1. Instituto Tecnológico de Cd. Altamirano
Unidad IV
Lic. Biología
“Química del carbono”
Alumno: Alejandro González H.
Profesora: Erika Oropesa Bruno
2. QUIMICA ORGANICA
La química orgánica se constituyó como disciplina en los años treinta.
El desarrollo de nuevos métodos de análisis de las sustancias de origen
animal y vegetal, basados en el empleo de disolventes como el éter o el
alcohol, permitió el aislamiento de un gran número de sustancias
orgánicas que recibieron el nombre de "principios inmediatos". La
aparición de la química orgánica se asocia a menudo al descubrimiento,
en 1828, por el químico alemán Friedrich Wöhler, de que la sustancia
inorgánica cianato de amonio podía convertirse en urea, una sustancia
orgánica que se encuentra en la orina de muchos animales. Antes de
este descubrimiento, los químicos creían que para sintetizar sustancias
orgánicas, era necesaria la intervención de lo que llamaban ‘la fuerza
vital’, es decir, los organismos vivos. El experimento de Wöhler rompió
la barrera entre sustancias orgánicas e inorgánicas. Los químicos
modernos consideran compuestos orgánicos a aquellos que contienen
carbono e hidrógeno, y otros elementos (que pueden ser uno o más),
siendo los más comunes: oxígeno, nitrógeno, azufre y los halógenos.
http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_org%C3%A1nica
3. Diferencias entre Compuestos
Orgánicos e Inorgánicos
Sus moléculas pueden contener átomos de cualquier
elemento, incluso carbono bajo la forma de CO, CO2,
carbonatos y bicarbonatos.
Se conocen aproximadamente unos 500000 compuestos.
Son, en general, "termo estables" es decir: resisten la acción
del calor, y solo se descomponen a temperaturas superiores
a los 700ºC.
Tienen puntos de ebullición y de fusión elevados.
Muchos son solubles en H2O y en disolventes polares.
Fundidos o en solución son buenos conductores de la
corriente eléctrica: son "electrólitos".
Las reacciones que originan son generalmente
instantáneas, mediante reacciones sencillas e iónicas.
4. COMPUESTOS ORGÁNICOS
Sus moléculas contienen fundamentalmente átomos de C, H, O, N, y en
pequeñas proporciones, S, P, halógenos y otros elementos.
El número de compuestos conocidos supera los 10 millones, y son de gran
complejidad debido al número de átomos que forman la molécula.
Son "termolábiles", resisten poco la acción del calor y descomponen bajo de los
300ºC. suelen quemar fácilmente, originando CO2 y H2O.
Debido a la atracción débil entre las moléculas, tienen puntos de fusión y
ebullición bajos.
La mayoría no son solubles en H2O (solo lo son algunos compuestos que
tienen hasta 4 ó 5 átomos de C). Son solubles en disolventes orgánicos: alcohol,
éter, cloroformo, benceno.
No son electrólitos.
Reaccionan lentamente y complejamente.
http://conociendoquimica.blogspot.mx/2008/10/diferencias-entre-compuestos-orgnicos-e.html
5. Estructura y propiedades del
átomo de carbono
El carbono puede unirse consigo mismo formando
polímeros, que son compuestos de elevado peso moléculas,
constituyendo cadenas abiertas
El átomo de carbono se presenta como un sólido de color
negro, a excepción del diamante y el grafito que son
cristalinos.
La densidad del carbono es de 3.51 g/cc, se funde a 3527° C,
hierve a 4200° C. De igual manera constituye ciclos, o
cadenas cerradas; forman figuras geométricas regulares
El ciclo propano y el ciclo butano son inestables.
Los más estables son el ciclo pentano y ciclo hexano
6. Tipos de carbonos de acuerdo a su
posición
Primarios.- Si están en los extremos
Secundarios.- Si son intermedios y unidos a dos carbonos
contiguos
Terciarios.- Si en su estructura se unen a tres carbonos
contiguos
Cuaternarios.- Si saturan sus cuatro enlaces con cuatro
carbonos contiguos
Se encuentra ubicada en la tabla periódica en el segundo
periodo, su número atómico es 6 y su masa atómica es 12
Da (Dalton), tiene cuatro electrones de valencia en su
último nivel de energía los que determinan todas sus
propiedades químicas.
http://organicaudla3.wikispaces.com/Estructura+y+propie
dades+del+%C3%A1tomo+de+carbono
7. Importancia de grupos funcionales
Las propiedades químicas específicas de una molécula
orgánica derivan principalmente de los grupos de
átomos conocidos como grupos funcionales. Estos
grupos están unidos al esqueleto de carbono,
reemplazando a uno o más de los hidrógenos que
estarían presentes en un hidrocarburo.
8. Grupo Nombre Importancia biológica
– OH Hidroxilo Polar, y por esta razón soluble en agua; forma puentes
de hidrógeno
– C=O Carboxilo Ácido débil (dador de hidrógeno); cuando pierde un
I ion hidrógeno adquiere carga negativa:
OH – C=O
I
O - + H+
–N–H Amino Base débil (aceptor de hidrógeno); cuando acepta un
I ion hidrógeno adquiere carga positiva:
H H
I
– N+ – H
I
H
H Aldehído Polar, y por esta razón soluble en agua; caracteriza a
I algunos azúcares
– C=O
9. – C=O Cetona (o Polar, y por esta razón soluble en agua;
I carbonilo caracteriza a otros azúcares
H Metilo Hidrológico (insoluble en agua)
I
–C–H
I
H
O Fosfato Ácido (dador de hidrógeno); en solución
II presenta habitualmente carga negativa:
– P – OH O
I II
OH – P – O- + 2H+
I
O-
thttp://www.angelfire.com/magic2/bioquimica/grupos_funcionales1.htm
10. Alcanos
Los alcanos son hidrocarburos saturados, están formados
exclusivamente por carbono e hidrógeno y únicamente hay
enlaces sencillos en su estructura.
