Clase Química Orgánica

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QUÍMICA ORGÁNICA



El Carbono



Orbital S



Orbitales P



Hibridación del Carbono

C = 1s2 2s2 2px1 2py

1

C = 1s2 2s1 2px1 2py

1 2pz1



Hibridación del Carbono



Geometría Tetraédrica



Metano



La nomenclatura IUPAC (Unión Internacionalde Química Pura y Aplicada) pretende sersistemática, simple y no ambigua, pero en lapráctica esto no siempre ocurre. Como todoidioma, a veces no es racional. En algunos casosno hay consenso general o aceptación de lasnormas y hay variación en los nombres.Además,aún hay nombres comunes que se utilizanampliamente. La IUPAC ha emitido dosediciones de recomendaciones en 1979 y en1993

IUPAC



PREFIJOS (Nº átomos de Carbono)



Compuestos Alifáticos



El Carbono



El Carbono



El Carbono



El Carbono



El Carbono



El Carbono



El Carbono

Pentano



El Carbono



El Carbono



El Carbono



El Carbono



El Carbono



RADICALES (nombre tradicional)



HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS (ALCANOS,ALQUENOS, ALQUINOS)

Alcanos ramificados

El nombre de un hidrocarburo acíclico saturadoramificado se forma anteponiendo las

denominaciones de las cadenas laterales al nombrede la cadena más larga que exista en la fórmula.Para la denominación de las cadenas laterales seemplea el nombre del radical con elisión de la letra

óµ final por ílµ (por ejemplo: metano ® metil).



En términos generales el procedimiento a seguir es:

Se identifica la cadena continua más larga de átomosde carbono (ćadena principalµ). Esta cadenadetermina el nombre base del alcano.

Si una molécula tiene dos o más cadenas de iguallongitud se selecciona como cadena principal aquella quetiene un mayor número de substituyentes.

Se nombran todos los grupos unidos a la cadena más

larga como substituyentes alquilo.



Se numera la cadena principal comenzando por elextremo más próximo a uno de lossubstituyentes. Si tenemos dos substituyentes aigual distancia de los extremos se utiliza el ordenalfabético para determinar la numeración. En unacadena lateral el carbono 1 es siempre el queestá unido a la cadena principal.

Para nombrar el compuesto se colocan los

nombres de los substituyentes por ordenalfabético precedidos del número del C al queestán unidos y de un guión, y a continuación seañade el nombre de la cadena principal.























Los compuestos cíclicos normalmente se nombran como cicloalcanossustituidos por grupos alquilo en lugar de alcanos sustituidos por ciclos. Laúnica excepción a esta regla ocurre cuando la cadena alquílica contiene unnúmero mayor de carbonos que el anillo. En estos casos, el anillo seconsidera un sustituyente del alcano de cadena abierta y se nombra

utilizando el prefijo ciclo.



Alfabetice sustituyentes y escriba el nombre completoCuando están presentes dos o más grupos alquilo, estos se citanalfabéticamente. Si hay halógenos presentes, estos se tratan de igual

forma que grupos alquilo, es decir, no tienen ninguna prioridad sobreellos.



Recuerde que de acuerdo con la prioridad de las reglas, de primero se escoge lanumeración más baja posible y luego esta se aplica a los sustituyentes ordenadosalfabéticamente.

Así, en el siguiente ejemplo, la numeración correcta es 1,2,3,5 y el nombre es2-bromo-5- isopropil-1,3-dimetilciclohexano.El nombre alterno 1-bromo-4-isopropil-2,6-dimetilciclohexano es incorrectopues se origina de la numeración 1,2,4,6 la cuál es más alta que la primera en eltercerdígito. Observe que no importa el hecho que el primer nombre completo empiece

con 2- y el segundo con 1-; éste último sigue siendo incorrecto. Otro error comúnes asignarle una mayor prioridad (índices más bajos) a los halógenos que a losgrupos alquilo.



