REACCIONES ORGNICAS

Una reaccin qumica se puede definir como un

proceso de interaccin entre especies qumicas y en

el que, como consecuencia de la ruptura y formacin

de enlaces, se origina una nueva entidad qumica

I. Tipos de las Reacciones Orgnicas

1. Adicin

2. Eliminacin

3. Sustitucin

4. Transposicin

5. Oxidacin-Reduccin

1. Reacciones de Adicin

Dos molculas reactivo se combinan para formar un productoque contiene los tomos de ambos reactivos. La adicin ocurrefrecuentemente en un enlace doble o triple y en ocasiones enanillos de tamao pequeo.

H

H

+ H2OH

+H

H

OH

H

Hidratacin de alqueno

CH3CH=CH2 + H2O/H+ CH3CH(OH)CH3

O

+ CH3OH

OCH3HO CH3CH2OH OCH3H3CH2C

hemicetal cetal

+ Br Br

Br

Br

Adicin de bromo a doble enlace

+ H Br

Br

H

Adicin de HBr a doble enlace

Formacin de cetales

H

H

+ H2Pt

H

H

H

H

Hidrogenacin cataltica de un alqueno

2. Reacciones de Eliminacin

Es lo contario de una adicin. Dos tomos o grupos se remueven deuna molcula. Esta remocin produce otro enlace entre estostomos. Si los tomos o grupos se toman de tomos adyacentes(eliminacin b) se forma un enlace mltiple; si se toma de otrodistinto a los tomos adyacentes, resulta un anillo.

HH

HBr

NaOEt

H

H

+ NaBr + HOEt

Deshidrohalogenacin de un bromuro de alquilo

OH

+ H+/

Br Br+ Zn + ZnBr2

Deshidratacin de un alcohol

H

H

OH

H

H3O+

H

H

+ H2O

3. Reacciones de Sustitucin

En estas reacciones un tomo o grupo de tomos de una molcula se reemplaza por otro.

HH

+ Br-Brh

HBr

+ HBr

IH

+ NaBr

BrH

+ NaI

CH3CH2OH + HCl CH3CH2Cl + H2O

H3C OH

O

+ HOCH3 H3C OCH3

O

+ H2OH

+

Formacin de esteres

Reaccin de sustitucin nucleoflica

CH3-Br + NaCN CH3CH2-CN + NaCN

5. Reacciones de TransposicinEn esta reaccin el esqueleto molecular se altera, es decir,cambia el orden de unin de los tomos. Estas reaccionespueden incluir adems otros cambios en la molcula, porejemplo la conversin de un grupo funcional en otro.

7. Reacciones de Oxidacin Reduccin

Estas reacciones implican transferencia de electrones o cambio en elnmero de oxidacin. Una disminucin en el nmero de tomos dehidrgeno enlazados al C y un aumento de enlaces a otros tomoscomo C, O, N, Cl, Br, F y S indican que hay oxidacin.

CH3CH2CH2OH + KMnO4/OH- CH3CH2COO

-K+ + MnO2 (ppdo) + H2O

Alcohol 1o Carboxilato

CH3OH + K2Cr2O7/H+ HCHO + Cr3+

Alcohol 1o Aldehdo

CH3CHO + KMnO4/OH- CH3COO

-K+ + MnO2 (ppdo) + H2O

Aldehdo Carboxilato

C6H5CHO + Ag(NH3)2+ C6H5COO

- + Ag + NH3 + H2O

Aldehdo Carboxilato

(CH3)2CHOH + Cu/ (CH3)2CO

Alcohol 2o cetona

H3C OCH3C

H3C CH3C

H3C HC

H3C CH3C

H3C CH3C

O O O OH CH3

H3C H3C

H3C C C CH3 H3CHC

HC CH3 H3C

H2C

H2C CH3

Ms oxidado

Ms reducido

A continuacin se presenta la comparacin de los niveles de

oxidacin de los carbono (en negrita) de los compuestos

oxigenados con los de los hidrocarburos.

II. Clasificacin por la forma en que se rompen los enlaces

Las reacciones orgnicas se pueden clasificar por la forma en la

que se rompen y se forman los enlaces qumicos, son:

reacciones de homlisis y reacciones de heterlisis.

Reacciones de Homolisis

A-B A . + .B

Reacciones de Heterolisis

A-B A+ + B-

C. Mecanismos de Reacciones

CH3

H

H

H

CH3 C+

H H

H

HH+

Paso 1

Cl-

Paso 2CH3

H H

H

H

Cl

D. Sitios de Reacciones Orgnicas

La reactividad de un compuesto orgnico est determinada por su estructura. Los

sitios especficos de reaccin tienden a ser tomos o grupos en los cuales hay una

disponibilidad o deficiencia especial de electrones. El sitio rico de electrones de un

reactivo puede reaccionar entonces con el rea deficiente en electrones de otro.

Las regiones de un compuesto o ion que son deficientes en electrones, o positivas,

tienden a atraer especies negativas o ricas en electrones y a aceptar electrones en

una reaccin qumica. A los compuestos o iones con estas propiedades se les

llama electrfilos. Sus contrapartes con alta disponibilidad o densidad electrnica

atraen especies positivas y se les llama nucleofilos.