Fórmula general: CnH2n+2 donde “n” represente el número
de carbonos del alcano.
Esta fórmula nos permite calcular la fórmula molecular de un
alcano. Por ejemplo para el alcano de 5 carbonos: C5H [(2 x 5)
+2] = C5H12
Serie homóloga.- Es una conjunto de compuestos en los
cuales cada uno difiere del siguiente en un grupo metileno (-
CH2-), excepto en los dos primeros.
11. Serie homóloga de los alcanos
Fórmula Nombre Fórmula semidesarrollada
molecular
Metano
Etano
Propano
Butano
Pentano
Hexano
Heptano
Nonano
Decano
La terminación sistémica de los alcanos es ANO. Un compuestos con esta terminación en el
nombre no siempre es un alcano, pero la terminación indica que es un compuesto saturado
y por lo tanto no tiene enlaces múltiples en su estructura.
12. Propiedades y usos de los alcanos
El estado físico de los 4 primeros alcanos: metano, etano,
propano y butano es gaseoso. Del pentano al hexadecano (16
átomos de carbono) son líquidos y a partir de heptadecano (17
átomos de carbono) son sólidos.
El punto de fusión, de ebullición y la densidad aumentan
conforme aumenta el número de átomos de carbono.
Son insolubles en agua
Pueden emplearse como disolventes para sustancias poco polares
como grasas, aceites y ceras.
El gas de uso doméstico es una mezcla de alcanos,
principalmente propano.
El gas de los encendedores es butano.
El principal uso de los alcanos es como combustibles debido a la
gran cantidad de calor que se libera en esta reacción. Ejemplo:
13. Nomenclatura de alcanos
Las reglas de nomenclatura para compuestos orgánicos e inorgánicos son
establecidas por la Unión Internacional de Química pura y aplicada, IUPAC (de sus
siglas en inglés).
A continuación se señalan las reglas para la nomenclatura de alcanos. Estas reglas
constituyen la base de la nomenclatura de los compuestos orgánicos.
La base del nombre fundamental, es la cadena continua más larga de átomos de
carbono.
La numeración se inicia por el extremo más cercano a una ramificación. En caso de
encontrar dos ramificaciones a la misma distancia, se empieza a numerar por el
extremo más cercano a la ramificación de menor orden alfabético. Si se encuentran
dos ramificaciones del mismo nombre a la misma distancia de cada uno de los
extremos, se busca una tercera ramificación y se numera la cadena por el extremo
más cercano a ella.
Si se encuentran dos o más cadenas con el mismo número de átomos de carbono, se
selecciona la que deje fuera los radicales alquilo más sencillos. En los isómeros se
toma los lineales como más simples. El n-propil es menos complejo que el isopropil.
El ter-butil es el más complejo de los radicales alquilo de 4 carbonos.
Cuando en un compuestos hay dos o más ramificaciones iguales,no se repite el
nombre, se le añade un prefijo numeral. Los prefijos numerales son:
14. Número Prefijo
2 Di o bi
3 Tri
4 Tetra
5 Penta
6 Hexa
7 Hepta
Se escriben las ramificaciones en orden alfabético y el nombre del alcano que
corresponda a la cadena principal, como una sola palabra junto con el último
radical. Al ordenar alfabéticamente, los prefijos numerales y los prefijos n-,
sec- y ter- no se toman en cuenta.
Por convención, los números y las palabras se separan mediante un guión, y
los números entre si, se separan por comas.
La comprensión y el uso adecuado de las reglas señaladas facilitan la escritura
de nombres y fórmulas de compuestos orgánicos.
15. Radicales alquilo
Cuando alguno de los alcanos pierde un átomo de
hidrógeno se forma un radical alquilo. Estos radicales
aparecen como ramificaciones sustituyendo átomos de
hidrógeno en las cadenas.
Los radicales alquilo de uso más común son:
Las líneas rojas indican el enlace con el cual el
radical se une a la cadena principal. Esto es muy
importante, el radical no puede unirse por cualquiera
de sus carbonos, sólo por el que tiene el enlace libre.
16.
17. Ejemplos de nomenclatura de
alcanos
Buscamos la cadena de carbonos continua más larga y numeramos por el
extremo más cercano a un radical, e identificamos los que están presentes.
18. La cadena continua más larga tiene 7 carbonos y se empezó la
numeración por el extremo derecho porque es el más cercano
a un radical. . Identificamos los radicales y el número del
carbono al que están unidos, los acomodamos en orden
alfabético y unido el último radical al nombre de la cadena.
4-ETIL-2-METILHEPTANO
19. Buscamos la cadena continua de carbonos más larga, la cual
no tiene que ser siempre horizontal. Numeramos por el
extremo más cercano a un radical, que es el derecho.
Ordenamos los radicales en orden alfabético y unimos el
nombre de la cadena al último radical.
5-ISOPROPIL-3- METILNONANO
20. Alquenos
Los alquenos son compuestos insaturados que contienen en
su estructura cuando menos un doble enlace carbono-
carbono.
Fórmula general: CnH2n
Por lo tanto, los alquenos sin sustituyentes tienen el doble de
hidrógenos que carbonos.
La terminación sistémica de los alquenos es ENO.
El más sencillo de los alquenos es el eteno, conocido más
ampliamente como etileno, su nombre común.
La mayor parte de los alquenos se obtienen del petróleo crudo y
mediante la deshidrogenación de los alcanos.
21. Propiedades y usos
Los primeros tres compuestos, eteno (etileno), propano y
buteno, son gaseosos a temperatura ambiente; los siguientes
son líquidos hasta los que tienen más de 16 carbonos que son
sólidos.
Son relativamente poco solubles en agua, pero solubles en
ácido sulfúrico concentrado y en solventes no polares.
Su densidad, punto de fusión y de ebullición se elevan
conforme aumenta el peso molecular.