Cuando hay ramificaciones en el cicloalcano, se numeran los átomos de

carbono de tal forma que le corresponda el número más bajo al carbono

que tiene la cadena lateral. En el caso de que haya una sola ramificación

no es necesario indicar su posición.





Alcanos policíclicos

Espiro compuestosCompuestos bicíclicos con un átomo de carbono en común a ambosanillos son espirocompuestos.La nomenclatura se basa en el siguiente esquema:



La numeración empieza junto al carbono común continuando alrededordel anillo más pequeño de primero. Se usa como prefijo la palabra

espiro seguida de paréntesis rectangulares.

Dentro de ellos se coloca el número de carbonos a ambos lados delcarbono común, el menor de primero, separados por un punto. Observeque este no es el número de carbonos de cada anillo.



ALQUENOS RAMIFICADOS

La cadena principal es la cadena más larga quecontenga a los dos carbonos del doble enlace.

La terminación ano del alcano correspondientese cambia a eno para indicar la presencia deldoble enlace.





Nombrado como un hepteno y no como unocteno ya que el doble enlace no estácontenido completamente en la cadena deocho carbonos.



Numere los átomos de la cadena

Empezando por el extremo más cercano aldoble enlace asigne números a los carbonos dela cadena. Si el doble enlace es equidistante

de los dos extremos, comience por el extremomáscercano al primer punto de ramificación. Estaregla asegura que los carbonos del doble

enlacereciban los números más bajos posibles.



Escriba el nombre completo

Ordene los sustituyentes en orden alfabético e inserteíndices numéricos y prefijos como se ha hechoanteriormente. Para indicar la posición del doble enlaceen la cadena, se escribe un índice justo antes del

nombre padre del compuesto; por ejemplo 3-penteno.Este índice debe ser el menor de los doscorrespondientes a los carbonos del doble enlace.Si está presente más de un doble enlace, indique laposición de cada uno y use los sufijos dieno, trieno,

tetraeno, etc. Cuando exista la posibilidad de isomeríageométrica, indique el isómero del que se tratautilizando los prefijos cis-, trans-, (E)- o (Z)-.











Los radicales derivados de los alquenos se nombransubstiuyendo la terminación -eno por la terminación ²enilo.Se mantienen algunos nombres no sistemáticos deradicales, como vinilo y alilo.



Los cicloalquenos se nombran de tal forma queel doble enlace reciba los índices 1 y 2 y que el

primer punto de ramificación reciba el valor másbajo posible. Note que cuando sólo hay un dobleenlace, no es necesario especificar su posiciónpues se entiende que está en el carbono 1.

Cicloalquenos



En el caso de los cicloalcanos se antepone el prefijo

ciclo- al nombre del correspondiente alcano de igualnúmero de átomos de C. En el caso de cicloalcanos monosubstituidos si elsubstituyente tiene más átomos de carbono, entonces esesubstituyente es la cadena principal. Si el substituyentetiene igual o menor número de átomos de carbonoentonces la cadena principal es el cicloalcano y no esnecesario numerar la posición de aquel.

En el caso de cicloalcanos multisubstituidos se ordenanalfabeticamente los substituyentes y se indica su posiciónrelativa con un número asignándoles los localizadores másbajosposibles.











ALQUINOS

Los alquinos siguen las mismas reglas generalesde nomenclatura de hidrocarburos yadiscutidas. Para denotar un alquino, el sufijoánoµ es sustituido por ínoµ en el nombre del

compuesto. La posición del triple enlace seindica con su número en la cadena. Lanumeración empieza por el extremo de lacadena más cercano al triple enlace.

Los compuestos que contienen enlaces dobles ytriples se llaman eninos ( y no inenos).



ALQUINOS

En este caso la cadena se empieza a numerardesde el extremo más cercano al primer enlacemúltiple ya sea este doble o triple. Sin embargo,

cuando son posibles dos formas alternas denumeración, se escoge la que asigne a los enlacesdobles números más bajos que a los triples; porejemplo, 1-hepten-6-ino.



