Química Orgánica 2º. LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 1 ... · PDF fileAmidas terciarias 3 -CO -NR ... 7. Química Orgánica 2

Química Orgánica 2º. LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 1GRUPOS FUNCIONALES

Grupos funcionales: elementos de clasificación, reactividad química

Las moléculas orgánicas en general se componen de dos partes muy diferenciadas, el esqueleto

carbonado y el o los grupos funcionales. El esqueleto está constituido por átomos de C híbridos sp3, sp2 o sp,

unidos entre sí y a átomos de H y en general, es poco reactivo, de tal modo que la reactividad química de una

molécula orgánica habitualmente reside en el grupo funcional. Los grupos funcionales (salvo los de los

hidrocarburos insaturados) suelen estar formados por átomos de C unidos a heteroátomos (O, N, Halógenos,

etc.) por lo que casi siempre el o los enlaces presentes en los grupos funcionales presentan una clara

polaridad, de tal modo que los átomos de C de los grupos funcionales tienen una baja densidad electrónica

cuando se hallan unidos a heteroátomos más electronegativos que el C, o dicho de otro modo, estos átomos

de C tienen una clara afinidad por los centros ricos en electrones (los reactivos nucleófilos), por lo que se

comportarán como electrófilos. Por el contrario, cuando el átomo de C se halla unido a un átomo menos

electronegativo que él, presentará una elevada densidad electrónica y por ello tendrá una clara afinidad por

los centros pobres en electrones (los reactivos electrófilos), comportándose por lo tanto como nucleófilos.

Un determinado grupo funcional se comporta de manera totalmente similar en todas las

moléculas que lo contienen, por lo que el comportamiento químico de los compuestos que contienen un

determinado grupo funcional en general siempre es predecible y ello da pie a agrupar a los compuestos

orgánicos en categorías o familias que presentan similares propiedades fisicoquímicas en base a la presencia

de un determinado grupo funcional.

Química Orgánica 2º. LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 2

(CH3)3N(- C)3N1Aminas terciarias (R3N)

(CH3)2NH- C – NH – C-1Aminas secundarias (RRŃH)

CH3NH2- C - NH21Aminas primarias (RNH2)

1Epóxidos

CH3OCH3C – O – C1Éteres (ROR´) (O-C-O)

CH3CH2OH- OH1Alcoholes (R-OH) (C-OH)

CH3CH2CH2X- C - X

X = F, Cl, Br, I

1Haluros de alquilo (R– X)

1Aromáticos

HC ≡ C-CH3- C ≡ C -2Alquinos

CH3CH = CH2- C = C -1Alquenos

CH3CH2CH3Ninguno0Alcanos

EjemploGrupo FuncionalGrado Oxidación

Tipo

Compuesto

O O

TABLA I. Tipos de compuestos orgánicos y grupos funcionales


CH3 - CO-O - CH3-CO-OR´3Ésteres

RCO-OR´

CH3 – CO – O – CO -CH3

-CO – O – CO –3Anhídridos de ácido

RCO-O-COR´

CH3COCl-COCl3Cloruros de ácido

(RCOCl)

CH3COOH-COOH3Ácidos carboxílicos (RCOOH)

CH3COCH3C – CO – C2Cetonas

(RCOR´)

CH3CHO-HC = O2Aldehídos (RCHO)

MeMgBr; MeLi;

Me2Cd; Me2CuLi

C-Metal0Organometálicos

(R-MgX); (R-Li); R2Cd; R2CuLi

CH3SCH3C – S – C1Sulfuros (RSR´)

CH3SHC-SH1Tioles (RSH)


Tipo

Compuesto

C

O

H

C

O

C

O

OH

C

O

OR

O

O O

C

O

Cl

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 4

CH3C≡N- C≡N 3Nitrilos

(RC≡N)

CH3CONH(CH3)2- CO -NR´23Amidas terciarias

(RCONR´2)

CH3CONHCH3- CO - NHR´3Amidas secundarias (RCONHR)

CH3CONH2- CO - NH2 3Amidas primarias (RCONH2)


Tipo

Compuesto

Tipos de carbonos

Carbonos primarios son los que están unidos a un solo carbono y a tres hidrógenos, carbonos secundarios son los que están unidos a dos carbonos y dos hidrógenos, carbonos terciarios son los que se hallan unidos a tres carbonos y un solo hidrógeno y carbonos cuaternarios son los que se hallan unidos a cuatro carbonos. En la figura siguiente, correspondiente al alcano 2,2,5-trimetil-hexano se muestran los cuatro tipos de carbonos. Hay cinco C primarios (los Me), dos C secundarios (CH2), un C terciario (CH) y un C cuaternario.

C

O

NH2

C

O

NHR

C

O

NR2

C N


C primarioC primario

C cuaternario

C secundarios

C terciario

C primario

2,2,5-trimetil-hexano

Hidrocarburos

Se conocen como hidrocarburos aquellos compuestos orgánicos constituidos sólo por C e H. Se suelen clasificar en Alifáticos y Aromáticos. Los primeros a su vez se dividen en Alcanos, Alquenos y Alquinos, mientras que los segundos se dividen en Benceno y Arenos.

Alcanos: nomenclatura

Los alcanos se caracterizan por poseer C e H unidos entre si sólo por enlaces sencillos (sigma) C-C y C-H. La fórmula general de los alcanos es CnH(2n+2) . En relación a su nomenclatura los cuatro primeros alcanos se designan con los nombres comunes metano, etano, propano y butano, mientras que los superiores se designan con un prefijo que indica el número de átomos de C seguido del sufijo ano. Estos prefijos son penta (5), hexa (6), hepta (7), octa (8), nona (enea) (9), deca (10), undeca (11), dodeca (12), trideca (13), tetradeca (14), etc. Otros prefijos son eicosa (20), triaconta (30), etc.


Pentano Hexano Heptano Octano

Eneano (Nonano) Decano

Alcanos ramificados

La nomenclatura de los alcanos ramificados exige la introducción del concepto de grupo o radical alquilo. Se conoce con este nombre a los hipotéticos grupos resultantes de eliminar un H de un alcano y se nombran cambiando la terminación ano del alcano del que derivan por el sufijo ilo. Los radicales alquilo más usuales son metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, sec-butilo, terc-butilo, pentilo, isopentilo, sec-pentilo, terc-pentilo, neopentilo, etc.:

CH3- CH3CH2-(CH3)2CH- CH3(CH2)2CH2- (CH3)2CHCH2-

(CH3)3C-

CH3(CH2)3CH2- (CH3)2CHCH2CH2- (CH3)3CCH2-

CH3CH2CHCH3

CH3CH2CH2CHCH3 (CH3)2CCH2CH3

Metilo Etilo Butilo iso-butilo terc-butilo

Pentilo (Amilo)iso-pentilo terc-pentilo neo-pentilo

sec-butilo

sec-pentilo

Isopropilo

;

;;; ;;;

;;;;

;

Isómeros.- Se conocen como isómeros aquellas sustancias que presentan análoga composición es decir, idéntica fórmula molecular, pero que sin embargo presentan propiedades físicas, químicas o ambas diferentes. Se deduce por lo tanto, que la fórmula de una sustancia no es suficiente para caracterizarla.