El uso más importante de los alquenos es como materia
prima para la elaboración de plásticos.
22. Alquenos de importancia
El etileno o eteno es un gas incoloro, insípido y de olor etéreo
cuya fórmula es CH2=CH2. Se usan grandes cantidades de etileno
(eteno) para la obtención del polietileno, que es un polímero.
(sustancia formada por miles de moléculas más pequeñas
que se conocen como monómeros). Por ejemplo del
polietileno el monómero es el etileno. El polietileno es un
compuesto utilizado en la fabricación de envolturas, recipiente,
fibras, moldes, etc..
El etileno es utilizado en la maduración de frutos verdes como
piñas y tomates. En la antigüedad se utilizó como anestésico
(mezclado con oxígeno) y en la fabricación del gas mostaza
(utilizado como gas de combate).
El propeno,(nombre común propileno), se utiliza para elaborar
polipropilenoy otros plásticos, alcohol isopropílico (utilizado para
fricciones) y otros productos químicos.
23. Varias feromonas u hormonas sexuales de insectos, son
alquenos.
Los carotenos y la vitamina A, constituyentes de los
vegetales amarillos como la zanahoria, y que son
utilizados por los bastoncillos visuales de los ojos,
también son alquenos. El licopeno, pigmento rojo del
jitomate, es un alquenos. Las xantinas colorantes
amarillos del maíz y la yema de huevo, también son
alquenos.
. El teflón es muy resistente a las acciones químicas y a
las temperaturas altas, se elabora a partir de
tetrafluoroetileno utilizando peróxido de hidrógeno
como catalizador.
24. Nomenclatura de alquenos
En la selección de la cadena más larga, los carbonos que forman el doble
enlace, siempre deben formar parte de la cadena principal y la
numeración se inicia por el extremo más cercano al enlace doble. Al
escribir el nombre de la cadena de acuerdo al número de átomo de carbonos, se
antepone el número más chico de los dos átomos con el enlace doble y al
final se escribe la terminación ENO.
Ejemplos:
25. La cadena principal incluye los carbonos que forman el doble
enlace y la numeración se inicia por el extremo más cercano
al doble enlace. El nombre sería entonces:
3-METIL-1-HEPTENO
El alcano de 7 carbonos seria heptano, cambiamos la
terminación ano por eno y como el doble enlace está entre
los carbonos 1 y 2, se antepone el número 1 a la extensión
de la cadena.
26. Seleccionamos la cadena más larga que contenga el
doble enlace e iniciamos la numeración por el extremo
más cercano al doble enlace .
6-ETIL-4-ISOPROPIL-7-METIL-3-OCTENO
27. Alquinos
Los alquinos son hidrocarburos insaturados que contienen
en su estructura cuando menos un triple enlace carbono-
carbono.
Fórmula general: CnH2n-2
La terminación sistémica de los alquinos es INO.
El más sencillo de los alquinos tiene dos carbonos y su
nombre común es acetileno, su nombre sistémico etino.
28. Propiedades físicas y usos de los
alquinos
Los tres primeros alquinos son gaseosos en
condiciones normales, del cuarto al decimoquinto son
líquidos y los que tienen 16 o más átomos de carbono
son sólidos.
La densidad de los alquinos aumenta conforme
aumenta el peso molecular.
29. Alquinos importantes
El más importante de ellos es el
acetileno utilizado en la
elaboración de materiales como
hule, cueros artificiales, plásticos
etc. También se usa como
combustible en el soplete
oxiacetilénico en la soldadura y para
cortar metales.
30. Nomenclatura de alquinos
En la selección de la cadena más larga, los carbonos que
forman triple enlace, siempre deben formar parte de la
cadena principal y la numeración se inicia por el
extremo más cercano al enlace triple. Al escribir el
nombre de la cadena de acuerdo al número de átomo de
carbonos, se antepone el número más chico de los dos
átomos con el enlace triple y al final se escribe la
terminación INO.
31. Seleccionamos la cadena continúa más larga que contenga
los carbonos con triple enlace, empezando la numeración por
el extremo más cercano al triple enlace. Nombramos los
radicales en orden alfabético y la longitud de la cadena con
terminación INO, anteponiendo el número más pequeño de
los carbonos unidos con enlace triple.
6-ETIL-3-METIL-3-
NONINO
http://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaii
/alcanos.cfm#regreso
32. Isomería de compuestos
compuestos orgánicos
La isomería es una propiedad de ciertos compuestos
químicos que con igual fórmula molecular (fórmula química
no desarrollada) es decir, iguales proporciones relativas de
los átomos que conforman su molécula, presentan
estructuras moleculares distintas y, por ello, diferentes
propiedades. Dichos compuestos reciben la denominación de
isómeros. Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol y el éter di
metílico son isómeros cuya fórmula molecular es C2H6O.
