Alquenos y Alquinos

Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia

Departamento de Química Orgánica

Alquenos

• Son hidrocarburos alifáticos Insaturados y estos son mas reactivos que los alcanos.

Clasificación de Alquenos y Alquinos

• Acíclicos y alicíclicos

Alicíclicos

Cicloalquenos Cicloalquinos

• Alcapolienos• Alcapoliinos • Aislados• Acumulados• Conjugados• Terminales • Exociclicos• Endociclicos

Clasificación por localización de Dobles enlaces

• Alquenos conjugados:

Trieno Conjugado

…Por localización de dobles enlaces

• Acumulado:

Alcadieno acumulado

…Por localización de dobles enlaces

• Aislados

sp2 sp2

sp3

Dieno Aislado

Nomenclatura de Alquenos• Paso 1: Cadena más larga que contenga

el mayor número de grupos funcionales alquenos.

¿Cuál sería la cadena Padre?

¿ Cinco o Siete?

R// Cinco

Nomenclatura de Alquenos• Regla 2: Numere la cadena carbonada del

extremo más próximo al doble enlace.

IUPAC antes del 93: 2-hexeno

IUPAC 1993: Hexa-2-eno

Nomenclatura de Alquenos• Regla 2: Numere la cadena carbonada del

extremo más próximo al doble enlace.

12

34

56

7

1

23

45

6 7

6,6-dimetilhepta-2-eno o 6,6-dimetil-2-hepteno

Nomenclatura de alquenos• Regla 3: Enlistar los sustituyentes y colocarlos en orden

alfabético, colocar el localizador del doble enlace y el prefijo di, tri, tetra si hubiera más de uno.

Ejercicio de Aplicación• De el nombre sistemático de la IUPAC de:

124 35678Sust. + cerca

2,5-dimetilocta-4-eno o 2,5-dimetil-4-octeno

Nomenclatura de Cicloalquenos

• Regla clave: El doble enlace siempre se localiza entre Carbono 1 y 2. Si el ciclo es la cadena principal.

3-etilciclopenteno 4,5-dimetilciclohexano 4-etil-3-metilciclohexeno

Nomenclatura Común

H2C CH2H3C

HC CH2

H3C

C

H3C

CH2

H2C

C

CH3

CH

CH2Fórmula semi- desarrollada

Fórmula de líneas o esqueleto

IUPAC: Eteno Propeno 2-metilpropeno 2-metil-1,3-butadieno

COMUN: Etileno Propileno Isobutileno Isopreno

Radicales (sustituyentes) aceptados por IUPAC

Estructura

Nombre Común

Vinil Alil Isopropenil

Nombre IUPAC

Metiliden

Etiliden Etenil Propenil

metil etenil

H2C H3CH2C H2C CH H2C CH CH2

H2C

C

H3C

Ejemplos Rápidos

Isómería Cis- Trans

• Repasemos el enlace Pi.• Un enlace con mayor carácter s.• El traslape entre orbitales p no es frontal.• El ángulo y la distancia de enlace cambia del de un sp3

Isomería Cis-Trans• Entonces si el traslape no es frontal, no

puede tener rotación, por ello la rotación es imposible sin romper el enlace P

Isomería CIS-TRANS• Entonces hablamos que hay sustituyentes

que quedan abajo del plano y otros arriba del plano.

ISOMERÍA CIS TRANS• Entonces si al tener dos sustituyentes en diferente

carbonos sp2, si ambos están del mismo lado nos referimos al isómero cis y si ambos están de lados opuestos es el isómero trans.

• Si en un mismo carbono sp2 hay dos sustituyentes iguales entonces no procede la isomería cis-trans.

Sustituyentes

iguales

Sustituyentes iguales

Ejemplos Rápidos

Tópico interesante

El cambio de isomería es sumamente importante para nuestra visión.

Isomería E y Z

¿Cuál es el Cis y Cuál el Trans?

Isomero Z del alemán “Zusammen”mismo lado o Juntos

Isómero E del Aleman “Entgegen”opuesto

Reglas de designación E y ZReglas de Cahn-Ingold-Prelog

Regla 1: La prioridad relativa entre los dos grupos depende del número atómico del átomo enlazado directamente al carbono sp2. A mayor número atómico mayor prioridad por ejemplo: Br35 > O8 > N7 > C6 > H1

Reglas de Asignación de PrioridadesCahn Ingold Prelog

• Regla 2: si los dos sustituyentes unidos al átomo sp2 son los mismos y por ello no se puede tomar una decisión vea el siguiente átomo hasta encontrar el punto de diferencia.