ALQUINOS

Si hay más de un triple enlace se indica laposición de cada uno de ellos y se emplean lossufijos -adiino, -atriino, - atetraino, etc. Los

nombres genéricos de estos hidrocarburos(ramificados o no ramificados) son álquinoµ,álcadiinoµ, álcatriinoµ, álcatetrainoµ, etc.



Los hidrocarburos acíclicos insaturados noramificados que poseen a la vez dobles y triplesenlaces se nombran reemplazando la terminación´-anoµ del nombre del correspondiente

hidrocarburo saturado por la terminación ´-eninoµ, ´-adieninoµ, ´-atrieninoµ, ´-enodiinoµ,etc.



Los radicales derivados de los alquinos se nombran como elhidrocarburo de igual número de átomos de carbono terminado en ´-iniloµ (p. ej., 1-butinilo).





HIDROCARBUROS AROMÁTICOS (ARENOS)

Reciben este nombre debido a los olores intensos, normalmenteagradables, que presentan en su mayoría. El nombre genérico de

los hidrocarburos aromáticos mono y policíclicos es "areno" y los

radicales derivados de ellos se llaman radicales "arilo". Todos

ellos se pueden considerar derivados del benceno, que es una

molécula cíclica, de forma hexagonal y con un orden de enlace

intermedio entre un enlace sencillo y un doble enlace.

Experimentalmente se comprueba que los seis enlaces son

equivalentes, de ahí que la molécula de benceno se represente

como una estructura resonante entre las dos fórmulaspropuestas por Kekulé, en 1865, según el siguiente esquema:



Cuando el benceno lleva un radical se nombra primero

dicho radical seguido de la palabra "-benceno".



Clorobenceno metilbenceno (tolueno) nitrobenceno



Si son dos los radicales se indica su posición relativa dentro del

anillo bencénico mediante los números 1,2; 1,3 ó 1,4, teniendo el

número 1 el sustituyente más importante. Sin embargo, en estoscasos se sigue utilizando los prefijos "orto", "meta" y "para" para

indicar esas mismas posiciones del segundo sustituyente.

1,2-dimetilbenceno, (o-dimetilbenceno) o (o-xileno)

1,3-dimetilbenceno, (m-dimetilbenceno) o (m-xileno)

1,4-dimetilbenceno, (p-dimetilbenceno) o (p-xileno)



En el caso de haber más de dos sustituyentes, se numeran de

forma que reciban los localizadores más bajos, y se ordenan por

orden alfabético. En caso de que haya varias opciones decidirá el

orden de preferencia alfabético de los radicales.

1-etil-2,5-dimetil-4-propilbenceno



Cuando el benceno actúa como radical de otra cadena se utiliza

con el nombre de "f enilo".

4-etil-1,6-difenil-2-metil-hexano

















EsteresLos ésteres reciben nombres como si fueran sales inorgánicas. La terminación ico

del ácido correspondiente se cambia a ato y luego se menciona el grupo alcohoxilocon la terminación ilo separando las dos palabras con la palabra de.



AmidasLas amidas se nombran a partir del ácido que les da origen, eliminando la

palabra ácido y cambiando la terminación oico o ico por amida o la terminacióncarboxílico por carboxamida.

Si la amida tiene sustituyentes alquílicos en el átomo de nitrógeno, se indica su

posición con el prefijo N-.





Nitr ilosara dar nombre a estos compuestos, se escoge la cadena más larga,

incluyendo el carbono del grupo ±CN, y al nombre del alcano correspondiente se

la agrega el sufijo nitrilo. El carbono número 1 es el carbono del nitrilo; CºN.



