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Alquenos y Alquinos
Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia
Departamento de Química Orgánica
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Alquenos• Son hidrocarburos alifáticos Insaturados y
estos son mas reactivos que los alcanos.
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Clasificación de Alquenos y Alquinos
• Acíclicos y alicíclicos
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Alicíclicos
Cicloalquenos Cicloalquinos
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• Alcapolienos• Alcapoliinos • Aislados• Acumulados• Conjugados• Terminales • Exociclicos• Endociclicos
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Clasificación por localización de Dobles enlaces
• Alquenos conjugados:
Trieno Conjugado
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…Por localización de dobles enlaces
• Acumulado:
Alcadieno acumulado
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…Por localización de dobles enlaces
• Aislados
sp2 sp2
sp3
Dieno Aislado
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Nomenclatura de Alquenos• Paso 1: Cadena más larga que contenga
el mayor número de grupos funcionales alquenos.
¿Cuál sería la cadena Padre?
¿ Cinco o Siete?
R// Cinco
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Nomenclatura de Alquenos• Regla 2: Numere la cadena carbonada del
extremo más próximo al doble enlace.
IUPAC antes del 93: 2-hexenoIUPAC 1993: Hexa-2-eno
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Nomenclatura de Alquenos• Regla 2: Numere la cadena carbonada del
extremo más próximo al doble enlace.
12
34
56
7
12
34
56 7
6,6-dimetilhepta-2-eno o 6,6-dimetil-2-hepteno
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Nomenclatura de alquenos• Regla 3: Enlistar los sustituyentes y colocarlos en orden
alfabético, colocar el localizador del doble enlace y el prefijo di, tri, tetra si hubiera más de uno.
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Ejercicio de Aplicación• De el nombre sistemático de la IUPAC de:
124 35678Sust. + cerca
2,5-dimetilocta-4-eno o 2,5-dimetil-4-octeno
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Nomenclatura de Cicloalquenos
• Regla clave: El doble enlace siempre se localiza entre Carbono 1 y 2. Si el ciclo es la cadena principal.
3-etilciclopenteno 4,5-dimetilciclohexano 4-etil-3-metilciclohexeno
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Nomenclatura Común
H2C CH2H3C
HC CH2
H3CC
H3C
CH2
H2CC
CH3
CH
CH2Fórmula semi- desarrollada
Fórmula de líneas o esqueleto
IUPAC: Eteno Propeno 2-metilpropeno 2-metil-1,3-butadienoCOMUN: Etileno Propileno Isobutileno Isopreno
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Radicales (sustituyentes) aceptados por IUPAC
Estructura
Nombre Común
Vinil Alil Isopropenil
Nombre IUPAC
Metiliden
Etiliden Etenil Propenil
metil etenil
H2C H3CH2C H2C CH H2C CH CH2
H2C
C
H3C
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Ejemplos Rápidos
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Isómería Cis- Trans
• Repasemos el enlace Pi.• Un enlace con mayor carácter s.• El traslape entre orbitales p no es frontal.• El ángulo y la distancia de enlace cambia del de un sp3
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Isomería Cis-Trans• Entonces si el traslape no es frontal, no
puede tener rotación, por ello la rotación es imposible sin romper el enlace P
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Isomería CIS-TRANS• Entonces hablamos que hay sustituyentes
que quedan abajo del plano y otros arriba del plano.
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ISOMERÍA CIS TRANS• Entonces si al tener dos sustituyentes en diferente
carbonos sp2, si ambos están del mismo lado nos referimos al isómero cis y si ambos están de lados opuestos es el isómero trans.
• Si en un mismo carbono sp2 hay dos sustituyentes iguales entonces no procede la isomería cis-trans.
Sustituyentes
iguales
Sustituyentes iguales
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Ejemplos Rápidos
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Tópico interesante
El cambio de isomería es sumamente importante para nuestra visión.
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Isomería E y Z
¿Cuál es el Cis y Cuál el Trans?
