APUNTES DE QUMICA ORGNICA

CONCEPTOS

Grupo funcional: Se denomina grupo funcional al tomo o grupo de tomos que le confieren a un compuesto orgnico una serie de propiedades especficas. Por ejemplo un grupo funcional puede ser el grupo amino NH2 de las aminas, el grupo C=O de las cetonas etc.

Serie homloga: Es el conjunto de compuestos orgnicos que tienen el mismo grupo funcional y cuya cadena carbonada se va incrementando con grupos intermedios CH2 - . Las propiedades qumicas asociadas al grupo funcional apenas varan dentro de una serie homloga, aunque si lo hacen sus propiedades fsicas (punto de fusin y ebullicin, densidad ...), dependientes en gran medida de la masa molecular del compuesto.

Curiosidad: en las series homlogas, el punto de ebullicin aumenta a medida que aumenta la longitud de la cadena, pero disminuye segn aumentan las ramificaciones de la cadena, ya que las molculas ramificadas disminuyen la superficie de contacto con respecto a las molculas lineales, lo que desfavorece las interacciones de Van der Waals. Asi por ejemplo el punto de ebullicin de los alcanos es:N pentano 36 C; 2 metilbutano 28C y 22 dimetilpropano 10 C.

REACCIONES DE ALQUENOS O ALQUINOS

A) CON HIDROGENO ( H2 ) : En presencia de un catalizador ( Pt, Pd, Ni etc.)

PdR- CH = CH R + H2 R- CH2 CH2 R

Alqueno + H2 Alcano

Alquino + H2 Alqueno

B) CON HALGENOS (X2 ) : Br2 , Cl2

CH3 CH = CH2 + Br2 CH3 CH CH2 (MARKOVNIKOV *) BrBr

HC CH + 2 Br2 Br2 CH - CH Br2

C) CON HALUROS DE HIDRGENO (H X) :

Simtrico : CH3 CH = CH CH3 + HCl CH3 CH CH CH3 Cl

NO simtrico : CH2 = CH CH2 CH3 + HCl Caben dos posibilidades:

CH CH2 CH2 CH3 Cl

CH2 CH CH2 CH3 vlido segn Markovnicov Cl

Cuando el reactivo es asimtrico, se pueden formar diferentes ismeros, pero experimentalmente se comprueba que siempre uno de ellos es mayoritario. En estos casos, se sigue la regla de Markownikoff: Cuando se adiciona un reactivo asimtrico, como los halogenuros de hidrgeno, sobre un enlace mltiple carbono-carbono, se realiza de manera que la parte electropositiva del reactivo se adicione al tomo de carbono ms hidrogenado.

D) CON AGUA:

Disolviendo un alqueno en sulfrico y luego aadiendo agua se convierte en alcoholes secundarios

CH3 CH = CH2 + H2 O CH3 CH CH3 OH

E) REACCIONES DE ELIMINACIN

Son inversas a la adicin. Se separa tomos o grupos de tomos formando doble o triples enlaces.

- C C - - C = C - + AB A B

Por ejemplo Deshidrogenacin de un halogenuro de alquilo. Se elimina un tomo de hidrgeno y un tomo de halgeno unidos a carbonos contiguos. Se llama deshidrohalogenacin. Se produce por tratamiento de KOH disuelto en etanol (potasa alcohlica). Resulta un alqueno

KOH CH 3 CH2 CH2 = CH2 + HBr Br

1 cloropropano + KOH propeno + agua

Si se parte de halogenuros asimtricos, se origina una mezcla de alquenos ismeros. Generalmente, el producto que se forma mayoritariamente es el que tiene menor nmero de tomos de hidrgeno unidos a los tomos de carbono del doble enlace ( regla de Saytzeff).

Regla de Saytezff: Dice que el H que sale del sustrato lo hace del carbono ms ramificado, es decir del C que tiene menos H

2 bromobutano + KOH 2 buteno (cis,trans) producto mayoritario + 1 buteno (producto minoritario) + KBr + agua

Deshidratacin de alcoholes. Se elimina u tomo de hidrgeno y un grupo OH unidos a tomos de carbono contiguos. Se realiza calentando suavemente en presencia de cido sulfrico concentrado (potente agente deshidratante) y se obtiene un alqueno

Etileno o etenoetanolDeshidrogenacin de dihalogenuros vecinales. Pueden experimentar doble eliminacin. Si los dos tomos de halgeno estn unidos a un mismo carbono o a carbonos contiguos, la doble deshifrohalogenacin da lugar a un alquino.

Ejemplo

1,2 dibromopropano + 2 KOH propino + 2 KBr + 2 agua

MECANISMOS DE ACTUACION (MARKOVNICOV):

La adicin de halgenos (Br2 ) sigue un mecanismo polar (heteroltico):

a) Se disocia el BR2 en dos iones de signo contrario (Br- y Br + ) b) Como el enlace (doble) es un centro de alta densidad electrnica ( o sea carga negativa), ser el Br+ el que inicie el ataque en el carbono del doble enlace (adicin electroltica) originando un ion carbonio (carbocatin).

Br - Br Br - + Br+ +* Br+ + CH2 = CH CH3 Br CH2 - CH CH3

Ahora el carbocatin capta el Br

+ Br CH2 CH CH3 + Br - Br CH2 - CH CH3 Br

Se podra haber dado tambin en este paso que el Br + hubiera entrado en el carbono 2 formando

CH2 CH Br CH3 pero no lo hace porque ese carbocatin es ms inestable:

Un carbono primario, secundario terciario son cuando estn unidos a otros tomos de carbonos 1, 2 y 3.