Aldehí dosLos nombres de los aldehídos se derivan del nombre del alcano con el mismo

número de átomos de carbono. La o final del alcano se reemplaza con el sufijo al.Ya que este grupo funcional está siempre al final de una cadena, no es necesario

especificar su posición en el nombre, pero su presencia sí determina la numeración

de la cadena. Aldehídos más complejos en donde el grupo ±CHO está enlazado a

un anillo utilizan el sufijo carbaldehído en lugar de al.



CetonasSe reemplaza la terminación o de la cadena principal con ona, se numera la cadena

de tal forma que se asigne al carbonilo el índice más bajo posible y se indica esta

posición en el nombre del compuesto.



AlcoholesLa cadena principal del compuesto debe contener al carbono enlazado al grupo OH

y ese carbono debe recibir el índice más bajo posible. La terminación o del alcano

correspondiente a la cadena principal se sustituye por ol para indicar que se trata de

un alcohol. De forma análoga a los alquenos, se antepone un prefijo al nombre

padre para especificar la posición del grupo funcional, en este caso el OH.



Aminas

Aminas primarias simples se nombran agregando el sufijo amina al nombre del

sustituyente alquílico (metil, etil, etc.).

Aminas secundarias y terciarias simétricas se nombran agregando los prefijos di y



Aminas secundarias y terciarias simétricas se nombran agregando los prefijos di y

tri al nombre del grupo alquilo.

Aminas asimétricas se nombran como aminas primarias N-sustituidas. Se escogeel grupo alquilo más largo como padre y los otros grupos alquilo se consideran

sustituciones en el átomo de nitrógeno. Los sustituyentes en el átomo de

nitrógeno se indican con el prefijo N-.

El Chemical Abstracts ha adoptado un sistema de nomenclatura para aminas que



El Chemical Abstracts ha adoptado un sistema de nomenclatura para aminas que

es más racional que el de la IUPAC. En este sistema, las aminas se nombran

cambiando la terminación o de la cadena principal del compuesto por el sufijo

amina.



Eteres

Existen dos maneras de dar nombre a estos compuestos. Los éteres simples senombran mencionando los grupos orgánicos que los constituyen y anteponiendo la

palabra éter.

Eteres más complejos, conteniendo más de un grupo éter u otros grupos

funcionales se nombran como derivados de un compuesto padre con sustituyentes

alcoxi. El grupo alquilo más largo se escoge como padre.



Compuestos polif uncionales

Para darle nombre a compuestos que tienen más de un grupo funcional, se escogeel grupo con mayor prioridad de acuerdo con la Tabla 2. Note que los compuestos

de mayor prioridad son los ácidos carboxílicos (RCOOH) seguidos por sus

derivados (RCOX). Luego siguen aldehídos y cetonas (C=O), alcoholes, fenoles y

aminas (R±OH, R±NH2) y de último alquenos y alquinos (C=C, CºC). El sufijo del

nombre del compuesto corresponde al del grupo funcional de mayor prioridad; los

demás grupos se citan como sustituyentes (prefijos).La cadena principal es la máslarga que contenga a ese grupo funcional y se numera de tal forma que el grupo

funcional principal reciba el índice más bajo posible. Si el grupo funcional principal

ocurre más de una vez en el compuesto, la cadena principal será aquella que pase

por el mayor número de ocurrencias de ese grupo.





En el siguiente ejemplo, el grupo funcional de mayor prioridad es el grupo amida.



g j p , g p y p g p

Ese grupo, usado como prefijo, le dará nombre al compuesto. Como la cadena

carbonada más larga que pasa por ese grupo es de 10 átomos de carbono, el

compuesto sería una decanamida; pero como también tenemos a un doble enlace

carbono-carbono en la cadena, se debe llamar decenamida. A continuación senumera la cadena de tal forma que el grupo amida reciba el índice más bajo.

Finalmente se indican todos los demás grupos funcionales (en orden alfabético)

como sustituyentes, utilizando sus nombres como prefijos del nombre padre del

compuesto. El nombre final de este ejemplo es:

trans-5-amino-2-(3-bromo-1-metilpropil)-3-ciano-8-nitro-10-oxo- 6-decenamida.



