33. Clasificación de los isómeros en Química orgánica.
Aunque este fenómeno es muy frecuente en Química orgánica, no es
exclusiva de ésta pues también la presentan algunos compuestos
inorgánicos, como los compuestos de los metales de transición
http://es.wikipedia.org/wiki/Isomer%C3%ADa
34. Importancia de grupos funcionales
orgánicos
GRUPOS FUNCIONALES ORGÁNICOS
Nombre Fórmula
Molecular
Grupo
Funcional
Nomenclatura
Alcano CnH2n+2 C-C -ano
Alquenos CnH2n C=C -eno
Alquinos CnH2n-2 C=C -ino
Alcohol CnH2n+2O -OH ol
Aldehído CnH2nO HC=O al
Cetona CnH2nO C=O ona
Ácido
Carboxílico
CnH2nO2 COOH A. ______ oico
Sal CnH2n-1O2Me COO- Me+ ____ato de metal
Éter CnH2n+2O R–O-R’ Alquil alquiléter
Ester CnH2nO2 -CO–O– ____ato de ____ilo
Anhídrido CnH2n-2O3 -CO-O-CO- Anh. __an ____anoico
Amina Primaria CnH2n+3 N R-NH2 Alquila mina o
Alcanamina
Amina
Secundaria
CnH2n+3 N R-NH-R’ Alquil Alquilamina
Amina Terciaria CnH2n+3 N R,R´,R” N Alquil alquil alquilamina
Amida Primaria CnH2n+1 O N CO-NH2 Alcanamida
Amida
Secundaria
CnH2n-1O2N CO-NH-CO Alcan alcanamida
Amida Terciaria CnH2n-3 O3N N-(CO)3 Alcan alcan alcanamida
Nitrilo CnH2n-1N C=N _________nitrilo
35. ELECCIÓN DEL GRUPO FUNCIONAL
PRINCIPAL
1. Ácidos
2. Derivados de ácidos, en el siguiente orden: Anhídridos, Éteres, amidas.
3. Nitrilos.
4. Aldehídos.
5. Cetonas.
6. Alcoholes.
7. Aminas.
8. Éteres.
9. Alquenos
10. Alquinos
11. Alcanos
12. Halógenos
13. Nitrocompuestos (NO2)
http://www.donboscobaires.com.ar/acad/sec/quimica/05/tabla_grupos_
funcionales_organicos.pdf
36. Alcohol
En química se denomina alcohol (del árabe al- kuḥl ,o
al- ghawl , "el espíritu", "toda sustancia pulverizada",
"líquido destilado") a aquellos compuestos químicos
orgánicos que contienen un grupo hidroxilo (-OH) en
sustitución de un átomo de hidrógeno enlazado de forma
covalente a un átomo de carbono. Si contienen varios grupos
hidroxilos se denominan polialcoholes.
Los alcoholes pueden ser primarios, secundarios o terciarios,
en función del número de átomos de hidrógeno sustituidos
en el átomo de carbono al que se encuentran enlazado el
grupo hidroxilo.
A nivel del lenguaje popular se utiliza para indicar
comúnmente una bebida alcohólica, que presenta etanol, con
fórmula química CH3CH2OH.
37. Nomenclatura
Común (no sistemática): anteponiendo la palabra alcohol y
sustituyendo el sufijo -ano del correspondiente alcano por –
ílico. Así por ejemplo tendríamos alcohol metílico, alcohol
etílico, alcohol propílico, etc.
IUPAC: añadiendo una l (ele) al sufijo -ano en el nombre del
hidrocarburo precursor ( met-ano-l, de donde met- indica un
átomo de carbono, -ano- indica que es un hidrocarburo
alcano y -l que se trata de un alcohol), e identificando la
posición del átomo del carbono al que se encuentra enlazado
el grupo hidroxilo (3-butanol, por ejemplo).
Cuando el grupo alcohol es sustituyente, se emplea el prefijo
hidroxi-
Se utilizan los sufijos -diol, -triol, etc., según la cantidad de
grupos OH que se encuentre.
38. Formulación
Los mono alcoholes derivados de los alcanos responden a la
fórmula general CnH2n+1OH .
Propiedades generales
Los alcoholes suelen ser líquidos incoloros de olor
característico, solubles en el agua en proporción variable y
menos densa que ella. Al aumentar la masa molecular,
aumentan sus puntos de fusión y ebullición, pudiendo ser
sólidos a temperatura ambiente ( p.e. el pentaerititrol funde
a 260 °C). A diferencia de los alcanos de los que derivan, el
grupo funcional hidroxilo permite que la molécula sea
soluble en agua debido a la similitud del
39. grupo hidroxilo con la molécula de agua y le permite formar
enlaces de hidrógeno. La solubilidad de la molécula depende del
tamaño y forma de la cadena alquílica, ya que a medida que la
cadena alquílica sea más larga y más voluminosa, la molécula
tenderá a parecerse más a un hidrocarburo y menos a la molécula
de agua, por lo que su solubilidad será mayor en disolventes
apolares, y menor en disolventes polares. Algunos alcoholes
(principalmente polihidroxílicos y con anillos aromáticos) tienen
una densidad mayor que la del agua.
El hecho de que el grupo hidroxilo pueda formar enlaces de
hidrógeno también afecta a los puntos de fusión y ebullición de los
alcoholes. A pesar de que el enlace de hidrógeno que se forma sea
muy débil en comparación con otros tipos de enlaces, se forman
en gran número entre las moléculas, configurando una red
colectiva que dificulta que las moléculas puedan escapar del
estado en el que se encuentren (sólido o líquido), aumentando así
sus puntos de fusión y ebullición en comparación con sus alcanos
correspondientes. Además, ambos puntos suelen estar muy
separados, por lo que se emplean frecuentemente como
componentes de mezclas anticongelantes. Por ejemplo, el 1,2-
etanodiol tiene un punto de fusión de -16 °C y un punto de
ebullición de 197 °C.
40. Propiedades químicas de los
alcoholes
Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases
gracias a que el grupo funcional es similar al agua, por lo que
se establece un dipolo muy parecido al que presenta la
molécula de agua.
41. Por un lado, si se enfrenta un alcohol con una base fuerte o con un
hidruro de metal alcalino se forma el grupo alcoxi, en donde el
grupo hidroxilo se desprotona dejando al oxígeno con carga
negativa. La acidez del grupo hidroxilo es similar a la del agua,
aunque depende fundamentalmente del impedimento estérico y
del efecto inductivo. Si un hidroxilo se encuentra enlazado a un
carbono terciario, éste será menos ácido que si se encontrase
enlazado a un carbono secundario, y a su vez éste sería menos
ácido que si estuviese enlazado a un carbono primario, ya que el
impedimento estérico impide que la molécula se solvate de
manera efectiva. El efecto inductivo aumenta la acidez del alcohol
si la molécula posee un gran número de átomos electronegativos
unidos a carbonos adyacentes (los átomos electronegativos
ayudan a estabilizar la carga negativa del oxígeno por atracción
electrostática).
