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El maravilloso mundo de la Química orgánica

Sharon Gutiérrez R. 0


Contenido Introducción ........................................................................................................................................ 4 Historia ................................................................................................................................................ 6 El carbono............................................................................................................................................ 8 Principales grupos organicos en orden de prioridad ........................................................................ 11 Tipos De Enlaces ................................................................................................................................ 13 Hidrocarburos ................................................................................................................................... 14 Alcanos .............................................................................................................................................. 15 Nomenclatura de alcanos ............................................................................................................. 16 Propiedades físicas: ....................................................................................................................... 17 Propiedades Químicas:.................................................................................................................. 17 Reacciones..................................................................................................................................... 17 Alcanos más importantes .............................................................................................................. 19 Aplicaciones................................................................................................................................... 21 Ejemplos ........................................................................................................................................ 21 Ejercicios........................................................................................................................................ 22 Alquenos............................................................................................................................................ 24 Nomenclatura................................................................................................................................ 24 Propiedades físicas ........................................................................................................................ 25 Propiedades químicas ................................................................................................................... 26 Reacciones..................................................................................................................................... 26 Alquenos Más Importantes ........................................................................................................... 28 Aplicaciones................................................................................................................................... 28 Ejercicios........................................................................................................................................ 29 Alquinos............................................................................................................................................. 29 Nomenclatura................................................................................................................................ 30 Propiedades físicas ........................................................................................................................ 31 Propiedades químicas ................................................................................................................... 31 Reacciones..................................................................................................................................... 31 Ejemplos ........................................................................................................................................ 32 Alquino más importante ............................................................................................................... 33 Aplicaciones................................................................................................................................... 33 Ejercicios........................................................................................................................................ 33

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Aromáticos ........................................................................................................................................ 34 Nomenclatura................................................................................................................................ 34 Propiedades físicas ........................................................................................................................ 35 Propiedades químicas ................................................................................................................... 35 Reacciones..................................................................................................................................... 35 Aromáticos más importantes y aplicaciones ................................................................................ 37 Ejercicios........................................................................................................................................ 38 Funciones oxigenadas .......................................................................... ¡Error! Marcador no definido. Alcoholes ....................................................................................................................................... 40 Nomenclatura................................................................................................................................ 40 Propiedades Físicas ....................................................................................................................... 41 Propiedades Químicas................................................................................................................... 42 Reacciones..................................................................................................................................... 42 Reacciones en las cuales se rompe el enlace C - OH ..................................................................... 43 Alcoholes más importantes y aplicaciones ................................................................................... 45 Ejercicios........................................................................................................................................ 46 Aldehídos y cetonas ................................................................................................................ 48 Nomenclatura................................................................................................................................ 48 Propiedades físicas ........................................................................................................................ 49 Propiedades Químicas................................................................................................................... 50 Aplicaciones de aldehídos y cetonas más importantes ............................................................... 52 Ejercicios........................................................................................................................................ 53 Éteres ............................................................................................................................................ 54 Nomenclatura................................................................................................................................ 55 Propiedades físicas ........................................................................................................................ 55 Propiedades químicas ................................................................................................................... 56 Aplicaciones................................................................................................................................... 56 Ejercicios........................................................................................................................................ 56 Esteres ........................................................................................................................................... 57 Nomenclatura................................................................................................................................ 57 Propiedades físicas ........................................................................................................................ 57 Propiedades químicas ................................................................................................................... 58 Aplicaciones................................................................................................................................... 59

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Ejercicios........................................................................................................................................ 60 Ácidos carboxílicos ........................................................................................................................ 60 Nomenclatura................................................................................................................................ 60 Propiedades Físicas: ...................................................................................................................... 61 Propiedades Químicas ........................................................................................................... 62 Aplicaciones................................................................................................................................... 65 Ejercicios........................................................................................................................................ 65 Funciones nitrogenadas .................................................................................................................... 66 Aminas ........................................................................................................................................... 66 Nomenclatura................................................................................................................................ 66 Propiedades físicas: ....................................................................................................................... 67 Propiedades químicas ................................................................................................................... 68 Reacciones..................................................................................................................................... 68 Ejemplos de los más importantes y Aplicaciones ......................................................................... 68 Ejercicios........................................................................................................................................ 69 Amidas ........................................................................................................................................... 70 Nomenclatura................................................................................................................................ 70 Propiedades Físicas ....................................................................................................................... 70 Propiedades Químicas................................................................................................................... 71 Ejemplos y Usos de las Amidas ..................................................................................................... 72 Ejercicios........................................................................................................................................ 73 Nitrilos ........................................................................................................................................... 73 Nomenclatura................................................................................................................................ 73 Propiedades físicas ........................................................................................................................ 74 Propiedades químicas ................................................................................................................... 74 Aplicaciones................................................................................................................................... 75 Ejercicios........................................................................................................................................ 75 Isómeros ............................................................................................................................................ 76 Ciclo de Krebs .................................................................................................................................... 78 Bibliografía ........................................................................................................................................ 80

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Introducción La Química, es una de las Disciplinas más fascinantes y sorprendentes de las ciencias Naturales y como rama de ésta, pretende entender la organización interna de los cuerpos materiales, su composición, la forma como estos reaccionan y la cantidad de energía necesaria para generar una reacción química. La química orgánica o química del carbono es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos. La Química Orgánica es importante porque nos permite conocer cómo funciona nuestro organismo, gracias a ella existe todo lo que hoy podemos percibir y sentir, ya que todos los productos orgánicos están presentes en todos los aspectos de nuestra vida, como por ejemplo: La ropa que vestimos. Los jabones, shampoos, desodorantes. Medicinas, perfumes, utensilios de cocina. La comida, etc. El número de compuestos orgánicos existentes tanto naturales (sustancias que constituyen los organismos vivos: proteínas, grasas, azúcares... de ahí el sobrenombre de Química orgánica) como artificiales (por ejemplo, los plásticos) es prácticamente infinito, dado que el átomo de carbono tiene gran capacidad para: Formar hasta cuatro enlaces de tipo covalente. Estos enlaces pueden ser sencillos, dobles o triples. Enlazarse con elementos tan variados como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, flúor, cloro, bromo, yodo... Constituir cadenas de variada longitud, desde un átomo de carbono hasta miles; lineales, ramifica- das o, incluso, cíclicas En esta cartilla aprenderás sobre cada uno de los grupos funcionales, su origen, formula, nomenclatura, propiedades físicas y químicas y sus aplicaciones. Esperamos que te maravilles de esta disciplina del conocimiento.

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Historia La química desde sus inicios en el siglo XVIII y XIX, se divide en dos grandes ramas: química orgánica y química inorgánica. Química orgánica: Se asoció a la química de los seres vivos y sustancias relacionadas con ellos. Se pensaba que las sustancias orgánicas sólo las podían sintetizar los seres vivos porque para preparar compuestos orgánicos se necesitaba algo que sólo poseían los seres vivos la fuerza vital. La química orgánica se constituyó como disciplina en los años treinta. 1675: Nicolás Lemery clasifica los productos químicos naturales, según su origen en minerales, vegetales y animales

1784: Antoine Lavoisier demuestra que todos los productos vegetales y animales están formados básicamente por carbono e hidrógeno y, en menor proporción, nitrógeno, oxígeno y azufre

1807: Jöns Jacob Berzelius clasifica los productos químicos en: Orgánicos: los que organismos vivos.

proceden

de

Inorgánicos: los que proceden de la materia inanimada.

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1816: Michel Eugene Chevreul prepara distintos jabones a partir de diferentes fuentes de ácidos grasos y diversas bases, produciendo así distintas sales de ácidos grasos (o jabones), que no resultaron ser más que productos orgánicos nuevos derivados de productos naturales (grasas animales y vegetales).

1828: Friedrich Wöhler sintetiza una sustancia orgánica (urea) la segunda sustancia orgánica obtenida artificialmente, luego del oxalato de amonio a partir de sustancias inorgánicas. Destruye la teoría de la fuerza vital.

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Kolbe y Berthelot sintetizan otras sustancias como etanol (alcohol) o ácido acético (vinagre) a partir de sustancias inorgánicas.

Keculé, Van`t Hoff y Le Bel, entre otros, descubren la tetravalencia del carbono, su forma de unirse, su distribución espacial en los compuestos, etc.

El carbono El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante respectivamente. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 16 millones de compuestos de carbono, aumentando este número en unos 500.000 compuestos por año, y forma parte de todos los seres vivos conocidos. Forma el 0,2 % de la corteza terrestre.

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El carbono es único en la química porque forma un número de compuestos mayor que la suma total de todos los otros elementos combinados.

Con mucho, el grupo más grande de estos compuestos es el constituido por carbono e hidrógeno. Se estima que se conoce un mínimo de 1.000.000 de compuestos orgánicos y este número crece rápidamente cada año. Aunque la clasificación no es rigurosa, el carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgánicos, en un número mucho menor al de los orgánicos.

Para nombrar los compuestos orgánicos se utilizan los siguientes prefijos:

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Para nombrar los compuestos orgรกnicos se utilizan los siguientes prefijos:

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Principales grupos organicos en orden de prioridad

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Tipos De Enlaces Enlace Simple: Es la manera más sencilla en la que el carbono comparte sus cuatro electrones. El ejemplo más simple lo representa el metano, en el que un átomo de carbono comparte cada uno de sus cuatro electrones exteriores con un átomo de hidrógeno, de modo que tanto el carbono como cada uno de los cuatro hidrógenos completan su última capa electrónica.

Enlace Doble: El carbono no tiene por qué formar los cuatro enlaces con cuatro átomos distintos. Puede darse el caso de que dos de esos enlaces los forme con un mismo átomo. Hablamos entonces de un enlace doble. Los dos electrones que le quedan al carbono se enlazan con otros dos átomos mediante enlaces simples. El ejemplo más simple es el etileno, en el que los dos carbonos comparten dos electrones entre sí y los otros dos que les quedan a cada uno los comparten con dos átomos de hidrogeno.

Enlace Triple: Por último, puede el carbono formar tres enlaces con un mismo átomo, y el cuarto con un átomo distinto. Se habla entonces de un enlace triple. En este caso la molécula es lineal, y decimos que el carbono actúa de forma lineal. El ejemplo más simple de esto es el acetileno, en el que dos carbonos se unen mediante un enlace triple y el electrón que le queda a cada uno lo comparten con un átomo de hidrógeno.