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 7Isomería de cadena

Para el butano son posibles dos isómeros que sólo difieren entre sí en el esqueleto carbonado y que se denominan n-butano y 2-metil-propano. Para el pentano son posibles tres isómeros de cadena, para el hexano cinco, para el heptano ocho, etc. En general, a medida que aumenta el número de átomos de carbono del alcano aumenta el número de isómeros de cadena:

n-Butano 2-metil-propano n-Pentano 2-metil-butano 2,2-dimetil-propano

C4H10 C5H12

;

Nomenclatura de alcanos complejos

1º.- Seleccionar la cadena más larga de la molécula y usar el nombre del alcano correspondiente.

2º.- Cuando haya dos cadenas de igual longitud, elegir la que tenga mayor número de sustituyentes. Si ambas tienen la misma longitud y el mismo número de sustituyentes, se usa la regla nº 5.

3º.- Se nombran los sustituyentes unidos a la cadena más larga como sustituyentes alquilos, quitando la o final del nombre. Así, metil, etil, etc., en lugar de metilo, etilo, etc.

4º.- Cuando existen varios sustituyentes idénticos sobre diferentes posiciones del esqueleto se nombran con el número del C sobre el que se hallan seguido de un prefijo (di, tri, tetra, etc.), que indica el número de sustituyentes seguido de su nombre. Estos prefijos no se tienen en cuenta en el orden alfabético.

5º.- Se numeran los carbonos de la cadena más larga, de modo que a los sustituyentes les toquen los números más bajos posibles.

5º.- Cuando hay dos sustituyentes sobre un mismo C se les asigna a ambos el mismo número.6º.- Se nombra el alcano comenzando por los sustituyentes en orden alfabético (no se tienen en cuenta los prefijos iso, sec, terc), precedidos por el número del carbono al que estén unidos, seguido por el nombre de la cadena principal.


Derivado del heptano Derivado del octano Derivado del hexano trisustituido

12

3

4

56

1 23

45

6 7

8

7;

;

123

4

56

3-etil-5-metil-4-propil-decano 6-etil-2-metil-4-isopropil-octano

1

2 34 5 6

1

23456

Correcta de derecha a izquierda (en rojo)

7

89

10

7

8 910 ;

;

1345

12 4 6

7º.- Si existen dos o más cadenas laterales idénticas, se numeran empezando por el C unido a la cadena principal y para nombrar las cadenas laterales se usan los prefijos bis-, tris-, tetrakis-, etc., precedidos de los números que indican las posiciones de las cadenas.

11

1

56

12 3

5,6-bis-(1,1-dimetilpropil) -undecano

1

23

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 9Nomenclatura de Alquenos

Los alquenos son hidrocarburos de primer grado de oxidación que poseen al menos un doble enlace entre dos átomos de C. Se nombran de manera similar a los alcanos cambiando el sufijo ano por eno y numerando la cadena de modo que al doble enlace le corresponda el menor número posible; si existen dos posibilidades se elije aquella que haga corresponder los números más bajos posibles a los sustituyentes.

2-buteno

2-metil-1-buteno

2-penteno

4-Etil-2,6-dimetil-5-isopropil-2-deceno

12

45 6 10

;;;1

2

2

2

Al igual que ocurría con los radicales alquilo existen radicales alquenilo que derivan de los alquenos por pérdida de un H. Los más importante y habituales son el etenilo o vinilo y el 2-propen-1-ilo o alilo. Es frecuente utilizar para estos radicales los nombres comunes en lugar de los nombres IUPAC:

CH2 = CH - CH2 = CHCH2- Br Cl

Radical etenilo Radical vinilo

Radical 2-propen-1-ilo Radical alilo

BromoetenoBromuro de vinilo

3-cloro-propenoCloruro de alilo

; ;; 3121 2 1

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 10Cuando existen varios dobles enlaces en la molécula, la numeración se hace de modo que a éstos les

correspondan los números más bajos posible, haciendo terminar el nombre de la cadena del alcano de origen en dieno, trieno, tetraeno, etc., según que existan, dos, tres, cuatro, etc., dobles enlaces. Caso de existir dos posibilidades de numeración, se debe elegir aquella que otorgue los números más bajos a los sustituyentes:

2,5,6,6-tetrametil- 2,4-heptadieno

2-metil-1,4-pentadieno

;2

5

4

2

5 64

331

7 1

Alquinos

Los alquinos son hidrocarburos de segundo grado de oxidación que contienen al menos un triple enlace C ≡ C. Se nombran de manera similar a los alcanos cambiando el sufijo ano por ino y numerando la cadena de modo que al triple enlace le corresponda el menor número posible; si existen dos posibilidades se elige aquella que haga corresponder los números más bajos posibles a los sustituyentes.

1-pentino 2-hexino 2,2,3,6,7,7-hexametil-4-nonino

;;1 2 23 2

3 4 5 67


Existen radicales alquinilo derivados de los alquinos por pérdida de un H y los más importantes son el etinilo(HC ≡ C -) y el propinilo (HC ≡ CCH2 -) más conocido por propargilo. Cuando en una molécula hay más de un triple enlace se nombran haciendo terminar el nombre en diino, triino, etc., según que contenga dos, tres, etc., triples enlaces:

CHC CH2CHC ;;

;

2,2,8-trimetil-4,6-decadiino 6-(1,1-dimetilpropil)-1,3,7-octatriino

radical etinilo radical propargilo

24

5

6

7

8 1 2 3 4

7

6

Cuando en la molécula existen dobles y triples enlaces los compuestos se conocen como eninos y se les nombra escogiendo como cadena principal la cadena que contenga mayor número de enlaces múltiples numerándose la cadena de modo que a estos enlaces les correspondan los menores números posible. Si existen dos posibilidades idénticas se numera de modo que al doble enlace le toque el menor número posible:

;3-Hexen-1-ino 6-Etil-4,7-dimetil-1-nonen-8-ino

12

3 12

47 68

9

4

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 12Cuando al escoger la cadena más larga se queda un doble o un triple enlace fuera de élla se le menciona

como un sustituyente considerándolo como un grupo alquenilo o alquinilo y se numera de tal modo que el número indicado corresponda al C unido a la cadena principal:

4-etinil-2-metil-1,3,5,7-octatetraeno8-Etenil-1,3,6,10-undecatetraino

;

1

36

810

1 2 4

3 5

7

Hidrocarburos alicíclicos

Son hidrocarburos caracterizados por poseer al menos un ciclo. Se suelen dividir en cicloalcanos, cicloalquenos y cicloalquinos según sólo contengan enlaces sencillos, sencillos y dobles o sencillos y triples, respectivamente. Los cicloalcanos se nombran de manera completamente similar a los alcanos sin más que añadir al nombre del alcano de igual número de átomos de carbono el prefijo ciclo:

ciclopropano ciclobutano ciclopentano ciclohexano cicloheptano

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 13Cuando existen sustituyentes se nombran de modo que les corresponda el menor número posible:

2-etil-1,4-dimetil- ciclohexano

4-etil-1,1-dimetil- cicloheptano

1,1,3-trimetil-ciclopentano

;;

1

24

11

34

Para los cicloalquenos las normas son idénticas, aunque si no existen sustituyentes no es necesario numerar el doble enlace. Cuando hay sustituyentes su posición se indica con un número, teniendo en cuenta que se empieza a numerar por el doble enlace:

4-Etil-3,6-dimetil- ciclohexeno

6,6-dimetil-2-propil-1,3- cicloheptadienociclopenteno 1,3-ciclohexadieno

1 11

34

32

;;;

Los cicloalquinos por la geometría lineal del triple enlace sólo pueden existir en ciclos de gran tamaño, en general superior a diez átomos de carbono. Cuando no hay sustituyentes no se menciona el número del triple enlace, pues corresponde al uno.

3,3,11-trimetil-cicloundecino

11 3

1 2


Hidrocarburos aromáticos

El prototipo básico de este tipo de hidrocarburos es el benceno que contiene en un ciclo de seis eslabones tres dobles enlaces conjugados, aunque debemos indicar que nunca debe ser designado como 1,3,5-ciclohexatrieno. Cuando hay dos sustituyentes se indica su posición relativa (1,2 = orto = o) (1,3 = meta = m) y (1, 3 = para = p) y cuando hay más de dos, se indica su posición con números, de manera que les corresponda el menor conjunto de números posible:

1-etil-2-metil-bencenoo-etil-metil-benceno

bencenom-etil-metil-benceno

1-etil-3-metil-bencenop-etil-metil-benceno1-etil-4-metil-benceno

;;;

121 3

4

1

2-Etil-1,4-dimetil- benceno

2-etil-4-metil-1-isopropil-benceno

2,4-dietil-1,3,5-trimetil-benceno

;; 1

2

4

1

2124 3

5

4

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 15Existen radicales derivados de los anillos aromáticos que globalmente son conocidos como arilos (Ar) siendo

el más sencillo el fenilo (C6H5-) que suele simbolizarse como Ph ; los arilos (Ar) son fenilos que portan sustituyentes y entre los más comunes citaremos, el bencilo (Ph-CH2-), el metilfenilo o toluilo del que existen tres posibilidades (o-toluilo, m-toluilo y p-toluilo):

CH3CH3 CH3

CH2

Fenilo o-toluilo m-toluilo p-toluilobencilo

Haluros de alquilo

Son compuestos que contienen uno o varios átomos de halógeno unidos sobre átomos de carbono que pueden ser híbrido sp3, sp2 o sp, siendo conocidos como haluros de alquilo, de alquenilo o alquinilo, respectivamente. Se les nombra como a los alcanos, alquenos o alquinos, indicando con un número la posición del o de los átomos de halógeno:

Br

Cl

Br

Br3-Bromo-4-metil-1,7-octadieno4-Cloro-2-metil-hexano 2,3-dibromo-5-

metil-hexano

32 4

2 435

1

7

;;

Química Orgánica 2 LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 16Es frecuente designarlos como haluros de alquilo en lugar de hacerlo como alcanos sustituidos por

halógenos. Este sistema los nombra como derivados de los respectivos hidrácidos HF, HCl, HBr y HI, es decir como fluoruros, cloruros , bromuros y yoduros de alquilo (alquenilo o alquinilo) respectivamente:

Br

BrClI

F

1-Bromo-propanoBromuro de propilo

2-Bromo-butano Bromuro de sec-butilo

2-Cloro-propanoCloruro de isopropilo

3-Iodo-propinoYoduro de propargilo

FlúoroetenoFluoruro de vinilo

121 2

3

;;;;

Alcoholes

Son compuestos de primer grado de oxidación, que contienen un grupo hidroxilo (-OH) unido a un átomo de C sp3. Existen varias maneras de nombrar los alcoholes: (a) Con la palabra alcohol seguida del nombre del grupo alquilo en forma de adjetivo; ejemplos: alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol propílico, alcohol isopropílico, alcohol butílico, alcohol sec-butílico, alcohol isobutílico, alcohol terc-butílico, alcohol pentílico(amílico), alcohol isoamílico, alcohol neopentílico, etc.:

(CH3)2CHCH2OH (CH3)3COH CH3(CH2)3CH2OHCH3CHOHCH2CH3

(CH3)2CHCH2CH2OH (CH3)3CCH2OH

CH3OH CH3CH2OH CH3CHOHCH3CH3CH2CH2OH CH3(CH2)2CH2OH

A. secbutílico A. isobutílico A. terc-butílico A. pentílico (amílico)

A. isoamílico A. neopentílico

Alcohol metílico A. etílico A. propílico A. isopropílico A. butílico

; ;

; ;

;

;;

;

;

;

;


(b) Considerándolos derivados del alcohol más sencillo, el carbinol (alcohol metílico), por sustitución de los H por grupos alquilo o arilo. Ejemplos: El etanol sería el metilcarbinol, el propanol el etilcarbinol, el isopropanolel dimetilcarbinol, etc. Este método no debe aplicarse sino a los alcoholes con sustituyentes fenilos o arilo:

OHPh

OH

PhPh (Ph)3 C - OH

OH

Ph FenilcarbinolAlcohol bencílico Difenilcarbinol Fenilmetilcarbinol

(1-feniletanol)trifenilcarbinol

(c) De manera sistemática de acuerdo con la IUPAC, nombrándolos como derivados de los alcanos que se numeran de manera que al C portador del hidroxilo le corresponda el número más bajo posible, haciendo terminar el nombre del alcano correspondiente en ol:

