0140200010QUIMO-Quimica Organica- P12 - A13- Progr

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Programa Analítico

Nombre de la Asignatura: Química Orgánica

Plan de Estudios: 2012

Carrera: Lic. en Ciencias Biológicas

Profesor Responsable: Dra. Carmen Peralta Sanhueza

Dra. María Etchehon - Dr. Rodrigo Pontiggia

1. OBJETIVOS:

Introducir al alumno al conocimiento de la Química Orgánica y de las técnicas generales de

laboratorio de química orgánica.

Conocer la funcionalidad y reactividad de compuestos orgánicos ordenados en familias.

Conocer los fundamentos de la aplicación de diferentes técnicas para estudiar los

compuestos orgánicos

2. CONTENIDOS:

Mínimos:

Polaridad de moléculas orgánicas. Relación entre estructura electrónica y propiedades físicas de compuestos orgánicos. Relación entre estructura y acidez-basicidad.Conformación y configuración, formulación de los distintos tipos de isómeros de una molécula orgánica. Relación entre estructura y reactividad: estudio comprensivo de las reacciones de los diferentes grupos funcionales. Aplicaciones en síntesis orgánica. Fundamentos de aplicación de técnicas espectroscópicas en elucidación estructural de compuestos orgánicos: IR, RMN, EM. Cromatografía.

Primera parte – Estructura y propiedades generales de compuestos orgánicos

1. Orbitales atómicos y moleculares. Orbitales híbridos sp, sp2 y sp3. Diferentes tipos de1. uniones carbono-carbono y carbono-heteroátomo. Geometría de enlaces. Enlaces

conjugados. Resonancia. Aromaticidad. Efectos electrónicos: inductivo, mesomérico y de2. campo. Efectos estéricos.3. Grupos funcionales. Estructura de los distintos grupos funcionales presentes en los

compuestos orgánicos. Hidrocarburos, compuestos halogenados, oxigenados y nitrogenados. Compuestos aromáticos. Heterociclos. Nomenclatura: reglas según IUPAC y nombres de uso común.

4. Polaridad de enlaces y moléculas. Fuerzas intra e intermoleculares. Relación entre estructura electrónica y propiedades físicas: puntos de fusión y de ebullición, solubilidad. Acidez y basicidad de compuestos orgánicos: relación con la estructura. Rol de los efectos electrónicos en la acidez de ácidos y fenoles y en la basicidad de aminas.

5. Fórmula molecular e índice de insaturaciones. Isomería: concepto y tipos. Isómeros6. estructurales. Estereoquímica y estereoisomería. Isómeros cis y trans en alquenos.

Especificación de la configuración: nomenclatura E, Z. Reglas de Cahn, Ingold y Prelog.

Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y NaturalesPágina 1/7


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Proyecciones espaciales y planas: caballete, Newman, Fischer. Rotación alrededor del enlace simple carbono-carbono. Confórmeros. Diferencia entre configuración y conformación. Quiralidad y actividad óptica. Enantiómeros. Asignación de la configuración absoluta: nomenclatura R, S. Mezclas racémicas, pureza óptica. Diasterómeros. Conformaciones de cicloalcanos. Ciclohexano: enlaces axiales y ecuatoriales. Isomería cis y trans en compuestos cíclicos.

Segunda parte – Reacciones orgánicas y reactividad de grupos funcionales

1. Introducción al estudio de las reacciones orgánicas. Reacciones concertadas y en pasos. Mecanismos homolíticos, heterolíticos (nucleofílicos y electrofílicos) y pericíclicos. Reacciones estereoselectivas y estereoespecíficas. Nucleofilicidad y electrofilicidad. Intermediarios de reacción: carbocationes, carbaniones, enolatos, radicales libres. Radicales y carbocationes alilo y bencilo: estabilidad por resonancia. Reacciones de adición (electrofílica y nucleofílica), de sustitución (nucleofílica y electrofílica), de eliminación, de oxidación y de reducción.