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Hidrocarburos Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o cerradas. Los hidrocarburos y sus compuestos derivados se pueden clasificar en general en tres grandes categorías: 1. Hidrocarburos alifáticos, formados por cadenas de átomos de carbono en las que no hay estructuras cíclicas. Se les denominan en general, hidrocarburos de cadena abierta o acíclicos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2, respectivamente. Como ejemplos tenemos: Propano (CH3-CH2-CH3) Pentano (CH3-CH2-CH2-CH2-CH3) 2-buteno (CH3-CH=CH-CH3)

2. Hidrocarburos alicíclicos, o simplemente cíclicos, compuestos por átomos de carbono encadenados formando uno o varios anillos. Como ejemplos tenemos:

ciclo butano

ciclo pentano

biciclo [4,4,0] decano

3. Hidrocarburos aromáticos, que constituyen un grupo especial de compuestos cíclicos que contienen en general anillos de seis eslabones en los cuales alternan enlaces sencillos y dobles. Se clasifican, independientemente de los hidrocarburos alifáticos y alicíclicos, por sus propiedades físicas y químicas muy características. Como ejemplos tenemos:

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benceno

naftaleno

fenantreno

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

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.

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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. Regla 1 La base del nombre fundamental, es la cadena continua más larga de átomos de carbono. Regla 2 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. Regla 3 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. Regla 4 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:

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Número

Prefijo

2

di ó bi

3

tri

4

tetra

5

penta

6

hexa

7

hepta

Regla 5 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-, secy ter- no se toman en cuenta. Regla 6 Por convención, los números y las palabras se separan mediante un guion, y los números entre sí, se separan por comas. La comprensión y el uso adecuado de las reglas señaladas facilitan la escritura de nombres y fórmulas de compuestos orgánicos.

Propiedades físicas: a) Solubilidad: al ser sustancias no polares deben disolverse en solventes orgánicos no polares, son insolubles en la razón por lo cual se dice que son hidrofóbicos. b) Densidad: Su valor aproximado es de 0.7 g/ml, es menos denso que el agua. c) Punto de ebullición: Aumenta al aumentar el número de carbonos (masa molecular) d) Punto de fusión: Aumenta al aumentar la masa molecular, porque no tiene forma regular.

Propiedades Químicas: La poca reactividad química de los alcanos a temperatura ambiente dió origen al nombre de parafinas, derivado del latín PARUM AFFINIS que significa poca afinidad. Los alcanos no son atacados por ácidos o bases fuertes, tampoco por agentes oxidantes o reductores. Sin embargo, los alcanos si reaccionan en condiciones severas y constituyen productos de gran utilidad comercial.

Reacciones Reacciones con oxígeno Todos los alcanos reaccionan con oxígeno en una reacción de combustión, si bien se torna más difícil de inflamar al aumentar el número de átomos de carbono. La ecuación general para la combustión completa es: CnH2n+2 + (1,5n+0,5)O2 → (n+1)H2O + nCO2 En ausencia de oxígeno suficiente, puede formarse monóxido de carbono o inclusive negro de humo, como se muestra a continuación:

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CnH (2n+2) + ½ nO2 → (n+1)H2 + nCO Por ejemplo metano: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O CH4 + O2 → CO + 2H2O Reacciones con halógenos Los alcanos reaccionan con halógenos en la denominada reacción de halogenación radicalaria. Los átomos de hidrógeno del alcano son reemplazados progresivamente por átomos de halógeno. Los radicales libres son las especies que participan en la reacción, que generalmente conduce a una mezcla de productos. La reacción es altamente exotérmica, y puede resultar en una explosión.

Cracking El cracking rompe moléculas grandes en unidades más pequeñas. Esta operación puede realizarse con un método térmico o un método catalítico. El proceso de cracking térmico sigue un mecanismo de reacción homolítico con formación de radicales libres.

Nitración Los alcanos logran nitrarse, al reaccionar con ácido nítrico concentrado, sustituyendo hidrogeno por el grupo Nitro (-NO2). Esta reacción a presión atmosférica, en fase vapor o temperaturas entre 420 a 475°C y en presencia de ácido sulfúrico.

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Ciclación Los alcanos a temperaturas entre 500 y 700°C, logran deshidrogenarse en presencia de catalizadores especiales que son Cr2O3 o Al2O3; los alcanos de seis a diez átomos de carbono dan hidrocarburos aromáticos monocíclicos.

Alcanos más importantes El petróleo

.

El petróleo (del griego: πετρέλαιον, "aceite de roca") es una mezcla homogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua

¿Dónde se produce?

Se produce en el interior de la Tierra, por transformación de la materia orgánica acumulada en sedimentos del pasado geológico y puede acumularse en trampas geológicas naturales, de donde se extrae mediante la perforación de pozos.

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En condiciones normales es un líquido bituminoso que puede presentar gran variación en diversos parámetros como color y viscosidad (desde amarillentos y poco viscosos como la gasolina hasta líquidos negros tan viscosos que apenas fluyen), densidad (entre 0,66 g/ml y 0,95 g/ml),

capacidad calorífica, etc. Estas variaciones se deben a la diversidad de concentraciones de los hidrocarburos que componen la mezcla. Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados. El petróleo líquido puede presentarse asociado a capas de gas natural, en yacimientos que han estado enterrados durante millones de años, cubiertos por los estratos superiores de la corteza terrestre.

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Gas natural El gas natural es una de las varias e importantes fuentes de energía no renovables formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra en yacimientos de petróleo, disuelto o asociado con el petróleo (acumulación de plancton marino) o en depósitos de carbón. Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se saca, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 o 95 % (p. ej., el gas no-asociado del pozo West Sole en el Mar del Norte), y suele contener otros gases como nitrógeno, -ácido sulfhídrico, helio y mercaptanos.

Aplicaciones Se usan como combustibles. El gas natural es empleado en calefacción. Como cera parafinica. Vaselina. Para impermeabilizar techos y en la pavimentación de carreteras. Para la fabricación de electrodos en la industria electroquímica. El CH4 se usa en la producción de fertilizantes como disolventes.

Ejemplos 1. Buscamos la cadena de carbonos continua más larga y numeramos por el extremo más cercano a un radical, e identificamos los que están presentes.

4-ETIL-2METILHEPTANO

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.

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2. 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-3METILNONANO

Ejercicios Lea detenidamente las reglas de nomenclatura y resuelva los siguientes ejercicios aplicando dichas reglas. I. Escriba la estructura correcta para cada uno de los siguientes nombres. 1) 3-ETIL-2,3-DIMETILPENTANO 2) 2-METILBUTANO 3) 4-ETIL-2,2,5,6-TETRAMETILHEPTANO 4) 5-TER-BUTIL-3-ETIL-5-ISOPROPILOCTANO 5) 5-SEC-BUTIL-4-n-PROPILNONANO II. Señale la cadena principal, su numeración y escriba el nombre correcto para cada estructura. En la sección de respuestas puede usted revisar sus resultados.

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a)

c)

b)

d)

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Alquenos Los alquenos son Esta función fue creada por Gustavohidrocarburos Espinoza G. Seinsaturados puede decir que un alqueno no es más que un alcano que ha perdido dos átomos hidrógeno produciendo que tienen uno odevarios como resultado un enlace doble entre dobles dos carbonos. Los alquenos cíclicos reciben enlaces carbonoel nombre de cicloalquenos. carbono en su molécula

Antiguamente se les conocía como olefinas dadas las propiedades que

Nomenclatura

presentaban sus representantes más simples, principalmente el eteno, para reaccionar con halógenos y producir óleos.

Los alquenos se nombran reemplazando la terminación -ano del correspondiente alcano por -eno. Los alquenos más simples son el eteno y el propeno, también llamados etileno y propileno a nivel industrial. Regla 1.- Se elige como cadena principal la de mayor longitud que contenga el doble enlace. La numeración comienza en el extremo que otorga al doble enlace el menor localizador.

Regla 2.- El nombre de los sustituyentes precede al de la cadena principal y se acompaña de un localizador que indica su posición en la molécula. La molécula se numera de modo que el doble enlace tome el localizador más bajo.

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Regla 3.- Cuando hay varios sustituyentes se ordenan alfabéticamente y se acompañan de sus respectivos localizadores

Regla 4.- Cuando el doble enlace está a la misma distancia de ambos extremos, se numera para que los sustituyentes tomen los menores localizadores.

Regla 5.- En compuestos cíclicos resulta innecesario indicar la posición del doble enlace, puesto que siempre se encuentra entre las posiciones 1 y 2.

Propiedades físicas Los alquenos presentan puntos de fusión y ebullición próximos a los alcanos correspondientes.

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Momento dipolar en alquenos. El carbono sp2 tiene más carácter s que el carbono sp3, los electrones en el orbital s están más próximos al núcleo y son atraídos fuertemente por éste, de modo que un carbono sp2 tiene tendencia a atraer hacia si electrones, lo que genera momentos dipolares.

En alquenos trans los momentos dipolares se restan, llegando a anularse en el caso de que ambos carbonos tengan cadenas iguales. En los alquenos cis los momentos dipolares se suman dando lugar a un momento dipolar total distinto de cero (molécula polar)

Propiedades químicas Los alquenos presentan una gran variedad de reacciones químicas mediante las cuales se producen otros grupos funcionales, por este motivo son muy importantes en síntesis orgánica. Algunas de las principales reacciones se presentan a continuación, todas relacionadas con la gran variedad del enlace dobles.

Reacciones Hidrogenación Mediante un proceso, cuando los alquenos se tratan con H2 adicionan a su estructura dos átomos de hidrógeno al enlace doble, en presencia de paladio (Pd), platino (Pt) o níquel (Ni) como catalizadores. Las reacciones general y particular son:

R-CH=CH2-------->R-CH2-CH3

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Halogenación: Con cloro y bromo los alquenos incorporan dos átomos del halógeno dando los dihalogenuros vecinales. Con el yodo no reaccionan. Por ejemplo halogenación con bromo:

Ozonólisis Es la reacción de los alquenos con el ozono y la posterior hidrólisis. La molécula del alqueno se rompe en dos partes por el enlace doble formando aldehídos y cetonas:

Oxidación: La reacción con KMnO4 diluido y en frio conduce a la formación de dioles o glicoles:

Una oxidación fuerte con K2Cr2O7 o KMnO4 concentrado y caliente, en presencia de un ácido o una base fuerte hace que se rompa el enlace doble y produzca ácidos carboxílicos, o ácidos y cetonas, dependiendo de la estructura del alqueno.

