2 HIDROCARBUROS ALIFTICOS
2.1 ALCANOS Las principales fuentes de alcanos son, los depsitos
mundiales de gas natural y petrleo, derivados de la descomposicin
de materia orgnica marina sepultada hace miles de aos. El gas
natural consiste principalmente en metano, aunque tambin contiene
etano, propano, butano e isobutano. Estos hidrocarburos simples se
usan en grandes cantidades para calentar casas habitacin, para
cocinar alimentos y como combustible en las industrias. El petrleo
es una mezcla compleja de hidrocarburos, la cual es necesario
refinar para obtener diferentes fracciones antes de que pueda
usarse. Los alcanos son hidrocarburos en los cuales todos los
enlaces carbono-carbono son enlaces simples. Su frmula molecular es
CnH2n+2 Los cicloalcanos son alcanos en los cuales los tomos de
carbono estn unidos formando un anillo. Nomenclatura de los alcanos
Se nombran mediante un prefijo que indica el nmero de tomos de
carbono de la cadena y el sufijo -ano. N de C 1 2 3 4 5 Prefijo met
et prop but pent N de C 6 7 8 9 10 Prefijo hex hept oct non dec N
de C 11 12 13 14 15 Prefijo undec dodec tridec tetradec
pentadec
Regla 1.- Determinar el nmero de carbonos de la cadena ms larga,
llamada cadena principal del alcano. Obsrvese en las figuras que no
siempre es la cadena horizontal.
El nombre del alcano se termina en el nombre de la cadena
principal (octano) y va precedido por los sustituyentes. Regla 2.-
Los sustituyentes se nombran cambiando la terminacin ano del alcano
del cual derivan por ilo (metilo, etilo, propilo, butilo). En el
nombre del alcano, los sustituyentes preceden al nombre de la
cadena principal y se acompaan de un localizador que indica su
posicin dentro de la cadena principal. La numeracin de la cadena
principal se realiza de modo que al sustituyente se le asigne el
localizador ms bajo posible.
Regla 3.- Si tenemos varios sustituyentes se ordenan
alfabticamente precedidos por lo localizadores. La numeracin de la
cadena principal se realiza para que los sustituyentes en conjunto
tomen los menores localizadores.
1
Si varios sustituyentes son iguales, se emplean los prefijos di,
tri, tetra, penta, hexa, para indicar el nmero de veces que aparece
cada sustituyente en la molcula. Los localizadores se separan por
comas y debe haber tantos como sustituyentes.
Los prefijos de cantidad no se tienen en cuenta al ordenar
alfabticamente. Regla 4.- Si al numerar la cadena principal por
ambos extremos, nos encontramos a la misma distancia con los
primeros sustituyentes, nos fijamos en los dems sustituyentes y
numeramos para que tomen los menores localizadores.
Regla 5.- Si al numerar en ambas direcciones se obtienen los
mismos localizadores, se asigna el localizador ms bajo al
sustituyente que va primero en el orden alfabtico. Regla 6.- Si dos
a ms cadenas tienen igual longitud, se toma como principal la que
tiene mayor nmero de sustituyentes.
Regla 7.- Existen algunos sustituyentes con nombres comunes
aceptados por la IUPAC, aunque se recomienda el uso de la
nomenclatura sistemtica.
Los nombres sistemticos de estos sustituyentes se obtienen
numerando la cadena comenzando por el carbono que se une a la
principal. El nombre del sustituyente se forma con el nombre de la
cadena ms larga terminada en ilo, anteponiendo los nombres de los
sustituyentes que tenga dicha cadena secundaria ordenados
alfabticamente. Veamos un ejemplo:
2
Propiedades fsicas. Punto de ebullicin. Los puntos de ebullicin
de los alcanos no ramificados aumentan al aumentar el nmero de
tomos de Carbono. Para los ismeros, el que tenga la cadena ms
ramificada, tendr un punto de ebullicin menor. Solubilidad. Los
alcanos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja
polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el hidrgeno.
Los alcanos lquidos son miscibles entre s y generalmente se
disuelven en disolventes de baja polaridad. Los buenos disolventes
para los alcanos son el benceno, tetracloruro de carbono,
cloroformo y otros alcanos. Sntesis. El principal mtodo para la
obtencin de alcanos es la hidrogenacin de alquenos.