2. Halogenuros de alquilo. Sustitución nucleofílica alifática. Nucleófilos y grupos salientes. Mecanismos SN1 y SN2: cinética, reactividad y estereoquímica. Influencia de la estructura del esqueleto hidrocarbonado, el solvente y el nucleófilo sobre la reactividad. Transposiciones en la SN1. Competencia entre SN1 y SN2. Eliminación: mecanismos E1 y E2. Eliminación versus sustitución.

3. Alcanos. Reacción de combustión. Halogenación: mecanismo en cadena de sustitución por radicales libres. Iniciadores e inhibidores.

4. Alquenos: estructura. Adición alílica de radicales libres: halogenación alílica. Adición electrofílica: mecanismo, intermediarios, orientación y estereoquímica. Adición de haluros de hidrógeno: regla de Markovnikov. Hidratación. Adición de halógenos: mecanismo y estereoselectividad. Reacciones estereoselectivas. Formación de halohidrinas. Formación de glicoles: reacción con permanganato de potasio y tetróxido de osmio: estereoselectividad Hidrogenación de alquenos: estereoselectividad e importancia industrial. Reacción de ozonólisis. Dienos conjugados. Alquinos: estructura y preparación. Reducción a alquenos, reacciones de adición electrofílica.

5. Hidrocarburos aromáticos. Aromaticidad. Benceno. Compuestos aromáticos polinucleares. Sustitución electrofílica aromática: mecanismo. Efectos de los grupos sustituyentes: orientación y reactividad. Sustituyentes activantes y desactivantes. Reacciones de nitración, sulfonación y halogenación. Alquilación y acilación de Friedel-Crafts. Oxidación de cadenas laterales. Aplicaciones sintéticas. Sustitución nucleofílica aromática: mecanismo y reactividad.

6. Compuestos heterocíclicos: aromaticidad en heterocíclicos. Compuestos π excesivos: furano, pirrol y tiofeno. Reacciones características. Compuestos π- deficientes: piridina, estructura y reactividad. Heterociclos fusionados: indol, benzofurano, benzotiofeno, quinolina e isoquinolina: estructura y reactividad. Purinas y pirimidinas: importancia biológica.

7. Alcoholes. Alcoholes como ácidos y como bases. Reacciones de sustitución nucleofílica y de eliminación. Preparación de halogenuros de alquilo a partir de alcoholes: reacción con haluros de hidrógeno, haluros de tionilo y haluros de fósforo. Reacción de deshidratación. Formación y reactividad de alcóxidos. Oxidación de alcoholes: reacción con permanganato de potasio y con reactivos de cromo. Oxidación de glicoles con periodato. Tioles. Fenoles: comparación entre su química y la de los alcoholes.

8. Éteres y epóxidos: preparación. Éteres corona. Apertura de epóxidos catalizada por ácidos y por bases.

9. Introducción a las técnicas espectroscópicas. El espectro electromagnético. Espectroscopía infrarroja: bandas de absorción características de los diferentes grupos funcionales,



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interpretación de espectros. Resonancia Magnética Nuclear (RMN): RMN protónico y de 13C, ejemplos de elucidación estructural de compuestos orgánicos por RMN. Espectrometría de masa. Ion molecular y fragmentaciones características; ejemplos de elucidación estructural.

10. Aldehídos y cetonas. Preparación de compuestos carbonílicos. Adición nucleofílica. Adición nucleofílica versus sustitución nucleofílica. Adición de cianuro. Adición de alcoholes: formación de acetales y cetales, importancia en síntesis y en la química de los hidratos de carbono. Adición de derivados del amoníaco: formación de iminas y de enaminas. Oxidación de aldehídos: reactivos de Fehling y de Tollens. Reducción de compuestos carbonílicos con borohidruro de sodio y con hidruro de litio y aluminio. Reacción de Wittig: mecanismo y aplicaciones.

11. Compuestos organometálicos. Enlace carbono-metal. Preparación y estabilidad de compuestos organometálicos, atmósferas y solventes inertes. Reactividad de compuestos organolíticos y de reactivos de Grignard: importancia en la construcción de nuevos enlaces carbono-carbono.