Por otro lado, el oxígeno posee 2 pares electrónicos no
compartidos por lo que el hidroxilo podría protonarse, aunque en
la práctica esto conduce a una base muy débil, por lo que para que
este proceso ocurra, es necesario enfrentar al alcohol con un ácido
muy fuerte.
http://es.wikipedia.org/wiki/Alcohol
42. Éteres
En química orgánica y bioquímica, un éter es un grupo funcional del tipo R-O-
R', en donde R y R' son grupos alquilo, estando el átomo de oxígeno unido y se
emplean pasos intermedios:
ROH + HOR' → ROR' + H2O
Normalmente se emplea el alcóxido, RO-, del alcohol ROH, obtenido al hacer
reaccionar al alcohol con una base fuerte. El alcóxido puede reaccionar con
algún compuesto R'X, en donde X es un buen grupo saliente, como por ejemplo
yoduro o bromuro. R'X también se puede obtener a partir de un alcohol R'OH.
RO- + R'X → ROR' + X-
Al igual que los esteres, no forman puentes de hidrógeno. Presentan una alta
hidrofobicidad, y no tienden a ser hidrolizados. Los éteres suelen ser utilizados
como disolventes orgánicos.
Suelen ser bastante estables, no reaccionan fácilmente, y es difícil que se rompa
el enlace carbono-oxígeno. Normalmente se emplea, para romperlo, un ácido
fuerte como el ácido yodhídrico, calentando, obteniéndose dos halogenuros, o
un alcohol y un halogenuro. Una excepción son los oxiranos (o epóxidos), en
donde el éter forma parte de un ciclo de tres átomos, muy tensionado, por lo
que reacciona fácilmente de distintas formas.
43. El enlace entre el átomo de oxígeno y los dos carbonos se
forma a partir de los correspondientes orbitales híbridos sp³.
En el átomo de oxígeno quedan dos pares de electrones no
enlazantes.
Los dos pares de electrones no enlazantes del oxígeno
pueden interaccionar con otros átomos, actuando de esta
forma los éteres como ligados, formando complejos. Un
ejemplo importante es el de los éteres corona, que pueden
interaccionar selectivamente con cationes de elementos
alcalinos o, en menor medida, alcalinotérreos.
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89ter_(qu%C3%ADmica)
44. Aldehídos
Los aldehídos son compuestos orgánicos caracterizados por poseer el grupo
funcional -CHO. Se denominan como los alcoholes correspondientes, cambiando la
terminación -ol por -al :
Es decir, el grupo carbonilo C=O está unido a un solo radical
orgánico.
Se pueden obtener a partir de la oxidación suave de los
alcoholes primarios. Esto se puede llevar a cabo calentando el
alcohol en una disolución ácida de dicromato de potasio
(también hay otros métodos en los que se emplea Cr en el
estado de oxidación +6). El dicromato se reduce a Cr3+ (de
color verde). También mediante la oxidación de Swern, en la
que se emplea dimetilsulfóxido, (DMSO), dicloruro de
oxalilo, (CO)2Cl2, y una base. Esquemáticamente el proceso
de oxidación es el siguiente:
45. Propiedades físicas
La doble unión del grupo carbonilo son en parte covalentes y
en parte iónicas dado que el grupo carbonilo está polarizado
debido al fenómeno de resonancia.
Los aldehídos con hidrógeno sobre un carbono sp³ en
posición alfa al grupo carbonilo presentan isomería
tautomérica.Los aldehídos se obtienen de la deshidratación
de un alcohol primario, se deshidratan con permanganato de
potasio, la reacción tiene que ser débil , las cetonas también
se obtienen de la deshidratación de un alcohol , pero estas se
obtienen de un alcohol secundario e igualmente son
deshidratados como permanganato de potasio y se obtienen
con una reacción débil , si la reacción del alcohol es fuerte el
resultado será un ácido carboxílico.
46. Propiedades químicas
Se comportan como reductor, por oxidación el aldehído de ácidos
con igual número de átomos de carbono.
La reacción típica de los aldehídos y las cetonas es la adición
nucleofilica
Nomenclatura
Se nombran sustituyendo la terminación -ol del nombre del
hidrocarburo por -al. Los aldehídos más simples (metanal y
etanal) tienen otros nombres que no siguen el estándar de la
Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC)
pero son más utilizados (formaldehido y acetaldehído,
respectivamente) estos últimos dos son nombrados en
nomenclatura trivial.
48. Cetona
Una cetona es un compuesto orgánico caracterizado por poseer un
grupo funcional carbonilo unido a dos átomos de carbono, a diferencia
de un aldehído, en donde el grupo carbonilo se encuentra unido al
menos a un átomo de hidrógeno.[Cuando el grupo funcional carbonilo es
el de mayor relevancia en dicho compuesto orgánico, las cetonas se
nombran agregando el sufijo -ona al hidrocarburo del cual provienen
(hexano, hexanona; heptano, heptanona; etc.). También se puede
nombrar posponiendo cetona a los radicales a los cuales está unido (por
ejemplo: metilfenil cetona). Cuando el grupo carbonilo no es el grupo
prioritario, se utiliza el prefijo oxo- (ejemplo: 2-oxopropanal).
El grupo funcional carbonilo consiste en un átomo de carbono unido
con un doble enlace covalente a un átomo de oxígeno.
El tener dos átomos de carbono unidos al grupo carbonilo, es lo que lo
diferencia de los ácidos carboxílicos, aldehídos, esteres. El doble enlace
con el oxígeno, es lo que lo diferencia de los alcoholes y éteres. Las
cetonas suelen ser menos reactivas que los aldehídos dado que los
grupos alquílicos actúan como dadores de electrones por efecto
49. Clasificación
Cetonas alifáticas
Resultan de la oxidación moderada de los alcoholes
secundarios. Si los radicales alquilo R son iguales la
cetona se denomina simétrica, de lo contrario será
asimétrica.
