UNIVERSIDAD
ANDRS BELLO Facultad de Ciencias Exactas
Departamento de Ciencias Qumicas
Syllabus QUMICA ORGNICA I QUI022 04/08/2014
Descripcin de la Asignatura Prerrequisitos, Co-requisitos y Horas Pedaggicas Aprendizajes Esperados Sistema de Evaluacin Actividades Calendario de Actividades y Contenidos Bibliografa Anexos
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Syllabus de Curso Qumica Orgnica I QUI020 Primavera 2014
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1. DESCRIPCIN DE LA ASIGNATURA
Fundamentos Bsicos de Qumica Orgnica, estructura de las molculas Orgnicas y su
reactividad qumica, identificacin de las principales funciones orgnicas, evaluacin de su
reactividad y prediccin de los productos obtenidos en reacciones orgnicas de sustitucin
nucleoflica Uni y bimolecular, eliminacin y adicin electroflica a alquenos simples y conjugados,
Introduccin a la qumica de monosacridos, mutarotacin y formacin de glicsidos.
2. PRERREQUISITOS, CO-REQUISITOS Y HORAS PEDAGGICAS
Prerrequisitos: QUI102
Co-requisitos: QUI108
TIPO DE
ACTIVIDADES
HORAS PEDAGGICAS
SEMANALES
Clases de Ctedra 3 mdulos
Clases de Ayudanta 2 mdulos
3. APRENDIZAJES ESPERADOS
3.1 Aprendizajes
Al finalizar el curso el alumno estar en condicin de:
Aplicar los conceptos fundamentales de la qumica orgnica; que les permitan decidir acerca de la
estructura qumica y reactividad qumica de los diversos grupos funcionales presentes en una
molcula orgnica; Predecir los productos de reacciones qumicas orgnicas.
Los objetivos especficos de esta asignatura buscan desarrollar las siguientes habilidades en los
alumnos:
a) Identificar cada compuesto orgnico con un nombre basados en la nomenclatura IUPAC;
b) Comprender el concepto de hibridacin del tomo de carbono y estimar sus consecuencias
sobre la estructura y reactividad de las molculas orgnicas;
c) Describir el concepto de isomera;
d) Estimar las consecuencias de los efectos inductivos sobre la reactividad de las molculas
orgnicas
e) Comprender y aplicar las reglas de secuencia para asignar las configuraciones absolutas de
centros quirales
f) Comprender los tipos bsicos de reacciones orgnicas y sus mecanismos
g) Entender comportamiento qumico de Azcares.
4. SISTEMA DE EVALUACIN DE LA ASIGNATURA
4.1 Tipos de Evaluacin
La evaluacin del curso se realiza mediante tres tipos de instrumentos, estos son:
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i. Pruebas Solemnes: Se realizarn tres durante el Semestre, en las fechas y horas que la
calendarizacin detalla.
ii. Controles de ayudanta: Se realizar el total controles de ayudanta detallado en la
calendarizacin del curso.
iii. Examen: Al final del curso y en la fecha detallada en la programacin, se realizar el
examen del curso, el cual comprende TODOS los tpicos revisados durante el semestre.
iv. Solemne Recuperativa: Todos los alumnos inasistentes a las solemnes, claramente
justificados segn la normativa universitaria vigente en Secretara DCQ Via del Mar,
podrn rendir una prueba recuperativa en la cual se evaluarn TODOS los tpicos
revisados durante el semestre. Esta se realizar en una fecha y horario nico especificado
en la calendarizacin de este curso.
En el Departamento de Ciencias Qumicas no se aplicar en ningn curso, el artculo 35 del
reglamento de pregrado.
Las evaluaciones y sus ponderaciones se detallan en el Programa del curso.
4.2 Normas Generales
i. Cada alumno deber identificarse durante el desarrollo de una evaluacin mediante su
Tarjeta Universitaria o Cdula de Identidad. No se permitir rendir una evaluacin a
quien no se encuentre oficialmente en la lista de curso. ATENCIN: Si por algn motivo
administrativo este es su caso, acrquese a Coordinacin Docente del Departamento de
Ciencias Qumicas ANTES de la evaluacin en cuestin, para revisin de su caso.
ii. No estar permitido el uso de cualquier tipo de material durante las evaluaciones: tablas
peridicas, libros, apuntes. Esto tambin incluye TELEFONOS CELULARES,
reproductores mp3, etc.
iii. La evaluacin de cada pregunta es una prerrogativa exclusiva de su Profesor, por lo que el
Coordinador Acadmico no considerar solicitudes de recorrecciones de preguntas de
Solemnes.
iv. Cada profesor publicar en Portal Luminis los resultados de cada prueba Solemne a ms
tardar 15 das despus que sta se ha efectuado, junto con la Pauta de Correccin
empleada. Igualmente, se dedicar una parte de la clase u horario establecido fuera de
ella, para revisar la Prueba Solemne, explicar su correccin y recibir comentarios y dudas.
Luego de esto las pruebas sern devueltas a los alumnos SIN DERECHO a reclamos
posteriores de ninguna especie.
4.3 Comportamiento inadecuado durante cualquier Evaluacin
Se considerar comportamiento inadecuado (y por ende sancionable) durante la evaluacin:
i. Copiar a algn compaero.
ii. Copiar desde material no autorizado (torpedo).
iii. Soplar a algn compaero.
iv. Suplantar a algn compaero en la rendicin de alguna evaluacin.
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v. No firmar la lista de asistencia a evaluacin encontrndose en esta o hacerlo por un
compaero que no este presente.
vi. No entregar su prueba al finalizar la evaluacin.
vii. Alterar su instrumento de evaluacin una vez finalizada esta, o durante el proceso
de revisin.
La mnima sancin aplicable en cada uno de estos casos es la nota mnima (1,0) en la
evaluacin.
4.4 Inasistencia a una Evaluacin
Las INASISTENCIAS A LAS PRUEBAS SOLEMNES debern ser justificadas en
Secretara DCQ, dentro del plazo de 72 horas
Los estudiantes debidamente justificados podrn rendir una prueba recuperativa en la cual se
evaluarn TODOS los tpicos revisados durante el semestre. Esta se realizar en una fecha y
horario nico especificado en la calendarizacin de este curso.
4.5 Eximicin
Quienes de acuerdo al sistema Luminis posean nota de presentacin a examen mayor o
igual que 5,0 (sin importar si hay algn rojo en alguna evaluacin) tendrn el derecho a eximirse
de dar el examen. La eximicin no obliga, es optativa, si alguien eximible desea rendir el examen
para mejorar su nota final puede hacerlo, ms una vez rendido el examen la nota DEBER ser
incluida en el promedio, cualquiera que esta sea.
4.6 Aprobacin
Se entender que el curso esta aprobado cuando la ponderacin final de notas de acuerdo
a lo descrito en el Programa de la Asignatura realizada por el Sistema Luminis es igual o superior
a 4,0.
NO EXISTEN INSTANCIAS ADICIONALES DE EVALUACIN de ningn tipo, ya sean
escritas u orales. Slo en el caso que el Profesor lo estime pertinente podr citar a Comisin
Acadmica para revisar en conjunto la correccin del examen. En dicha comisin estar incluido
junto al Profesor, el Coordinador de la Asignatura y algn otro acadmico especialista del
Departamento de Ciencias Qumicas.
4.7 Equipo Acadmico del Curso.
NRC Seccin Profesor Actividad
3612 300 Ivan Montenegro
Giselle Caroca
Ctedra
Ayudanta
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3616 301 Maria Chamy
Karen Bello
Ctedra
Ayudanta
5. ACTIVIDADES
El curso consta de dos tipos de actividades formales: Clases de Ctedra y Clases de
Ayudanta.
5.1 Clases de Ctedra
El Profesor expondr los contenidos y conceptos que forman parte del Programa de
Asignatura. La asistencia, al menos al 80% de las clases de la ctedra, es requisito para
aprobar la asignatura
5.2 Clase de Ayudanta
El Ayudante ejercitar los conceptos que se han revisado en la clase de Ctedra.