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Adición De Ácidos Halogenados La adición de ácidos clorhídrico, bromhídrico o yodhídrico a un alqueno asimétrico cumple la regla Markownikoff, según la cual el hidrogeno del HX se une al carbono del enlace doble que tiene el mayor número de hidrógenos: CH3 – CH2 - CH - = CH2 + HCL ------------> CH3 – CH2 - CH – CH3 lCl 1 – buteno 2 - clorobutano La experiencia muestra que se forma principalmente el 2 - clorobutano. La hidrólisis de los alquenos cumple también esta regla, así la hidrolisis del 1 - buteno condice a la formación del: 2 - butanol: H 3O + CH3 – CH2 - CH = CH2 + H2O -----------------> CH3- CH2 –CH- CH3 lOH 1 - buteno 2- butanol

Alquenos Más Importantes EL POLIETILENO: Se obtiene por unión de muchas moléculas de etileno, con el cual se producen utensilios plásticos domésticos de bajo costo. Existen polietilenos de baja y alta densidad. CLORURO DE POLIVINILO: es otro polímero importante que se usa para la fabricación de tubos para agua y sanitarios, así como también para aisladores eléctricos. POLIESTIRENO: se obtiene a partir del estireno y es un material de bajo costo empleado para producir recipientes para jugos bebidas y productos de decoración como los árboles de navidad entre otros.

Aplicaciones Para fabricar detergentes. En la formación de polietilenos. El polietileno es un plástico resistente, liviano y fácilmente moldeable. Con el polietileno se fabrican todos los artículos de plástico.

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Fabricación de detergentes

Ejercicios Señala el nombre correcto para estos compuestos: 1.

2. a)

3-buteno

a)

b)

1-buteno

b)

c) buteno

4-penteno 3-penteno

c) 2-penteno

3.

4. a) b)

1,3-buteno

a)

1,3-butadieno

c) 2,3-butadieno

1,3,5-hexadieno b)

1,3,5-hexeno

c) 1,3,5-hexatrieno

Los alquinos son hidrocarburos alifáticos con al menos un triple enlace -C≡Centre dos átomos de carbono.

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Se trata de compuestos metaestables debido a la alta energía del triple enlace carbono-carbono. Su fórmula general es CnH2n-2.

Nomenclatura Regla 1.Para designar un triple enlace se utiliza la terminación ino (-diino para dos triples enlaces y así sucesivamente). Los compuestos que tienen un doble y un triple enlace se llaman -eninos. Regla 2. Se selecciona la cadena más larga, que incluya ambos carbonos del doble enlace. Si hay ramificaciones se toma como cadena principal la cadena más larga de las que contienen el doble enlace

Las reglas de la IUPAC para nombrar alquenos y alquinos son semejantes a las de los alcanos, pero se deben adicionar algunas reglas para nombrar y localizar los enlaces múltiples.

Regla 3. Numerar la cadena a partir del extremo más cercano al enlace múltiple, de forma que los átomos de carbono de dicho enlace, tengan los números más pequeños posibles. Si el enlace múltiple es equidistante a ambos extremos de la cadena la numeración empieza a partir del extremo más cercano a la primera ramificación. Regla 4. Indicar la posición del enlace múltiple mediante el número del primer carbono de dicho enlace. Regla 5.Si se encuentran presentes más de un enlace múltiple, numerar a partir del extremo más cercano al primer enlace múltiple. Si un doble y un triple enlace

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se encuentran equidistantes a los extremos de la cadena, el doble enlace recibirá el número más pequeño.

Propiedades físicas Son insolubles en agua, pero bastante solubles en disolventes orgánicos usuales y de baja polaridad: ligroína, éter, benceno, tetracloruro de carbono. Son menos densos que el agua y sus puntos de ebullición muestran el aumento usual con el incremento del número de carbonos y el efecto habitual de ramificación de las cadenas. Los puntos de ebullición son casi los mismos que para los alcanos o alquenos con el mismo esqueleto carbonado. Los acetilenos son compuestos de baja polaridad, por lo cual sus propiedades físicas son muy semejantes a la de los alquenos y alcanos.

Propiedades químicas Las reacciones más frecuentes son las de adición: de hidrógeno, halógeno, agua, etc. En estas reacciones se rompe el triple enlace y se forman enlaces de menor polaridad: dobles o sencillos.

Reacciones Hidrogenación de alquinos Los alquinos pueden ser hidrogenados para dar los correspondientes cis-alquenos (doble enlace) tratándolos con hidrógeno en presencia de un catalizador de paladio sobre sulfato de bario o sobre carbonato de calcio. Si se utiliza paladio sobre carbón activo el producto obtenido suele ser el alcano correspondiente (enlace sencillo). CH≡CH + H2 → CH2=CH2 + H2 → CH3-CH3

Así como les ocurre a los alquenos, los alquinos participan en otras reacciones de adición

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Halogenación Dependiendo de las condiciones y de la cantidad añadida de halógeno (flúor, F2; cloro, Cl2; bromo, Br2...), se puede obtener derivados halogenados del alqueno o del alcano correspondiente. HC≡CH + Br2 → HCBr=CHBr HC≡CH + 2 Br2 → HCBr2-CHBr2 Hidrohalogenación El triple enlace también puede adicionar halogenuros de hidrógeno, agua, alcohol, etc., con formación de enlaces dobles o sencillos. En general se sigue la regla de Markovnikov. HC≡CH + H-X → CH2=CHX donde X = F, Cl, Br... HC≡CH + H2O → CHOH=CH2 Acidez del hidrógeno terminal En algunas reacciones (frente a bases fuertes, como amiduro de sodio Na-NH2 en amoniaco NH3) actúan como ácidos débiles pues el hidrógeno terminal presenta cierta acidez. Se forman acetiluros (base conjugada del alquino) que son buenos nucleófilos y dan mecanismos de sustitución nucleófila con los reactivos adecuados.2 Esto permite obtener otros alquinos de cadena más larga. HC≡CH + Na-NH2 → HC≡C:- Na+ HC≡C:- Na+ + Br-CH3 → HC≡C-CH3 + NaBr En este caso el acetiluro de sodio formado ha reaccionado con bromometano con formación de propino.

Ejemplos EJEMPLO 1:

CH3 – CH2 – C  C – CH3

+ H Br

CH3 – CH2 – CH = C – CH3 I Br

EJEMPLO 2:

CH3 – C  CH

+ H Br

CH3 – CH = CH2 I

*Regla de Markovnikov

Br

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Alquino más importante El acetileno es una importante materia prima industrial y se emplea extensamente en la manufactura de plásticos y de otros compuestos químicos. Los demás alquinos tienen poco interés industrial. De otro lado ninguno de ellos participa en la química de los organismos vivos, nuestro cuerpo por ejemplo, no contiene compuestos con enlaces triples en sus órganos o tejidos

Aplicaciones La mezcla del etino con oxígeno al ser encendida, arde con la llama más caliente que se conoce. Esta llama se utiliza con el soplete oxiacetilénico para soldar y cortar metales.

El etino también se utiliza para:

Preparar cloruro de vinilo, el cual se polimeriza para formar el material plástico PVC comúnmente empleado en la fabricación de baldosas de pisos, aislantes eléctricos, tubos para agua, mangueras y maletines. Preparar algunas fibras sintéticas de gran utilidad que se consiguen en el comercio con los nombres de courtelle, acrilán y orlón.

Ejercicios 1. Señala el nombre correcto para estos compuestos

1. 2. a) 4-pentino b) 1-pentino

a) 2-etil-3-pentino

c) 2-pentino

b) 4-etil-2-pentino c) 4-metil-2-hexino

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3.

4.

a) 6-metil-3-propil-1,4heptadiíno

a) 4-etinil-2,2-dimetilpentano b) 2,2,4-trimetil-5-hexino

b) 2-metil-5-propil-3,6heptadiino

c) 3,5,5-trimetil-1-hexino

c) 3-propil-6-metil-1,4heptadiíno 2. Proponer una síntesis del but-3-en-1-ol a partir de acetileno.

Aromáticos Reciben este nombre debido a los olores intensos, normalmente agradables, que presentan en su mayoría. El nombre genérico de los hidrocarburos aromáticos mono y policíclicos y los radicales derivados de ellos se llaman radicales "arilo". Todos ellos se pueden considerar derivados del benceno, que es una molécula cíclica, de forma hexagonal y con un orden de enlace intermedio entre un enlace sencillo y un doble enlace.

Nomenclatura Regla 1.Cuando el benceno lleva un radical se nombra primero dicho radical seguido de la palabra "-benceno". clorobenceno, metilbenceno y nitrobenceno Regla 2. Si son dos los radicales se indica su posición relativa dentro del anillo bencénico mediante los números 1,2; 1,3 ó 1,4, teniendo el número 1 el sustituyente más importante. Sin embargo, en estos casos se sigue utilizando los prefijos "orto", "meta" y "para" para indicar esas mismas posiciones del segundo sustituyente.

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Regla 3. En el caso de haber más de dos sustituyentes, se numeran de forma que reciban los localizadores más bajos, y se ordenan por orden alfabético. En caso de que haya varias opciones decidirá el orden de preferencia alfabético de los radicales. 1-etil-2,5-dimetil-4Regla 4. Cuando el benceno actúa como radical de otra cadena se utiliza con el nombre de "fenilo".

propilbenceno 4-etil-1,6-difenil-2metilhexano

Propiedades físicas Poseen una gran estabilidad debido a las múltiples formas resonantes que presenta. Son insolubles en agua. Muy solubles en disolventes no polares como el éter. Es un líquido menos denso que el agua. Sus puntos de ebullición aumentan, conforme se incrementa su peso molecular. Los puntos de fusión no dependen únicamente del peso molecular sino también de la estructura.