Isomería
Las cetonas son isómeros de los aldehídos de igual
número de carbono.
Las cetonas de más de cuatro carbonos presentan
isomería de posición. (En casos específicos)
Las cetonas presentan tautomería ceto-enólica.
50. Cetonas aromáticas
Se destacan las quinonas, derivadas del benceno.
Cetonas mixtas
Cuando el grupo carbonil se acopla a un radical arilico y un
alquílico, como el fenilmetilbutanona.
Para nombrar los cetonas tenemos dos alternativas:
El nombre del hidrocarburo del que procede terminado en -ona.
Como sustituyente debe emplearse el prefijo oxo-.
Citar los dos radicales que están unidos al grupo Carbonilo por
orden alfabético y a continuación la palabra cetona.
Propiedades físicas
Los compuestos carbonílicos presentan puntos de ebullición más
bajos que los alcoholes de su mismo peso molecular. No hay
grandes diferencias entre los puntos de ebullición de aldehídos y
cetonas de igual peso molecular. Los compuestos carbonílicos de
cadena corta son solubles en agua y a medida que aumenta la
longitud de la cadena disminuye la solubilidad.
51. Propiedades químicas
Al hallarse el grupo carbonilo en un carbono secundario son
menos reactivas que los aldehídos. Solo pueden ser oxidadas
por oxidantes fuertes como el permanganato de potasio
dando como productos dos ácidos con menor número de
átomos de carbono. Por reducción dan alcoholes secundarios.
No reaccionan con el reactivo de Tollens para dar el espejo de
plata como los aldehídos, lo que se utiliza para diferenciarlos.
Tampoco reaccionan con los reactivos de Fehling y Schiff.
Síntesis
Por cambio de grupo funcional
Oxidación de alcoholes secundarios
Hidratación de alquinos
Hidrólisis de di halogenuros gemínales
Reacción de Nef
52. Por unión de esqueletos de
carbono
Síntesis de Gilman
Síntesis de Weinreb
Síntesis de Fukuyama
Acilaciones de Friedel-Crafts y de Houben-Hoesch
Reacción de Haworth
Condensación aciloínica
Síntesis de Bally-Scholl
Transposición bentónica
Síntesis de Blaise
Condensación de Claisen y Condensación de Dieckmann
Reacción quelotrópica de una cetena con diazometano
Ciclo adición de una cetena con olefinas
Reacción de Diels Alder con cetenas
Ciclización de Ruzicka
Reacción de Dakin–West
Reactivos de Grignard con nitrilos
Reacción de Darzens
Reacción de Darzens- Nenitzescu
Reacción de Pauson-Khand para obtener 2-ciclopentenonas
53. Por transposición
Transposición de Claisen
Transposición de Carroll
Transposición de Fríes
Transposición de Kornblum–DeLaMare
Transposición de Baker– Venkataraman
Transposición de Criegee
Transposición de Meyer– Schuster y reacción de Favorskii
Por ruptura de esqueletos de carbono
Ozonólisis de Harris
Reacción de Malaprade
54. Reacciones de cetonas
Las reacciones de los aldehídos y cetonas son esencialmente de
tres tipos; adición nucleofílica, oxidación y reducción.
Adición nucleofílica: Debido a la resonancia del grupo carbonilo la
reacción más importante de aldehídos y cetonas es la reacción de
adición nucleofílica cuyo mecanismo es el siguiente:
Siguen este esquema la reacción con hidruros ( NaBH4, LiAlH4 )
donde Nu - = H- y la reacción con organometálicos (RMgLi, RLi)
donde Nu- = R-.
Adición nucleofílica de alcoholes.
Adición de amina primaria.
Adición de Hidroxilamina.
Adición de hidracinas.
Adición de Ácido Cianhídrico.
Ejemplos de reacciones de cetonas son la reacción de Grignard, la
reacción de Reformatski, Transposición de Baker-Venkataraman.
Las cetonas se pueden oxidar para formar esteres en la Oxidación
de Baeyer-Villiger.
55. Las cetonas que poseen hidrógenos en posición α al grupo
carbonilo dan también reacciones de condensación mediante un
mecanismo en el que una base fuerte sustrae un hidrógeno α de la
cetona generando un enolato, el cual (en su forma carba iónica)
actúa como nucleó filo sobre el grupo carbonilo de otra molécula
de la misma cetona o de otro compuesto carbonílico (otra cetona,
aldehído, éster, etcétera). Luego de la adición nucleofílica del
carbanión al grupo carbonilo se genera un aldol mediante la
acidificación del medio, el cual puede deshidratarse por
calentamiento de la mezcla de reacción, obteniéndose un
compuesto carbonílico α ,ß-insaturado. Cabe aclarar que no
siempre es necesaria la acidificación del medio de reacción y que
en muchas reacciones de condensación se obtiene el producto
deshidratado de manera espontánea (esto depende de la
estabilidad relativa de los posibles productos de la condensación).
El carbonilo de las cetonas puede reaccionar con alquenos en
cicloadiciones [2 + 2] para formar oxetanos (Reacción de Paterno-
Büchi)
56. Nomenclatura de Cetonas
Nomenclatura sustitutiva
Nomenclatura sustitutiva.
En la nomenclatura de cetonas para nombrarlas se toma en cuenta el
número de átomos de carbono y se cambia la terminación por ONA,
indicando el carbono que lleva el grupo carbonilo (CO). Además se debe
tomar como cadena principal la de mayor longitud que contenga el grupo
carbonilo y luego se enumera de tal manera que éste tome el localizador
más bajo.
57. Nomenclatura radico funcional
Nomenclatura radico funcional en cetonas simétricas.
Nomenclatura radico funcional en cetonas asimétricas.