6. CALENDARIO DE CONTENIDOS Y ACTIVIDADES
CALENDARIO DE ACTIVIDADES
ASIGNATURAS DE SEMESTRE PRIMAVERA 2014
1
lunes 4 de agosto de 2014 INICIO DE CLASES
martes 5 de agosto de 2014 tomo de Carbono
mircoles 6 de agosto de 2014
jueves 7 de agosto de 2014
viernes 8 de agosto de 2014
sbado 9 de agosto de 2014
domingo 10 de agosto de 2014
2
lunes 11 de agosto de 2014
martes 12 de agosto de 2014 Nomenclatura
mircoles 13 de agosto de 2014 Inicio de Ayudanta
jueves 14 de agosto de 2014
viernes 15 de agosto de 2014 FERIADO LEGAL (ASUNCIN DE LA VIRGEN)
sbado 16 de agosto de 2014 FERIADO ESTUDIANTIL
domingo 17 de agosto de 2014
3
lunes 18 de agosto de 2014
martes 19 de agosto de 2014 Efectos Mesomricos e Inductivos
mircoles 20 de agosto de 2014 Control 1 Ayudanta
jueves 21 de agosto de 2014
viernes 22 de agosto de 2014
sbado 23 de agosto de 2014
domingo 24 de agosto de 2014
4
lunes 25 de agosto de 2014
martes 26 de agosto de 2014 Efectos Mesomricos e Inductivos
mircoles 27 de agosto de 2014 Control 2 Ayudanta
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jueves 28 de agosto de 2014
viernes 29 de agosto de 2014
sbado 30 de agosto de 2014
domingo 31 de agosto de 2014
5
lunes 1 de septiembre de 2014
martes 2 de septiembre de 2014 Efectos Inductivos
mircoles 3 de septiembre de 2014 Solemne 1
jueves 4 de septiembre de 2014
viernes 5 de septiembre de 2014
sbado 6 de septiembre de 2014
domingo 7 de septiembre de 2014
6
lunes 8 de septiembre de 2014
martes 9 de septiembre de 2014 Isomera
mircoles 10 de septiembre de 2014
jueves 11 de septiembre de 2014 Da de la Chilenidad
viernes 12 de septiembre de 2014
sbado 13 de septiembre de 2014
domingo 14 de septiembre de 2014
7
lunes 15 de septiembre de 2014 FERIADO ESTUDIANTIL
martes 16 de septiembre de 2014 FERIADO ESTUDIANTIL
mircoles 17 de septiembre de 2014 FERIADO ESTUDIANTIL
jueves 18 de septiembre de 2014 FERIADO LEGAL
viernes 19 de septiembre de 2014 FERIADO LEGAL
sbado 20 de septiembre de 2014
domingo 21 de septiembre de 2014
8
lunes 22 de septiembre de 2014
martes 23 de septiembre de 2014 Isomera
mircoles 24 de septiembre de 2014 Control 3 Ayudanta
jueves 25 de septiembre de 2014
viernes 26 de septiembre de 2014
sbado 27 de septiembre de 2014
domingo 28 de septiembre de 2014
9
lunes 29 de septiembre de 2014
martes 30 de septiembre de 2014 Isomera
mircoles 1 de octubre de 2014 Control 4 Ayudanta
jueves 2 de octubre de 2014
viernes 3 de octubre de 2014
sbado 4 de octubre de 2014
domingo 5 de octubre de 2014
10 lunes 6 de octubre de 2014
martes 7 de octubre de 2014 Tipos de Reacciones Orgnicas
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mircoles 8 de octubre de 2014
jueves 9 de octubre de 2014
viernes 10 de octubre de 2014
sbado 11 de octubre de 2014
domingo 12 de octubre de 2014
11
lunes 13 de octubre de 2014
martes 14 de octubre de 2014 Tipos de Reacciones Orgnicas
mircoles 15 de octubre de 2014 Solemne 2
jueves 16 de octubre de 2014
viernes 17 de octubre de 2014
sbado 18 de octubre de 2014
domingo 19 de octubre de 2014
12
lunes 20 de octubre de 2014
martes 21 de octubre de 2014 Tipos de Reacciones Orgnicas
mircoles 22 de octubre de 2014
jueves 23 de octubre de 2014
viernes 24 de octubre de 2014
sbado 25 de octubre de 2014
domingo 26 de octubre de 2014
13
lunes 27 de octubre de 2014
martes 28 de octubre de 2014 CELEBRACIN ANIVERSARIO UNAB
mircoles 29 de octubre de 2014 Control 5 Ayudanta
jueves 30 de octubre de 2014
viernes 31 de octubre de 2014 FERIADO LEGAL (DIA DE LAS IGLESIAS EVANGLICAS)
sbado 1 de noviembre de 2014 FERIADO LEGAL (DIA DE TODOS LOS SANTOS)
domingo 2 de noviembre de 2014
14
lunes 3 de noviembre de 2014
martes 4 de noviembre de 2014 Tipos de Reacciones Orgnicas
mircoles 5 de noviembre de 2014
jueves 6 de noviembre de 2014
viernes 7 de noviembre de 2014
sbado 8 de noviembre de 2014
domingo 9 de noviembre de 2014
15
lunes 10 de noviembre de 2014
martes 11 de noviembre de 2014 Biomolculas
mircoles 12 de noviembre de 2014
jueves 13 de noviembre de 2014
viernes 14 de noviembre de 2014
sbado 15 de noviembre de 2014
domingo 16 de noviembre de 2014
16 lunes 17 de noviembre de 2014
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martes 18 de noviembre de 2014 Biomolculas
mircoles 19 de noviembre de 2014 Solemne 3
jueves 20 de noviembre de 2014
viernes 21 de noviembre de 2014
sbado 22 de noviembre de 2014
domingo 23 de noviembre de 2014
17
lunes 24 de noviembre de 2014
martes 25 de noviembre de 2014 Solemne Recuperativa
mircoles 26 de noviembre de 2014 Control 6 Ayudanta
jueves 27 de noviembre de 2014
viernes 28 de noviembre de 2014
sbado 29 de noviembre de 2014 TERMINO DE CLASES
domingo 30 de noviembre de 2014
18
lunes 1 de diciembre de 2014
martes 2 de diciembre de 2014
mircoles 3 de diciembre de 2014
jueves 4 de diciembre de 2014
viernes 5 de diciembre de 2014
sbado 6 de diciembre de 2014
domingo 7 de diciembre de 2014
lunes 8 de diciembre de 2014 FERIADO LEGAL (DIA DE LA INMACULADA CONCEPCION)
martes 9 de diciembre de 2014
mircoles 10 de diciembre de 2014 EXAMEN BLOQUES 3 y 4
jueves 11 de diciembre de 2014
viernes 12 de diciembre de 2014
sbado 13 de diciembre de 2014
domingo 14 de diciembre de 2014
lunes 15 de diciembre de 2014
martes 16 de diciembre de 2014
mircoles 17 de diciembre de 2014
jueves 18 de diciembre de 2014
viernes 19 de diciembre de 2014
sbado 20 de diciembre de 2014
domingo 21 de diciembre de 2014
7. BIBLIOGRAFA
7.1 Bibliografa Obligatoria
Organic Chemistry. K. Peter C. Vollhardt & Neil E. Schore, Freeman, 4 Edition, 2002
Qumica Orgnica. F. A. Carey, McGraw-Hill, 3a Edicin, 1999
Qumica Orgnica. L. G. Wade, Prentice-Hall, 2a Edicin, 1999
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Qumica Orgnica. S.H. Pine, J.B. Henrickson, D. J. Cram & G. S. Hammond, 3a Edicin,
Editorial La Colina, 1980.
Qumica Orgnica. J. Mc Murry, 5a Edicin, International Thomson Editores,2000.
Qumica Orgnica. R. Morrison & R. Boyd. Fondo Educativo Interamericano, 1976.
ANEXO
OTROS ASPECTOS DE IMPORTANCIA.
Recuerde que cualquier problema o dificultad que se le presente en el transcurso de la asignatura,
debe de ser dirigida a la persona que corresponda segn la problemtica a la cual est referida.
De acuerdo a su necesidad la informacin de contacto es la siguiente:
Aspectos acadmicos:
Coordinador Docente de Asignatura
Dr. Andres Vega Fono: 322845192 e-mail: [email protected]
Pedir cita con:
Secretaria Departamento de Ciencias Qumicas
Sra. Vernica Aranda Fono: 322845268 e-mail: [email protected]
Horario de Atencin Departamento de Ciencias Qumicas: Lunes a Viernes de 08:30 a
18:00.
d.- Apoyo acadmico: Cada Profesor y ayudante fijar de acuerdo con su seccin un horario
de atencin de alumnos y resolucin de dudas.
e.- Material Escrito y Apuntes : La Coordinacin de la Asignatura pone a disposicin de los
estudiantes una Gua de Ejercicios, la cual contiene problemas tipo en relacin a los contenidos a
ser tratados durante el Semestre, junto a problemas provenientes de evaluaciones realizadas
anteriormente. Puede encontrarla en la pgina oficial del Departamento o bien en el mdulo de
apuntes del portal www.unabvirtual.cl
Universidad Andrs Bello Programa de Estudio
CAMPUS CASONA DE LAS CONDES CAMPUS REPUBUCA CAMPUS VIA DEL MAR FERNANDEZ CONCHA 700 LAS CONDES AV. REPUBLICA 252. SANTIAGO. LOS FRESNOS 91, MIRAFLORES TELEFONO: (2) 661 8500 FAX: (2) 215 3767 TELEFONO: (2) 661 8000 FAX: (2) 671 1936 ALVARES 2138. VIA DEL MAR e-mail: campus_casona@casona. [email protected] e-mail: TELEFONO: (32) 67 0008 FAX: (32) 67 3082 www.unab.cI www.unab.cI [email protected]
FACULTAD: CIENCIAS EXACTAS DEPARTAMENTO: CIENCIAS QUIMICAS 1. Identificacin de la Asignatura
CURSO: QUMICA ORGNICA I CDIGO: QUI 022 TIPO DE ACTIVIDAD(ES) Clases expositivas
Ayudantas HORAS SEMANALES. Clases expositivas 3
Ayudantas 2 2. Competencia(s) alcanzada(s) al finalizar el curso. Desarrollar en el alumno la habilidad para aplicar los conceptos fundamentales de la qumica orgnica; que les permitan decidir acerca de la estructura qumica y reactividad qumica de los diversos grupos funcionales presentes en una molcula orgnica; Predecir los productos de reacciones qumicas orgnicas.
Los objetivos especficos de esta asignatura buscan desarrollar las siguientes habilidades en los alumnos: a) Identificar cada compuesto orgnico con un nombre basados en la nomenclatura
IUPAC; b) Comprender el concepto de hibridacin del tomo de carbono y estimar sus
consecuencias sobre la estructura y reactividad de las molculas orgnicas; c) Describir el concepto de isomera; d) Estimar las consecuencias de los efectos inductivos sobre la reactividad de la
molculas orgnicas; e) Comprender y aplicar las reglas de secuencia para asignar las configuraciones
absolutas de centros quirales; f) Comprender los tipos bsicos de reacciones orgnicas y sus mecanismos; g) Entender comportamiento qumico de Azucares.
3. Contenidos
1. Unidad: tomo de Carbono. (1/15 Semanas, 6.6%) Orbitales atmicos e hibridacin. Orbitales moleculares.
Universidad Andrs Bello Programa de Estudio
CAMPUS CASONA DE LAS CONDES CAMPUS REPUBUCA CAMPUS VIA DEL MAR FERNANDEZ CONCHA 700 LAS CONDES AV. REPUBLICA 252. SANTIAGO. LOS FRESNOS 91, MIRAFLORES TELEFONO: (2) 661 8500 FAX: (2) 215 3767 TELEFONO: (2) 661 8000 FAX: (2) 671 1936 ALVARES 2138. VIA DEL MAR e-mail: campus_casona@casona. [email protected] e-mail: TELEFONO: (32) 67 0008 FAX: (32) 67 3082 www.unab.cI www.unab.cI [email protected]
Energas, ngulos y longitudes de enlace. Otros tomos en las molculas orgnicas.