Propiedades químicas Los aromáticos se caracterizan por contener en su estructura química uno o más anillos bencénicos de gran estabilidad. El comportamiento del benceno y sus derivados se caracterizan porque el anillo sirve de fuente electrónica para los reactivos electrofílicos, manifestándose como una base, debido a que los electrones pi se hallan prácticamente sueltos. No dan reacciones de adición porque el anillo es estable, pero si dan de sustitución electrofílica

Reacciones Hidrogenación Conduce a la formación del ciclohexano, para lo que se necesita catalizadores muy activos (Ni, Pt o Mo, S) y temperatura relativamente alta (80°C).

Halogenación

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Sólo reacciona con Cl2 o Br2 catalizada por radiación ultravioleta y a 78°C. La cloración y la bromación directa solo es posible en presencia de un catalizador que debe ser un ácido de Lewis (FeCl3, AlCl3, FeBr3)

Nitración Es la reacción del benceno con ácido nítrico (HNO 3) concentrado. Se utiliza como catalizador el ácido sulfúrico concentrado (H2SO4).

Sulfonación Es la reacción con el ácido sulfúrico concentrado. Esta reacción es lenta, pero con el ácido sulfúrico fumante (H2SO4 + SO3) se vuelve más rápida.

Alquilación Y Acilación De Friedel-Crafts Consiste en la reacción del benceno con un halogenuro de alquilo (R-X) y sirve para obtener alquilbencenos o arenos (R-Ar) y acilbencenos o cetonas aromáticas (ArCO-R).

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Aromรกticos mรกs importantes y aplicaciones

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Ejercicios 1. ¿Cuál de los siguientes compuestos debía ser aromático por cumplir con la regla de Huckle?

(a) Sólo el 3 (b) El 3 y el 4 (c) El 1, 2 y 3 (d) Sólo el 1 (e) El 2 y el 3 2. ¿Cuál (es) de los siguientes iones o moléculas exhiben estabilidad aromática?

(a) El 1 y el 2 (b) El 1 y el 3 (c) El 1 y el 4 (d) El 2 y el 3 (e) El 2 y el 4

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Grupos funcionales

Pues bien, a ese átomo o grupo de átomos que representan la diferencia entre un hidrocarburo y el nuevo compuesto, se le llama grupo funcional.

Como corolario, podemos decir que un grupo funcional es un átomo o grupo de átomos que caracteriza a una clase de compuestos orgánicos. Cada grupo funcional determina las propiedades químicas de las sustancias que lo poseen; es decir determina su función química. Entonces, se llama función química a las propiedades comunes que caracterizan a un grupo de sustancias que tienen estructura semejante; es decir, que poseen un determinado grupo funcional.

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Funciones oxigenadas Las funciones oxigenadas son aquellas que aparte de tener átomos de carbono y de hidrógeno tienen átomos de oxígeno. Las principales familias son:

Funciones Oxigenadas Simples: Alcoholes, Ácidos, Aldehídos, Cetonas. Funciones Oxigenadas Compuestas: Éter, Ester, ácidos carboxílicos.

Alcoholes Los alcoholes son compuesto orgánicos que contienen el grupo hidroxilo (-OH). El metanol es el alcohol más sencillo, se obtiene por reducción del monóxido de carbono con hidrógeno.

Nomenclatura Regla 1. Se elige como cadena principal la de mayor longitud que contenga el grupo -OH.

Regla 2. Se numera la cadena principal para que el grupo -OH tome el localizador más bajo. El grupo hidroxilo tiene preferencia sobre cadenas carbonadas, halógenos, dobles y triples enlaces.

Regla 3. El nombre del alcohol se construye cambiando la terminación -o del alcano con igual número de carbonos por -ol

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Regla 4. Cuando en la molécula hay grupos grupos funcionales de mayor prioridad, el alcohol pasa a serun mero sustituyente y se llama hidroxi-. Son prioritarios frente a los alcoholes: ácidos carboxílicos, anhídridos, ésteres, haluros de alcanoilo, amidas, nitrilos, aldehídos y cetonas.

Regla 5. El grupo -OH es prioritario frente a los alquenos y alquinos. La numeración otorga el localizador más bajo al -OH y el nombre de la molécula termina en -ol.

Propiedades Físicas Las propiedades físicas de un alcohol se basan principalmente en su estructura. El alcohol está compuesto por un alcano y agua. Contiene un grupo hidrofóbico (sin afinidad por el agua) del tipo de un alcano, y un grupo hidroxilo que es hidrófilo (con afinidad por el agua), similar al agua.

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Propiedades Químicas Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases, esto gracias al efecto inductivo, que no es más que el efecto que ejerce la molécula de –OH como sustituyente sobre los carbonos adyacentes. Gracias a este efecto se establece un dipolo.

Reacciones En las cuales se rompe el grupo O - H

Formación de Alcóxidos El ion alcóxido R - O - se forma cuando un alcohol reacciona con una base fuerte, tal como el reactivo de Grignard, el amiduro de sodio, el hidruro de sodio y los acetiluros. Puesto que el hidrógeno del -OH es ligeramente ácido, también puede reaccionar con metales y con bases inorgánicas fuertes: R - O - H + NaNH2 RO - Na+ + NH3 R - O - H + Na RO - Na++ 1/2 H2 Para nombrar los Alcóxidos se cambia la terminación -ano del respectivo alcano por -óxido, seguido del nombre del mental: CH3 - CH2OH + Na CH - CH - ONa + 1/2H2 Etanol Etóxido de Sodio

Los Alcóxidos son compuestos muy reactivos. Se emplean, por ejemplo, para la preparación de éteres en la síntesis de Williamson. Formación de Ésteres. Cuando se calienta un alcohol con un ácido carboxílico en presencia de un ácido inorgánico fuerte como catalizador, se forma un éster.

Para nombrar los ésteres, la terminación -ico del ácido se cambia por -ato y se agrega el nombre del grupo alquilo del alcohol precedido de la

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Los alcoholes también producen ésteres cuando reaccionan con un cloruro de acilo o con un anhídrido de ácido. Oxidación La oxidación de alcoholes es una reacción orgánica importante. Los alcoholes primarios (R-CH2-OH) pueden ser oxidados a aldehídos (R-CHO) o ácidos carboxílicos (R-COOH), mientras que la oxidación de alcoholes secundarios (R1R2CH-OH), normalmente termina formando cetonas (R1R2C=O). Los alcoholes terciarios (R1R2R3C-OH) son resistentes a la oxidación

Deshidrogenación. Cuando un alcohol se calienta fuertemente con cobre pierde hidrógeno y se convierten aldehído si es un alcohol primario o en cetona si es un alcohol secundario.

Reacciones en las cuales se rompe el enlace C - OH

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Mediante la utilización de uno o varios reactivos puede remplazarse el grupo - OH de un alcohol: Sustitución de grupo - OH por un Halógeno. Puede llevarse a cabo haciendo reaccionar el alcohol con cloruro de tionilo, SOCl2; tribrimuro de fósforo, PBr3; triyoduro de fósforo, PI3, y ácidos halogenados (Bromhídrico, clorhídrico, y yodhídrico). De esta manera, se obtienen los halogenuros de alquilo. Algunas de estas reacciones generales y particulares son: Deshidratación: Esta propiedad de los alcoholes es a su vez una obtención de éteres y alquenos. La deshidratación se produce con H2 SO4 ó H3 PO4 en caliente:

Métodos de obtención de Alcoholes Los principales métodos de obtención de alcoholes son: Hidratación de alquenos Se trata de una reacción de adición electrofílica, que esquemáticamente puede representarse mediante la ecuación:

R—CH=CH2 + H2SO4 H2O

R—CHOH— CH3

El grupo - OH se adiciona al átomo de carbono más sustituido del doble enlace. Se hace en presencia de ácido sulfúrico. Hidrólisis de halogenuros de alquilo Se lleva a cabo normalmente en disolución de etanol acuoso y en presencia de catalizadores básicos, como KOH, AgOH, CO3Ca, etc.

R—CH2—Cl + AgOH

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AgCl + CH2OH

R—


Reducción de compuestos carbonílicos Esta reacción puede realizarse industrialmente con hidrógeno, en presencia de catalizadores, o bien en el laboratorio, mediante el hidruro de litio y aluminio. Reactivos de Grignard La adición de un magnesiano o reactivo de Grignard a un compuesto carbonílico da lugar a un halogenuro de alcoximagnesio, que por hidrólisis conduce a un alcohol. Cuando se emplea formaldehído, H2C=O, como producto de partida, se obtiene un alcohol primario; con los restantes aldehídos se obtienen alcoholes secundarios y con las cetonas alcoholes terciarios.

Alcoholes más importantes y aplicaciones NOMBRE

ELABORACIÓN

USOS

Metanol

Por destilación destructiva de la madera. También por reacción entre el hidrógeno y el monóxido de carbono a alta presión.

Disolvente para grasas, aceites, resinas y nitrocelulosa. Fabricación de tinturas, formaldehído, líquidos anticongelantes, combustibles especiales y plásticos.

Etanol

Por fermentación de azúcares. También a partir de etileno o de acetileno. En pequeñas cantidades, a partir de la pulpa de madera.

Disolvente de productos pinturas, barnices, colas, explosivos. También como elaboración de productos elevada masa molecular.

2-propanol (isopropanol)

Por hidratación de propeno Disolvente para aceites, gomas, alcaloides obtenido de gases craqueados. y resinas. Elaboración de acetona, jabón y También subproducto de soluciones antisépticas. determinados procesos de fermentación.

1-propanol (n-propanol)

Por oxidación de mezclas de Disolvente para lacas, resinas, propano y butano. revestimientos y ceras. También para la fabricación de líquido de frenos, ácido propiónico y plastificadores.

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como lacas, fármacos y base para la químicos de


Butanol (n-butanol)

Por fermentación de almidón o Disolvente para nitrocelulosa, azúcar. También por síntesis, etilcelulosa, lacas, plásticos de ureautilizando etanol o acetileno. formaldehído y urea-melanina. Diluyente de líquido hidráulico, agente de extracción de drogas.

Metilpropanol Por reacción entre el hidrógeno y el monóxido de carbono a alta presión, seguida de destilación de los productos obtenidos.

Disolvente de líquidos de freno elaborados con aceite de ricino. Sustituto de n-butanol en la elaboración de resinas de urea.