OH

OH

OH

OHOH

2-propanolIsopropanol 1-propanol 2,3,3,4-tetrametil-2-pentanol 3-buten-2-ol 2-metil-2,4-pentadien-1-ol

1

2

3

1

2

3 4

12 3 4

;;;;;

(d) Cuando sobre la molécula existan varios grupos hidroxilo, se aplica siempre el nombre IUPAC numerando la cadena de modo que a los C portadores de los grupos hidroxilos les toquen los menores números posibles, haciendo terminar el nombre en diol (2OH), triol (3OH), tetrol (4OH), etc.:

Química orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 18

OH

OH

OHOH OH OH

OH

OH

3-Pentil-2-hepten-1,4-diol1,2-Etanodiol Etilenglicol

2-Propen-1-olAlcohol alílico

1,2,3-Propanotriol Glicerina

;;; 124

12

31

2

12

3

Conviene notar que los alcoholes son compuestos de primer grado de oxidación y que en la nomenclatura el grupo hidroxilo es prioritario sobre los halógenos, así como los dobles y triples enlaces. Además cuando el hidroxilo se halla sobre un C híbrido sp2 alifático recibe el nombre de Enol y cuando es aromático Fenol, pero estos compuestos son diferentes de los alcoholes. Finalmente, diremos que los dioles son conocidos habitualmente como glicoles pero que los glicoles geminales o (1,1-glicoles), es decir, aquellos dioles que tienen los dos hidroxilos sobre el mismo C son altamente inestables y se descomponen rápidamente transformándose en aldehídos ó cetonas:

OH OHOH OH OH

1-butenolUn enol inestable Fenol o-Metilfenol p-metilfenolm-Metilfenol

;;;;1

4

1

3

1

2

1

2

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 19Éteres

Los éteres son compuestos de primer grado de oxidación que contienen un átomo de O enlazado a dos átomos de C por enlaces sencillos, es decir, los éteres contienen el grupo funcional C-O-C. La fórmula general de un éter alifático acíclico es R – O – R´ y desde ese punto de vista se les puede considerar como hidrocarburos alifáticos (R-H; R alquilo, alquenilo o alquinilo) en los que un H ha sido reemplazado por un grupo alcoxi (OR). En general, el sustituyente más pequeño se toma como grupo alcoxi y el mayor como el resto hidrocarburo. Es conveniente advertir que el grupo éter tiene menos prioridad en nomenclaturaque los grupos alcohol, amina, alqueno y alquino. Cuando un resto éter actúa como sustituyente, se le menciona como alcoxi (metoxi, etoxi, propoxi, isopropoxi), etc:

CH3O O O O

O OO

Ph

OO

OOPh

Ph

1-MetoxipropanoMetil, propil, éter

2-Etoxi-2-metil-propanoterc-Butil, etil, éter

EtoxietanoDietil éter

1-EtoxipropanoEtil, propil, éter

[2-(1´-metiletoxi)-propano Disopropil éter 2-metil-2-[1´,1´-dimetiletoxi)-propano

Diterc-butil, éter1-Fenoxi-propano Fenil, propil, éter

1,2-Dimetoxi-etano 1,2-Difenoxi-etano

1´

21

2

121´

2

1

2

1;

;;

;;;


En otro sistema se nombran los éteres indicando los nombres de los restos alquilo, alquenilo o alquinilo unidos al O seguidos de la palabra éter. Cuando los dos restos son idénticos, se usa el prefijo di seguido del nombre del grupo en lugar de repetirlo dos veces; en los ejemplos anteriores se coloca este sistema de nomenclatura en la parte baja del nombre. Cuando el O se halla inserto en un ciclo, estamos en presencia de un éter cíclico que se considera como un heterociclo oxigenado y se nombra de manera sistemática (IUPAC) con el prefijo oxa seguido del nombre del hidrocarburo cíclico correspondiente. Cuando sobre el ciclo hay sustituyentes, la numeración se hace empezando por el átomo de O siguiendo en el sentido tal que a los sustituyentes les correspondan los números más bajos posibles. Sin embargo, es necesario señalar que muchos de estos heterociclos se designan por nombres comunes algunos de los cuales han sido aceptados por la IUPAC, tales como oxirano, oxetano, tetrahidrofurano (oxolano), tetrahidropirano (oxano), oxepano, oxocano, oxonano. Oxecano,, etc., para los ciclos de 3, 4, 5, 6, 7, 8, o, etc., miembros, respectivamente.

OMe OMeO

O O

2,4-Dimetoxi-1,3-pentadieno3-Etoxi-1-propenoEtil, 2-propenil, éter

1-Etoxi-1-propenoEtil, 1-propenil, éter

3-Eteniloxi-1-propenoEtenil, 2-propenil, éter Vinil, alil, éter

11 3

12 34

;

;


O O

O

O

O

OO

OxaciclopropanoOxirano, Epóxido,Óxido de etileno

2,5-dimetil-oxa-2- ciclopenteno

2-metil-Oxaciclobutano 2-metil-Oxetano

2,5-dimetil-oxaciclopentano2,5-dimetil-tetrahidrofurano

oxa-2,4-ciclopentadieno Furano

4,4-dimetil-oxaciclohexano4,4-dimetil-tetrahidropirano

4,4-dimetil-oxa-2,5- ciclohexadieno

; ; ;

; ;1

2

4

1 2

1

2 5

1

2

45

1

2

4

5

1

Cuando hay varios átomos de O sobre una misma molécula se nombra como un hidrocarburo colocando los prefijos dioxa, trioxa, etc, según que contenga dos, tres, etc., grupos éter. Los restos éteres cuando actúan como sustituyentes se designan como alcoxi (metoxi, etoxi, etc.):

OO

OO O O

OH

OMe;;

2

3 852

2

34 5

76

2,5,8-trioxa-nonano (diglime)

3,3,5,5,7-pentametil-2,4,6-trioxaoctano

3-metoxi-3-buten-2-ol

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 22Epóxidos.- Los epóxidos son éteres cíclicos que contienen un ciclo de tres eslabones formado por dos átomos de C y uno de O, que son conocidos con los nombres de oxiranos y de oxaciclopropanos. Una nomenclatura sistemática de los epóxidos los designa como derivados del epóxido más sencillo, el oxirano, indicando el nombre y la posición de los sustituyentes numerando el ciclo a partir del O de modo que a los sustituyentes les correspondan los números más bajos posibles:

O H

H

H

H

O CH3

H

H

H

O CH3

H

CH3

H

O CH2CHClCH3

H

CH3

H

OxiranoÓxido de etileno Epoxietano

2-Metil-oxiranoÓxido de propileno Epoxipropano

2,3-dimetil-oxiranoÓxido de 2-buteno2,3-Epoxibutano

3-metil-2-(2-cloropropil)-oxiranoÓxido de 2,3-(5-cloro-2-hexeno) 2,3-Epoxi-5-cloro-hexano