2. Unidad: Nomenclatura. (2/15 Semanas, 12.2%)
Nomenclatura bsica de compuestos orgnicos (Alcanos, cicloalcanos, alquenos, cicloalquenos y alquinos. Hidrocarburos aromticos. Alcoholes y fenoles. Derivados halogenados. teres. Aldehdos y cetonas. Aminas. cidos carboxlicos y derivados de cidos: steres, amidas y halogenuros.)
3. Unidad: Efectos mesomricos e inductivos. (3/15 Semana, 20.0%)
Efectos electrnicos en sistemas saturados y en sistemas conjugados. Efecto electrnico de los sustituyentes sobre el centro de reaccin de cidos y bases orgnicas. Efectos estricos y de solventes sobre basicidad y acidez.
4. Unidad: Isomera. (3/15 Semana, 20.0%)
Elementos de simetra molecular: Isomera estructural; Estereoismeros, Conformacin de alcanos y cicloalcanos, Isomera geomtrica. Concepto de luz polarizada. Polarmetro. Rotacin ptica observada y especfica. Concepto de Quiralidad. Enntiomeros, Diasteroismeros, compuestos Meso. Determinacin de Configuracin Absoluta y Relativa. Frmulas de proyeccin de Newman y Fisher. Nomenclatura de Cahn, Ingold y Prelog. Reglas de Secuencia.
5. Unidad: Tipos de reacciones Orgnicas. (4/15 Semana, 26.6%) Reacciones con ruptura homoltica. Radicales libres y su estabilidad. Halogenacin de alcanos. Ruptura de enlace heteroltico (reacciones polares): Adicin a dobles enlaces; estabilidad de carbocationes y carbaniones. Algunas reacciones de adicin (adicin de X2, adicin de HX, adicin de H2O, adicin de H2 catalizada, oxidacin de dobles enlaces con KMnO4 y OsO4) Reacciones de Sustitucin nucleoflica: Mecanismos de sustitucin uni y bimolecular (SN1 y SN2) Reacciones de Eliminacin (E1 y E2) Eliminacin vs Sustitucin. Factores que la condicionan (Eliminacin de HX (halogenuros de alquilo) y eliminacin de H2O (alcoholes en medio cido)) Sustitucin electroflica aromtica, efecto orientador de los sustituyentes). Reacciones de adicin y sustitucin al grupo carbonilo.
6. Unidad: Biomolculas: Hidratos de Carbono y Pptidos. (2/15 Semana, 13.3%)
Definicin y Clasificacin. de Hidratos de Carbono. Configuraciones de Monosacaridos. Estructuras cclicas de los monosacridos: formacin de hemiacetales. Anmeros de los monosacridos: Mutarrotacin. Aminocidos
Universidad Andrs Bello Programa de Estudio
CAMPUS CASONA DE LAS CONDES CAMPUS REPUBUCA CAMPUS VIA DEL MAR FERNANDEZ CONCHA 700 LAS CONDES AV. REPUBLICA 252. SANTIAGO. LOS FRESNOS 91, MIRAFLORES TELEFONO: (2) 661 8500 FAX: (2) 215 3767 TELEFONO: (2) 661 8000 FAX: (2) 671 1936 ALVARES 2138. VIA DEL MAR e-mail: campus_casona@casona. [email protected] e-mail: TELEFONO: (32) 67 0008 FAX: (32) 67 3082 www.unab.cI www.unab.cI [email protected]
Pptidos. Formacin de enlace peptdico. Generalidades sobre protenas.
4. Evaluacin
Para todos los efectos de la evaluacin se deben tener en consideracin las disposiciones establecidas en Ttulo Dcimo: De la Evaluacin y Promocin Acadmica (Artculo 48 al Artculo 61) del texto refundido y actualizado del Reglamento del Alumno de Pregrado de la Universidad Nacional Andrs Bello. Esta asignatura en particular tendr las evaluaciones que se detallan a continuacin, sin perjuicio que puedan incorporarse otras modalidades de evaluacin acadmica de acuerdo al Reglamento. Los alumnos tienen el derecho a conocer las notas y las modalidades de correccin y de evaluacin empleadas. Las evaluaciones y sus ponderaciones se detallan a continuacin:
Solemne 1 28% Solemne 2 28% Solemne 3 28% Controles ayudanta semanales 16%
Nota presentacin = [S1*0.28+ S2*0,28+ S3*0,28 + Ay*0,16]
Examen Final 30%
Nota Final = (Nota presentacin * 0,70) + (Nota examen * 0,30)
(*) Si la Nota de Presentacin es igual o superior a cinco (5,0), el alumno se puede EXIMIR del examen.
5. Bibliografa Obligatoria
Qumica Orgnica. F. A. Carey, McGraw-Hill, 3 Edicin, 1999 Qumica Orgnica. J.McMurry, 5 Edicin, International Thomson Editores,2000.
6. Bibliografa recomendada Organic Chemistry. K. Peter C. Vollhardt & Neil E. Schore, Freeman, 4 Edition, 2002 Qumica Orgnica. L. G. Wade, Prentice-Hall, 2 Edicin, 1999 Qumica Orgnica. S.H. Pine, J.B. Henrickson, D. J. Cram & G. S.
Hammond, 3 Edicin, Editorial La Colina, 1980. Qumica Orgnica. R. Morrison & R. Boyd,. Fondo Educativo Interamericano, 1976.
Universidad Andrs Bello Facultad de Ecologa y Recursos Naturales
Departamento de Ciencias Qumicas
GUIA DE EJERCICIOS
QUIMICA ORGANICA I
QUI-020 QUI-022
Departamento de Ciencias Qumicas
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica Orgnica I, Primer Semestre 2010
Facultad de Ecologa y Recursos Naturales. Departamento de Ciencias Qumicas
2
INDICE GUIA N 1 UNIDAD N 1: TOMO DE CARBONO 4
Objetivos especficos de la Unidad 1 4
Ejercicios Desarrollados 5
Ejercicios Propuestos 7
Respuestas ejercicios seleccionados 12
GUIA N 1 UNIDAD N 2: NOMENCLATURA 13 Objetivos especficos de la Unidad 2 13
Ejercicios Desarrollados 14
Ejercicios Propuestos 17
Respuestas ejercicios seleccionados 30
GUIA N 2 UNIDAD N 3: EFECTOS MESOMRICOS E INDUCTIVOS 34 Objetivos especficos de la Unidad 3 34
Ejercicios Desarrollados 35
Ejercicios Propuestos 36
Respuestas ejercicios seleccionados 48
GUIA N 3 UNIDAD N 4: ISOMERA 50 Objetivos especficos de la Unidad 4 50
Ejercicios Desarrollados 51
Ejercicios Propuestos 53
Respuestas ejercicios seleccionados 61
GUIA N 4 UNIDAD N 5: TIPOS DE REACCIONES ORGNCIAS 63 Objetivos especficos de la Unidad 5 63
Ejercicios Desarrollados 64
Ejercicios Propuestos 66
Respuestas ejercicios seleccionados 80
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica Orgnica I, Primer Semestre 2010
Facultad de Ecologa y Recursos Naturales. Departamento de Ciencias Qumicas
3
GUIA N 5 UNIDAD N 5 TIPOS DE REACCIONES ORGNCIAS Objetivos especficos de la Unidad 5 85 Ejercicios Desarrollados 85
Ejercicios Propuestos 87
Respuestas ejercicios seleccionados 92
GUIA N 6 UNIDAD N 6: HIDRATOS DE CARBONO Y PPTIDOS 95 Objetivos especficos de la Unidad 6 95
Ejercicios Desarrollados 96
Ejercicios Propuestos 97
Respuestas ejercicios seleccionados 104
APENDICE 107 Tabla peridica Orbitales hbridos del tomo de carbono
Frmulas estructurales de los Grupos funcionales Principales grupos funcionales que dan la preferencia al nombre. Solemnes de semestres anteriores
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica Orgnica I, Primer Semestre 2010
Facultad de Ecologa y Recursos Naturales. Departamento de Ciencias Qumicas
4
GUIA N 1
UNIDAD N 1 y N2
UNIDAD N 1: TOMO DE CARBONO
Objetivos especficos de la Unidad 1 1. Orbitales atmicos e hibridacin.
2. Orbitales moleculares.
3. Energas, ngulos y longitudes de enlace.
4. Otros tomos en las molculas orgnicas.
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica Orgnica I, Primer Semestre 2010
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EJERCICIOS DESARROLLADOS
1.- Indique las cargas formales para los tomos indicados con las fechas en la siguiente molcula:
CH3 S CH3O
Se debe recordar que la carga formal (C.F) es una medida del exceso de carga en un tomo enlazado, en relacin con la de un tomo libre. Desarrollo: Para calcular la carga en un tomo debemos aplicar la siguiente ecuacin:
Para el azufre (S):
C.F= 6-(2 + 6/2)
C.F= +1
Para el oxgeno (O):
C.F= 6-(6 + 2/2)
C.F= -1
2.- Para la siguiente molcula:
OH
O
***
a) Indique el nmero de enlaces sigma () y pi () en la molcula. b) Dibuje los orbitales que forman el enlace sealado con la flecha c) Indique los ngulos de enlace y la hibridacin para los tomos * y **.
Desarrollo:
Se recomienda indicar los enlaces con hidrgeno porque estos tambin deben ser contabilizados.
O
H
H
HH
O H
H
C.F= N de electrones de valencia - [N electrones NO enlazante + N electrones enlace]2
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a) Nmero de enlaces sigma: 13
Nmero de enlaces pi: 4
b) Los orbitales hbridos para carbono sp2 que forman el enlace doble:
H 1s
H 1spzpz
sp2
sp2
sp2 sp2 sp2
sp2
c) ngulo de enlace * = sp2; 120
ngulo de enlace ** = sp; 180
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EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Indique si los tomos sealados con la flecha en las siguientes molculas son neutros o bien son positivos o negativos (cargas formales). (En todas las frmulas se representan los electrones no enlazantes)
H2C N N H2C N N
N
O
H
O
O H
O H
H
a b c
d e f
2. Una cada una de las propiedades que se indican al tipo de enlace apropiado: a) Tiene libre rotacin b) Energa ms alta c) Pueden existir entre uno y dos enlaces entre dos tomos Enlace d) Solamente puede existir un enlace entre dos tomos e) Formado por superposicin frontal de orbitales atmicos f) Energa ms baja g) Formado por superposicin lateral de orbitales p (u orbtales p y d) Enlace h) No tienen libre rotacin. 3. Complete la siguiente tabla: Tipo hibridacin ngulo de
enlace Geometra Enlaces sigma Enlace pi
sp3 sp2 sp
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8
4.- Dibuje las representaciones de los orbitales en las siguientes molculas. Adems,
seale la hibridacin de cada tomo distinto al hidrgeno:
O
OHO
NH
OH
O
a b c d
e f g
h i
5. Identifique las hibridaciones de cada tomo distinto a H y dibuje los orbitales moleculares en cada caso:
O
O
O
N
O
N
NH2
O
N
N O
O O
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5. Continuacin:
OCH3
NCH3
CH3N
NH2
O
NO2
:
..