2-butanol

Por hidrólisis formado por petróleo.

del butano, En la elaboración de otros productos craqueo de químicos, por ejemplo metiletilcetona. Disolvente de lacas de nitrocelulosa. Producción de líquido de frenos y grasas especiales.

Metil-2propanol

Por hidratación de isobutileno, En perfumería. Como agente derivado del craqueo de humedecedor en detergentes. Disolvente petróleo. de fármacos y sustancias de limpieza.

Pentanol (alcohol amílico)

Por destilación fraccional de aceite de fusel, un producto secundario en la elaboración del etanol por fermentación.

Disolvente de numerosas resinas naturales y sintéticas. Diluyente de líquido para frenos, tintas de imprenta y lacas. En fármacos.

Etilenglicol

Por oxidación de etileno a glicol. También por hidrogenación de metilglicolato obtenido a partir del formaldehído y el metanol.

Líquido anticongelante, líquido para frenos. En la producción de explosivos. Disolvente de manchas, aceites, resinas, esmaltes, tintas y tinturas.

Dietilenglicol

Como subproducto en fabricación de etilenglicol.

Glicerina (1,2,3propanotriol)

Del tratamiento de grasas en la En resinas alquídicas, explosivos y celofán. elaboración del jabón. Humectante de tabaco. Sintéticamente, a partir del propeno. Por fermentación de azúcares.

la Disolvente de tinturas y resinas. En el secado de gases. Agente reblandecedor de tintas de imprenta adhesivas.

Ejercicios 1. Propón un mecanismo para la siguiente reacción:

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2. Indica cuรกl es el resultado de las reacciones siguientes:

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Aldehídos y cetonas Los aldehídos y las cetonas contienen el grupo funcional carbonilo, . Se diferencian entre sí en que en los aldehídos este grupo carbonilo se encuentra en un extremo de la cadena hidrocarbonada, por lo que tiene un átomo de hidrógeno unido a él directamente, es decir, que el verdadero grupo funcional es , que suele escribirse, por comodidad, en la forma —CHO. En cambio, en las cetonas, el grupo carbonilo se encuentra unido a dos radicales hidrocarbonados. Conviene hacer notar que, si bien los aldehídos y cetonas son los compuestos más sencillos con el grupo carbonilo, hay otros muchos compuestos que contienen también en su molécula el grupo carbonilo que, junto a otras agrupaciones atómicas, constituyen su grupo funcional característico

Nomenclatura Los aldehídos se nombran reemplazando la terminación -ano del alcano correspondiente por -al. No es necesario especificar la posición del grupo aldehído, puesto que ocupa el extremo de la cadena (localizador 1). Cuando la cadena contiene dos funciones aldehído se emplea el sufijo -dial.

El grupo -CHO unido a un ciclo se llama -carbaldehído. La numeración del ciclo se realiza dando localizador 1 al carbono del ciclo que contiene el grupo aldehído.

Algunos nombres comunes de aldehídos aceptados por la IUPAC son:

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Las cetonas se nombran sustituyendo la terminación -ano del alcano con igual longitud de cadena por -ona. Se toma como cadena principal la de mayor longitud que contiene el grupo carbonilo y se numera para que éste tome el localizador más bajo.

Existe un segundo tipo de nomenclatura para las cetonas, que consiste en nombrar las cadenas como sustituyentes, ordenándolas alfabéticamente y terminando el nombre con la palabra cetona.

Propiedades físicas Las propiedades físicas (y químicas) características de los aldehídos y cetonas están determinadas por la presencia del grupo funcional carbonilo, en el que existe un enlace doble carbono-oxigeno. Como consecuencia los aldehídos y cetonas poseen un elevado momento dipolar de hace que existan entre sus moléculas intensas fuerzas de atracción del tipo dipolo-dipolo, por lo que estos compuestos tienen puntos de fusión y de ebullición más altos que los de los hidrocarburos de análogo peso molecular. Sin embargo, las moléculas de aldehídos y cetonas no pueden asociarse mediante enlaces de hidrógeno, por lo que sus puntos de fusión y de ebullición son más bajos que los de los correspondientes alcoholes. Concretamente, los puntos de ebullición de los primeros términos de aldehídos y cetonas son unos 60ºC más altos que los de los hidrocarburos del mismo peso molecular y también unos 60ºC más bajos que los de los correspondientes

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alcoholes. Esta diferencia se hace cada vez menor, como es lógico, al aumentar la cadena hidrocarbonada y perder influencia relativa el grupo funcional.

Propiedades Químicas Se comportan como reductor, por oxidación el aldehído da ácidos con igual número de átomos de carbono. La reacción típica de los aldehídos y las cetonas es la Adición nucleofilica. Oxidación Los aldehídos y cetonas tienen similitud estructural y por consiguiente, muestran propiedades químicas similares; sin embargo, difieren significativamente en una propiedad química —la susceptibilidad a la oxidación—. Esta reacción permite diferenciar los aldehídos de las cetonas. Los aldehídos se oxidan fácilmente a ácidos orgánicos con agentes oxidantes suaves. Bajo estas mismas condiciones de reacción las cetonas no se oxidan.

Para oxidar los aldehídos a ácidos orgánicos, puede utilizarse cualquier agente oxidante como el KMnO4 (permanganato de potasio y el K2Cr2O7 (dicromato de potasio). Dos ejemplos de reacciones de oxidación de aldehídos son: la oxidación de butiraldehído a ácido butírico y la oxidación de benzaldehído a ácido benzoico. Prueba de Tollens La prueba de Tollens es un procedimiento de laboratorio para distinguir un aldehído de una cetona: se mezcla un agente oxidante suave con un aldehído o una cetona desconocida; si el compuesto se oxida, es un aldehído, si no ocurre reacción, es una cetona. El complejo de plata amoniacal [Ag (NH3)2]+ en solución básica es el agente oxidante utilizado en la prueba de Tollens.

La plata metálica producida en esta reacción recubre la parte interna del recipiente y forma un espejo de plata. Prueba de Benedict Otra prueba química que puede distinguir entre un aldehído y una cetona es la prueba de Benedict. En esta prueba el agente oxidante es una solución básica de Cu+2(ac); se adicionan iones citrato para evitar la precipitación del Cu+2 en la

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solución básica. El ion Cu+2 da a la solución de Benedict su color azul característico. Cuando el Cu+2 oxida un aldehído, gana un electrón y se reduce a Cu+, el cual se precipita como óxido de cobre (I), Cu2O, de color rojo ladrillo. Debido a su color rojo ladrillo el óxido de cobre (I) es fácilmente detectable.

Reacciones de hidratación de aldehídos y cetonas Si se adiciona una molécula de agua H-OH al doble enlace carbono-oxígeno, se produce un diol. Cuando se produce un diol con ambos grupos -OH unidos al mismo átomo de carbono, se le denomina hidrato.

En la reacción de formación de hidratos, el grupo -OH del agua se une al átomo de carbono del carbonilo y el -H se une al átomo de oxígeno del carbonilo. Formación de hemiacetales y hemicetales En forma similar a la adición de agua, los alcoholes (ROH) se adicionan al grupo carbonilo para producir hemiacetales y hemicetales. Los hemiacetales se obtienen de los alcoholes y los aldehídos. Los hemicetales se obtienen de los alcoholes y las cetonas.

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Un ejemplo específico de la formación de hemiacetales es la reacción entre el acetaldehído y alcohol etílico. Otro ejemplo de la formación de hemicetales es la reacción entre la acetona y alcohol etílico.

Aplicaciones de aldehídos y cetonas más importantes Aldehídos: El metanal o aldehído fórmico es el aldehído con mayor uso en la industria, se utiliza fundamentalmente para la obtención de resinas fenólicas y en la elaboración de explosivos (pentaeritrol y el tetranitrato de pentaeritrol, TNPE) así como en la elaboración de resinas alquídicas y poliuretano expandido. También se utiliza en la elaboración de uno de los llamados plásticos técnicos que se utilizan fundamentalmente en la sustitución de piezas metálicas en automóviles y maquinaria, así como para cubiertas resistentes a los choques en la manufactura de aparatos eléctricos. Estos plásticos reciben el (polioximetileno). nombre de POM

Cetonas: La cetona que mayor aplicación industrial tiene es la acetona (propanona) la cual se utiliza como disolvente para lacas y resinas, aunque su mayor consumo es en la producción del plexiglás, empleándose también en la elaboración de resinas epoxi y poliuretanos. Otras cetonas industriales son la metil etil cetona (MEK, siglas en inglés) y la ciclohexanona que además de utilizarse como disolvente se utiliza en gran medida para la obtención

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de la caprolactama, que es un monómero en la fabricación del Nylon 6 y también por oxidación del ácido adípico que se emplea para fabricar el Nylon 66. Muchos aldehídos y cetonas forman parte de los aromas naturales de flores y frutas, por lo cual se emplean en la perfumería para la elaboración de aromas como es el caso del benzaldehído (olor de almendras amargas), el aldehído anísico (esencia de anís), la vainillina, el piperonal (esencia de sasafrás), el aldehído cinámico (esencia de canela). De origen animal existe la muscona y la civetona que son utilizados como fijadores porque evitan la evaporación de los aromas además de potenciarlos por lo cual se utilizan en la industria de la perfumería.

Ejercicios 1. A continuación se dan nombres comunes y las fórmulas estructurales de algunos compuestos carbonílicos. Indique el nombre correspondiente según la IUPAC.

2. Señala el nombre correcto para estos compuestos:

2. a) 4-hexanona b) 3-rexona

a) 2-etil-3-hexanona

c) 3-hexanona

b) 4-metil-3-hexanona c) 3-metil-4-hexanona

4.

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a) 2-metilpentanodiol

a) 2-metilbutanal

b) 1-metilpentanodial

b) 3-metilbutanal

c) 2-metilpentanodial

c) 2-formilbutano

3. Dibujar las fórmulas estructurales de las moléculas con cada una de las siguientes características: Un aldehído con un átomo de carbono terciario Una cetona de 5 carbonos 4. ¿Qué característica estructural distingue un miembro de otro? Aldehídos y cetonas.

Éteres En química orgánica x 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.