2´11

2

1

2 3

1

2 3

Otro modo los nombra como óxidos de alquenos y un tercero como hidrocarburos que contienen un sustituyente epoxi entre dos carbonos contiguos, debiendo señalarse la posición del grupo epoxi. En los ejemplos anteriores se hace uso de las tres maneras diferentes de nombrarlos. Finalmente, señalaremos que los epóxidos cíclicos también pueden ser nombrados de manera similar:

O

O

12

5

1

23

4

Óxido de 3-5-dimetilciclopenteno1,2-epoxi-3,5-dimetil-ciclopentano

Óxido de 4-metil-ciclohexeno 1,2-epoxi-4-metil-ciclohexano


Aminas.- Son compuestos de primer grado de oxidación que contienen un grupo amino (-NH2; -NH; -N)de modo que presentan un enlace C-N. Se clasifican en alifáticas y aromáticas según que el grupo amino se sitúe sobre un resto alifático o aromático. Las aminas alifáticas se clasifican a su vez en primarias, secundarias y terciarias según que el átomo de N se halle sobre un C primario, secundario o terciario, respectivamente. Finalmente, cuando sobre el N se sitúan cuatro grupos alquilo o arilo se llaman Sales de amonio:

CH3NH2CH3 NH CH2CH3

(CH3)3N

NH2 NH2NH2

NH2

(CH3)4N Cl+ -

Amina primaria Amina secundaria Amina terciaria Sal de amonio

Aminas alifáticas

Aminas aromáticas

Anilina o-Metilanilina m-Metilanilina p-Metilanilina

1

11

2 34

La nomenclatura de las aminas se hace añadiendo al nombre del grupo R la palabra amina teniendo en cuenta que si es una amina secundaria o terciaria deben indicarse los nombres de los dos o tres grupos alquilo respectivamente, que se hallan unidos al nitrógeno.


NH2NH2 NH2

NH2

NH

NH

(CH3)2 N CH2CH3

Ph3N

NH

Ph

Etilamina Propilamina Etenilamina Vinilamina

Ciclohexilamina

Butil, etil, butil, amina Etil, 2-propenil, amina Alil, etil, amina

Etil, dimetil. amina

Trifenilamina

Butil, fenil, amina

2

Cuando sobre la molécula existen varios grupos amino, se nombran indicando la posición de cada grupo terminado el nombre del alcano con la palabra diamina, triamina, etc.,:

NH2

NH2

NH2 NH2

NH2

NH2

NH2

3-Metil, 3-ciclohexen- 1,2-diamina

1,2,5-Pentanotriamina2,3-butanodiamina2,3-diaminobutano

21

2

3

1

2 35

;;

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 25Las aminas secundarias y terciarias que presentan sobre el N uno o dos grupos metilo (etilo, etc.),

respectivamente, se suelen nombrar como derivadas de la cadena carbonada más larga indicando el o los restantes grupos como sustituyentes sobre el N:

NMe2 NMe2

N.N-dimetil, pentilamina N.N-dimetil, 2,2-dimetil-propilamina

2

Algunas aminas reciben nombres comunes consagrados por la bibliografía tales como anilina (no debe decirse fenilamina), pirrol, pirrolidina, piridina y piperidina:

NH2 NH

NH N N

HAnilina Pirrol Pirrolidina Piridina Piperidina

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 26El grupo amino es prioritario sobre los dobles y triples enlaces pero no sobre el hidroxilo y cuando es un

sustituyente se le designa como amino, alquilamino o dialquilamino:

OH

NMe2

NH2

Br4-etenil-5-N,N-dimetilamino- 3,7-octadien-2-ol

(2-Bromo-3-metil)-1-butilamina

2

3 5

1 23 4

7

Aldehídos y Cetonas

Los aldehídos y cetonas son compuestos de segundo grado de oxidación que contienen el grupo carbonilo(-CO-) como grupo funcional. Los aldehídos tienen unido al C del carbonilo un H y un resto alquilo o arilo, mientras que las cetonas tienen unido al mismo C, dos grupos alquilo, dos grupos arilo o un alquilo y un arilo. La nomenclatura de los aldehídos se hace indicando los sustituyentes con sus nombres y posición, señalando con el número uno el carbono que lleve el grupo carbonilo y haciendo terminar el nombre del alcano correspondiente en al.

(R)(Ar) C

O

H(Ar)

(Ar)C

O

(R´)(R)

Aldehído Cetona


H

OH H

O

O

H

H

O

H

O

O

H

O

H

Formaldehído Metanal

Acetaldehído Etanal

Propionaldehído Propanal

Benzaldehído

Butiraldehído Butanal

Ciclopropancarboxaldehído Ciclopentancarboxaldehído

Para los aldehídos en los que el grupo formilo (H – CO-) se halla situado sobre un ciclo, el nombre del aldehído se hace colocando el nombre del ciclo sin la o final seguido de la palabra carboxaldehído. No obstante algunos aldehídos tienen nombres comunes que es necesario conocer y así hablamos de formaldehído (metanal), acetaldehído (etanal), propionaldehído (propanal) y benzaldehído. Cuando se utilizan los nombres comunes para los aldehídos y cetonas la posición de los sustituyentes debe indicarse utilizando letras griegas en lugar de números. Se comienza por el C siguiente al carbonilo y se sigue correlativamente empleando para designar estos C las letras α, β, γ, d, etc.

O

O

Hββββ

ααααααααββββ

γγγγδδδδ

´´

´

ααααββββ

γγγγδδδδ γγγγ


H

OH

OOH

H

O

H H

O O

Br

O H

OMe

O

H151

2

3

41 234

1

23

4

3-Etil-4-metil-3,5-hexadienal 2-Hidroxi-3,4-dimetil-3-hexenodial2-Bromo-3-formil-4-metoxi- 2-pentenodial

2-ciclopenten-carboxaldehído

;;

;

Cetonas

Las cetonas se nombran sustituyendo la o de la terminación del alcano con el mismo número de átomos de C por ona (propanona, butanona, pentanona, etc.). La posición del grupo carbonilo en la cadena más larga se indica asignándole el número más bajo posible. Las cetonas tienen menor prioridad que los aldehídos, por lo que cuando en la misma molécula coexisten la función aldehído y cetona se nombra como aldehído, designándose la cetona con el término oxo:

O

O

OH

OMe

H

OO

O O

3,4-dimetil-3,5-hexadien-2-ona

4-Hidroxi-5-metoxi-1,5-heptadien-3-ona 3-oxo-4-pentinal 2,4-pentanodiona

3

4

3 41

2

4

5

1

23

4

5 ;;;

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 29Las cetonas cíclicas se nombran de igual manera, aunque si no hay sustituyentes no es necesario señalar la

posición del grupo carbonilo. Los sustituyentes se nombran numerando el ciclo y se empieza por el grupo carbonilo de modo que les correspondan los números más bajos posibles:

O O

4,4-Dimetil-2-ciclohexenona

3,6-Dimetil-2,4,6-Cicloheptatrienona

12

3

4

12

4 6;

Los radicales resultantes de eliminar un H del grupo carbonilo de un aldehído se conocen como grupos acilo y los más habituales son en nombre vulgares, el formilo, acetilo, propionilo y benzoilo. El nombre sistemático se hace usando el del alcano correspondiente sustituyendo la o final del nombre por oilo y asídiremos metanoilo, etanoilo, propanoilo, benzoilo, etc.:

CH

O

CCH3

OO O

FormiloMetanoilo

AcetiloEtanoilo

PropioniloPropanoilo Benzoilo


H

O O

H

O O O O OO

3-Oxo-pentanal 2-Formil-ciclohexanona

2-Acetil-ciclopentanona 3-Acetil-2-

Cicloheptenona

1

2

112

3

12

3

;;;

Ácidos carboxílicos

Son compuestos de tercer grado de oxidación que contienen el grupo carboxilo (COOH). El carboxilo al igual que los aldehídos siempre va situado en el extremo de una cadena carbonada que puede ser de naturaleza alifática, aromática o mixta. Los ácidos carboxílicos como su propio nombre indica pueden actuar como ácidos de Brönsted-Lowry, cediendo el protón unido al O del grupo hidroxilo:

CO

O

H R O

O

H Ar O

O

HGrupo carboxilo Ácido carboxílico

alifáticoÁcido carboxílico aromático


Muchos ácidos carboxílicos tienen nombre comunes alusivos a su fuente natural y entre ellos citaremos los ácidos fórmico (HCOOH; formica; en latín hormiga), acético (CH3COOH) (acetum; agrio, ácido, en latín), propiónico (CH3CH2COOH) (protos prio; griego primera grasa), butírico (CH3CH2CH2COOH) (butyrum; en latín mantequilla), etc. Si se usan los nombres comunes se debe señalar la posición de los C con letras griegas de manera similar a como se explicó para los aldehídos:

O

HO

O

HO

O

HOHOH

O

Ácido fórmicoA. metanoico

Ácido etanoicoÁcido acético

Ácido propiónicoA. propanoico

Ácido butíricoA. butanoico

La nomenclatura sistemática de los ácidos carboxílicos se hace cambiando la o final del nombre del alcano correspondiente por el sufijo oico.

OH

O

OH

OH

O

OH OMe

O

Br

Me2N

A. 4-hidroxi-2-pentenoicoA. 6-Bromo-7-N,N-dimetilamino-4-hidroxi-5-oxo-2-heptenoico

1

2

4

1

2

4 56

7

;


OHOH

O OH

O

COOHOH

OH

O

O

OH

O

OH

OOH

OH

O

OOH OH

O O

A. 2-carboxi-2-hidroxi-butanodioico (A. cítrico)

A. butanodioico A. succínico

A. butenodioico A. fumárico

A. etanodioico A. oxálico

A. propanodioico A. malónico

; ;; ; 2

OH

O

OMe

OH

O

OH OMe

O

Me2N

CHO

A. 4-metoxi-2-pentenoico A. 6-Formil-7-N,N-dimetilamino-4-hidroxi-2-metoxi-5-oxo-2-heptenoico

21

4

21

4 567

;

Cuando en la cadena existen dos grupos carboxilo, el nombre del compuesto se hace cambiando la terminación en dioico aunque la mayor parte de ellos tienen nombres comunes como oxálico, malónico, succínico, fumárico. Con tres grupos carboxilos el compuesto más usual es el ácido cítrico y en este caso uno de los grupos carboxilo debe considerarse como sustituyente y se designa como carboxi:

Derivados de ácido

Son compuestos de tercer grado de oxidación que resultan del reemplazo del grupo hidroxilo de un ácido carboxílico, por un átomo o grupos de átomos como Cloro (Cl) (RCOCl), aciloxi (OCOR´) (RCOOCOR´), alcoxi (OR) (RCOOR´), amino (NH2) (RCONH2), que dan origen a los cloruros de ácido, anhídridos de ácido, ésteres y amidas, respectivamente.

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 33Cloruros de ácido

Los cloruros de ácido se designan como cloruros de alcanoilo y así hablaremos de cloruro de metanoilo, etanoilo, propanoilo, butanoilo, etc., aunque es frecuente designar a muchos de ellos con los nombres comunes de estos ácidos y así se dice cloruro de formilo, acetilo, propionilo, butiroilo, etc., respectivamente:

H Cl

O

CH3 Cl

O

Cl

O

Cl

O

O

Cl H Cl

OBrOCl

OO

OH

Cloruro de formiloCloruro de metanoilo

Cloruro de acetiloCloruro de etanoilo

Cloruro de propioniloCloruro de propanoilo

Cloruro de butiroiloCloruro de butanoilo

Cloruro de benzoilo Cloruro de 3-Bromo-5-oxo-2-pentenoilo

Cloruro de 4-hidroxi-5-oxo-2-hexenoilo

Anhídridos de ácido

La palabra anhídrido significa sin agua y formalmente, los anhídridos derivan de la fusión de dos moléculas de ácido con pérdida de una molécula de agua. El proceso es reversible pues la adición de agua a un anhídrido de ácido regenera las dos moléculas de ácido. Para nombrarlos se sustituye la palabra ácido por anhídrido tanto en la nomenclatura de la IUPAC (que se usa pocas veces) como en los nombres comunes.


