UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE

MAYOLO

Departamento Académico de Ciencias

QUÍMICA ORGÁNICA

Mag. Miguel RAMIREZ GUZMAN

Contenido

Reacciones Orgánicas

Clasificación

Mecanismo de Reacción

Tipos de Reactivos

Principales Funciones Químicas Orgánicas

Reacciones Orgánicas

• Homolítica: El enlace covalente se rompe de manera simétrica (1 electrón para cada átomo).

A : B A· + ·B (radicales libres) Suele producirse en presencia de luz UV pues se necesita un

aporte de energía elevado. • Heterolítica: El enlace se rompe de manera asimétrica (uno de

los átomos se queda con los dos electrones que compartían)

A : B A:– + B+ (iones)

Carbocationes: R3C+ Ejemplo: (CH3)2CH+

Carbanión: R3C:– Ejemplo: Cl3C:–

Indica la ruptura heterolítica más probable del:a) bromoetano; b) 2-propanol; c) 2-cloro-2-metil-propano.

Ejemplo:

a) CH3–CH2Br

b) CH3–CHOH–CH3

c) (CH3)3–CCl

CH3–CH2+ + Br–

(CH3)2–CH+ + OH–

(CH3)3–C+ + Cl–

Clasificación• Sustitución:

un grupo entra y otro sale.CH3–Cl + H2O CH3–OH + HCl

• Adición: a un doble o triple enlaceCH2=CH2 + Cl2 CH2Cl–CH2Cl

• Eliminación: de un grupo de átomos. Se produce un doble enlaceCH3–CH2OH CH2=CH2 + H2O

• Redox: (cambia el E.O. del carbono). CH3OH + ½ O2 HCHO + H2O

Número de oxidación del carbono

• El número de oxidación de un átomo de carbono varía en -1 por cada enlace que presenta con un átomo de hidrógeno.

• El número de oxidación de un átomo de carbono varía en +1 por cada enlace que presenta con un átomo más electronegativo que él.

• Los dobles y triples enlaces con un heteroátomo se cuentan dos y tres veces respectivamente.

• Los enlaces existentes entre átomos de carbono no se tienen en cuenta al determinar el número de oxidación de los carbonos.

Nitración (–M):

+ HNO3 + H2O

NO2

H2SO4

Halogenación (+M):

+ Cl2 + HCl

FeCl3

Cl

Alquilación (Friedelf–Crafts) (+I):

+ ClCH3 + HCl AlCl3

CH3

Ejemplo de reacciones de sustitución:

• Electrófila:

CH3–CH=CH2 + H2 CH3–CH2–CH3

CH3–CH=CH2 + Cl2 CH3–CHCl–CH2Cl

CH3–CH=CH2 + HBr CH3–CHBr–CH3

(mayor proporción)

CH3–CH=CH2 + H2O (H+) CH3–CHOH–CH3

(mayor proporción)• Nucleófila: CN

|CH3–CO–CH3 + HCN CH3 –C–CH3

| OH

Ejemplos de reacciones de adición:

• Deshidrohalogenación de halogenuros de alquilo.– Se produce en medio básico.

CH3–CH2–CHBr–CH3 + NaOH CH3–CH=CH–CH3

• Deshidratación de alcoholes.– Se produce en medio ácido.

CH3–CH2–CHOH–CH3 + H2SO4 CH3–CH=CH–CH3

Ejemplos de reacciones de eliminación:

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

Ejemplo:

CH3

|

CH3–CH2–C–CH3 |

OH

CH3–CH=C–CH3

| CH3

mayor proporción

CH3–CH2–C=CH2

|CH3

+ H2O

Reacciones Redox más comunes.

oxidación

reducción

CH4 ; CH3OH ; HCHO ; HCOOH ; CO2

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

• Oxidación de alquenos• Ozonolisis.• Oxidación de alcoholes.• Oxidación y reducción de aldehídos y cetonas.• Combustión.

Mecanismo de Reacción

Se da en las reacciones de los compuestos orgánicos, por ejemplo, en la halogenación de alcanos (con luz U.V. o en presencia de peróxidos). • Iniciación:

Cl2 + luz ultravioleta 2 Cl ·

• Propagación:

CH3–CH3 + Cl · CH3–CH2· + HCl

• Terminación:

CH3–CH2 · + Cl · CH3–CH2–Cl

(2 CH3–CH2 · CH3–CH2–CH2–CH3)

Tipos de Reactivos• Homolíticos: Radicales libres.

Son especies químicas que tienen átomos con electrones desapareados.