El catalizador puede ser Pt, Pd, Ni, (denominados catalizadores
Lindar) Reacciones qumicas de los alcanos. Las reacciones ms
importantes de los alcanos son la pirolisis, la combustin y la
halogenacin. 1 Pirolisis. Se produce cuando se calientan alcanos a
altas temperaturas en ausencia de Oxgeno. Se rompen enlaces C-C y
C-H, formando radicales, que se combinan entre s formando otros
alcanos de mayor nmero de C.
2
Combustin.
Ejemplo: n C5 H12 8O2 5CO2 6 H 2O...... H c 845 kcal /
molllama
n-pentano 3 Halogenacin. (Generalmente se produce una
mezcla)
Propano
1-cloropropano
2-cloropropano
Propano Reactividad:
1-bromopropano
2-bromopropano
X 2 Cl2 Br2 H 3 2 1 CH 2 H
El Br es muy selectivo y con las condiciones adecuadas,
prcticamente, se obtiene un slo producto, que ser aquel que resulte
de la adicin del Br al C ms sustituido. El flor es muy poco
selectivo y puede reaccionar violentamente, incluso explosionar,
por lo que apenas se utiliza para la halogenacin de alcanos. La
halogenacin de alcanos mediante el yodo no se lleva a cabo.
3
2.2 ALQUENOS Los alquenos son hidrocarburos cuyas molculas
contienen el doble enlace carbono-carbono. De frmula Cn H 2 n
cuando solo hay un doble enlace en la molcula Nomenclatura de los
alquenos Los alquenos se nombran remplazando la terminacin -ano del
correspondiente alcano por -eno. Los alquenos ms simples son el
eteno y el propeno, tambin llamados etileno y propileno a nivel
industrial. Regla 1.- Se elige como cadena principal la de mayor
longitud que contenga el doble enlace. La numeracin comienza en el
extremo que otorga al doble enlace el menor localizador.
Regla 2.- El nombre de los sustituyentes precede al de la cadena
principal y se acompaa de un localizador que indica su posicin en
la molcula. La molcula se numera de modo que el doble enlace tome
el localizador ms bajo.
Regla 3.- Cuando hay varios sustituyentes se ordenan
alfabticamente y se acompaan de sus respectivos localizadores
Regla 4.- Cuando el doble enlace est a la misma distancia de
ambos extremos, se numera para que los sustituyentes tomen los
menores localizadores.
Regla 5.- En compuestos cclicos resulta innecesario indicar la
posicin del doble enlace, puesto que siempre se encuentra entre las
posiciones 1 y 2.
Propiedades fsicas. Punto de ebullicin. Los puntos de ebullicin
de los alquenos no ramificados aumentan al aumentar la longitud de
la cadena. Para los ismeros, el que tenga la cadena ms ramificada
tendr un punto de ebullicin ms bajo. Solubilidad. Los alquenos son
casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad y a
su incapacidad para formar enlaces con el hidrgeno. Estabilidad.
Cuanto mayor es el nmero de grupos alquilo enlazados a los carbonos
del doble enlace (ms sustituido est el doble enlace) mayor ser la
estabilidad del alqueno.
4
Sntesis u obtencin de alquenos Los mtodos ms utilizados para la
sntesis de los alquenos son la deshidrogenacin, deshalogenacin,
dehidratacin y deshidrohalogenacin, siendo estos dos ltimos los ms
importantes. Todos ellos se basan en reacciones de eliminacin que
siguen el siguiente esquema general:
Y, Z pueden ser iguales, por ejemplo en la deshidrogenacin y en
la deshalogenacin.Y, Z tambin pueden ser diferentes como en la
deshidratacin y en la deshidrogenohalogenacin. 1 Deshalogenacin de
dihalogenuros vecinales.
CH 3CHBrCHBrCH3 Zn ,acetona CH 3CH CHCH 3 ZnBr2 2,3 dibromobu
tan o.......... ......... buteno 22. Deshidratacin de
alcoholes.