12. Acidos carboxílicos: estructura y propiedades. Síntesis de ácidos carboxílicos. Reacciones de ácidos carboxílicos: reducción y conversión a haluros de ácido. Derivados de ácidos carboxílicos: cloruros de ácido, anhídridos, ésteres y amidas. Preparación y reacciones. Reactividad de los derivados de ácido frente a la sustitución nucleofílica, catálisis. Influencia del pH sobre la hidrólisis de ésteres y amidas. Reducción de derivados de ácido.

13. Acidez relativa de compuestos carbonílicos. Tautomería ceto-enólica. Enoles y enolatos. Halogenación de cetonas. Reacciones de enolatos. Condensación aldólica: mecanismo y deshidratación. Aplicaciones. Condensación aldólica cruzada. Reacciones relacionadas con la condensación aldólica. Reacción de Claisen: formación de β- cetoésteres. Síntesis malónica y acetoacética. Descarboxilación de ácidos β-cetónicos y malónicos. Aplicaciones en síntesis.

14. Compuestos nitrogenados. Aminas: estructura, basicidad. Sales cuaternarias de amonio. Síntesis de aminas: aminación reductiva, reducción de amidas, nitrilos y nitrocompuestos. Aminas aromáticas: efecto de los sustituyentes sobre la basicidad. Sales de diazonio: preparación y reacciones de sustitución, aplicaciones en síntesis. Preparación de azocompuestos y de colorantes azoicos. Nitrilos: preparación y reacciones de reducción e hidrólisis. Nitrocompuestos, ácidos sulfónicos y sulfonamidas.

Tercera parte – Introducción al estudio de las biomoléculas y las macromoléculas

1. Hidratos de carbono. Monosacáridos. Tipos estructurales: hexosas, pentosas, aldosas1. y cetosas. Familias ópticas D y L. Estructura cíclica de monosacáridos. Formación de

glicósidos. Análisis conformacional de monosacáridos. Química de los monosacáridos.2. Reacciones en el carbono anomérico: oxidación, reducción, glicosidación. Azúcares

reductores y no reductores. Reacciones de los grupos hidroxilo: formación de éteres, ésteres y acetales. Oxidación con periodato. Oligo y polisacáridos. Disacáridos más comunes: maltosa, celobiosa, lactosa y sacarosa. Polisacáridos: almidón, celulosa, glucógeno.

3. Nucleósidos y nucleótidos. Ácidos nucleicos: ADN y ARN. Estructura de doble hélice del ADN.4. Lípidos. Ácidos grasos y grasas. Saponificación. Aceites secantes, aplicaciones. Detergentes.

Lípidos polares y fosfolípidos.5. Aminoácidos. Estructura. Propiedades ácido- base. Punto isoeléctrico. Síntesis y reacciones

de aminoácidos. Unión peptídica. Péptidos: diferentes niveles de estructura. 6. Metabolitos secundarios. Metabolitos secundarios derivados de acetato. Terpenoides7. y esteroides.7. Polímeros sintéticos. Polímeros lineales y entrecruzados. Ejemplos de polímeros de

importancia industrial.



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Parte experimental

1. Propiedades físicas de sólidos y líquidos. Solubilidad en solventes orgánicos y acuosos. Polarizabilidad. Punto de fusión y Punto de ebullición. Concepto de purificación de compuestos orgánicos mediante recristalización. Elección del solvente adecuado. Destilación de líquidos miscibles mediante destilación simple y fraccionada. Diferencias existentes entre los distintos tipos de destilación. Mezclas azeotrópicas.

2. Cromatografía: generalidades. Fases estacionarias y fases móviles. Tipos de cromatografía según el fenómeno involucrado en la separación: cromatografías de adsorción y partición. Concepto de resolución. Cromatografía preparativa y analítica: en columna y en placa. Fases estacionarias: alúmina, sílica, celulosa, fase reversa. Fases móviles: solventes y mezclas de solventes, polaridad de las mezclas, serie elutrópica en fase normal y en fase reversa. Aplicaciones. Introducción a las técnicas cromatográficas instrumentales. Cromatografía gaseosa. Cromatografía líquida de alta presión (HPLC).