Otro tipo de nomenclatura para las cetonas, consiste en nombrar las cadenas como
sustituyentes, ordenándolas alfabéticamente, se nombran los radicales y se aumenta la
palabra CETONA. Si los dos radicales son iguales es una cetona simétrica, y si los radicales
son diferentes es una cetona asimétrica.
58. Nomenclatura en casos especiales
Cadenas con 2 o más grupos CO. Nomenclatura sustitutiva
59. Cadenas con dos o más grupos CO. Nomenclatura radico
funcional
Casos especiales de cetonas con otro tipo de nomenclatura.
En los casos en los que existen dos o más grupos carbonilos
en una misma cadena, se puede usar la nomenclatura
sustitutiva. En esta nomenclatura si existen dos o más
grupos CO aumentamos los prefijos (di, tri, tetra, etc.),
antes de la terminación -ona.
60. Así como en la nomenclatura sustitutiva, también en la
nomenclatura radicofuncional, si existen dos o más grupos
CO en una misma cadena se nombra normalmente los
radicales y se antepone el prefijo (di, tri, tetra, etc.) a la
palabra cetona.
Para algunos compuestos en los que el grupo carbonilo CO se
encuentra directamente unido a un anillo bencénico o
naftalénico se puede utilizar las nomenclaturas ya antes
nombradas y también este otro tipo de nomenclatura que
consiste en indicar los grupos:
CH3-CO-
CH3-CH2-CO-
CH3-CH2-CH2-CO- , etc.
mediante los nombres aceto, propio, butiro, etc. y agregarles
la terminación fenona o naftona.
61. actúan como radicales dentro de
la cadena
Cadenas con cetonas que no gozan de prioridad debido a la
existencia de otros grupos funcionales más importantes.
Nomenclatura con prefijo oxo.
La nomenclatura ya antes nombrada se toma para casos
considerados en que la función cetona tiene prioridad, pero
cuando la cetona no es el grupo funcional principal, si no que
hay otra función u otras funciones con mayor preferencia se
emplea está nomenclatura: Para indicar al grupo CO se emplea
el prefijo OXO http://es.wikipedia.org/wiki/Cetona_(qu%C3%ADmica)
62. Aminas
Las aminas son compuestos químicos orgánicos que se
consideran como derivados del amoníaco y resultan de la
sustitución de los hidrógenos de la molécula por los radicales
alquilo. Según se sustituyan uno, dos o tres hidrógenos, las
aminas serán primarios, secundarios o terciarios,
respectivamente.
64. Ejemplos
Aminas primarias: anilina, ...
Aminas secundarias: di etilamina, etilmetilamina, ...
Aminas terciarias: dimetilbencilamina, ...
Las aminas son simples cuando los grupos alquilo son iguales y mixtas si
estos son diferentes.
Las aminas son compuestos muy polares. Las aminas primarias y
secundarias pueden formar puentes de hidrógeno. Las aminas terciarias
puras no pueden formar puentes de hidrógeno, sin embargo pueden aceptar
enlaces de hidrógeno con moléculas que tengan enlaces O-H o N-H. Como
el nitrógeno es menos electronegativo que el oxígeno, el enlace N-H es
menos polar que el enlace O-H. Por lo tanto, las aminas forman puentes de
hidrógeno más débiles que los alcoholes de pesos moleculares semejantes.
Las aminas primarias y secundarias tienen puntos de ebullición menores
que los de los alcoholes, pero mayores que los de los éteres de peso
molecular semejante. Las aminas terciarias, sin puentes de hidrógeno,
tienen puntos de ebullición más bajos que las aminas primarias y
secundarias de pesos moleculares semejantes.
65. Nomenclaturas
Las aminas se clasifican de acuerdo con el número de átomos
de hidrógeno del amoniaco que se sustituyen por grupos
orgánicos. Los que tienen un solo grupo se llaman aminas
primarias, los que tienen dos se llaman aminas secundarias y
los que tienen tres, aminas terciarias.
Cuando se usan los prefijos di, tri, se indica si es una amina
secundaria y terciaria, respectivamente, con grupos o
radicales iguales. Cuando se trata de grupos diferentes a estos
se nombran empezando por los más pequeños y terminando
con el mayor al que se le agrega la terminación amina.
Algunas veces se indica el prefijo amino indicando la
posición, más el nombre del hidrocarburo.
Ejemplos:
66. Compuesto Nombres
CH3-NH2 Metilamina o aminometano.
CH3-NH-CH3 Dimetilamina o metilaminometano
CH3-CH2-NH-CH2-CH2-CH3 Etilpropilamina o etilaminopropano
CH3
|
N-CH3
| Trimetilamina o dimetilaminometano.
CH3
CH3 Etilmetilpropilamina o
| metiletilaminopropano. N- etil,N-
N-CH2-CH2-CH3 metilpropanoamina
|
CH2-CH3
67. Reglas para Nombrar Aminas
Se identifica la cadena principal que tenga el grupo
amino y se enumera por el carbono al cual se
encuentra unido el grupo amino. Si existe 2 grupos
aminos ver la menor posición de los sustituyentes y
nombrarlos en orden alfabético con la palabra amina
68. Cuando hay radicales sustituyendo al hidrógeno del
grupo amino, se utiliza la letra N (mayúscula) por cada
sustituyente y se procede a nombrar al compuesto
69. Si el grupo amino se encuentra como sustituyente de
otro grupo funcional más importante y en el caso de
existir varios en una cadena se utiliza los prefijos como
(amino, metilamino, aminometil). El grupo amino debe
quedar en la menor posición.
Cuando varios N formen parte de la cadena principal se
enumera normalmente viendo que su posición sea la más
baja posible y nombra con el vocablo aza
71. Ácidos carboxílicos
Los ácidos carboxílicos constituyen un grupo de compuestos que
se caracterizan porque poseen un grupo funcional llamado grupo
carboxilo o grupo carboxilo (–COOH); se produce cuando
coinciden sobre el mismo carbono un grupo hidroxilo (-OH) y
carbonilo (C=O). Se puede representar como COOH ó CO2H.