H 2SO4 , 2CH 3CH 2CH 2CH 2OH CH 3CH 2CH CH 2 CH 3CH CHCH 3 2H
2O
alcohol..n butlico.......... ..........1 buteno(25%)........ 2
buteno(75%) . ....Facilidad de deshidratacin de alcoholes: 3 2 1
Regla de Sayzeft: Establece que en una reaccin de eliminacin
(B-eliminacin) en la que pueda ser formado ms de un alqueno, ser
mayoritario el ms estable termodinmicamente, en general el alqueno
ms sustituido es el ms estable. 3 Deshidrohalogenacin de
halogenuros de alquilo.
KOH ,alcohol , 2CH 3CH 2CH 2CH 2Cl CH 3CH 2CH CH 2 KCl H 2O
cloruro..de..n butlo.......... .......... ........ 1 buteno. KOH
,alcohol, 2CH 3CH 2CHClCH3 CH 3CH 2CH CH 2 CH 3CH CHCH 3 2KCl H
2OCloruro..de..s butlo.......... .......... 1 buteno(20%)........ 2
buteno(80%) .. ...La deshidrohalogneacin de halogenuros de alquilo
sigue la regla de Sayzeft Mediante la deshidratacin y la
deshidrohalogenacin se puede obtener ms de un producto. Para
determinar cual ser el mayoritario se utiliza la regla de Saytzeff:
"Cuando se produce una deshidratacin o una deshidrohalogenacin el
doble enlace se produce preferentemente hacia el C ms sustituido".
No todas las reacciones de deshidrohalogenacin siguen la regla de
Saytzeff. Cuando se utiliza una base muy voluminosa (tBuONa, LDA)
siguen la regla de Hoffman, el doble enlace se produce
preferentemente hacia el C menos sustituido.
2CH 3CH 2CHClCH3 tBuONa,LDA CH 3CH 2CH CH 2 CH 3CH CHCH 3 2KCl H
2O Cloruro..de..s butlo.......... .......... 1 buteno(80%)........
2 buteno(20%) .. ...4. Reduccin de alquinos
5
Reacciones qumicas de los alquenos Las reacciones ms comunes de
los alquenos son las reacciones de adicin. En la adicin puede
intervenir un agente simtrico:
o un agente asimtrico:
Cuando el agente asimtrico es un haluro de hidrgeno la adicin
cumple la regla de Markovnikov: "El halgeno se adiciona al tomo de
carbono menos hidrogenado ", o lo que es lo mismo "el hidrgeno se
adiciona al carbono ms hidrogenado". La excepcin ocurre en la
adicin del bromuro de hidrgeno en presencia de perxidos, en este
caso la el halgeno se adiciona al tomo de carbono ms hidrogenado.
(Anti-Markovnikov) 1Hidrogenacin cataltica
SinH 2 ,. CH 3CH CH 2 Ni CH 3CH 2CH 3
propeno.......... .......... ........ propano2 Halogenacin (X =
Cl, Br)
Anti
3 Hidrohalogenacin (X = Cl, Br, I) (Markovnikov)
enlace doble no simtrico
6
CH2 = CH - CH2 - CH3 1-buteno
+
HBr cido bromhdrico
CH3 - CHBr - CH2 - CH3 2-bromobutano
4 Adicin de HBr con perxidos (antimarkovnikov)
enlace doble no simtrico
CH2 = CH - CH2 - CH3 1-buteno
+
HBr cido bromhdrico
H 2O 2
CH2Br - CH2 - CH2 - CH3 1-bromobutano
5 Hidratacin (markovnikov)
1-buteno 6 Hidroboracin-oxidacin (antimarkovnikov)
2-butanol
3 2 2, CH 3CH CH 2 CH 3CH 2CH 2OH
1) BH .2 ) H O KOH
propeno.......... .......... .......... ..........propanol .7
Ozonlisis
2-metil-2-buteno
propanona
etanal
7
8 Tratamiento con KMnO4 en caliente (1)
KMnO4 , H CH 3CH CH 2 , CH 3COOH CO2 H 2O
propeno.......... .......... .......... cido..actico
....Tratamiento con KMnO4 en caliente (2)
Tratamiento con KMnO4 en caliente (3)
Tratamiento con KMnO4 en caliente (4)
Tratamiento con KMnO4 en caliente (5)
8
9 Epoxidacin
10 Hidroxilacin. Formacin de glicoles
2.3 ALQUINOS Los alquinos son hidrocarburos cuyas molculas
contienen el triple enlace carbono-carbono. De frmula CnH2n-2
cuando solo hay un triple enlace en la molcula. Nomenclatura de los
alquinos Regla 1. Los alquinos responden a la frmula CnH2n-2 y se
nombran sustituyendo el sufijo -ano del alca-no con igual nmero de
carbonos por -ino.