3. Destilación por arrastre con vapor de agua. Destilación de mezclas heterogéneas. Aplicaciones prácticas para la separación de sustancias o extracción de esencias de utilidad industrial.

Trabajos prácticos

1. Punto de fusión y Recristalización. Desarrollo para la técnica de la determinación del PF de una sustancia pura. Punto de fusión mezcla. Recristalización como medio de purificación de compuestos orgánicos. Elección del solvente adecuado.

2. Destilación simple y fraccionada. Diferencias básicas entre ambas. Destilación de una mezcla de agua-acetona.

3. Extracción. Métodos de separación. Extracción y Aplicaciones 4. Obtención de distintos aceites esenciales (canela, menta, albahaca, limón u otros) por

destilación por arrastre con vapor de agua. : Inyectar en el CG alguno de los aceites esenciales y comparar con los estándares de referencia según los tiempos de retención obtenidos.

5. Caracterización de un compuesto orgánico desconocido mediante ensayos de grupos funcionales.

3. BIBLIOGRAFIA

LIBROS DE TEXTO RECOMENDADOS:

Fundamentos de Química orgánica. Hornby, Michael; Peach, Josephine Edición : Buenos Aires;Eudeba. 2000 Este libro puede pedirse en la Biblioteca Central de la Universidad de Belgrano, por el código 045895

Quimica orgánica. Wade, L.G. Jr Edición: Madrid; Pearson Prentice Hall. 2004. Este libro puede pedirse en la Biblioteca Central de la Universidad de Belgrano, por el código 056591

Química orgánica. Morrison, Robert Thornton;Boyd, Robert Neilson Edición: Delaware; Addison Wesley Iberoamérica. 1990. Este libro puede pedirse en la Biblioteca Central de la Universidad de Belgrano, por el código I-00305

Adicionales:

Johathan Clayden-Warren. Organic Chemistry. Oxford Química Orgánica” . Paula Yurkanis Bruice. Prentice Hall. (Editorial Ateneo). 5ta Edición

2007.



Programa Analítico

“Organic Chemistry”, L.G. Wade, 6ª Edición, Editorial: Prentice Hall, 2006. (trad. Castellano 5ª Edición, Editorial: Pearson Education, Madrid, 2004.

“Organic Chemistry”, P. Y. Bruice, 5ª Edición, Editorial: Prentice Hall, 2007. “Organic Chemistry”, J. McMurry, 7ª Edición, Editorial: Brooks/Cole Thomson Learning,

Belmont, 2008. (trad. castellano, 6ª Edición, Editorial Internacional Thomson Editores, 2004). “Organic Chemistry”, F. A. Carey, 6ª Edición, Editorial: McGraw-Hill, 2006, (trad. castellano 6ª

Edición, Editorial: McGraw-Hill, Madrid, 2006). “Química Orgánica”, H. Hart, L.E. Craine, D.J. Hart, C.M. Hadad, 12ª Edición, Editorial:

McGrawHill/Interamericana de España, Madrid, 2007.

DIRECCIONES DE INTERNET

http://www.organic-chemistry.org http://www.chemistryguide.org/organic-chemistry.html

4. METODOLOGIA DE LA ENSEÑANZA

Clases teóricas, clases de problemas y clases de laboratorio. Las clases teóricas consisten en la exposición de temas con la ayuda de métodos visuales como los proyectores de cristales líquidos. Durante la exposición de la clase, se relevan constantemente los conocimientos de las clases anteriores, para su repaso y fijación. Al finalizar la clase, se hace un resumen de lo expuesto, y se introduce brevemente el temario de la clase siguiente. Se hace referencia constante al uso de textos, y la necesidad de su empleo. Se remarca la idea de completar los temas dados en clase, con lecturas de textos básicos y bibliografía recomendada para cada tema. Se hace énfasis de los conceptos básicos a retener en cada clase, para su posterior profundización en las tareas de estudio en casa.

Las clases de problemas consisten en resolver los problemas tipos de las guías de trabajos prácticos disponibles al alumno. La idea principal es resolver problemas tipo, de complejidad creciente, y dejar el resto de los ejercicios para la resolución en casa. En estas clases se pretende que el alumno intervenga constantemente en la resolución de los problemas, proponiéndole el intentar primero resolver los problemas en grupo, por sus propias cuentas, y luego verificar la resolución en el pizarrón, por parte del docente o un alumno, con supervisión docente.

