenos

• Según Wade: “El isómero con el doble enlace más Según Wade: “El isómero con el doble enlace más sustituido tiene mayor separación angular entre sustituido tiene mayor separación angular entre los grupos alquilo voluminosos”los grupos alquilo voluminosos”

•En general estos cumplen la regla de Zaitsev En general estos cumplen la regla de Zaitsev (Saytzeff)(Saytzeff)

• ““Cuanto más sustituido esté un alqueno, Cuanto más sustituido esté un alqueno, más estable suele ser”más estable suele ser”

Observemos lo siguiente:Observemos lo siguiente:

Los Dienos y Trienos conjugados son más estables de lo que deberían de ser. ¿A qué podía deberse tal Fenómeno?

Deslocalización de Deslocalización de Electrones PiElectrones Pi

• Existen electrones que podemos localizar Existen electrones que podemos localizar fácilmente:fácilmente:

• Estos están Estos están localizados entre 2 localizados entre 2 átomos formando átomos formando enlaces bien enlaces bien definidosdefinidos• Existen electrones que Existen electrones que nono podemos localizar podemos localizar

fácilmente, es decir no están entre 2 fácilmente, es decir no están entre 2 átomos formando un enlace, sino pueden átomos formando un enlace, sino pueden estar en 3 o más átomos deslocalizadosestar en 3 o más átomos deslocalizados

Este fenómeno se da en alquenos Este fenómeno se da en alquenos conjugadosconjugados

• La siguiente gráfica ilustra muy La siguiente gráfica ilustra muy bien esta deslocalización:bien esta deslocalización:

1,4-hexadieno (aislado) 1,3-hexadieno (conjugado)

Los Dobles Enlaces conjugados, pueden deslocalizar sus electrones en losOrbitales p disponibles, es decir los electrones “se mueven” en todo el sistema

Veamos el caso del butadienoVeamos el caso del butadieno• Entonces, si los electrones se encuentran Entonces, si los electrones se encuentran

deslocalizados, entonces se pueden deslocalizados, entonces se pueden representar localizados en otra parte de la representar localizados en otra parte de la molécula.molécula.

• A estas formas diferentes de representar a A estas formas diferentes de representar a los electrones, se llaman los electrones, se llaman estructuras de estructuras de resonanciaresonancia, ya que no son compuestos , ya que no son compuestos diferentes, sino representaciones del mismo diferentes, sino representaciones del mismo compuestocompuesto

resonancia

El El híbrido de resonanciahíbrido de resonancia, es la representación , es la representación RealReal de sus estructuras de resonancia de sus estructuras de resonancia

A manera de ilustración..A manera de ilustración..• Las formas de representar la resonancia son Las formas de representar la resonancia son

imaginarias, lo real es el híbrido de imaginarias, lo real es el híbrido de resonanciaresonancia

¿Cómo se mueven los ¿Cómo se mueven los electrones?electrones?

Reglas de ResonanciaReglas de Resonancia• Regla 1: Todas las Estructuras deben ser Regla 1: Todas las Estructuras deben ser

estructuras de Lewis válidas para el estructuras de Lewis válidas para el compuestocompuesto

H3CC

O

OH3C

C

O

O

Carbono de 10 electrones NO NO NO!!!

O

O

De esta regla nace que el movimiento de electrones nunca puede De esta regla nace que el movimiento de electrones nunca puede ir hacia un carbono spir hacia un carbono sp33

Reglas de ResonanciaReglas de Resonancia

• Regla 2: Sólo se puede cambiar los Regla 2: Sólo se puede cambiar los electrones de una posición a otra, electrones de una posición a otra, nunca los núcleos y los enlaces deben nunca los núcleos y los enlaces deben permanecer inalterados.permanecer inalterados.

C

C

O

CH3

H

H

H

C

C

OH

CH3

HH

C

C

O

CH3

HH

C

C

O

CH3

HH

OKOK

Reglas de ResonanciaReglas de Resonancia

• Regla 3: El contribuyente mayor es el que tiene menor Regla 3: El contribuyente mayor es el que tiene menor energía: Octetos completos; separación de cargas los energía: Octetos completos; separación de cargas los menor posible y cargas en átomos electronegativos.menor posible y cargas en átomos electronegativos.

MayorMayor MenorMenor

Reglas de la ResonanciaReglas de la Resonancia

• Regla 4: La estabilización por resonancia Regla 4: La estabilización por resonancia sirve más cuando se deslocaliza una sirve más cuando se deslocaliza una carga en un átomocarga en un átomo

Conclusiones del efecto de resonancia:1. La resonancia es un movimiento de electrones 2. La resonancia se presenta cuando existen dobles

enlaces conjugados.3. La resonancia da a la molécula mayor estabilidad

debido a que la carga la comparten más átomos.4. Entre más estructuras de resonancia posea un

compuesto más estable será.5. La resonancia baja la reactividad de los

compuestos.6. Pueden existir estructuras de resonancia con

mayor estabilidad debido a la presencia de heteroátomos.

7. La distancia no afecta como en el caso del efecto inductivo.

8. Tiene una mayor influencia que el efecto inductivo.

alquenos y alquinos

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