C(C,H,H)

C(C,C,H)

Se trata del Isómero E

Continuación Regla 2…

35

17

Metil C(H, H, H)

Etil C(C, H, H)

Se trata del Isómero E

35

17

C (O, H, H)

C (C, C, C)

Se trata del isómero Z

• Regla 3: Los átomos con enlaces múltiples equivalen a la misma cantidad de átomos con enlace sencillo.

Ejercicio

35

17

C(O, H, H)

C(O, O, H)

Se trata del Isómero E

Su uso en nomenclatura…

• IUPAC prefiere la designación E y Z, ya que puede ser utilizada para todos los alquenos, muchos químicos sin embargo, siguen usando la designación cis-trans para alquenos simples.

1

2

3

4

5678 2-metil

3-metil

4-etil

3-eno

C(C, C, H)

C(H,H,H)

Alta Prioridad

C(C,H,H)

C(C,H,H)C(C,H,H)

C(H,H,H)

Alta Prioridad

Es el Isómero E(E)-4-etil-2,3-dimetil-3-octeno

Ejemplos Rápidos

12

3

45

6

(2E, 4Z)-2,4-hexadieno

C C

H3C

CH2

C C

H3C

C CH

H2C CH3

CH

H3C

CH3H

H H

1 2 3

45 6 7 8 9

10

ALTA->

ALTA->2E

ALTA->5Z

<-ALTA->

7Z

(2E, 5Z, 7Z)-6-isopropil-5-metildeca-2,5,7-trieno

Alquinos• Alquinos en la Naturaleza:

Alquinos• Estructura:• Enlace sigma formado por traslape frontal de orbitales híbridos sp.

•Dos enlaces pi, formados por el traslape lateral estos hacen que la geometría sea lineal

Clasificación

• Terminales

Alquino Terminal

Clasificación• Internos

Alquino Interno

Nomenclatura de Alquinos

• Regla 1: Elegir la cadena más larga que contenga el mayor número de triples enlaces y en esta cadena cambiar la terminación “ano” por “ino”.

¿Cuál es la Cadena Carbonada más larga que contenga el mayor número de triples enlaces?

Cadena de 9 Carbonos

Nomenclatura

• Regla 2: numere dándole la menor numeración al triple enlace

1

2

3

45

6

7

8

9

IUPAC antes de 1993: 5-etil-2-noninoIUPAC después de 1993: 5-etilnona-2-ino

Otro ejemplo:

1

2

34

56

7

89

10

11

12

12

34

567891011

12

3-isopropil-7-metildodeca-1,5,9-triino3-isopropil-7-metil-1,5,9-dodecatriino

Radicales (sustituyentes) alquinilos

• De 2 Carbonos:

CH2 CH3CH CH2 C CH

Etil Etenil Etinil

• De 3 Carbonos:

CH2 CH2 CH3CH CH CH3

C C CH3

Propil Propenil Propinil

Ejemplo:1 2 3 4 5 6 7 8

9

10

11

12

13

14

15

1617

18

19

2-ino

4-ino

6-ino

10-ino

12-ino

17 ino

9-etinil

14-metil

15-propinil

9-etinil- 14-metil-15-propinilnonadeca-2,4,6,10,12,17-hexaino

Alqueninos

»Nona-1-en-8-ino»Nona-8-en-1-ino

1

23

45

6

78

9

1

23

45

6

7

8

9

Aunque no hay prioridad entre “ino” y “eno”, cuando ambos son terminales se perfiere al doble enlace

Alqueninos

• 3-metildeca-4-en-1-ino1 2 3

45

67

8

9

• 7-trans-4-metilnona-7-en-1-ino

Ejemplo1

1

2

2

3

3

45

6 7

8

9

10 11

Al doble enlace se le da la prioridad

Alta prioridad

Alta Prioridad

4Z

6Z

(4Z, 6Z)-11-metil-4-(2-propinil)-1,4,6,9-undeceno

Nomenclatura Común

• Se nombran los sustituyentes del acetileno.