O

O O O

O O

O

O

O

O

O O

Ph Ph

O

O

Ph

OO OO

Anhídrido acéticoAnhídrido butanoico propanoico

Anhídrido maleico

Anhídrido benzoico

Anhídrido benzoico propanoico Anhídrido pentanodioico Anhídrido glutárico

Los anhídridos mixtos se hallan constituidos por dos ácidos diferentes y se nombran con la palabra anhídrido seguida de los nombres de los dos ácidos que lo integran; cuando los dos ácidos son idénticos, sólo se menciona una vez el nombre del ácido. Los anhídridos de los diácidos carboxílicos son un ejemplo particular de anhídrido que se nombran de igual manera:

Ésteres

Los ésteres son derivados de los ácidos carboxílicos en los que el grupo hidroxilo (-OH) ha sido sustituido por un grupo alcoxi (-OR) y pueden considerarse formados por la combinación de un ácido carboxílico y un alcohol, con la pérdida de una molécula de agua:

R - C -OH

O

R´-OH R - C -OR´

O

+Ácidos + H2O

A. carboxílico Alcohol Éster Agua

Química Orgánica 2º. LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 35Los ésteres se nombran según la IUPAC con una palabra derivado del carboxilato del ácido carboxílico y

una segunda palabra derivada del grupo alquilo del alcohol:

O

O

O

O

O

O

OH

O

O

O

PhO

O

O

O

Butanoato de metiloButirato de metilo

2,4-Hexadienoato de terc-butilo

4-Hidroxi-5-oxo-2-heptenoato de vinilo

2-metilpropanoato de bencilo (Isobutirato de bencilo

Etanoato de etenilo Acetato de vinilo

Propanoato de isopropiloPropionato de isopropilo

; ; ;

;

En nomenclatura, los ésteres tienen menor prioridad que los ácidos carboxílicos, pero mayor que las amidas. Si hay que mencionar un éster (ROCO) como sustituyente se hará por sus componentes como alcoxi (RO) carbonilo (CO), por ejemplo metoxicarbonil, etoxicarbonil, isopropoxicarbonil, etc.:

OH

OCOOCH3

CH3 OMeCCOOCH3COOCH2CH3 12

45

;;

Ácido 4-metil-4-metoxi-5-metoxicarbonil-2,5-hexadienoico

Ciclopentancarboxilato de etilo

Ciclohexancarboxilato de metilo

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 36Lactonas

Se conocen como lactonas a los ésteres surgidos de la reacción intramolecular de un ácido carboxílico con un alcohol desprendiendo agua. Se deduce por lo tanto, que la formación de una lactona sólo puede hacerse a partir de un hidroxiácido, o sea una molécula portadora de un grupo carboxilo y un grupo hidroxilo. Dependiendo de la posición relativa de ambos grupos, las lactonas se clasifican en butirolactonas (IUPAC) o γ-lactonas (común) (con un ciclo de cinco miembros), valerolactonas o δ-lactonas (con un ciclo de seis

miembros), caprolactonas o ε-lactonas (ciclo de siete miembros), etc.:

O

OH

OH O

O

O

O

OH

OH

O

OH

OH

O

O

O

Ácidos

+ H2O

γ γ γ γ -butirolactona

αααα

ββββ γγγγÁcidos

δ δ δ δ -valerolactona

+ H2O

ε ε ε ε -valerolactona

γ γ γ γ -hidroxiácido

ε ε ε ε -hidroxiácido

δ δ δ δ -hidroxiácido

δδδδ

Ácidos

+ H2O

;

αααα

ββββ

γγγγ

αααα

ββββ

γγγγδδδδ

εεεε

Cuando llevan sustituyentes se nombran del mismo modo que en el ácido de que derivan, bien con números a partir del carbonilo, bien con letras griegas (α, β, γ, δ, ε, etc.).

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 37Amidas

Las amidas son derivados de ácido en los que un grupo amino (-NH2) ha reemplazado al grupo hidroxilo (-OH). Se forman calentando un ácido carboxílico con una amina, reacción que conduce a la formación de la amida con desprendimiento de agua. Como la amina usada puede ser primaria, secundaria o terciaria, podemos tener tres tipos de amidas: amidas primarias (con dos H sobre el N), amidas secundarias (con un H sobre el N) y amidas terciarias (sin H sobre el N):

Para nombrar una amida primaria se añade la palabra amida al nombre de la cadena carbonada. Si se trata de una amida secundaria o terciaria, antes de nombrar la amida se nombran los radicales que sustituyen a los H del grupo amino, indicando su posición con la letra (N) o (N, N), según que sea uno o dos los sustituyentes del N:

NH

O

NH2

O

N

OAmida terciaria

EtanamidaAcetamida

N-metiletanamidaN-metilacetamida

N,N-dimetiletanamidaN,N-dimetilacetamida

Amida primaria Amida secundaria

C

O

NH2 C

O

N(CH3)2 C

O

N(CH3)2N

O

Ciclopentancarboxamida

N,N-dimetilciclopropan carboxamida N,N-dimetilbenzamida

N-etil, N-metil-3-metil-butanamida N-etil, N-metil-isopentanamida N-etil, N-metil-isovaleramida

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 38Lactamas

Una lactama es una amida cíclica que se forma a partir de un aminoácido, es decir, de una molécula que en su estructura contiene los grupos carboxilo y amino:

NH2

OH

O

NH

O

NH

O

NH

O

NH

O

NH

O

calor + H2O

αααα

ββββ γγγγγ γ γ γ -aminoácido γ γ γ γ -butirolactama ( γγγγ-lactama)

ββββ-propiolactama (ββββ- lactama)

δ δ δ δ - valerolactama (δδδδ-lactama)

ε ε ε ε - caprolactama (εεεε-lactama)

γ γ γ γ -butirolactama (γγγγ-lactama)

ββββ γγγγ δδδδ εεεε

αααααααα αααα

αααα

ββββββββ

ββββγγγγγγγγ δδδδ

Imidas

Se conocen como imidas los compuestos cíclicos resultantes de la adición de amoniaco a los ácidos dicarboxílicos; imidas muy usuales son la N-bromosuccinimida y la Ftalimida que proceden de la adición de amoniaco al ácido succínico (ácido butanodioico) y al ácido ftálico (ácido o-carboxibenzoico), respectivamente. La primera se utiliza como agente bromante de posiciones alílicas y bencílicas y la segunda como material de partida en la síntesis de aminas primarias (Síntesis de Gabriel).