Isomero Z del alemán “Zusammen”mismo lado o Juntos
Isómero E del Aleman “Entgegen”opuesto
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Reglas de designación E y ZReglas 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
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Reglas de Asignación de PrioridadesCahn Ingold Prelog
• Regla 2: si los dos sustituyentes unidos al átomo sp2 son los mismos y por ello no se puede tomar una decisión vea el siguiente átomo hasta encontrar el punto de diferencia.
C(C,H,H)
C(C,C,H)
Se trata del Isómero E
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Continuación Regla 2…
35
17
Metil C(H, H, H)
Etil C(C, H, H)
Se trata del Isómero E
35
17
C (O, H, H)
C (C, C, C)
Se trata del isómero Z
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• Regla 3: Los átomos con enlaces múltiples equivalen a la misma cantidad de átomos con enlace sencillo.
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Ejercicio
35
17
C(O, H, H)
C(O, O, H)
Se trata del Isómero E
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Su uso en nomenclatura…
• IUPAC prefiere la designación E y Z, ya que puede ser utilizada para todos los alquenos, muchos químicos sin embargo, siguen usando la designación cis-trans para alquenos 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
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Ejemplos Rápidos
12
3
45
6
(2E, 4Z)-2,4-hexadieno
C C
H3C
CH2
C C
H3C
C CH
H2C CH3
CH
H3CCH3H
H H
1 2 3
45 6 7 8 9
10
ALTA->
ALTA->2EALTA->5Z
<-ALTA->
7Z
(2E, 5Z, 7Z)-6-isopropil-5-metildeca-2,5,7-trieno
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Alquinos• Alquinos en la Naturaleza:
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Alquinos• Estructura:• Enlace sigma formado por traslape frontal de orbitales híbridos sp.
•Dos enlaces pi, formados por el traslape lateral estos hacen que la geometría sea lineal
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Clasificación• Terminales
Alquino Terminal
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Clasificación• Internos
Alquino Interno
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Nomenclatura de Alquinos
• Regla 1: Elegir la cadena más larga que contenga el mayor número de triples enlaces y en esta cadena cambiar la terminación “ano” por “ino”.
¿Cuál es la Cadena Carbonada más larga que contenga el mayor número de triples enlaces?
Cadena de 9 Carbonos
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Nomenclatura
• Regla 2: numere dándole la menor numeración al triple enlace
12
3
45
6
7
8
9
IUPAC antes de 1993: 5-etil-2-noninoIUPAC después de 1993: 5-etilnona-2-ino
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Otro ejemplo:
12
34
56
78
9 10
1112
123
4567
89101112
3-isopropil-7-metildodeca-1,5,9-triino3-isopropil-7-metil-1,5,9-dodecatriino
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Radicales (sustituyentes) alquinilos
• De 2 Carbonos:
CH2 CH3CH CH2 C CH
Etil Etenil Etinil• De 3 Carbonos:
CH2 CH2 CH3CH CH CH3
C C CH3
Propil Propenil Propinil
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Ejemplo:1 2 3 4 5 6 7 8
9
10
11
12
13
14
15
161718
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
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Alqueninos
»Nona-1-en-8-ino»Nona-8-en-1-ino
1
23
45
6
78
9
1
23
45
67
89
Aunque no hay prioridad entre “ino” y “eno”, cuando ambos son terminales se perfiere al doble enlace
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Alqueninos
• 3-metildeca-4-en-1-ino1 2 3
45
67
89
• 7-trans-4-metilnona-7-en-1-ino
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Ejemplo1
1
2
2
3
3
45
6 7
8
9
10 11
Al doble enlace se le da la prioridad
Alta prioridad
Alta Prioridad
4Z
6Z
(4Z, 6Z)-11-metil-4-(2-propinil)-1,4,6,9-undeceno
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Nomenclatura Común
• Se nombran los sustituyentes del acetileno.
C CH H
ACETILENO Metilacetileno
Isobutil Isopropil acetileno
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Hidrocarburos saturados e insaturados.Índice de deficiencia de hidrógeno (IDH)
• Los alcanos se denominan hidrocarburos saturados.• Los alquenos, alquinos y aromáticos son hidrocarburos
insaturados, porque mediante una reacción química denominada hidrogenación catalítica, pueden transformarse en hidrocarburos saturados, cambiando la hibridación de los carbonos.