6. Escriba estructuras de orbitales moleculares para cada compuesto:
NH
O
NO
N
N
NH2
OH
O NO2
7. Indique el estado de hibridacin de cada uno de los tomos que participan en la formacin de los enlaces que se indican con una flecha.
OP H
CH
H
CH3
HN
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8. Indique la hibridacin de cada uno de los tomos de las molculas siguientes
as como tambin su geometra (lineal, trigonal plana o tetradrica). En que orbital se encuentran los electrones de no enlazantes del heterotomo?
NH4 (CH3)3N..
CH3CN CH2 OS CH3HCH3
.. +a) b) c) d) e)
+
9. Considere los compuestos a-e que se representan a continuacin:
a) Para cada uno de los enlaces sealados con la flecha, indique la hibridacin de los tomos implicados y la naturaleza electrnica del enlace.
b) En los compuestos b y d, indique el tipo de orbital donde se encuentran los electrones no enlazantes de los heterotomos (no se encuentran representados).
c) Para cada compuesto, indique cual de los dos enlaces sealados es mas corto?
H H
H
OHO
H
NH
N HH
H
a b c
d e 10. Indique el estado de hibridacin de cada uno de los tomos de carbono de los compuestos siguientes:
CN H
O OCHF3 CH2 NCH3
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11. Para la siguiente molcula :
O
H
NH2
a) Dibuje los orbitales moleculares que componen los enlaces. b) Seale el nmero total de enlaces sigma () y enlace pi (). c) Indique la hibridacin de los orbitales de los tomos distintos de H y seale
su respectiva geometra. 12. Para el siguiente compuesto:
OHC
COOH** *
a) Indique el nmero de enlaces sigma () y pi () en la molcula. b) Dibuje los orbitales que forman el enlace sealado con la flecha c) Indique los ngulos de enlace y la hibridacin para los tomos * y **.
13. Para la siguiente molcula: Indique la hibridacin, ngulo de enlace y geometra
de los tomos indicados con la flecha.
O
NO
O
NO
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RESPUESTAS EJERCICIOS SELECCIONADOS
3. Tipo hibridacin ngulo de
enlace Geometra Enlaces sigma Enlace pi
sp3 109,5 Tetradrica 4 0 sp2 120 Trigonal plana 3 1 Sp 180 lineal 2 2
8. a) Dimetilsulfuro: Hibridacin: Todos sp3, excepto H(S-H) Geometria: sp3: tetradrica Orbital del par de electrones de no enlace: sp3 d) Acetonitrilo: Hibridacin (CH3): C(sp3); H(s) Hibridacin (CN): C(sp); N(sp) Geometria: sp3: tetradrica; sp: lineal Orbital del par de electrones de no enlace: sp
13.
sp3sp2
O
NO
sp2
sp
sp
Trigonal plana, 120 Tetradrica, 109,5
Lineal, 180
Lineal, 180
Trigonal plana, 120
sp3sp2
O
NO
O
NO
sp2
sp
sp
Trigonal plana, 120 Tetradrica, 109,5
Lineal, 180
Lineal, 180
Trigonal plana, 120
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UNIDAD N 2: NOMENCLATURA
Objetivos especficos de la Unidad 2 1. Nomenclatura bsica de compuestos orgnicos (Alcanos, cicloalcanos, alquenos,
cicloalquenos y alquinos. Hidrocarburos aromticos.
2. Alcoholes y fenoles
3. Derivados halogenados, teres. Aminas
4. Aldehdos y cetonas.
5. cidos carboxlicos y derivados de cidos: steres, amidas y halogenuros.
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EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. Seale las formas simplificadas E-H que se corresponden con cada una de las semi-desarrolladas A-D.
(CH3)2CHCH2CH2CH2CH(CH3)2
CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)CH2CH2CH3
CH3CH2C(CH3)2CH2CH2CH2CH3
CH3CH2CH(CH3)CH2CH(CH3)CH2CH3
A
B
C
D
E
F
G
H
Solucin: Usted debe tener en cuenta las siguientes equivalencias:
(CH3)2CH-CH3
CHCH3
-CH2- CH3CH2
CH3 El grupo CH3 es siempre inicio o final de cadena. Por lo tanto la respuesta es:
A-H B-F C-E D-G
2. Indique el nombre del siguiente compuesto:
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH-CH2
CH3CH-CH2-CH2-CH3
CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH-CH2
CH3CH3-CH2-CH-CH2
CH3CH-CH2-CH2-CH3
CH3
CH-CH2-CH2-CH3
CH3
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Solucin: Cuando los nombres de los radicales ramificados estn formados por las mismas palabras (metilbutil) se citar en primer lugar el radical que tenga el localizador ms bajo.
Cadena principal: tridecano (13 tomos de carbono) Radicales compuestos: 6-(1-metilbutil) y 8-(2-metilbutil) Por lo tanto esta molcula recibe el nombre de:
6-(1-Metilbutil)-8-(2-metilbutil)tridecano
3. Indique el nombre de las siguientes molculas: a)
Cadena prinicpal: hexano
Cadenas laterales: ciclopropil(o) ymetil(o)
Por lo tanto esta molcula recibe el nombre de: 4-ciclopropil-2-metilhexano
b)
246
8En los eninos la preferencia la tiene el doble enlace
Por lo tanto esta molcula recibe el nombre de: 2,4-octadien-6-ino
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH-CH2
CH3CH-CH2-CH2-CH3
CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH-CH2
CH3CH3-CH2-CH-CH2
CH3CH-CH2-CH2-CH3
CH3
CH-CH2-CH2-CH3
CH3
17 6 5 4 38 2910111213
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c)
O
Si el compuesto posee anillos en la cadena que contiene al grupo carbonilo, se nombra como derivado del hidrocarburo acclico y se considera al anillo como un sustituyente.
O
Cadena principal
Sustituyente ciclohexil(o)
12
3
4
Por lo tanto esta molcula recibe el nombre de: 1-ciclohexil-2-butanona d)
OH
O
La cadena principal es la que contiene al cido carboxlico con preferencia N 1 sobre el tomo de carbono del cido y contina hacia el doble enlace.
OH
O
123
45
Sustituyente butil(o)
Por lo tanto esta molcula recibe el nombre de: cido-3-butil-4-pentenoico
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EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Escriba en los recuadros el nmero de hidrgenos que estn unidos a los tomos de carbono indicados.
2. Representar y nombrar todas las estructuras posibles de los alcanos y cicloalcanos con 4 tomos de carbono. 3. Representar y nombrar todas las estructuras posibles de hidrocarburos no cclicos, saturados e insaturados, con 3 tomos de carbono.
4. La frmula molecular general de los alcanos es CnH2n+2. Indicar la frmula general de los cicloalcanos de un solo anillo, as como la de los alquenos con un nico doble enlace y la de los alquinos con un nico triple enlace.