Reacciones de los alquenos



Reacciones de los alquenos



Nucleófilo: Donador de electrones. Especies reactivas que tienen

afinidad por los "núcleos" a los que puede ceder pares de electrones.

Electrófilo: Aceptor de electrones. Especies reactivas que tienen

afinidad por los electrones, o sea que están "ávidos" de electrones para

completar los orbitales vacíos.

















































Enlaces en los alquenos.



Los electrones del enlace pi seextienden alejados de los núcleos delos átomos de carbono y están menosretenidos que los electrones sigma.

El enlace sigma está formado por el

solapamiento de los orbitaleshíbridos sp2. El orbital p sin hibridarde cada átomo de carbono tiene unelectrón, de manera que se solapanformando un orbital de enlace pi. Elorbital pi tiene la mitad de un lóbulo

por encima del enlace sigma y la otramitad por debajo del enlace sigma.



y En la mayoría de las adiciones, un nucleófilo

ataca al carbocatión (como en el segundo paso

de la reacción SN1), formando un producto de

adición estable. En el producto, el electrófilo y el

nucleófilo están unidos a los átomos de carbono

que estaban conectados por el doble enlace. La

reacción esquemática siguiente utiliza E+ como

electrófilo y Nuc:- como nucleófilo.



y Los electrones pi no se retienen tan fuertemente como los

electrones sigma, por lo que pueden estar atraídos por un

electrófilo. En el primer paso del mecanismo los electrones

pi atacan a un electrófilo formando un enlace electrófilo-

carbono. La formación del nuevo enlace rompe el dobleenlace y crea un carbocatión. En el segundo paso de la

reacción de adición, un nucleófilo presente en la solución

se añadirá al carbocatión para dar el producto.

Mecanismo de adición a alquenos.



Vista orbital de la adición aalquenos



alquenos.Un electrófilo fuerte atrae a los electrones del enlace pi para formar un nuevo

enlace sigma, generando un carbocatión. La flecha curvada (roja) muestra elmovimiento de los electrones desde el enlace pi, rico en electrones, hasta elelectrófilo, pobre en electrones.

Los electrones pi no se retienen tan fuertemente como los electrones sigma, por lo que puedenestar atraídos por un electrófilo. En el primer paso del mecanismo los electrones pi atacan aun electrófilo formando un enlace electrófilo-carbono. La formación del nuevo enlace rompeel doble enlace y crea un carbocatión. En el segundo paso de la reacción de adición, unnucleófilo presente en la solución se añadirá al carbocatión para dar el producto.

Adición de HBr a un alqueno.



El ión bromuro reacciona rápidamente con el carbocatión para formar un productoestable en el que los elementos del HBr se han añadido a los extremos del dobleenlace.

En presencia de haluros de hidrógeno, el enlace doble atacará al protón de HBr (elelectrófilo) formando un carbocatión intermedio. El ión bromuro se añadiráentonces al carbocatión en el segundo paso. El resultado neto es la adición de HBr através del doble enlace.

Tipos de adición a alquenos.



Regla de Markovnikov



El primer paso es la protonación del doble enlace. Si el protón se adiciona alcarbono secundario, el producto será diferente del que se formaría si el protón seadicionase al carbono terciario.

La regla deMarkovnikov afirma que el protón se añadirá al átomo de carbonomenos sustituido, es decir, el carbono con más hidrógenos. Este tipo de adicióncreará el carbocatión más sustituido (el carbocatión más estable

La adición sigue la regla de Markovnikov.



Un electrófilo se adiciona al extremo menossustituido del doble enlace para formar elcarbocatión más sustituido (y por tanto más estable)

La regla de Markovnikov garantiza la formación delcarbocatión más estable con la protonación del dobleenlace.









http://www.alonsoformula.com/organica/aromaticos.htm

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