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Nomenclatura La nomenclatura de los éteres según las recomendaciones de 1993 de la IUPAC (actualmente en vigencia) especifica que estos compuestos pertenecientes al grupo funcional oxigenado deben nombrarse como alcoxialcanos, es decir, como si fueran sustituyentes. Se debe especificar al grupo funcional éter como de menor prioridad frente a la mayoría de cadenas orgánicas. Cada radical éter será acompañado por el sufijo oxi. Un compuesto sencillo, como por ejemplo CH3-O-C6H5 según las normas de la IUPAC se llamaría: o

metoxibenceno

La nomenclatura tradicional o clásica (también aceptada por la IUPAC y válida para éteres simples) especifica que se debe nombrar por orden alfabético los sustituyentes o restos alquílicos de la cadena orgánica al lado izquierdo de la palabra éter. El compuesto anterior se llamaría según las normas antiguas (ya en desuso) de esta manera: o

fenil metil éter

Los éteres sencillos de cadena alifática o lineal pueden nombrarse al final de la palabra éter el sufijo -ílico luego de los prefijos met, et, but, según lo indique el número de carbonos. Un ejemplo ilustrativo sería el siguiente:

Propiedades físicas Los éteres presentan unos puntos de ebullición inferiores a los alcoholes, aunque su solubilidad en agua es similar. Dada su importante estabilidad en medios básicos, se emplean como disolventes inertes en numerosas reacciones.

La importante solubilidad en agua se explica por los puentes de hidrógeno que se establecen entre los hidrógenos del agua y el oxígeno del éter.

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Propiedades químicas Los éteres tienen muy poca reactividad química, debido a la dificultad que presenta la ruptura del enlace C—O. Por ello, se utilizan mucho como disolventes inertes en reacciones orgánicas. En contacto con el aire sufren una lenta oxidación en la que se forman peróxidos muy inestables y poco volátiles. Estos constituyen un peligro cuando se destila un éter, pues se concentran en el residuo y pueden dar lugar a explosiones. Esto se evita guardando el éter con hilo de sodio o añadiendo una pequeña cantidad de un reductor (SO4Fe, LiAIH4) antes de la destilación. Los éteres no son reactivos a excepción de los epóxidos. Las reacciones de los epóxidos pasan por la apertura del ciclo. Dicha apertura puede ser catalizada por ácido o apertura mediante nucleófilo.

(Apertura catalizada por ácido) El nucleófilo ataca al carbono más sustituido.

(Apertura por nucleófilo) El nucleófilo ataca al carbono menos sustituido.

Aplicaciones Medio para extractar para concentrar ácido acético y otros ácidos. Medio de arrastre para la deshidratación de alcoholes etílicos e isopropílicos. Disolvente de sustancias orgánicas (aceites, grasas, resinas, nitrocelulosa, perfumes y alcaloides). Combustible inicial de motores Diésel. Fuertes pegamentos Antinflamatorio abdominal para después del parto, exclusivamente uso externo.

Ejercicios Escriba la estructura o el nombre según corresponda para los siguientes compuestos: Revise sus resultados consultando la sección de respuestas.

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a)

disobutil éter

b)

fenil-n-propil éter

c)

n-butilisobutil éter

d)

etilmetil éter

e)

sec-butilter-butil éter

Los ésteres son compuestos orgánicos derivados de ácidos orgánicos o inorgánicos oxigenados en los cuales uno o más protones son sustituidos por grupos orgánicos alquilo (simbolizados por R')

Nomenclatura La nomenclatura de los ésteres deriva del ácido carboxílico y el alcohol de los que procede. Así, en el etanoato (acetato) de metilo encontramos dos partes en su nombre: 

La primera parte del nombre, etanoato (acetato), proviene del ácido etanoico (acético)

La otra mitad, de metilo, proviene del alcohol metílico (metanol).

Luego el nombre general de un éster de ácido carboxílico será "alcanoato de alquilo" donde: alcan-= raíz de la cadena carbonada principal (si es un alcano), que se nombra a partir del número de átomos de carbono. Ej. Propan-significa cadena de 3 átomos de carbono unidos por enlaces sencillos. oato = sufijo que indica que es derivado de un ácido carboxílico. Ej.: propanoato: CH3-CH2-CO- significa "derivado del ácido propanoico". de alquilo: Indica el alcohol de procedencia. Grupo general.

Propiedades físicas Los ésteres pueden participar en los enlaces de hidrógeno como aceptadores, pero no pueden participar como donadores en este tipo de enlaces, a diferencia de los alcoholes de los que derivan. Esta capacidad de participar en los enlaces de hidrógeno les convierte en más hidrosolubles que los hidrocarburos de los que derivan. Pero las ilimitaciones de sus enlaces de hidrógeno los hace más

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hidrofóbicos que los alcoholes o ácidos de los que derivan. Esta falta de capacidad de actuar como donador de enlace de hidrógeno ocasiona el que no pueda formar enlaces de hidrógeno entre moléculas de ésteres, lo que los hace más volátiles que un ácido o alcohol de similar peso molecular. Muchos ésteres tienen un aroma característico, lo que hace que se utilicen ampliamente como sabores y fragancias artificiales

Propiedades químicas En las reacciones de los ésteres, la cadena se rompe siempre en un enlace sencillo, ya sea entre el oxígeno y el alcohol o R, ya sea entre el oxígeno y el grupo R-CO-, eliminando así el alcohol o uno de sus derivados. La saponificación de los ésteres, llamada así por su analogía con la formación de jabones, es la reacción inversa a la esterificación. Los ésteres se hidrogenan más fácilmente que los ácidos, empleándose generalmente el éster etílico tratado con una mezcla de sodio y alcohol (Reducción de Bouveault-Blanc). El hidruro de litio y aluminio reduce ésteres de ácidos carboxílicos para dar 2 equivalentes de alcohol.2 La reacción es de amplio espectro y se ha utilizado para reducir diversos ésteres. Las lactonas producen dioles. Existen diversos agentes reductores alternativos al hidruro de litio y aluminio como el DIBALH, el trietil-borohidruro de litio o BH3–SiMe3reflujado con THF.3 El dicloruro de titanoceno reduce los ésteres de ácidos carboxílicos hasta el alcano (RCH3) y el alcohol R-OH.4 El mecanismo probablemente se debe a la formación de un alqueno intermediario.

El hidrógeno α de muchos ésteres puede ser sustraído con una base no nucleofílica o el alcóxido correspondiente al éster. El carbanión generado puede unirse a diversos sustratos en diversas reacciones de condensación, tales como la condensación de Claisen , la Condensación de Dieckmann y la síntesis malónica. Muchos métodos de síntesis de anillos heterocíclicos aprovechan estas propiedades químicas de los ésteres, tales como la síntesis de pirroles de Hantzsch y la síntesis de Feist-Benary. Existen reacciones de condensación en las que se utiliza un reductor que aporte electrones para formar el enlace C-C entre grupos acilo, como el caso de la condensación aciloínica. Los ésteres pueden dar alcoholes con dos sustituyentes idénticos por adición de reactivos de Grignard. Una aplicación de esta reacción es la reacción de Fujimoto-Belleau.

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Aplicaciones

Esencias de frutas Ésteres procedentes de la combinación entre un alcohol de peso molecular bajo o medio y un ácido carboxílico de peso molecular también bajo o medio. Como ejemplos pueden citarse el butirato de butilo, con aroma a pino, el valerianato isoamilo, con aroma a manzana y el acetato de isoamilo, con aroma a plátano. Grasas y aceites Ésteres procedentes del glicerol y de un ácido carboxílico de peso molecular medio o elevado. Ceras Ésteres resultantes de la combinación entre un alcohol y un ácido carboxílico, ambos de peso molecular elevado Como disolventes de Resinas Como aromatizantes Como Antisépticos En la elaboración de fibras semisintéticas En la industria alimenticia y producción de cosméticos

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En la obtención de jabones Lactonas Las lactonas son ésteres cíclicos internos, hidroxiácidos principalmente gamma y delta. Estos compuestos son abundantes en los alimentos y aportan notas de aromas de durazno, coco, nuez y miel.

Ejercicios Resolver los siguientes problemas: 1) ¿Cuál es el grupo funcional de un éster? 2) Un éster es el producto de la reacción entre: a) Dos ácidos. b) Dos alcoholes. c) Un ácido y un alcohol. d) Dos cetonas. 3) Escriba las fórmulas y nombres de los ésteres que pueden resultar de la combinación del ácido sulfúrico con el etanol. 4) Escriba las fórmulas y nombres de los ésteres que pueden resultar de la combinación entre: a) Acido propanoico y metanol. b) Acido etanoico y 2-propanol.

Ácidos carboxílicos Se caracterizan por tener el grupo "carboxilo" -COOH en el extremo de la cadena.

Nomenclatura Se nombran anteponiendo la palabra "ácido" al nombre del hidrocarburo del que proceden y con la terminación "-oico".

ácido etanoico Son numerosos los ácidos dicarboxílicos, que se nombran con la terminación "dioico"

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ácido propanodioico Con frecuencia se sigue utilizando el nombre tradicional, aceptado por la IUPAC, para muchos de ellos, fíjate en los ejemplos. Cuando los grupos carboxílicos se encuentran en las cadenas laterales, se nombran utilizando el prefijo "carboxi-" y con un número localizador de esa función. Aunque en el caso de que haya muchos grupos ácidos también se puede nombrar el compuesto posponiendo la palabra "tricarboxílico", "tetracarboxílico", etc., al hidrocarburo del que proceden.

ácido 2-carboxipentanodioico o ácido 1,1,3-propanotricarboxílico

Propiedades Físicas: Solubilidad: El grupo carboxilo –COOH confiere carácter polar a los ácidos y permite la formación de puentes de hidrógeno entre la molécula de ácido carboxílico y la molécula de agua. La presencia de dos átomos de oxígeno en el grupo carboxilo hace posible que dos moléculas de ácido se unan entre sí por puente de hidrógeno doble, formando un dímero cíclico. Esto hace que los primeros cuatro ácidos monocarboxílicos alifáticos sean líquidos completamente solubles en agua. La solubilidad disminuye a medida que aumenta el número de átomos de carbono. A partir del ácido dodecanóico o ácido láurico los ácidos carboxílicos son sólidos blandos insolubles en agua. En los ácidos aromáticos monocarboxílicos, la relación carbono-carbono es de 6:1 lo que provoca que la solubilidad se vea disminuida con respecto a los ácidos monocarboxílicos alifáticos.