Características y propiedades
72. Comportamiento químico de las diferentes posiciones del grupo
carboxilo
Los derivados de los ácidos carboxílicos tienen como fórmula
general R-COOH. Tiene propiedades ácidas; los dos átomos de
oxígeno son electronegativos y tienden a atraer a los electrones del
átomo de hidrógeno del grupo hidroxilo con lo que se debilita el
enlace, produciéndose en ciertas condiciones, una ruptura
heterolítica cediendo el correspondiente protón o hidrón, H+, y
quedando el resto de la molécula con carga -1 debido al electrón
que ha perdido el átomo de hidrógeno, por lo que la molécula
queda como R-COO-.
73. Además, en este anión, la carga negativa se distribuye (se
deslocaliza) simétricamente entre los dos átomos de oxígeno, de
forma que los enlaces carbono-oxígeno adquieren un carácter de
enlace parcialmente doble. El ácido carboxílico es una mezcla de
hidrogeno y gas metano que forman FOX un estado gaseoso.
Generalmente los ácidos carboxílicos son ácidos débiles, con sólo
un 1% de sus moléculas disociadas para dar los correspondientes
iones, a temperatura ambiente y en disolución acuosa.
Pero sí son más ácidos que otros, en los que no se produce esa
deslocalización electrónica, como por ejemplo los alcoholes. Esto
se debe a que la estabilización por resonancia o deslocalización
electrónica, provoca que la base conjugada del ácido sea más
estable que la base conjugada del alcohol y por lo tanto, la
concentración de protones provenientes de la disociación del
ácido carboxílico sea mayor a la concentración de aquellos
protones provenientes del alcohol; hecho que se verifica
experimentalmente por sus valores relativos menores de pKa. El
ion resultante, R-COOH-, se nombra con el sufijo "-ato".
74. El grupo carboxilo actuando como ácido genera un
ion carboxilato que se estabiliza por resonancia
75. Por ejemplo, el anión procedente del ácido acético se
llama ion acetato. Al grupo RCOO- se le denomina
carboxilato.
Disociación del ácido acético, sólo se muestran los dos contribuyentes de
resonancia que más afectan la estabilidad
si-no-x-que
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_carbox%C3%ADlico
76. Derivados de ácidos carboxílicos
En este documento se consideran como derivados de ácidos
carboxílicos los siguientes compuestos:
Esteres:
Anhídrido
s
Haluros
de ácido
78. Nomenclatura
Ácidos carboxílicos Cuando el grupo carboxilo es la
función principal se antepone la palabra ácido al nombre
del hidrocarburo correspondiente acabado en -oico
Cuando en un compuesto hay tres o más grupos
COOH y en caso de ácidos cíclicos se utiliza el sufijo
-carboxílico
Cuando el grupo COOH se
considera como
sustituyente se utiliza el
prefijo carboxilo
79. Sales.
Se sustituye la terminación -ico del ácido por la terminación -
ato. En caso de que se haya utilizado el sufijo -carboxílico
para nombrar el ácido se sustituye por -carboxilato.A
continuación el nombre del metal correspondiente.
80. Éteres.
Se utiliza el mismo procedimiento que para las sales
poniendo el nombre del radical correspondiente en vez del
metal.
Cuando el grupo característico, es sustituyente frente a otro
grupo principal, o frente a otros grupos carboxilato, se
emplean los prefijos alcoxicarbonil-, ariloxicarbonil-, o en
su caso se utiliza el prefijo aciloxi
81. Anhídridos de ácido
Se antepone la palabra anhídrido al nombre del ácido del
que provienen:
Haluros de ácido. Al grupo ,procedente de ,se le llama
genéricamente radical acilo.
Los radicales acilo se nombran sustituyendo la terminación -
oico o -ico del ácido por -oilo o -ilo.Para los radicales
derivados de los ácidos que se nombran mediante el sufijo -
carboxílico, se emplea la terminación -carbonilo.
En los haluros de ácido un halógeno está reemplazando
al OH del ácido carboxílico. El nombre genérico de estos
compuestos es haluros de acilo.
82.
83. Amidas.
Las amidas con un grupo -NH2 no sustituido se
denominan eliminando la palabra ácido y
reemplazando la terminación -ico por -amida o la
terminación -carboxílico por -carboxamida.
Cuando no es función principal ,el grupo se designa
mediante el prefijo carbamoil-.
La posición de los radicales unidos directamente a
átomos de Nitrógeno, se indica con la notación N,N'...
etc.
84. Nitrilos.
Si el grupo característico forma parte de la cadena principal y
es grupo principal se utiliza el sufijo -nitrilo.
Si es grupo principal pero no forma parte de la cadena
principal se utiliza el sufijo -carbonitrilo.
Si se considera como sustituyente se utiliza el prefijo ciano-.
En la nomenclatura radico-funcional se consideran derivados del
ácido cianhídrico (HCN) denominándose como cianuros de
alquilo .
85. Propiedades
Los compuestos carboxílicos que tengan enlaces O-H ó N-H
(pueden formar enlaces mediante puentes de H) tendrán un
punto de ebullición más elevado que aquellos que no posean
esos enlaces.
La principal característica de los ácidos carboxílicos, como su
propio nombre indica, es la acidez.
Por lo que forman sales con gran facilidad.
86. Condensación de Claisen
Enolato de éter.
La Condensación de Claisen consiste en la reacción de un éter consigo mismo o
con otro éter en medio básico. Por ejemplo:
87. Condensación de Dieckmann
La Condensación de Dieckmann es una reacción
intermolecular de un diéster en medio básico. Por
ejemplo:
http://www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/grupofun/acarboxi/acarbo
xi.htm#deriv