5. Dadas las siguientes molculas, indicar cuales de los grupos funcionales o estructuras que aparecen en la lista estn presentes en cada una de ellas:
OH
OMe
O
O NH2
OH
O
O
Cl
O
NH2
O
O
N
OH
Cl
a) aldehdo b) alqueno c) ster d) haluro 2 e) amina f) fenol g) amida h) alquino i) nitrilo j) haluro 1 k) cetona l) ter m) alcohol n) alqueno o) anillo aromtico
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6. Dibujar la estructura de los siguientes compuestos: 6.1 Alcanos:
a) 5-ter-butil-3-etil-2-metildecano
b) 3-ciclopentil-3-etilhexano
c) 6-(1,2,2-trimetilbutil)dodecano
d) 5-sec-butil-8-isopropil-4,4-dimetil-6-pentil-7-propilundecano
e) 5-(2-etilbutil)-3,3-dimetildecano
f) 2-metil-5-(1-metiletil)-7-(2-metil-1-(1-metiletil)propil)-6-(3-metilpentil)dodecano
g) 3,3-dibromo-6-t-butil-2-fluoro-5-metilnonano
h) 2,3,4-tribromo-5-sec-butil-2,3,5,6-tetrametildodecano
i) 5-(1,2-propilpentil)nonato
j) 4-isobutil-2,5-dimetilheptano
k) 5-etil-7-isopropil-3-metildecano
l) 4-etil-6-metilnonano
m) 7-(2,3-dimetilpentil)-4-etil-3,4,10-trimetiltridecano
6.2 Cicloalcanos: a) 1-etil-2-metilciclohexano
b) 1-isopropil-3-propilciclohexano
c) 2-bromo-5-isoproil-1,3-dimetilciclohexano
d) Metilenciclohexano
e) 1,2-dietilciclobutano
f) 2,3-isopropilcicloheptano
g) 1,2,4-trimetilciclohexano
h) 1-(3-etilciclohexil)-5-propilciclooctano
i) Ciclopropilciclohexano
j) Metilciclononano
k) 1-etil-1,3,3-trimetilcicloheptano
l) 4-isopropil-1,2-dimetilciclopentano
m) 1-ciclobutil-6-ciclopropil-2,5-dimetilhexano
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6.3 Alquenos: a) 2-metil-2-hexeno
b) 3-etil-2-metil-1-noneno
c) 7-bromo-3-fluoro-5-isopropil-1-tridecaeno
d) 4-isopropil-1-metilhexeno
e) 1,4-hexadieno
f) 2,3-dimetil-2-buteno
g) 3,6-dimetil-1-noneno
h) 2,4,4-trimetil-1-penteno
i) 2-metil-4-(1-propinil)-2,5-heptadieno
j) 1-fenil-2-buteno
k) 2,5-dimetil-2-hexeno
l) 5-etil-6-metil-5-decaeno
m) 3-etinil-1,5-heptadieno
6.4 Cicloalquenos: a) 6,6-dimetil-1,3-cicloheptadieno
b) 4,5-dimetilciclohepteno
c) 2,3-Dimetilciclopenteno
d) 5-(3-propinil)-5,6,6-trimetil-1,3-ciclohexadieno
e) 1-metil-4-pentilciclohexeno
f) 1,5,5-trimetil-6-metilen-1,3-ciclohexadieno
g) 1,3-ciclohexadieno
h) 4-ciclobutilciclopenteno
i) 2-butil-1,4-dimetilciclohexeno
j) 3,5-dimetilciclohexeno
k) 7-etil-3,3-dimetilciclohepteno
l) 1,3,4,6-tetrametil-1,4-ciclohexadieno
m) 10-isopropil-6-ino-1-ciclododecaeno
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6.5 Alquinos: a) 2,6-dimetil-3-heptino
b) 1-hepten-6-ino
c) 4-metil-7-nonen-1-ino
d) 1,3-hexadien-5-ino
e) 1,5-octadiino
f) 3-penten-1-ino
g) 1-penten-4-ino
h) 3,4-dibutil-1,3-hexadien-5-ino
i) 4-vinil-1-hepten-5-ino
j) 2-metil-1-buten-3-ino
k) 1,4,8-nonatriino
l) 2-octen-5-ino
m) 2,5-decadien-8-ino
6.6 Hidrocarburos aromticos: a) Nitrobenceno
b) Benzaldehdo
c) cido benzoico
d) 1,2-dimetilbenceno
e) orto-dibromobenceno
f) p-bromoclorobenceno
g) 1-cloro-2,4-dinitrobenceno
h) 2,6-dibromofenol
i) etenilbenceno
j) Metilbenceno (Tolueno)
k) 1,2,4-trimetilbenceno
l) 6-fenil-2-metiloctano
m) 2-fenilhexano
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6.7 Alcoholes y fenoles:
a) 1-ciclopentil-2-propanol
b) 2-metilciclohexanol
c) 3-propil-3-penten-2-ol
d) 3-(4-clorobutil)-1,4-pentanodiol
e) 7-metil-3-nonen-5-ol
f) 3-metilciclohexano-1,2,4-triol
g) 2,6-dibromofenol
h) 2-metil-6-metilen-2,7-octadien-4-ol
i) 1,2,4-bencenotriol
j) 2-propen-1-ol
k) 4-butil-7-metil-3-octanol
l) 2-propil-3-buten-1-ol
m) 2-ciclohexen-1-ol
6.8 Derivados halogenados, teres. Aminas: a) Clorometano (o cloruro de metilo)
b) 1-Bromopropano (o bromuro de propilo)
c) 1-Fluoro-2-yodobutano
d) m-dibromobenceno
e) 2-cloro-2-metilpropano (o cloruro de ter-butilo)
f) ter dietlico
g) 2-etoxipentano
h) 4-ter-butoxi-1-ciclohexeno
i) Pentilamina
j) 2,2-dimetilciclohexilamina
k) 3-metilpentil-1-amina
l) N-etilpropilamina
m) N-butil-2,2-dimetilciclohexilamina
n) N,N-dietil-5-metil-2-hexilamina
o) Bencilmetilpropilamina
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6.9 Aldehdos y cetonas: a) 4-metil-2-hexanona
b) 2-etilciclohexanona
c) 2-etil-2-ciclohexen-1-ona
d) Butanal
e) 3-metilbutanal
f) Ciclohexanocarbaldehdo
g) p-metoxibenzaldehdo
h) 2-(1-hidroxietil)-3-oxohexanal
i) 1-amino-7-bromo-1-(2-ciclopentenil)-4-(1-hidroxi-2-metilbutil)-8-metoxi-2-decen-
5-ona
j) 3-metil-2-(2-pentenil)-2-ciclopenten-1-ona
k) 1,4-ciclohexandiona
l) 3-(2-ciclohexenil)propanal
m) 1-(dietilamino)-3-fenil-2-propanona
n) 3-metilciclohexanocarbaldehdo
o) 5-oxohexanal
p) 3-propil-4-pentenal.
6.10 cidos carboxlicos y derivados de cidos: steres, anhdridos de cido,
amidas y halogenuros de cido.
a) cido 3,5-dimetilhexanoico
b) cido 3-metil-4-heptenodioico
c) cido 2-clorociclohexanocarboxlico
d) Anhdrido actico
e) Benzoato de isopropilo
f) 3-cloropentanoato de etilo
g) ciclohexanocarboxamida
h) N-butil-3-metilbutanamida
i) N-(3-metilbutil)butanamida
j) N,N-dipropilpentanamida
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k) N-ciclobutil-3-(2-hidroxifenil)-6-oxohexamida
l) 3-(4-oxo-2-ciclopentenil)-4-cianobutanamida
m) 3-oxopentanoato de etilo
n) 2,2-dicloro-N-(4-hidroxifenil)-N-metilacetamida
o) Anhdrido actico-propinico
p) Cloruro de acetilo
q) cido 5-formil-3-oxopentanoico
r) Cloruro de ciclohexanocarbonilo
s) cido 2-(3-amino-2,4,6-triiodofenil)butanoico
t) cido 7-[3,5-dihidroxi-2-(3-hidroxi-1-octenil)ciclopentil]heptanoico
u) cido 2-metilciclohexanocarboxlico
7. Escribir la formula estructural de un alcohol, un aldehdo y un cido derivados del pentano y del hexano.
8. Nombre los siguientes compuestos:
8.1 Alcanos, Alquenos y Alquinos
Tenga presente que:
CH3CH C
H2
CH2
CH CH3
CH3
CH3
=
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
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8.1 Continuacin:
16 17
18 19 20
21 22 23
24 25
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25
8.1 Continuacin:
Cl
BrCl
Cl Br
Cl
Cl
Br
Br
Cl
26 27 28 29
30 31 32
33 34 35 36
Br I
Br
Br
Cl
37 3839
40 4142
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8.1 Continuacin:
ClCl
Cl
I
Cl
43 44 45
46 47 48
49 50
8.2 Alcoholes y fenoles, Derivados halogenados, teres. Aminas. Aldehdos y
cetonas. cidos carboxlicos y derivados de cidos: steres, amidas y halogenuros. OH
NH2
OH
Cl NH2 Cl
OH O
O
O
Br OHOH
O
O
NH2
O
NO2
1 2 3 4 5
6 7 8 9
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8.2 Continuacin:
H
OH
OO
O H
Cl
O
O
OH
BrCN
NH2
OH
O
O
OH
O2NOH
O
O
O
NO2
O2N
OH
OH OH OH
O O
OOH
NO2
10 11 12 13
14 15 16
17 18 19
OH
F
O
NH2
O
OCNNH
OO2N
O
OMeO
OH
OCl
Br
CH3
OH
CH3
20 21 22
23 24 25
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8.2 Continuacin:
COOH
OH
NH2
NH2
Cl
Br
OH
COOH
OH
NH2
N
O
O
26 27 28
29 30
H
O
OH H
O O
O
O OH
HNH
O
O
OH
NH2
OH
Br
O
O
OH
O
NO2O2N
31 32 33 34
35 36 37
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8.2 Continuacin:
O O
OH
O
O
H
O
OH
OH
Cl
NHO
NO2
OHO
O H
38 39 40
41 42 43
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RESPUESTAS EJERCICIOS SELECCIONADOS
2.
3.
CH2 CH2 CH3 4.
Cicloalcanos monociclo CnH2n
Alquenos: CnH2n
Alquinos: CnH2n-2 6.1
ea
k l 6.2
a e
k l m 6.3
ja
k l m
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31
6.4
jh
k l m 6.5
a f k
l m
6.6
d i
k l m 6.7
OHOH
OHOH
b f
OHOH
OH
k l m
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32
6.8 Br
Br
NH2
d k
NH
Nl o 6.9
O O
O
H
O O
H
O
c k o p
6.10
O
OCl
HNH
OOH
O
I
NH2I
IOH
O
OH
O ClCOOH
O
O O
NH2
O O
N
f
k
s
a c d
g j
8.1
1. pentano
2. 3,4-dimetilheptano
19. 1-isopropil-3-metilciclohexano 34. 1,1,2,2-tetrametilciclobutano
46. 2,5-dimetilhexano
47. 3-etil-4-metilheptano
48. 3-etil-5-metilheptano
49. 4,5,7-trietil-2-metilnonano
50. 5-butil-7-etil-2,3-dimetilnonano
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33
8.2
1. 2-hexanol
5. 5-metil-3-hexanona
10. 3-isopropil-4-pentenal
15. 3-ciclopentil-2-hidroxi-5-nitrociclohexanona
18. cido-7-ciclopentil-3,5,7-trihidroxi-4,6-dioxoheptanoico
BIBLIOGRAFIA: 1. Qumica Orgnica. Francis A. Carey. Editorial McGraw Hill. 6 Edicin, 2006. 2. Qumica Orgnica Vol.1. Jos Luis Soto. Editorial Sntesis. 2 Edicin, 2003.
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34
GUIA N 2 UNIDAD N 3: EFECTOS MESOMRICOS E INDUCTIVOS Efectos electrnicos en sistemas saturados y en sistemas conjugados
Efecto electrnico de los sustituyentes sobre el centro de reaccin de cidos y
bases conjugadas orgnicas.
Efectos estricos y de solventes sobre basicidad y acidez.
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35
EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. Dibuje todas las estructuras resonantes para el in fenxido.
El in fenxido formado se estabiliza por la interaccin de su carga negativa con los
orbitales deslocalizados del ncleo aromtico, y de este modo es compartido.
2. Ordene los siguientes derivados nitrogenados segn su basicidad. Justifquelo
mediante formas resonantes.
NH2O2N .. NH2
..NH2..