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Punto de ebullición: Los ácidos carboxílicos presentan puntos de ebullición elevados debido a la presencia de doble puente de hidrógeno.

Punto de fusión: El punto de fusión varía según el número de carbonos, siendo más elevado el de los ácidos fórmico y acético, al compararlos con los ácidos propiónico, butírico y valérico de 3, 4 y 5 carbonos, respectivamente. Después de 6 carbonos el punto de fusión se eleva de manera irregular. Esto se debe a que el aumento del número de átomos de carbono interfiere en la asociación entre las moléculas. Los ácidos monocarboxílicos aromáticos son sólidos cristalinos con puntos de fusión altos respecto a los ácidos alifáticos.

Propiedades Químicas: El comportamiento químico de los ácidos carboxílicos está determinado por el grupo carboxilo -COOH. Esta función consta de un grupo carbonilo (C=O) y de un hidroxilo (-OH). Donde el -OH es el que sufre casi todas las reacciones: pérdida de protón (H+) o reemplazo del grupo –OH por otro grupo.

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Constantes de acidez de algunos ácidos carboxílicos Ácidos alifáticos Ka

Ácidos aromáticos Ka

Métanoico

17,7 x 10-5

Fenil-metanóico

Etanóico

1,75 x 10-5

Paranitrobenzóico

Propanóico 2metilbutanoico

1,3 x 105

1,68 x 10-5

Metanitrobenzoico

Ortonitrobenzóico

6,3 x 105

36 x 105

32 x 105

670 x 10-5

Síntesis de los ácidos carboxílicos Los ácidos carboxílicos pueden obtenerse a partir de reacciones químicas como la oxidación de alcoholes primarios, de los compuestos alquil-bencénicos y por la hidrólisis de nitrilos entre otras. Oxidación de alcoholes primarios: para obtener ácidos carboxílicos mediante esta reacción, el alcohol primario se trata con un agente oxidante fuerte donde el alcohol actúa como un agente reductor oxidándose hasta ácido carboxílico.

Oxidación de los compuestos alquil-bencénicos: la oxidación de los derivados alquilbencénicos con mezclas oxidantes fuertes llevan a la formación de ácidos carboxílicos.

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Hidrólisis de Nitrilos: los nitrilos se hidrolizan al ser sometidos a ebullición con ácidos minerales o álcalis en solución acuosa, generando ácidos carboxílicos mediante sustitución nucleofílica.

Derivados de los Ácidos Carboxílicos: Los derivados carboxílicos son compuestos que presentan el grupo acilo o el grupo aroilo en los ácidos alifáticos o aromáticos.

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Aplicaciones Se utilizan los ácidos carboxílicos como emulsificantes, se usan especialmente para pH bajos, debido a su estabilidad en estas condiciones. Además se usan como antitranspirantes y como neutralizantes, también para fabricar detergentes biodegradables, lubricantes y espesantes para pinturas. El ácido esteárico se emplea para combinar caucho o hule con otras sustancias, como pigmentos u otros materiales que controlen la flexibilidad de los productos derivados del caucho; también se usa en la polimerización de estireno y butadieno para hacer caucho artificial. Entre los nuevos usos de los ácidos grasos se encuentran la flotación de menas y la fabricación de desinfectantes, secadores de barniz y estabilizadores de calor para las resinas de vinilo. Los ácidos grasos se utilizan también en productos plásticos, como los recubrimientos para madera y metal, y en los automóviles, desde el alojamiento del filtro de aire hasta la tapicería.

Ejercicios 1. Nombra los siguientes ácidos carboxílicos.

2. Escribir la fórmula estructural de cada uno de los siguientes compuestos; en los casos en que se ha usado un nombre trivial, indicar el nombre IUPAC. a) Ácido propenoico b) ácido 3-fenilpropanoico c) ácido 2,3-dimetilbutanoico

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d) ácido maleico e) ácido 2-cloro-3-fenilpropanoico f) ácido cis-2-nonenoico g) Ácido 2,3-dimetil-4-nitrobenzoico h) ácido adípico i) ácido trans-2-butenoico j) ácido (2S,3R)-3-bromo-2-metilbutanoico

Funciones nitrogenadas

Las funciones nitrogenadas son las que contienen, además de átomos de carbono y de hidrógeno, átomos de nitrógeno, aunque también pueden contener átomos de oxígeno

Las Aminas son compuestos que se obtienen cuando los hidrógenos del amoníaco son reemplazados o sustituidos por radicales alcohólicos o aromáticos. Si son reemplazados por radicales alcohólicos tenemos a las aminas alifáticas. Si son sustituidos por radicales aromáticos tenemos a las aminas aromáticas

Nomenclatura Las aminas se nombran como derivados de los alcanos sustituyendo la terminación -o por -amina. La posición del grupo funcional se indica mediante un localizador que precede a la terminación -amina.

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Nomenclatura de aminas secundarias Las aminas secundarias o terciarias, se nombran tomando el sustituyente más grande como cadena principal, todos los demás grupos se nombran utilizando la letra N- seguida por el nombre del sustituyente.

Aminas como sustituyentes Cuando en la molécula existe un grupo funcional prioritario a la amina, esta se convierte en un sustituyente que se nombra con el prefijo -amino. Son grupos prioritarios al amino los ácidos carboxílicos, ésteres, amidas, nitrilos, aldehídos y cetonas, alcoholes.

Propiedades físicas: La primera es gaseosa, hasta la de 11 carbonos son líquidas, luego sólidas. Como siempre, el punto de ebullición aumenta con la cantidad de carbonos. Con respecto a su solubilidad, las primeras son muy solubles en agua, luego va disminuyendo con la cantidad de átomos de carbono.

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Propiedades químicas Las aminas se comportan como bases. Cuando una amina se disuelve en agua, acepta un protón formando un ion alquil-amonio.

Reacciones La reacción con el ácido nitroso permite diferenciar entre aminas primarias, secundarias y terciarias. Así:  Las aminas primarias reaccionan con desprendimiento de nitrógeno: R—CH2—NH2 + HONO R—CH2OH + N2 + H2O Amina primaria 

Alcohol

Las aminas secundarias reaccionan lentamente en caliente con el ácido nitroso formando nitrosaminas con apariencia aceitosa: R—NH—R' + HONO

R—NNO—R'

+

H2O

Amina secundaria Nitrosamina Las aminas terciarias tratadas con exceso de ácido nitroso conducen a la formación de nitritos: R—NR'—R'' + HONO

R—N(R') HNO2—R

Amina terciaria

Nitrito de trialquilamonio

Ejemplos de los más importantes y Aplicaciones Tienen múltiples aplicaciones básicas en diversos campos, desde la preparación de agentes reveladores de fotografía, jabón, desinfectantes etc. APLICACIONES EN MEDICINA. Entre las plantas y los animales se encuentran distribuidas una amplia variedad de aminas con propiedades medicinales. Por ejemplo: -La Quinina: Es un del árbol chinchona.

importante

anti

palúdico

aislado

de

la

corteza

-La Reserperina: Es un agente contra la hipertensión originado en un arbusto de la India. Poliaminas.

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Las poliaminas son compuestos relacionados con el crecimiento y diferenciación celular. El por tanto, favorecen la síntesis de proteínas. Durante el embarazo normal la espermina aumenta en el plasma de la madre debido al efecto de las poliaminas sobre el crecimiento se debe a que estimulan la replicación del ADN y, rápida proliferación celular en la unidad fetoplacentaria. APLICACIONES EN LA INDUSTRIA Desinfectantes: Debido a su poder antiséptico, bactericida y alguicida (inhiben el crecimiento de organismos monocelulares como las bacterias y las algas). Son útiles para desinfectar heridas, granjas avícolas, piscinas y material sanitario. Inhibidores de la corrosión: En tuberías metálicas o en los líquidos ácidos utilizados para limpiar la herrumbre. La protección de la superficie metálica se debe a que se unen a la superficie metálica por la parte polar formando una capa protectora hidrófoba de una o dos moléculas de espesor. Agentes de flotación para separar minerales valiosos de su ganga, porque se adsorben sobre las partículas cargadas negativamente. Suavizantes de tejidos y cabellos. Las moléculas se fijan sobre las fibras por su parte iónica formando una capa hidrófoba que impide su adherencia al secarse y proporciona suavidad. Los compuestos utilizados con este fin incluyen dos cadenas hidrocarbonadas largas en la molécula. [(CH3-(CH2) n-CH2-CH2)2-N (CH3)2]Å BrEtanolaminas: H2N-CH2CH2OH y HN (CH2CH2OH)2 Las etanolaminas son productos industriales muy valiosos que se utilizan, por su carácter básico, para purificar gases industriales. Abreviado como ETA o MEA, es un compuesto químico orgánico. Es el segundo grupo más abundante en la cabeza polar de los fosfolípidos, que son substancias que se encuentran en las membranas biológicas. Se utiliza para fabricar jabón y detergentes, tinta, tinturas, caucho. También se mezcla con boro para su mejor asimilación en agricultura.

Ejercicios Nombra las siguientes aminas empleando la nomenclatura IUPAC

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Las amidas son derivados funcionales de los ácidos carboxílicos en los que se ha sustituido el grupo -0H por el grupo –NH2, -NHR O –NRR’. También se pueden obtener a partir de las aminas.

Nomenclatura Las amidas primarias se nombran sustituyendo la terminación oico o ico del nombre sistemático o vulgar, del ácido del que derivan, por el sufijo amida. En las amidas sustituidas se antepone al nombre anterior el de los radicales sobre el nitrógeno, precedidos de la letra N. Obtención Las amidas pueden obtenerse a partir de halogenuros de alquilo por reacción con amoniaco, aminas primarias o secundarias, con lo que resultan amidas primarias, secundarias o terciarias, respectivamente. Por ejemplo:

CH3—CO—Cl

+ 2 CH3—NH2 CH3—CO—NH—CH3

+ CH3—NH3+ Cl-

Cloruro de acetilo metilamina N-metilacetamida cloruro de metilamonio

Propiedades Físicas A excepción de la amida más sencilla (la formamida), las amidas sencillas son todas sólidas y solubles en agua, sus puntos de ebullición son bastante más altos que los de los ácidos correspondientes Casi todas las amidas son incoloras e inodoras Son neutras frente a los indicadores Los puntos de fusión y ebullición de las amidas secundarias son bastante menores Por su parte, las amidas terciarias no pueden asociarse, por lo que son líquidos normales, con puntos de fusión y ebullición de acuerdo con su peso molecular

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Propiedades Químicas Basicidad Las amidas son básicas, debido a la interacción mesómera entre el doble enlace carbonilo y el par de electrones del átomo de nitrógeno La carga positiva parcial que resulta sobre el átomo de nitrógeno disminuye su basicidad y la protonación de las amidas que solo tiene lugar, en condiciones fuertemente ácidas, ocurre sobre el átomo de oxígeno, ya que así la carga del catión resultante queda deslocalizada, lo que ocurriría si el catión se formase por protonación del nitrógeno

Hidrólisis Ácida La hidrólisis ácida de las amidas primarias produce ácido orgánico libre y una sal de amonio. Las amidas secundarias y terciarias producen el correspondiente ácido y una sal de amonio cuaternario.