N - H

O

O

N - H

O

O

N - Br

O

O

O

O

OHOH OH

O

O

OH

Succinimida N-Bromosuccinimida FtalimidaÁ. succínico Ácido ftálico

Nitrilos

Los nitrilos son compuestos de tercer grado de oxidación que contienen el grupo ciano (-C≡N:). Formalmente, se pueden considerar derivados del ácido cianhídrico (H-C≡N:) por sustitución del H por un grupo alquilo o arilo (R - C≡N:) (Ar - C≡N:). Para nombrarlos se añade al nombre de la cadena carbonada la terminaciónnitrilo, salvo para los nitrilos derivados de ácidos cicloalcancarboxílicos que se nombran con el sufijo –carbonitrilo:

CH3CN CH3CH2CN PhCNN

CN

CN

EtanonitriloAcetonitrilo

Benzonitrilo 3,5-Dimetilhexanonitrilo

2-Vinilciclopentanocarbonitrilo

PropanonitriloPropionitrilo

Ciclopropancarbonitrilo

Química orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 40Nomenclatura de compuestos multifuncionales

Cuando en una molécula coexisten diferentes grupos funcionales, conviene saber que grupo funcional es el principal (el que da nombre a la cadena principal) y cuales otros deben describirse como sustituyentes y los nombres que deben utilizarse para estos:

TABLA II. Prioridades de grupos funcionales en nomenclatura

hidroxi-ol1ºR-OHAlcoholes

oxo-ona2ºRCORĆetonas

formilo-al2ºRCHOAldehídos

ciano-nitrilo3ºRC≡NNitrilos

amido-amida3ºRCOONH2Amidas

alcoxicarbonilo-oato3ºRCOOR´Ésteres

carboxiÁcido – oico3ºRCOOHÁcido Carboxílico

Nombre sustituyente

Nombre

principal

Grado oxidación

FórmulaGrupo Funcional

Amino-amina1ºRNH2Aminas

HaloHaluro de alquilo

1ºR – XHaluros

Alcoxiéter1ºR - O - R´Éteres

Alquil-ano0RHAlcanos

Alquinil--ino2ºRC≡CRÁlquinos

Alquenil-eno1ºRCH=CHRÁlquenos

Nombre sustituyente

Nombre

principal

Grado oxidación

FórmulaGrupo

Funcional

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 41TABLA II. (continuación)

Br

OH

ONH2

OMe

OOH

COOMe

CHO

Ácido 3-amino-6-bromo--5-etenil-11-formil-9-hidroxi -4-metoxi- 10-metoxicarbonil-7-oxo-12-ino-2,4-tridecad ienoico

12

3

45

67910

12

1113


Efectos electrónicos sobre la reactividad de un grupo funcional

Efectos inductivos + I y - I

CH3ClCC H2H2

δδδδδδδδ+ + + + menor queδδδδδδδδδδδδ+ + + + menor que δδδδ++++

123

δδδδ++++δδδδδδδδδδδδ++++ δδδδδδδδ+ + + +

. .:. .

NMe

Me

Me

NHH

H;

El N tiene mayor densidad electrónicaen la trimetilamina que en el amoniaco.Los grupos metilos actúan como donantes electrónicos por efecto + I.

.. ..

El átomo de Carbono unido al Cloro por la mayor electronegatividad de éste, tiene menor densidad electrónica que el siguiente. Este efecto se denomina – I y tanto el + I como el – I no se extienden a través de más de tres enlaces sencillos.


- I

(yodo)

- SO2Ar

(arilsulfonilo)

H3C-

(metilo)

-Br

(bromo)

- SO2R

(alquilsulfonilo)

RCH2-

(alquilmetilo)

-CO (R) (Ar)

(acilo)

- Cl

(cloro)

- NO2(nitro)

R2CH-

(dialquilmetilo)

-OR

(alcoxi)

- F

(flúor)-+ NH3(amonio)

R3C-

(trialquimetilo)

-COOR

(alcoxicarbonilo)

- COOH

(carboxilo)

R2S + -

(dialquilsulfonio)

-COO –

-(carboxilato)

- OAr

(ariloxi)

- C≡N

(ciano)

R3N + -

(trialquilamonio)RO –

-(alcóxido)

Efecto - IEfecto + I

TABLA III . Grupos que ejercen efectos inductivos


Efectos resonantes + R y - R

CH3 CH3CCH3 CH3C

O:..

O:..

:

+

- OCH3 CH CH R....

OCH3 CH RC H+..- ..

C

C: +-

C

C

..Dos electrones desapareados

Ningún electróndesapareado

+:-

Me - O CH

O:....

Me - O C

O:..

H....

H CH

O

HC

O:..

H

CN

O:....

O:.. O:

..

..N

O:....

O:....

..+

-

Efecto + R. El grupo metoxi dona electrones y por e llo el C delcarbonilo se hace menos deficiente y por tanto meno s reactivo.

Efecto - R. El grupo nitro retira electrones y por ello el C delcarbonilo se hace más deficiente y por tanto más re activo.

Benzaldehído. La reactividad se localiza en el C de l grupocarbonilo, que es deficiente en electrones por la p resencia del O que ejerce un efecto - I.

:..

-

+ ++

-

-



ROOC –

(aciloxi)

HO –

(hidroxi)

R2NOC –

(dialquilcarboxamida)

Ar –

(arilo)

RO –

(alcoxi)

ON –

(nitrosilo)

RHNOC –

(alquilcarboxamida)

F –

(flúor)

RCONH –

(acilamino)

Ar –

(arilo)

H2NOC –

(carboxamida)

Cl –

(cloro)

H2N –

(amino)

RO3S –

(sulfonato)

ROOC –

(alcoxicarbonilo)

Br -

(bromo)

RNH –

(alquilamino)

ROSO –

(alcoxisulfonilo)

HOOC –

(carboxilo)

I -

(Yodo)

R2N –

(dialquilamino)

ROC –

(acilo)

N ≡ C –

(ciano)

HS -

(sulfhidrilo)

-S –

(tioalcóxido)

OHC –

(formilo)

O2N –

(nitro)

RS -

(tiilo)

-O –

(alcóxido)

Efecto – REfecto + R

TABLA IV . Grupos que ejercen efectos resonantes

Química Orgánica 2º LECCIÓN 4 Antonio Galindo Brito 47Efectos estéricos en la reactividad

Cuando en una reacción orgánica se pasa de un estado fundamental poco congestionado, a un estado de transición mucho más impedido, en general la reacción será muy sensible, es decir, cambiará de velocidad en función del tamaño de los sustituyentes del átomo de carbono sede de la reacción y al tamaño del reactivo, pudiendo afirmarse en general, que cuanto mayor sea ese tamaño, más lenta será la reacción. Así, por ejemplo, ciertas reacciones de sustitución nucleófila son concertadas (SN2) y se está rompiendo un enlace (C-X) al mismo tiempo que se está formando el nuevo enlace C-Nu, pasándose de los reactivos a productos a través de un estado de transición en el que el carbono sede de la reacción se halla unido temporalmente a cinco grupos y por ello este estado está mucho más impedido que el estado de partida:

C X

R´´R´

RNu :

-C

R´´

RR´

Nu X Nu C

R´´R´

R

X:-

+SN2

*+

Nucleófilo C deficiente en electrones(C electrófilo)

Estado de transiciónmuy impedido. El Cse halla unido a 5 grupos

C sp 3

C sp 2

C sp3

Cuanto más voluminosos sean los grupos R y el nucleófilo más lenta será la reacción.

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