Tipos de sitios de reaccin

1. Enlaces Mltiples

2. Enlaces polares

3. cidos y bases de Lewis

4. Combinacin de tipos de reaccin

PERFILES DE REACCIN (DIAGRAMAS DE ENERGA)

Energa Libre (Go)

Es una medida de la energa potencial de una molcula o grupo de molculas,

y se distribuye entre la entalpa (Ho) y la entropa (So)

Go = Ho + TSo

La entalpa es la cantidad de energa potencial almacenada en los reactantes

o en los productos. Ho en una reaccin qumica es la diferencia en las

entalpias de los productos, Hp, y los reactantes, Hr:

H = Hp Hr

Si los enlaces de los productos son ms estables que los enlaces en los

reaccionantes, H es negativo (la reaccin es exotermica). En caso contrario

H ser positivo (reaccin endotrmica)

La entropa es la medida del desorden. Mientras mayor sea el desorden, mas

grande ser S; mientras mas grande sea el orden, ms pequeo ser S.

S = Sp - Sr

En las reacciones orgnicas TS es muy pequeo y por tanto Go ~ Ho

Ho

Coordenada de reaccin

R

P

Ho < 0

Ha

Ho

R

P

Ha

Ho > O

Coordenada de reaccin

Termodinmica: los estados inicial y final

Diagrama de energa potencial

para una reaccin exotrmica

Diagrama de energa potencial

para una reaccin endotrmica

Hr

HrHp

Hp

HET HET

Cintica de las Reacciones Qumcas

Teora de Colisiones: Para que dos sustancias reaccionen, las partculas

reactantes deben chocar entre s. Consideremos hipoteticamente:

A2(g) + X2(g) 2AX(g)

X X

A AA A

X X

A X

A X

X

X

A

A

A

A

X

X

X

X

A

A

a. Colisin efectiva

b. Colisin inefectiva

Catalizador

e

Inhibidor

Concentracin

Temperatura

Naturaleza

de los

reactantes

Tamao de

partcula

FACTORES QUE

AFECTAN LA

VELOCIDAD

Reactantes

Productos

Sin catalizador

Con catalizador

Progreso de la reaccin

HoHac

Ha

HET

HR

HP

Teora del Estado de Transicin y Diagramas de Entalpa

Cuando los reactivos han entrado en colisin con suficiente entalpa de

activacin, Ha, y debida orientacin, pasan a travs de un estado de

transicin hipottico (E.T.) en el cual algunos enlaces se rompen y otros se

pueden formar.

Para la reaccin: A + B C + D

A + B

C + D

Hr

Hp

Hreaccin = Hp - Hr

HETEstado de Transicin , E. T.

Ha = Hr - HET

EN

TA

LP

IA

Progreso de la reaccin

A2 + X2

2AX

Hr

Hp

HET Estado de TransicinE. T.

EN

TA

LP

IA

Progreso de la reaccin

Volviendo a la reaccin: A2 + X2 2AX

Reactantes aproximados

mutuamente

Para formar el estado de transicin, las molculas que reaccionan deben chocar de tal

forma que los enlaces en los reactantes se rompan parcialmente y los enlaces en los

productos se formen parcialmente. El E. T. puede convertirse en reactantes o en productos

X + Y [ X -----Y ] X-Y

A + B-X [ A ----B ----X ] A-B + X

Reaccionantes Estado de Transicin Productos

Intermediarios Reactivos

Una reaccin que se lleva a cabo en varias etapas incluye la formacin de uno

o ms intermediarios reactivos, es decir, de especies que existen en el fondo

de un pozo de energa potencial y que por tanto existen en el tiempo real.

Hreaccin

R

P

ET1

ET2

I

Progreso de la reaccin

H0

Ha1 Ha2

Ha1 >Ha2, por lo tanto la primera

etapa es

determinante. Es la

etapa mas lenta

Intermedios de Reaccin con contenido de Carbono

Las sustancias intermedias que contienen carbono con frecuencia surgen de dos tipos de

arreglo de enlace.

Reacciones heterolticas (polares). Ambos electrones se van con un grupo.

A:B A+ + :B- B+ + : A-

Reacciones homolticas (radicales). Cada grupo que se separa toma un electrn

A:B A. + .B

1. Los iones carbonio o carbocationes son especies cargadas positivamente,

contienen un tomo de carbono con solo seis electrones en tres enlaces:

2. Los carbaniones son especies cargadas negativamente que contienen un tomo de

carbono con tres enlaces y un par de electrones no compartidos:

C

C:

3. Los radicales son especies que tienen al menos un electrn no apareado. Es

una categora amplia en la cual los radicales carbono son solo un ejemplo.

4. Los carbenos son especies neutras que tienen un tomo de carbono con dos

enlaces y dos electrones. Existen dos clases: el singlete, en el cual los spines

de los dos electrones son opuestos y estn apareados,

y el triplete en el cual los dos electrones tienen el mismo spin y estn en orbtales

diferentes

C .

C

C