NH2MeO ..
..
..
NH2MeO ..
..
..
NH2O2N ..
NH2..
NH2..
MeONH2
-
NH2N
+
-O
O- NH2
N+
-O
-O
NH2-
+
+ +
+
Amina alqulica.No hay deslocalizacin electrnica; es la ms bsica
Amina vinlica o enamina.La deslocalizacin electrnica la estabiliza y justifica su menor basicidad.
Amina vinlica.Con deslocalizacin extendida al grupo nitro.La presencia de este grupo estabiliza an ms a laamina por lo que su basicidad es menor que el caso anterior.
El efecto mesomrico dador +M del grupo -OCH3se opone a la deslocalizacin electrnica de la aminavinlica. En consecuencia, la basicidad de la aminaaumenta, respecto de las dos anteriores auqnue siguesiendo menos bsica que la primera.
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36
EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Escriba las estructuras de resonancia contribuyentes para cada una de las siguientes especies (No olvide indicar todos los electrones no enlazantes para el Cl, N y O)
CH2 CHCH2
CH
CH3CH2
BCl
ClClCH2 CH
Cl
H N O
-
1 2 3
4 5 6
7 8 9
2. Formlense todas las estructuras resonantes que pueden tener alguna contribucin en la descripcin de la molcula del 1,3,5-hexatrieno.
3. En la descripcin de la molcula del 2,4-pentadienal mediante el mtodo de la resonancia se pueden utilizar varias estructuras, formule las cuatro de mayor contribucin.
H
O
2,4-pentadienal
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37
4. Indique si es posible llegar por conjugacin a travs de dobles enlaces, desde el punto a los posibles b, en cada una de las siguientes molculas:
1 2 3
45
6 7
a
b
a
b ab
a
b
b2
b1
b3a1
a
b1b2
b3
b4
b5
a
b1
b3
b2
b4b1
b2
a
b3
b4
5. Los siguientes iones se forman como intermedios en determinadas reacciones orgnicas. Formlese en cada caso el conjunto de estructuras resonantes que pueden servir para describirlos:
ON OO
OCl
HH+
1 2 3 4
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38
6. Determine si los pares de estructuras son en realidad distintos compuestos o simplemente estructuras de resonancia de los mismos compuestos:
O O
O O
O O+ O
+
OHO H OH CH2 O
+
-
1. 2.
y
3.
y
4.
, y
y
5.
y
6.
7. Seale la naturaleza (dador o aceptor, a travs de dobles enlaces) de los siguientes grupos sustituyentes:
OCH3 CH3 N
CH3
CH3N
NH2 R
ONO2
1 2 3
4 5 6
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39
8. Para las siguientes parejas de estructuras de Lewis, indique cuales constituyen estructuras resonantes y cuales no:
CH2 CHO H CH3 CH
O
O+
H
:-
....O H
..
..:
..
..
H
ClH
H
ClH
CH3 CHCH
Cl Cl CH2
CH
CH2
CH3 N O....
....
CH3 N O..
:
y
1
2
y
y
3
+ +
4
y
5+ -
y
9. Explique y/o defina los siguientes conceptos:
a) Resonancia b) Estructuras contribuyentes c) Regla de Hckel d) cido e) Base f) cido conjugado g) Base conjugada h) Efecto inductivo i) Efecto mesomrico j) Carbocatin k) Carboanin l) Aromaticidad
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10. Explique mediante estructuras resonantes si los siguientes grupos sustituyentes
estabilizan, desestabilizan o no causan efectos sobre las cargas:
O
NH2 NO2
OMe
O
EtO NH2
NO2
O
+ +
+ +
+ +
- +
++
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
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11. Indique y explique que especies son aromticas y quienes no lo son:
N
N
N
O
-
+
+
+
++
+
-
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
13 14 15 16
12. Si en la molcula CH3-CH2-CH2-X, se sustituye por uno de los siguientes grupos o tomos:
F OH Mg I NH SiH3 NO
O
O CH3 NH2 NH3 S
--
- -
+
+
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11
Indique cuales ejercern sobre la cadena un efecto inductivo +I y cuales I.
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13. Dados los siguientes heterociclos aromticos realice las estructuras de resonancia que den cuenta de su aromaticidad y compruebe si cumplen la regla de Hckel. (Recomendacin: Coloque los electrones no enlazantes).
SNH
O O
N
N NH
N
S
N
N
N
1 2 3 4
5 6 7 8 14. Escriba estructuras resonantes para cada compuesto y ordnelas de acuerdo a sus
energas relativas. Si corresponde, indique si se trata de un sistema aromtico.
NH
O
NO
N
N
NH2
OH
O NO2
1 2
3 4
5 6 15. Dados los siguientes grupos sustituyentes, indique cuales son aceptores y cuales
dadores por efecto inductivo y efecto mesomrico.
-CN -F -NO2 -CH3 -OCH3 -BH3 -COCH3 -Br -I -NH2
16. En la siguiente tabla, seale como la naturaleza de un grupo sustituyente afecta o no afecta la acidez para el fenol.
Grupo orto meta para
Dador inductivo Dador mesomrico Aceptor inductivo aumenta
Aceptor mesomrico
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17. Explique porque el cido actico tiene un pKa=4,76 y el cido frmico pKa= 3,77 18. Indique cual es el protn ms cido de los siguientes compuestos.
H H
O OOH
O
O
1 2 3 19. Explique los siguientes valores de pKa:
cido actico 4,76 cido 2-fluor actico 2,66 cido 2-cloro actico 2,86 cido 2,2-dicloro actico 1,29 cido 2-bromo actico 2,86 cido 2-Yodo actico 3,12
20. Explique el efecto que provoca la presencia del tomo de cloro en el cido butanoico:
cido butanoico pKa= 4,82 cido 2-cloro butanoico pKa= 2,84 cido 3-cloro butanoico pKa= 4,06 cido 4-cloro butanoico pKa= 4,52
21. Explique el efecto que provoca la presencia del grupo metilo en los siguientes
cidos:
Me-CO2H pKa= 4,76 Me-CH2CO2H pKa= 4,88 Me2CHCO2H pKa= 4,86 Me3CCO2H pKa= 5,50
Me = metilo
22. Qu tipo de efecto provocan los siguientes sustituyentes? De qu naturaleza
son?.
Me3N+-CH2-CO2H pKa= 1,83 NC-CH2-CO2H pKa= 2,47 O2N-CH2-CO2H pKa= 1,68 MeCO-CH2-CO2H pKa= 3,58 MeO-CH2-CO2H pKa= 3,53
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23. Explique mediante estructuras resonantes los siguientes valores de pKa.
C6H5OH pKa= 9,95 o-O2N-C6H5OH pKa= 7,2 m-O2N-C6H5OH pKa= 8,35 p-O2N-C6H5OH pKa= 7,14 2,4-(O2N)2-C6H5OH pKa= 4,01
24. Explique mediante estructuras resonantes los siguientes valores de pKa
C6H5OH pKa= 9,95 o-Me-C6H5OH pKa= 10,28 m-Me -C6H5OH pKa= 10,8 p-Me -C6H5OH pKa= 10,19
25. Explique mediante estructuras resonantes los siguientes valores de pKa
C6H5CO2H pKa= 4,20 m-Me-C6H5CO2H pKa= 4,24 p-Me-C6H5CO2H pKa= 4,34
26. Explique mediante estructuras resonantes los siguientes valores de pKa
C6H5CO2H pKa= 4,20 o-O2N-C6H5CO2H pKa= 2,17 m-O2N-C6H5CO2H pKa= 3,45 p-O2N-C6H5CO2H pKa= 3,43 3,5-(O2N)2-C6H5CO2H pKa= 2,83
27. Explique mediante estructuras resonantes los siguientes valores de pKb
C6H5 NH2 pKb= 9,38 o-O2N-C6H5 NH2 pKb= 14,28 m-O2N-C6H5 NH2 pKb= 11,55 p-O2N-C6H5 NH2 pKb= 13,02
28. Explique mediante estructuras resonantes los siguientes valores de pKb
C6H5 NH2 pKb= 9,38 o-OH-C6H5 NH2 pKb= 9,28 m-OH-C6H5 NH2 pKb= 9,83 p-OH-C6H5 NH2 pKb= 8,50
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29. Indique para cada una de las siguientes parejas, cual compuesto es la base ms fuerte. Justifique brevemente su respuesta.
NH
NH
S S
NO2
O OO
A B
A B
A B
i)
ii)
iii)
30. Exponga claramente a que se debe la gran diferencia de pKa entre el cido benzoico y el cido saliclico.
COOH
OHCOOH
cido benzoico cido saliclico
pKa=2,98pKa=4,20
31. El fenol (pKa=10) se comporta como un cido dbil y dicho proceso puede ser descrito a travs de la siguiente ecuacin:
OH O
H++
Cuando se sustituyen hidrgenos aromticos del fenol por uno o ms grupos nitros se observan cambios importantes en la acidez de estos compuestos (1,2,3). Utilizando estructuras resonantes explique claramente estas diferencias de pKa.
OH
NO2
OH
NO2
OHNO2
NO2
pKa=9,3 pKa=7,2 pKa=4,0
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32. Existe diferencia en la acidez de los siguientes fenoles?. Justifique su respuesta
O
OH OH
O
33. Diga cual de las siguientes aminas es ms bsica. Justifique su respuesta.
NH2
O
NH2
O
34. Cual de los siguientes alcoholes es ms bsico. Justifique su respuesta.
OHOH
OH
NO2
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35. En los siguientes pares de molculas, identifique el ms cido. Demuestre mediante
estructuras resonantes.
OH OH COOH COOHNO2
COOH
COOHHOOC OHHOOC
NH3+
OMe
NH3+
CH3O
OMe
COOH
O
COOH
1 2
3 4
56
36. Compare y explique la acidez del protn marcado con (*) en la siguiente serie:
H H HO
* * *
1 2 3
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RESPUESTAS EJERCICIOS SELECCIONADOS
2.
- - -
- - -
+++
+ + + 3.
O
H
O
H
O
H
O
H
- - -+++
5.
-
..: ::
..O O
.. ..
....
-
--O :..O
.. ..:..-
O
O O..