Regla 2. Se elige como cadena principal la de mayor longitud que
contiene el triple enlace. La numera-cin debe otorgar los menores
localizadores al triple enlace.
Regla 3. Cuando la molcula tiene ms de un triple enlace, se toma
como principal la cadena que contie-ne el mayor nmero de enlaces
triples y se numera desde el extremo ms cercano a uno de los
enlaces mltiples, terminando el nombre en -diino, triino, etc.
Regla 4. Si el hidrocarburo contiene dobles y triples enlaces,
se procede del modo siguiente: 1. Se toma como cadena principal la
que contiene al mayor nmero posible de enlaces mltiples,
prescindiendo de si son dobles o triples. 2. Se numera para que los
enlaces en conjunto tomen los localizadores ms bajos. Si hay un
doble enlace y un triple a la misma distancia de los extremos tiene
preferencia el doble. 3. Si el compuesto tiene un doble enlace y un
triple se termina el nombre en -eno-ino; si tiene dos dobles y un
triple, -dieno-ino; con dos triples y un doble la terminacin es,
-eno-diino
9
Propiedades fsicas. Como podra esperarse, las propiedades fsicas
de los alquinos son muy similares a las de los alquenos y los
alcanos. Los alquinos son ligeramente solubles en agua aunque son
algo ms solubles que los alquenos y los alcanos. A semejanza de los
alquenos y alcanos, los alquinos son solubles en disolventes de
baja polaridad, como tetracloruro de carbono, ter y alcanos. Los
alquinos, al igual que los alquenos y los alcanos son menos densos
que el agua. Los tres primeros alquinos son gases a temperatura
ambiente. Sntesis de alquinos Existen tres procedimientos para la
obtencin de alquinos: 1 Deshidrohalogenacin de halogenuros de
alquilo vecinales.
2
Deshidrohalogenacin de halogenuros de alquilo geminales
(gem-dihalogenuros).
2,2-dibromobutano 3
2-butino
Alquilacin de alquinos. Se produce debido a la acidez del H en
los alquinos terminales. Mediante esta reaccin se sintetizan
alquinos internos a partir de alquinos terminales. Tiene lugar en
dos etapas:
1). Propino 2) Propiluro de sodio 3) bromuro de metilo 4)
2-butino Para que se produzca esta ltima reaccin es necesario
utilizar haloalcanos primarios.
Reacciones qumicas de los alquinos Muchas de las reacciones de
los alquinos son reacciones de adicin que siguen el siguiente
esquema:
10
Otras de las reacciones de los alquinos se deben a la acidez del
hidrgeno de los alquinos terminales.
1 Hidrogenacin
Reaccin vista en sntesis de alquenos 2 Hidro - halogenacin (X =
Cl, Br, I)
(markovnikov)
Propino 3 Hidrobromacin con perxidos
2-bromopropeno
(antimarkovnikov)
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4 Hidratacin
(markovnikov)
5 Hidroboracin- oxidacin
(antimarkovnikov)
6 Halogenacin
(X = Cl, Br)
7 Ozonlisis
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8 Tratamiento con KMnO4 en caliente
(Reacciones similares a la de ozonlisis 9 Acidez de alquinos
terminales
PRCTICA Web para practicar ejercicios de cada uno de los temas
de qumica orgnica, incluyendo: alcanos, alquenos y alquinos.
Webquest hidrocarburos alifticos Curso de qumica orgnica
BIBLIOGRAFA
http://www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/
http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/astudillo/Capitulos/indice.htm
http://www.iocd.unam.mx/qo1/
http://nicolasordonez0.tripod.com/id4.html
http://www.chemistry.ohio-state.edu/organic/flashcards/
http://www.quimicaorganica.org/alquinos-teoria/nomenclatura-formulacion-alquinos.html
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