Se forman en la reacciones con ruptura homolítica.• Nucleófilos: Tienen uno o más pares de electrones libres (bases

de Lewis).Atacan a las partes de la molécula con deficiencia de

electrones.• Electrófilos: Tienen orbitales externos vacíos (ácidos de

Lewis)Atacan a zonas con alta densidad electrónica (dobles o

triples enlaces)

Reactivos nucleófilos y electrófilos

Nucleófilos:R–OHR–O–

H2O

R–NH2

R – CNR–COO–

NH3

OH–

halogenuros: Cl–, Br–

Electrófilos:H+

NO2+

NO+ BF3, AlCl3

cationes metálicos: Na+

R3C+

SO3

CH3Cl, CH3–CH2Cl

halógenos: Cl2 , Br2

Ácidos y bases de Lewis

El químico estadounidense Lewis dio una definición acerca del comportamiento de la base, en donde se puede definir como una sustancia que puede donar un par de electrones, y para el ácido como una sustancia que puede aceptar un par de electrones.El ácido debe tener su octeto de electrones incompleto y la base debe tener algún par de electrones solitarios. El amoníaco es una base de Lewis típica y el trifluoruro de boro un ácido de Lewis típico. Los ácidos de Lewis tales como el cloruro de aluminio, el trifluoruro de boro, el cloruro estánnico, el cloruro de zinc y el cloruro de hierro (III) son catalizadores sumamente importantes de ciertas reacciones orgánicas.http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Citar&page=%C3%81cidos_y_bases_de_Lewis&id=54789491

Clasifica según sean nucleófilos o electrófilos los siguientes reactivos:R–NH2; I+; BH3; R–OH; R–CN; Br–; CH3–CH2–O–; CH3–COO–; Ca2+ .

Ejercicio:

• Nucleófilos: R–NH2; R–OH; R–CN; Br–; CH3–CH2–O– ;

CH3–COO–

• Electrófilos: I+; BH3; Ca2+

Concepto 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 dan origen a las funciones químicas orgánicas y muestran las mismas propiedades.

Funciones Químicas Orgánicas

G.F.HC

HC = esqueleto hidrocarbonadoG.F. = grupo funcional

H - C - C - H

H|

H|

|H

|H

etano H - C - C - OH

H|

H|

|H

|H

etanol

Existen tres grandes grupos de familias:

Compuestos oxigenados

Compuestos nitrogenados

Derivados halogenados

Principales Funciones Químicas Orgánicas

FamiliaGrupo

FuncionalEjemplos

Aldehídos

– CHO H-CHO Metanal. Formaldehído. Formol Se usa para conservar muestras de tejidos orgánicos.

CH3-CH2-CHO Propanal

Benzaldehído

Es el responsable del aroma de las cerezas

Cetonas– CO –

CH3-CO-CH3 Propanona. Acetona CH3-CO-CH2-CH3 ButanonaEs el disolvente más común de los quitaesmaltes

Compuestos oxigenados

Formaldehído Metanal

PropanonaAcetona

Benzaldehído

5-metil-4-penten-2-ona

Compuestos oxigenadosFamilia

Grupo Funcional

Ejemplos

Ácidos Carboxílicos

– COOH H-COOH Ácido metanoico. Ácido fórmico Es el responsable de el escozor que producen las ortigas y las hormigas rojas

CH3-COOH Ácido etanoico. Ácido acéticoEs el componente básico del vinagre. Se usa como acidificante y conservante

Ésteres – COO –CH3-COO-CH2-CH2-CH2-CH3 Etanoato de butilo. Acetato de butilo

CH3-COO-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 Etanoato de hexilo. Acetato de hexiloSe usan en alimentación como aromas de piña y pera respectivamente

Ácido fórmicoÁcido metanoico

Ácido acéticoÁcido etanoico

Ácido 3,4-dimetilpentanoico

Acetato de metiloEtanoato de metilo

Acetato de pentiloEtanoato de pentilo

Compuestos nitrogenadosFamilia Grupo Funcional Ejemplos

Aminas

– NH2

– NH – – N –

|

CH3-NH2 Metilamina

Es la responsable del olor del pescado fresco

CH3-NH-CH2-CH3 Metiletilamina

CH3-N-CH3 Trimetilamina | CH3

Amidas – CO – NH2

CH3-CO-NH2 Etanamida. Acetamida

Se usaba antiguamente como anestésico

Nitrilos –CN H-CN Metanonitrilo. Ácido cianhídricoDe este ácido derivan los cianuros.

CH3- CN Etanonitrilo

Metilamina

Fenilamina

Acetamida

Propenonitrilo

Etanonitrilo

Derivados halogenados

Fórmula general: X–R X – Grupo funcional y representa un átomo de halógeno (F, Cl, Br o I). R Radical que representa el resto de la molécula.

Ejemplos:

1-yodopropano

CH2I – CH2 – CH2 – CH3

1,3-dibromobencenometa-dibromobenceno

CH2 Cl – CH2 – CH2 – CH2Cl

1,4-diclorobutano

CHF3

trifluorometano

Compuestos con varios grupos funcionalesAminoacidos

Otros

Glicina

Las proteínas son polímeros naturales, constituidos por largas cadenas de aminoácidos enlazados.

http://knol.google.com/k/qu%C3%ADmica-org%C3%A1nica-i-cap%C3%ADtulo-iii

http://es.wikibooks.org/wiki/Qu%C3%ADmica_org%C3%A1nica