Básica La hidrólisis básica de las amidas produce una sal de ácido orgánico y amoníaco o aminas, según el tipo de amida.

Reacción de las amidas con el ácido nitroso

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Al tratar amidas con ácido nitroso, se convierte en ácido orgánico, desprendiéndose el nitrógeno gaseoso. Reacción de Hoffman Se trata una solución acuosa de amida con hipoclorito o hipodromito de sodio e hidróxido de sodio formando así una amina pura. Esta reacción es característica de las amidas primarias.

Reducción de amidas Para convertir una amida en amina se usa el hidruro de litio y el aluminio.

Ejemplos y Usos de las Amidas La Urea es uno de los compuestos más importantes relacionados con las amidas:

Su estructura es:

La urea es un polvo blanco cristalino utilizado en plásticos y fertilizantes. Es un producto del metabolismo de las proteínas; se encuentra en altas concentraciones en la orina de los animales.

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La síntesis de urea en un laboratorio fue el hecho que rompió con la idea de que solo se podía sintetizar compuestos orgánicos de forma natural. La producción de la urea ocurre en el organismo, mientras que a nivel industrial se obtiene por reacción de amoniaco y fosfeno. Por otra parte, el Nylon también pertenece a la familia de las amidas y es considerada como una poliamida.

Ejercicios Dibuja la estructura de las siguientes amidas

a) Metanamida b) Butanamida c) N,N-Dimetiletanamida d) Benzamida e) Propanodiamida f) N-Metildietanamida

g) N-Metilciclohexanocarboxamida h) N-Etil-N-metilciclobutanocarboxamida i) Butanodiamida j) Ácido 3-carbamoílpropanoico k) Ácido 3-carbamoílciclohexanocarboxílico l) Etanodiamida

Nitrilos Los nitrilos son compuestos orgánicos que poseen un grupo de ciano (-C≡N) como grupo funcional principal. Son derivados orgánicos del cianuro de los que el hidrógeno ha sido sustituido por un radical alquilo.

Nomenclatura Regla 1. La IUPAC nombra los nitrilos añadiendo el sufijo -nitrilo al nombre del alcano con igual número de carbonos.

Regla 2. Cuando actúan como sustituyentes partícula ciano....., precediendo el nombre de la

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se emplea la cadena principal.


Propiedades físicas El grupo ciano está polarizado de tal forma que el átomo de carbono es el extremo positivo del dipolo y el nitrógeno el negativo. Esta polaridad hace que los nitrilos estén muy asociados en estado líquido. Así, sus puntos de ebullición son algo superiores a los de los alcoholes de masa molecular comparable. Los nitrilos de más de 15 carbonos son sólidos.10 Exceptuando los primeros de la serie, son sustancias insolubles en agua. La mayoría de los nitrilos tienen un olor que recuerda al del cianuro de hidrógeno y son moderadamente tóxicos.

Propiedades químicas El olor de los nitrilos recuerda al del cianuro de hidrógeno y son moderadamente tóxicos. Los nitrilos, aunque no contienen el enlace C=O, se consideran a veces como derivados funcionales de los ácidos carboxílicos porque en la reacción de hidrólisis (en medios ácidos o básicos) se transforman en ácidos carboxílicos y sales de amonio.

Los nitrilos adicionan hidrógeno en presencia de un catalizador produciendo aminas = hidrogenación

CH3 - CN + 2H2 --> CH3 - CH2 - NH2

Sustitución electrofílica: Permite aumentar en un átomo de carbono la cadena de un compuesto.

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Aplicaciones Dada la gran variedad de reacciones que sufren los nitrilos, son materia prima para un gran número de compuestos de amplio uso en la industria y a nivel laboratorio. Excelente para elaborar todo tipo de empaques o bridas que contacten aceites, grasas o productos químicos diversos medianamente corrosivos.

Se utiliza en la producción de colorantes. Sirve para la producción de guantes de látex, para la industria química y farmacéutica. Se utiliza para la producción de esmaltes y pinturas. Productos de limpieza para uso industrial.

Ejercicios Escribe las fórmulas estructurales de los siguientes nitrilos a) Metanonitrilo b) Benzonitrilo c) Ciclohexanocarbonitrilo d) Propanodinitrilo e) But-3-enonitrilo f) 3-Oxociclopentanocarbonitrilo g) Ácido 3-cianobutanoico h) 3-Ciano-5-hidroxipentanoato de metilo i) Etanodinitrilo (cianógeno) j) 2-Metilpentanonitrilo

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Isómeros 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, pero que presentan estructuras moleculares distintas o diferente estructura espacial y, por ello, diferentes propiedades. Dichos compuestos reciben la denominación de isómeros. Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol y el éter Dimetílico son isómeros cuya fórmula molecular es C2H6O. Existen dos formas de isomería: Isomería estructural e isomería espacial. ISOMERÍA ESTRUCTURAL Presentan esta forma de isomería, aquellas moléculas que poseen la misma fórmula molecular, pero difieren en la distribución de los enlaces entre sus átomos. A su vez la isomería estructural puede ser de tres formas. ISOMERÍA DE CADENA: Los isómeros de cadena se diferencian entre sí en la distinta disposición de los átomos de C en la cadena principal. Es posible en cadenas con más de 4 átomos de carbono y cuantos más átomos de C tenga el compuesto, más isómeros de cadena puede presentar. Ejemplo: ISOMERÍA DE POSICIÓN: Estos isómeros tienen el mismo grupo funcional y se diferencian en la posición de éste en la cadena principal. Se mantiene la estructura de la cadena principal. Los nombres de estos isómeros se diferencian en los localizadores. Ejemplo:

ISOMERÍA DE FUNCIÓN: Son isómeros de este tipo los compuestos con la misma fórmula molecular y diferente grupo funcional. Ejemplo:

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ISOMERÍA ESPACIAL: Presentan esta isomería aquellos compuestos con igual fórmula molecular desarrollada, pero que se diferencian en la disposición espacial de los átomos (distinta fórmula tridimensional) o posición relativa de los sustituyentes. Es decir, los estereoisómeros o isómeros espaciales son compuestos que tienen fórmulas moleculares idénticas y sus átomos presentan la misma distribución (la misma forma de la cadena; los mismos grupos funcionales y sustituyentes; situados en la misma posición), pero su disposición en el espacio es distinta, o sea, difieren en la orientación espacial de sus átomos. Los isómeros espaciales pueden ser de dos tipos: conformacionales o configuracionales. 5.2.1 ISÓMEROS ESPACIALES CONFORMACIONALES: Se origina cuando la orientación de alguno de los elementos se da por rotación o flexión de los carbonos. A su vez los isómeros conformacionales pueden ser de cadena abierta (se originan por rotación) o de cadena cerrada (se originan por flexión).

5.2.2 ISÓMEROS ESPACIALES CONFIGURACIONALES: se originan por rompimiento y formación de enlaces. A su vez se subdividen en: GEOMÉTRICOS: Se produce cuando hay dos carbonos unidos con doble enlace que tienen las otras valencias con los mismos sustituyentes (2 pares) o con dos iguales y uno distinto. No se presenta isomería geométrica ligada a los enlaces triples o sencillos. Ejemplo:

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ÓPTICOS: se presentan cuando un compuesto tiene al menos un átomo de Carbono asimétrico o quiral, es decir, un átomo de carbono con cuatro sustituyentes diferentes, pueden formarse dos variedades distintas llamadas estereoisómeros o enantiómeros, aunque todos los átomos están en la misma posición y enlazados de igual manera. Ejemplo:

Aún falta el ciclo de Krebs

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Ciclo de Krebs El ciclo de Krebs (conocido también como ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico) es un ciclo metabólico de importancia fundamental en todas las células que utilizan oxígeno durante el proceso de respiración celular. En estos organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es el anillo de conjunción de las rutas metabólicas responsables de la degradación y desasimilación de los carbohidratos, las grasas y las proteínas en anhídrido carbónico y agua, con la formación de energía química. El ciclo de Krebs es una ruta metabólica anfibólica, ya que participa tanto en procesos catabólicos como anabólicos. Este ciclo proporciona muchos precursores para la producción de algunos aminoácidos, como por ejemplo el cetoglutarato y el oxalacetato, así como otras moléculas fundamentales para la célula.El ciclo toma

Su nombre es en honor del científico anglo-alemán Hans Adolf Krebs, que propuso en 1937 los elementos clave de la ruta metabólica. Por este descubrimiento recibió en 1953 el Premio Nobel de Medicina.

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Bibliografía Química Orgánica, John McMurry, Ediciones Paraninfo, S.A., 2009. Química Orgánica, Francis A. Carey, Sexta Edición, Mc Graw Hill. Química Orgánica, Morrison Y Boyd, Quinta Edición, Pearson Addison. Química Orgánica, L.C. Wade, Jr. Tercera Edición, Pearson Prentice Hall. Recuperado de http://la100ciadelaquimica.blogspot.com/ Recuperado de http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/impresos/q uincena10.pdf Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_org%C3%A1nica Recuperado http://www.lenntech.es/periodica/elementos/c.htm#ixzz33VJOtwUv

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El estudio de la química orgánica es muy importante, ya que sin ella no tendríamos muchas de las cosas que usamos diariamente.

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Cartilla de Química organica  

La Química, es una de las Disciplinas más fascinantes y sorprendentes de las ciencias Naturales y como rama de ésta, pretende entender la or...

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