Orden de estabilidad: metilo < radical primario < r. Secundario< r. Terciario.

+CH3 CH2 (1)

+ CH3 CH CH3 (2)

+ CH3 CH CH3 (3) CH3

La regla de Markovnicov se explica teniendo en cuenta esta estabilidad, de ah que un alqueno al reaccionar con el HCl, el H+ entra en el carbono ms hidrogenado (terminal) obtenindose un carbocatin 2 estable, entrando luego el Cl - :

H + + Cl -CH3 CH = CH2 CH3 CH CH3 CH3 CH - CH3 Cl

REACCIONES DEL BENCENO

Reacciones de Sustitucin:

a) Halogenacin catalizado por Al Cl3

b) Sulfonacin: con cido sulfrico concentrado

c) Nitracin: con HNO3 concentrado disuelto en cido sulfrico concentrado

ORIENTACIONES DE LA SUSTITUCINVa a depender de los sustituyentes. Hay dos tipos de sustituyentes: activantes y desactivantes.

Activantes: aumentan la reactividad del benceno. ORIENTAN PARA ORTO (1,2) Y PARA (1,4)

-OH, -NH2 , -R, -X

Desactivante: ORIENTAN A META (1,3)

-NO2, -CHO, -COOH

ejemplos:

Orienta en meta (1 y 3)

TNTREACCIONES DE COMBUSTIN

Son procesos violentos en atmsfera de oxgeno o en el aire que se producen con desprendimiento de luz o calor.

Compuesto orgnico + oxigeno dixido de carbono + agua

REACCIONES DE OXIDO REDUCCIN

Los compuestos orgnicos tambin pueden sufrir oxidaciones (y reducciones) ms suaves, sin rotura de la cadena carbonada. Por ejemplo los agentes oxidantes tpicos oxidan un alcohol primario a aldehdo, el cual, a su vez, se oxida formando el correspondiente cido carboxlico. Inversamente, los agentes reductores pueden reducir a los cidos carboxlicos y a los aldehdos y formar el correspondiente alcohol primario.

oxidacinoxidacinreduccinreduccin

R- CH2 OH R- CHOR-COOH

Oxidacin ReduccinLa oxidacin de un alcohol secundario produce la correspondiente cetona. Inversamente, la reduccin de una cetona da lugar a un alcohol secundario.

R CHOH R` R CO R`

TIPOS DE ISOMERA

Isomera estructural : Hay de varios tipos:

Isomera de cadena: Tipo de isomera estructural en la cual los ismeros difieren nicamente en la disposicin de los tomos de C en la cadena carbonada

Por ejemplo: el butano y el metil propano

CH3 CH2 CH2 CH3 (C4 H10) y CH3 CH CH3 (C4 H10)

CH3 Isomera de posicin: Se produce cuando un mismo grupo funcional puede estar colocado en diferente posicin dentro de la cadena carbonada. Ejemplo

2 butanol y 1 butanol

Isomera de funcin: la presentan aquellos compuestos que teniendo la misma frmula molecular poseen grupos funcionales distintos. Por ejemplo etilmetil ter (C3H6 O) y propenol (C3H6 O)

CH3 O CH = CH2CH2 = CH CH2 OH

Isomera espacial o esteroisomera:

Se presenta en aquellos compuestos que unicamente se diferencian por la orientacin espacial de sus tomos en la molcula. Es decir, la molcula tiene los mismos tomos, las mismas cadenas y los mismos grupos funcionales, pero difieren en alguna de sus orientaciones espaciales. Esta clase de isomera puede ser:

A) Isomera geomtrica o cis-trasns : Tipo de isomera espacial o esteroisomera caracterstica de las sustancias con un doble enlace, donde los ismeros tienen diferente disposicin espacial de los tomos o grupos de tomos en torno al doble enlace. Ejemplo:

HC = C FFHFC = C HFH

cis 1,2 difluoroetenoTrans 1,2 difluoroeteno

Isomera ptica: Surge de la existencia de molculas tridimensionales que no son superponibles con las imgenes que daran en un espejo. Estas molculas se denominan quirales y se caracterizan por no tener plano ni centro de simetra. Es lo que ocurre con los tomos de carbono que tienen hibridacin sp3 y los cuatro sustituyentes son diferentes; a estos carbonos se les llama asimtricos y se simbolizan con un asterisco (*).Un compuesto con un carbono asimtrico puede formar dos molculas diferentes, en cuanto que no son superponibles, y los cuatro sustituyentes se colocan de forma que una molcula es imagen especular de la otra. Estos dos posibles ismeros pticos se les denomina enantimeros, y siempre uno es imagen especular del otro.As, para el 2 cloropropanal (CH3 CHCl CHO) se obtienen dos ismeros pticos, al ser molculas no idnticas en cuanto que no son superponibles.

HCO CH3 C C l HOCH C Cl C H3 H espejo

En las molculas de un solo carbono asimtrico se comprueba experimentalmente que la mayora se las propiedades fsicas de los enantimeros son idnticas (punto de fusin y ebullicin, solubilidad, densidad...). sin embargo, uno de ellos desva el plano de la luz polarizada en el sentido de giro de las agujas del reloj, que se considera sentido positivo (+), por lo que se le considera levgiro. Es decir, los dos ismeros tienen actividad ptica, pero de signo contrario.

Una mezcla equimolecular de dos enantimeros se denomina mezcla racmica y es pticamente inactiva ya que se compensan los giros dextrgiros con los levgiros de la luz polarizada.1

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