..
..:
-:..
3)
1)
8. Los compuestos 1 y 4 no son estructuras resonantes. Las estructuras formuladas
en 2, 3 y 5 si lo son. 12. 1. Efecto I 2. Efecto I 3. Efecto +I 4. Efecto + 5. Efecto +I 6. Efecto I 7. Efecto +I 8. Ningn efecto 9. Efecto I 10. Efecto +I Efecto -I 18.
O
H H
::
H
O::.. -
3)
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29. ii) A. El cido conjugado del compuesto B, es ms cido debido al efecto inductivo del grupo nitro.
iii) A. El enolato B esta estabilizado por resonancia. El cido conjugado B es ms cido que el de A.
BIBLIOGRAFIA: 1. Qumica Orgnica. Francis A. Carey. Editorial McGraw Hill. 6 Edicin, 2006. 2. Qumica Orgnica Vol.1. Jos Luis Soto. Editorial Sntesis. 2 Edicin, 2003. 3. Qumica Orgnica. Juan Llorens Molina. Editorial Tbar. 1 Edicin, 2008.
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GUIA N 3 UNIDAD N 4: ISOMERA Elementos de simetra molecular: isomera estructural; estereoismeros,
conformacin de alcanos y cicloalcanos. Isomera geomtrica.
Concepto de la luz polarizada. Polarmetro. Rotacin ptica observada y
especfica.
Concepto de Quiralidad. Enantimeros , Diasteroismeros, compuestos Meso.
Determinacin de la configuracin absoluta y relativa. Frmulas de proyeccin
de Newman y Fischer. Nomenclatura de Cahn, Ingold y Prelog. Reglas de
secuencia.
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EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. Proponga un diagrama de relaciones energticas entre las conformaciones del etano.
Desarrollo: El etano, un hidrocarburo simple tiene dos conformaciones distintas: la conformacin alternada y la conformacin eclipsada que se consigue a medida que se rota en 60 Se ha destacado en rojo un tomo de hidrgeno para visualizar la rotacin.
Hay tres conformaciones alternadas y tres conformaciones eclipsadas.
Por lo tanto el diagrama de energa versus ngulos diedro es:
H H
HH
H
60
H
H HH
H
H
H
H H
HH
H
H
Inicial 060
60
120
H HH
H
H
H
H H
HH
H
H
180
60
240
60
60
H HH
H
H
H
300H H
HH
H
H
60
360 (= a 0)
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2. Para la siguiente molcula indicar la configuracin R o S de los carbonos asimtricos.
NO
OH
H
NH2H
COOH
H Un carbono asimtrico o carbono quiral es un tomo de carbono que est enlazado con cuatro elementos diferentes. La presencia de uno o varios tomos de carbono asimtrico en un compuesto qumico es responsable de la existencia de isomera ptica. En esta molcula existen 4 tomos de carbono asimtricos marcados con asterisco (*)
NO
OH
H
NH2H
COOH
H
S
R
S
S* * *
*
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EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Defina los siguientes conceptos:
a) Isomera b) Estereoisomera c) Configuracin d) Confrmero e) Conformacin
2. Escriba la estructura de los siguientes alquenos:
a) trans-3-metil-2-penteno b) trans-2-bromo-3-hidroxi-2-penteno c) (2E, 4Z)-3-cloro-2,4-hexadieno d) Z-1-bromo-2-cloro-1-fluorpropeno e) cido (E)-3-tertbutil-2-fenil-4-metil-2,4-pentadienoico f) trans-1-deuteriopropeno g) (2E, 4Z)-4-cloro-2,5-dimetil-2,4-heptadienal h) (2E, 4Z, 6E, 8E)-1-cloro-3-metil-2,4,6,8-decantetraeno i) (Z)-2-Dimetilamino-2-buteno
3. Aplicando la nomenclatura Z-E, nombre los siguientes compuestos:
Cl
CHO
Br
H
NH2CH2 CH2SH
(CH3)N COOHHH
Cl
H
H
a) b)
c) d)
4. En torno a los enlaces marcados, realice el anlisis conformacional de los siguientes alcanos:
a) b)
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5. Formule la 2-pentanona y tomando este compuesto como base: a) Represente en proyeccin de Newman la conformacin ms estable por
giro en torno al enlace C3-C4. b) Formule un ismero constitucional de funcin c) Formule un ismero constitucional de cadena d) Formule un ismero constitucional de posicin
6. Dibuje las dos conformaciones silla de cada uno de los siguientes compuestos, indicando la posicin axial o ecuatorial en que se encuentre cada grupo metilo.
a) Trans-1,2-dimetilciclohexano b) Cis-1,2-dimetilciclohexano c) Trans-1,3-dimetilciclohexano d) Cis-1,3-dimetilciclohexano.
7. Aunque pueden representarse dos posibles conformaciones silla para el cis-4-ter-butilciclohexanol, existe fuerte evidencia de que el compuesto existe casi de forma exclusiva bajo una de las dos formas. Prediga la conformacin de dicha forma favorable.
8. Indique cuales de los siguientes compuestos tiene algn carbono asimtrico y selelo:
a) H3C-CHOH-CH2-CH2-CHOH-CH3 b) H3C-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CHO c) H3C-CH2-CO-CH2-CH2-CH3 d) H3C-CH=CH-CH3 e) H3C-CH2-CH(CH3)-CH2-CHO f) H3C-CHOH-C6H5 g) H3C-CHOH-CH2-CHOH-CH2-CHOH-CH3 h) CH2OH-CHOH-CH2OH (glicerina) i) HOOC-CHOH-CHOH-COOH (cido tartrico) j) HOOC-CHOH-CHOH-CHOH-COOH
9. a) Asigne la conformacin absoluta a los centros asimtricos de los cuatro ismeros del 3-fenil-2-butanol.
b) Las molculas son relativamente libres en cuanto a su rotacin sobre el enlace carbono-carbono central. Afectar la conformacin a las asignaciones configuracionales?.
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10. Dibuje frmulas estructurales tridimensionales para los estereoismeros del aminocido Treonina (cido 2-amino-3-hidroxibutanoico). Asigne las configuraciones absolutas para cada uno de los carbonos asimtricos. Indique que estructuras sern enantimeros y cuales diasteremeros.
11. Seale los carbonos asimtricos de las siguientes molculas (recuerde que muchos tomos de hidrgeno no se dibujan para simplificar):
N
O
H
OCOOH
CH2OH
OHCH3
CH3
O
cido Clavulnico 5-alfa-dihidrotestosterona
12. Indicar cuales de las siguientes estructuras son quirales y cuales no. Seale la razn de la quiralidad.
OH
H CH3H
HOH
N
CH2CH2CH3
CH3 HCH2CH3
Br
DH
OHCH2CH3
CH3
NH2
CH3
OH
O
H
Cl
CH3
HH
CH3
O
OHH
O
H OH
Cl
CH2ClCH3
ClH
H
NCH3 CH2CH3H
..
N
OH
OH
H
a) b) c) d)
e) f) g) h)
i) j) k)l)
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13. Indique las configuraciones R o S de los carbonos asimtricos de las siguientes
molculas (recuerde que muchos tomos de hidrgeno no se dibujan para simplificar).
O Br
OH
CH3 Br
OMe
O
ClCl
H
H
HOH
O
OHH
OH H
HOH
CH3
OHH
COOHH NH2
ClHOHCH3
CHO
COOH
a)b) c)
d) e)
14. Indique las configuraciones R o S de los siguientes compuestos:
CH3
CH2CH3
CH=CH2BrH
CH(CH3)
CH=CH2F
H
CH(CH3)2
CH3
CO-CH3
OH
CHO
COOHCl
OH
NH2
CH3
CH2CH3
H
a) b) c)
d)e) f)
15. Para cada estructura represente todos los estereoisomeros. Determine la configuracin absoluta de los carbonos asimtricos, si es que los hay, diga la relacin que hay entre los estereoismeros (enantiomeros, diastereoismeros, meso).
OHOH
CH2OHHH
CHO
CH3
CH3 CH3
H
HH CH3
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16. Identificar la relacin entre los pares de molculas representadas a continuacin como enantimeros, diastereoismeros, o idntica.
CH3
ClBrH
CH3
BrClH
CH3BrHClH
CH3
ClCH3HCH3H
Br
CH3BrHClH
CH3
ClCH3HBrH
CH3
OH
H
OH
H
H
OH
H
OH
H
Cl
Cl
H
Cl
H
H
Cl
H
OHCl
HCH3
OH
H
OHCl
CH3OH
H
a) b)
yy
c)d)
e)
yy
yy
f)
17. Dibuje formulas de proyeccin de Newman de un rotmero de cada uno de los
siguientes compuestos. Indique en que casos el compuesto puede ser pticamente activo.
A B C D
CH3
CH3
C2H5
C2H5
CHO
CH2OH
COOH
COOH
H Br OH H OH CH3H OH
Br H H OH H OH CH3 OH
18. Convierta las siguientes proyecciones de Fischer en frmulas caballete:
a) b) c) d)
NH2
COOH
CH3
H
CH2OH
CH3
H Br
H Cl
CHO
CH2OH
CH2OH
CH3
H OH Br Cl
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19. Determine cuales son los carbonos asimtricos en las siguientes molculas y su configuracin absoluta.
CH3
OH
DH
CO2H
H
OHCOCH3
CH2CH3
Br
H Cl
OH
CH3
H CHO
H
CH3
Cl F
OCH3
H5C2CH3
CH3
CH
a b c
d e f g
CH3
Cl
H
H
OH
CH3 Cl
H
CH2CH3
HH
CH3
H
FH
Cl HCH3
Br
CH3
O
FCl
CH4
h ij
k l
m n
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20. Dibuje claramente todas las conformaciones posibles para cada uno de los compuestos siguientes y determine cual de los confrmeros es el ms estable; dibuje el diagrama de energa en cada caso:
a) Cis-1,3-dimetilciclohexano b) Trans-1,3-dimetilciclohexano
21. Indique la relacin entre las estructuras describindolas como enantimeros, diasteremeros, compuestos meso o idnticos y en cada caso determine la configuracin absoluta de cada carbono quiral en el primer compuesto de cada serie.