Las clases de laboratorio consisten en desarrollar trabajos prácticos descriptos en la guía de trabajos prácticos (ver programa de laboratorio), en comisiones de dos alumnos, proveer un informe correspondiente.

5. CRITERIOS DE EVALUACION

REGIMEN DE APROBACION DE LA ASIGNATURA QUIMICA ORGANICA

Asistencia:

Los alumnos deberán concurrir al 75% de las clases de seminarios y sólo podrán faltar a un TP de laboratorio Los alumnos deberán entregar el informe al docente de mesada en el mismo día del TP, acreditando su asistencia. Los TP y Seminarios sólo podrán recuperarse con causa justificada (certificado) y con el permiso escrito del jefe de TP o Profesor.



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Evaluaciones - Regularidad:La regularidad de la asignatura se logra aprobando conjuntamente y simultáneamente en el año lectivo el régimen de trabajos prácticos y el parcial integratorio.1.-Aprobación del parcial integradorSe tomará una evaluación integradora el día asignado administrativamente a la fecha de parcial. La evaluación se aprueba con 60 %. Si se desaprueba el examen parcial, se pasa a un examen recuperatorio en la fecha estipulada administrativamente para el mismo. Sólo se podrá recuperar una vez el examen parcial desaprobado en cualquiera de las dos fechas de recuperación. Si el alumno desaprueba el examen parcial en la instancia de recuperación, pierde la regularidad de la materia que incluye tanto trabajos prácticos como clases de seminario y teoría, debiendo recursar la asignatura en el siguiente año lectivo o cuando ésta se vuelva a dictar.

2.-Aprobación de los Trabajos Prácticos de Laboratorio:Sólo podrán faltar a un TP de laboratorio. Los alumnos deberán entregar el informe al docente de mesada en el mismo día del TP, acreditando su asistencia. La aprobación de los trabajos prácticos de laboratorio tendrá en cuenta:

a.- Asistencia al laboratorio. Sólo podrán faltar a un TP de laboratorio.

b.- Régimen de parcialitos aprobados: Solo se podrá desaprobar un trabajo práctico, y recuperar en dos instancias los temas desaprobados en los parcialitos.c.- Aprobación de los informes de laboratorio. Se debe tener un 80 % de los informes aceptados. Un informe aceptado debe contemplar la realización objetiva del trabajo práctico y la obtención de resultados aceptables por la cátedra. Los informes con datos experimentales faltantes o de amplia desviación, serán rechazados por la cátedra. Los informes serán corregidos por los docentes de la cátedra. Si el informe no está aprobado, el alumno deberá rehacerlo.d.- Desenvolvimiento en el laboratorio. Tiene en cuenta la conducta del alumno en el laboratorio y el seguimiento de pautas y normas de seguridad.e.- Manualidad demostrada. Tiene en cuenta el logro de los objetivos del TP, con la obtención de resultados adecuados. Los TP y Seminarios sólo podrán recuperarse con causa justificada (certificado) y con el permiso escrito del Profesor a cargo.La asignatura es finalmente aprobada cuando habiendo el alumno obtenido la regularidad de la asignatura (mediante aprobación de incisos 1.- y 2.-) se presenta a un examen final oral/escrito y demuestra los conocimientos necesarios para la aprobación.

ANEXO I

A1 - Carga Horaria - Modalidad de Enseñanza

Modalidad Horas cátedra

Teóricas 68

Act. Prácticas 52

Evaluaciones 8

Total del curso 128



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A2 – Carga Horaria de Actividades Prácticas

Tipo Actividad Horas cátedra

1.- Resolución Problemas 30

2.- Prácticas de Laboratorio 22

3.- Prácticas de Simulación

4.- Prácticas de Programación

5.- Prácticas de Diseño y Proyecto

6.- Presentaciones Alumnos

7.- Trabajos de Campo y Visitas a Plantas

Total Actividades Prácticas 52


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