• Los cicloalcanos son un caso especial, porque su “insaturación” no es tal, sino el resultado de la formación del anillo. No pueden hidrogenarse y aunque presentan deficiencia de hidrógenos, NO son hidrocarburos insaturados ya que todos sus carbonos son sp3.
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Cálculo del IDH
• El cálculo puede hacerse comparando fórmulas moleculares o bien, usando una fórmula general, que permite calcular fácilmente el IDH para compuestos distintos a los hidrocarburos en donde hay heteroátomos:
• IDH=nC- ½n átomos monovalentes + ½n átomos trivalentes + 1
donde n es el número de átomos
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Cálculo de IDH
• Por ejemplo, para el ciclohexanofórmula molecular: C6H12
La fórmula molecular del alcano acíclico correspondiente es C6H14
La diferencia de átomos de hidrógeno entre las dos fórmulas es 2, que equivale a 1 mol de H2, por lo tanto, el IDH de la molécula es 1 pero debemos recordar que el ciclohexano no sufre reacciones de hidrogenación catalítica.
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Cálculo de IDH• Para el ácido benzoico, de fórmula molecular C7H6O2, es más
fácil usar la fórmula general:IDH= 7 – 3 + 1= 5
• Para la benzamida, de fórmula molecular C7H7NO2:IDH= 7 – 3.5 + 0.5 +1 = 5
Note que la presencia de oxígeno (u otro átomo divalente)no se toma en cuenta para el cálculo de IDH
OH
O
NH2
O
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Cálculo del IDH• El IDH también se puede encontrar por observación de la
fórmula estructural:• Cada anillo representa 1 IDH• Cada doble enlace representa 1 IDH• Cada triple enlace representa 2 IDH
N
O
N
Anillos: 1
Enlaces dobles: 5
Enlaces triples: 1
IDH: 8
IDH=16-10+1+1=8
Los dobles y triples enlaces pueden “absorber” hidrógeno en una reacción de hidrogenación catalítica. Los ciclos, no.
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Estabilidad de Alquenos
Mismo producto a partir de diferentes sustratos, con diferentes valores de energía, a menor calor de hidrogenación mayor estabilidad
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Estabilidad de Alquenos
• En Conclusión se tiene que la estabilidad va así:
Tetrasustituidos Trisustituidos Disustituidos Monosustituidos
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Observemos lo siguiente:
Los Dienos y Trienos conjugados son más estables de lo que deberían de ser. ¿A qué podía deberse tal Fenómeno?
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Deslocalización de Electrones Pi• Existen electrones que podemos localizar
fácilmente:• Estos están
localizados entre 2 átomos formando enlaces bien definidos
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• La siguiente gráfica ilustra muy bien esta deslocalización:
1,4-hexadieno (aislado) 1,3-hexadieno (conjugado)
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• A las formas diferentes de representar a los electrones, se llaman estructuras de resonancia, ya que no son compuestos diferentes, sino representaciones del mismo compuesto
El híbrido de resonancia, es la representación Real de sus estructuras de resonancia
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¿Cómo se mueven los electrones?
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Reglas de Resonancia• Regla 1: Todas las Estructuras deben ser estructuras de Lewis
válidas para el compuesto
H3CC
O
OH3C
C
O
O
O
O
De esta regla nace que el movimiento de electrones nunca puede ir hacia un carbono sp3
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Reglas de Resonancia
• Regla 2: Sólo se puede cambiar los electrones de una posición a otra, los núcleos y los enlaces deben permanecer inalterados.
CC
O
CH3
H
H
H
CC
OH
CH3
HH
CC
O
CH3
HH
CC
O
CH3
HH
OK
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Reglas de Resonancia• Regla 3: El contribuyente mayor es el que tiene menor energía: Octetos
completos, mayor estabilidad o capacidad de retener la carga
Mayor Menor
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Reglas de la Resonancia• Regla 4: La estabilización por resonancia sirve más
cuando se deslocaliza una carga en un átomo