BrBr
BrBr
CH3
Cl H
Br
CH3
Br Cl
H
CH3
H Br
H
CH3
ClCH3
H Cl
H
CH3
Br
H
CH3CH3
H
H
CH3CH3
H
H
OH
CH3
OH
H C2H5
H
CH3
OH
C2H5
OHH
a)
b)
c)
d)
e)
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22. Respecto de la siguiente molcula indique:
CH3
CH3
H
a) Marque con un asterisco (*) cual o cuales son los carbonos asimtricos en la molcula.
b) Indique la configuracin absoluta de cada uno de ellos. c) Dibuje todos los confrmeros silla de la molcula.
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RESPUESTAS EJERCICIOS SELECCIONADOS
2.
H
COOH
(CH3)2Na) e)
i)
3. a) Z; b) Z; c) E; d) 2Z, 4Z, 6E. 4. a) En el 2-metilbutano las seis conformaciones ms caractersticas son:
MeMe
Me Me Me MeMeMe
MeMe
Me
Me
MeMe
Me
Me
MeMe
1 2 3 4 56
Las conformaciones alternadas 1 y 3 tienen la misma estabilidad y son ms estables que la 5. La eclipsada ms estable es 2. El orden de estabilidad es, por tanto: 1=3 > 5 >> 2 > 4 = 6. 5.
COCH3
H
H
H
H O
H
O
O
O a) b) c) d)
8. Los carbonos asimtricos se sealan en negrita cursiva y con efecto subrayado: a) H3C-CHOH-CH2-CH2-CHOH-CH3 b) H3C-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CHO c) H3C-CH2-CO-CH2-CH2-CH3 d) H3C-CH=CH-CH3 e) H3C-CH2-CH(CH3)-CH2-CHO f) H3C-CHOH-C6H5 g) H3C-CHOH-CH2-CHOH-CH2-CHOH-CH3 h) CH2OH-CHOH-CH2OH (glicerina) i) HOOC-CHOH-CHOH-COOH (cido tartrico) j) HOOC-CHOH-CHOH-CHOH-COOH 11.
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N
O
H
OCOOH
CH2OH
OHCH3
CH3
O
cido Clavulnico 5-alfa-dihidrotestosterona
*
*
*
* * *
*
*
*
12. a) Quiral b) Quiral c) Quiral d) No quiral e) Quiral f) Quiral g) Quiral h) No quiral i) No quiral j) Quiral k) No quiral l)No quiral 13.
O Br
OH
CH3 Br
OMe
O
ClCl
H
H
HOH
O
OHH
OH H
HOH
CH3
OHH
COOHH NH2
ClHOHCH3
CHO
COOH
a)b) c)
d) e)
S
R
S
S SS
R R
R
R
R
S
S
R
R
14. a) R b) S c) R d) R e) R f) R 16. a) Enantimeros b) misma molcula c) Diastereoismeros d) misma molcula e) Enantimeros f) Enantimeros
BIBLIOGRAFIA: 1. Qumica Orgnica. Francis A. Carey. Editorial McGraw Hill. 6 Edicin, 2006. 2. Qumica Orgnica Vol.1. Jos Luis Soto. Editorial Sntesis. 2 Edicin, 2003
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GUIA N 4 UNIDAD N 5: Tipos de reacciones qumicas Reacciones con ruptura hemoltica. Radicales libres y su estabilidad.
Halogenacin de alcanos.
Ruptura de enlace heteroltico (reacciones polares). Estabilidad de
carbocationes y carbaniones.
Reacciones de adicin a dobles enlaces.
Reacciones de sustitucin nucleofilica. Mecanismos de sustitucin uni y
bimolecular (SN1 y SN2).
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EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. Justifique el orden de reactividad de los siguientes alquenos frente a las reacciones de hidratacin catalizada por cidos.
H H
HH
H
H CH3
CH3 CH3 CH3
CH3CH3
AUMENTA LA REACTIVIDAD
La reaccin de hidratacin catalizada por cidos comienza por el ataque de un protn del cido sobre la nube del alqueno para producir un carbocatin.
H3O+H
OH2+ +
Por un lado, la densidad electrnica de la nube aumenta, conforme aumenta la sustitucin del doble enlace ya que los grupos alquilo presentan un ligero efecto electrn donante. Al aumentar la densidad electrnica aumenta su reactividad frente a electrfilos, pero la razn de mayor peso es el tipo de intermedio que se genera en cada caso. Para el eteno, se produce un carbocatin primario, para el (E)-2-buteno un carbocatin secundario y para el 2,3-dimetil-2-buteno un carbocatin terciario. El orden de reactividad de los carbocationes es:
Terciario > secundario > primario > metilo
2. Indique el producto de la siguiente reaccin:
HCl
La reaccin con HCl conduce a la formacin de un haluro de alquilo, mediante una adicin Markovnikov. Segn el mecanismo propuesto, el H+ acta como electrfilo, se produce el carbocatin ms estable de los posibles (el secundario) y el in cloruro acta como nuclefilo, atacando al carbono que tiene carga positiva para dar el cloruro de alquilo secundario.
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H+
ClCl
+
3. Indique el producto que se obtiene en la siguiente reaccin:
H
HH I NaOH+
El yodometano es un sustrato primario el cual se ve favorecido en reacciones del tipo SN2. El mecanismo siguiente muestra el ataque por el nuclefilo (in hidrxido), la formacin del estado de transicin y el desprendimiento del grupo saliente (in yoduro).
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EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Proponga un mecanismo detallado que explique la formacin del producto de la reaccin en cada caso:
OH
S
F
OH
H2SO4
O
S
F
CH3
H
O
H
OHH
+
H2O
O
OHOH
H+
H2O O
OH
CH2
H+
O
OH
COOCH3BrH
Br
COOCH3
+
OH
OHCH3
O
CH3
H+
H2O
a)
b)
c)
d)
e)
f)
2. Teniendo en cuenta los efectos electrnicos que el grupo metxido (-OMe) puede ejercer sobre un tomo de carbono positivo, formule el catin p-metoxibencilo como un hbrido de cinco estructuras resonantes y seale las dos de mayor contribucin. Ser este carbocatin ms o menos estable que el carbocatin bencilo?
CH2CH2MeO....
++
carbocatin bencilocatin p-metoxibencilo
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3. Indique cual de los siguientes derivados halogenados es primario, secundario o terciario.
Cl CH3Cl
BrCl
Br
a) b)
c) d)
e)
4. El carbanin ciclopentadienuro es sumamente estable y se puede describir
como un hbrido de las siguientes estructuras cannicas:
..-..-
..- ..-..-
Comprese su estructura con la del benceno y d una explicacin de su estabilidad. Formule las estructuras resonantes del carbocatin cicloheptatrienilo y, en la misma lnea de comparacin, indique que cabe esperar de su estabilidad.
5. Ordene por estabilidad los siguientes carbocationes:
CH3
C+
H
CH3
CH3
C+
H
NO2
O
C+
H
CH3
OCH3
CH3
C+
CH3 CH3
OCH3
C+
H CH3
a b c d
e f g
C+ CH3HC
+ CH3H
O2N
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6. La butanona puede formar dos carbaniones que se pueden describir en trminos del mtodo de la resonancia como hbridos de dos estructuras cannicas o resonantes:
..-
O O
O..-
O-
Carbanin I
Carbanin II
Compare ambos carbaniones e indique: a) Cul de las dos estructuras en cada caso tendr una mayor
contribucin en la descripcin de la especie? b) Qu tipo de efecto estabilizante ejerce el grupo carbonilo en ambos
casos? c) Cul de los dos carbaniones debe ser ms estable y por qu?
7. Ordene los siguientes carbocationes de mayor a menor estabilidad.
C+
H
C+
C+
CH3
C+ H C
+
OCH3 C+
C+
CN
C+
NH2 C+
C+
O2NC
+
NO2
CH3 NO2
C+
b)
a)
c)
d)
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a) Suponiendo que todos reaccionan va SN1, prediga cual o cuales son
los productos de reaccin con: H2O, CH3OH, NaCl. b) Suponiendo que todos reaccionan va SN2 prediga cual o cuales son
los productos de reaccin con: NaOH, CH3ONa, KI c) Indique el nombre de cada producto formado.
8. Defina o explique los siguientes conceptos:
a) Nucleofilo (fuerte, moderado y dbil) b) Electrfilo c) Grupo saliente (bueno y malo) d) Sustrato e) Cintica primer orden f) Sustitucin nucleofilica g) Sustitucin nucleofilica unimolecular h) Sustitucin nucleofilica bimolecular i) Cintica de segundo orden j) Solvente polar k) Solvente apolar l) Solvatacin m) Impedimento estrico n) Racemizacin o) Inversin de la configuracin p) Retencin de la configuracin
9. Se tienen los siguientes pares de nuclefilos:
a) OH-, H2O b) Br- y I- c) NH3 y Cl- d) CH3OH y CH3O- Indique cual es ms fuerte como nuclefilo
10. Se tienen los siguientes pares de grupos salientes:
a) OH-, H2O b) F- y I- c) NH3 y Cl- d) CH3OH y CH3O-
Indique quien es mejor grupo saliente
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11. Indicar cuales de las siguientes proposiciones estn relacionad as con la sustitucin nucleoflica SN1, cuales con la SN2 y cuales son aplicables a ambos mecanismos.
a) Es estereoespecfica b) Est ms favorecida en yoduros y menos en fluoruros. c) La velocidad de la reaccin no depende de la concentracin del nuclefilo d) Compite la reaccin de eliminacin e) A partir de un enantimero se obtiene una mezcla racmica f) Est favorecida en haluros terciarios g) Transcurre mediante un mecanismo de carbocationes h) Es sensible a impedimentos estricos i) Puede dar lugar a transposiciones j) Est favorecida cuando el nuclefilo es de fuerza media-baja k) Es una reaccin concertada l) Se pasa por un nico estado de transicin
12. En los siguientes pares de nuclefilos indique cual es el ms fuerte:
a) CH3S- y HS- b) HS- y OH- c) Br- y Cl- d) R3N: y :NH3 e) R-OH y H2O f) R-O- y R-OH
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