C CH H

ACETILENO Metilacetileno

Isobutil Isopropil acetileno

Hidrocarburos saturados e insaturados.Índice de deficiencia de hidrógeno (IDH)

• Los alcanos se denominan hidrocarburos saturados.• Los alquenos, alquinos y aromáticos son hidrocarburos

insaturados, porque mediante una reacción química denominada hidrogenación catalítica, pueden transformarse en hidrocarburos saturados, cambiando la hibridación de los carbonos.

• Los cicloalcanos son un caso especial, porque su “insaturación” no es tal, sino el resultado de la formación del anillo. No pueden hidrogenarse y aunque presentan deficiencia de hidrógenos, NO son hidrocarburos insaturados ya que todos sus carbonos son sp3.

Cálculo del IDH

• El cálculo puede hacerse comparando fórmulas moleculares o bien, usando una fórmula general, que permite calcular fácilmente el IDH para compuestos distintos a los hidrocarburos en donde hay heteroátomos:

• IDH=nC- ½n átomos monovalentes + ½n átomos trivalentes + 1

donde n es el número de átomos

Cálculo de IDH

• Por ejemplo, para el ciclohexanofórmula molecular: C6H12

La fórmula molecular del alcano acíclico correspondiente es C6H14

La diferencia de átomos de hidrógeno entre las dos fórmulas es 2, que equivale a 1 mol de H2, por lo tanto, el IDH de la molécula es 1 pero debemos recordar que el ciclohexano no sufre reacciones de hidrogenación catalítica.

Cálculo de IDH• Para el ácido benzoico, de fórmula molecular C7H6O2, es más

fácil usar la fórmula general:IDH= 7 – 3 + 1= 5

• Para la benzamida, de fórmula molecular C7H7NO2:

IDH= 7 – 3.5 + 0.5 +1 = 5

Note que la presencia de oxígeno (u otro átomo divalente)no se toma en cuenta para el cálculo de IDH

OH

O

NH2

O

Cálculo del IDH• El IDH también se puede encontrar por observación de la

fórmula estructural:• Cada anillo representa 1 IDH• Cada doble enlace representa 1 IDH• Cada triple enlace representa 2 IDH

N

O

N

Anillos: 1

Enlaces dobles: 5

Enlaces triples: 1

IDH: 8

IDH=16-10+1+1=8

Los dobles y triples enlaces pueden “absorber” hidrógeno en una reacción de hidrogenación catalítica. Los ciclos, no.

Estabilidad de Alquenos

Mismo producto a partir de diferentes sustratos, con diferentes valores de energía, a menor calor de hidrogenación mayor estabilidad

Estabilidad de Alquenos

• En Conclusión se tiene que la estabilidad va así:

Tetrasustituidos Trisustituidos Disustituidos Monosustituidos

Observemos lo siguiente:

Los Dienos y Trienos conjugados son más estables de lo que deberían de ser. ¿A qué podía deberse tal Fenómeno?

Deslocalización de Electrones Pi• Existen electrones que podemos localizar

fácilmente:• Estos están

localizados entre 2 átomos formando enlaces bien definidos

• La siguiente gráfica ilustra muy bien esta deslocalización:

1,4-hexadieno (aislado) 1,3-hexadieno (conjugado)

• A las formas diferentes de representar a los electrones, se llaman estructuras de resonancia, ya que no son compuestos diferentes, sino representaciones del mismo compuesto

El híbrido de resonancia, es la representación Real de sus estructuras de resonancia

¿Cómo se mueven los electrones?

Reglas de Resonancia• Regla 1: Todas las Estructuras deben ser estructuras de Lewis

válidas para el compuesto

H3CC

O

OH3C

C

O

O

O

O

De esta regla nace que el movimiento de electrones nunca puede ir hacia un carbono sp3

Reglas de Resonancia

• Regla 2: Sólo se puede cambiar los electrones de una posición a otra, los núcleos y los enlaces deben permanecer inalterados.

C

C

O

CH3

H

H

H

C

C

OH

CH3

HH

C

C

O

CH3

HH

C

C

O

CH3

HH

OK

Reglas de Resonancia• Regla 3: El contribuyente mayor es el que tiene menor energía: Octetos

completos, mayor estabilidad o capacidad de retener la carga

Mayor Menor

Reglas de la Resonancia

• Regla 4: La estabilización por resonancia sirve más cuando se deslocaliza una carga en un átomo