Quimica organica

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Instituto Tecnológico de Cd. Altamirano Unidad IV Lic. Biología “Química del carbono” Alumno: Alejandro González H. Profesora: Erika Oropesa Bruno

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  • 1. Instituto Tecnolgico de Cd. AltamiranoUnidad IVLic. BiologaQumica del carbono Alumno: Alejandro Gonzlez H.Profesora: Erika Oropesa Bruno

2. QUIMICA ORGANICA La qumica orgnica se constituy como disciplina en los aos treinta.El desarrollo de nuevos mtodos de anlisis de las sustancias de origenanimal y vegetal, basados en el empleo de disolventes como el ter o elalcohol, permiti el aislamiento de un gran nmero de sustanciasorgnicas que recibieron el nombre de "principios inmediatos". Laaparicin de la qumica orgnica se asocia a menudo al descubrimiento,en 1828, por el qumico alemn Friedrich Whler, de que la sustanciainorgnica cianato de amonio poda convertirse en urea, una sustanciaorgnica que se encuentra en la orina de muchos animales. Antes deeste descubrimiento, los qumicos crean que para sintetizar sustanciasorgnicas, era necesaria la intervencin de lo que llamaban la fuerzavital, es decir, los organismos vivos. El experimento de Whler rompila barrera entre sustancias orgnicas e inorgnicas. Los qumicosmodernos consideran compuestos orgnicos a aquellos que contienencarbono e hidrgeno, y otros elementos (que pueden ser uno o ms),siendo los ms comunes: oxgeno, nitrgeno, azufre y los halgenos.http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_org%C3%A1nica 3. Diferencias entre CompuestosOrgnicos e Inorgnicos Sus molculas pueden contener tomos de cualquierelemento, incluso carbono bajo la forma de CO, CO2,carbonatos y bicarbonatos. Se conocen aproximadamente unos 500000 compuestos. Son, en general, "termo estables" es decir: resisten la accindel calor, y solo se descomponen a temperaturas superioresa los 700C. Tienen puntos de ebullicin y de fusin elevados. Muchos son solubles en H2O y en disolventes polares. Fundidos o en solucin son buenos conductores de lacorriente elctrica: son "electrlitos". Las reacciones que originan son generalmenteinstantneas, mediante reacciones sencillas e inicas. 4. COMPUESTOS ORGNICOS Sus molculas contienen fundamentalmente tomos de C, H, O, N, y enpequeas proporciones, S, P, halgenos y otros elementos. El nmero de compuestos conocidos supera los 10 millones, y son de grancomplejidad debido al nmero de tomos que forman la molcula. Son "termolbiles", resisten poco la accin del calor y descomponen bajo de los300C. suelen quemar fcilmente, originando CO2 y H2O. Debido a la atraccin dbil entre las molculas, tienen puntos de fusin yebullicin bajos. La mayora no son solubles en H2O (solo lo son algunos compuestos quetienen hasta 4 5 tomos de C). Son solubles en disolventes orgnicos: alcohol,ter, cloroformo, benceno. No son electrlitos. Reaccionan lentamente y complejamente. http://conociendoquimica.blogspot.mx/2008/10/diferencias-entre-compuestos-orgnicos-e.html 5. Estructura y propiedades deltomo de carbono El carbono puede unirse consigo mismo formandopolmeros, que son compuestos de elevado peso molculas,constituyendo cadenas abiertas El tomo de carbono se presenta como un slido de colornegro, a excepcin del diamante y el grafito que soncristalinos. La densidad del carbono es de 3.51 g/cc, se funde a 3527 C,hierve a 4200 C. De igual manera constituye ciclos, ocadenas cerradas; forman figuras geomtricas regulares El ciclo propano y el ciclo butano son inestables. Los ms estables son el ciclo pentano y ciclo hexano 6. Tipos de carbonos de acuerdo a suposicin Primarios.- Si estn en los extremosSecundarios.- Si son intermedios y unidos a dos carbonoscontiguosTerciarios.- Si en su estructura se unen a tres carbonoscontiguosCuaternarios.- Si saturan sus cuatro enlaces con cuatrocarbonos contiguos Se encuentra ubicada en la tabla peridica en el segundoperiodo, su nmero atmico es 6 y su masa atmica es 12Da (Dalton), tiene cuatro electrones de valencia en sultimo nivel de energa los que determinan todas suspropiedades qumicas. http://organicaudla3.wikispaces.com/Estructura+y+propiedades+del+%C3%A1tomo+de+carbono 7. Importancia de grupos funcionales Las propiedades qumicas especficas de una molcula orgnica derivan principalmente de los grupos de tomos conocidos como grupos funcionales. Estos grupos estn unidos al esqueleto de carbono, reemplazando a uno o ms de los hidrgenos que estaran presentes en un hidrocarburo. 8. Grupo NombreImportancia biolgica OHHidroxilo Polar, y por esta razn soluble en agua; forma puentesde hidrgeno C=O Carboxilo cido dbil (dador de hidrgeno); cuando pierde unI ion hidrgeno adquiere carga negativa:OH C=OIO - + H+NHAmino Base dbil (aceptor de hidrgeno); cuando acepta unI ion hidrgeno adquiere carga positiva:H HI N+ HIHH AldehdoPolar, y por esta razn soluble en agua; caracteriza aI algunos azcares C=O 9. C=O Cetona (oPolar, y por esta razn soluble en agua;I carbonilocaracteriza a otros azcaresH Metilo Hidrolgico (insoluble en agua)ICHIHO Fosfatocido (dador de hidrgeno); en solucinII presenta habitualmente carga negativa: P OH OIIIOH P O- + 2H+ I O- thttp://www.angelfire.com/magic2/bioquimica/grupos_funcionales1.htm 10. Alcanos Los alcanos son hidrocarburos saturados, estn formadosexclusivamente por carbono e hidrgeno y nicamente hayenlaces sencillos en su estructura. Frmula general: CnH2n+2 donde n represente el nmerode carbonos del alcano. Esta frmula nos permite calcular la frmula molecular de unalcano. Por ejemplo para el alcano de 5 carbonos: C5H [(2 x 5)+2] = C5H12 Serie homloga.- Es una conjunto de compuestos en loscuales cada uno difiere del siguiente en un grupo metileno (-CH2-), excepto en los dos primeros. 11. Serie homloga de los alcanosFrmula Nombre Frmula semidesarrolladamolecularMetanoEtanoPropanoButanoPentanoHexanoHeptanoNonanoDecanoLa terminacin sistmica de los alcanos es ANO. Un compuestos con esta terminacin en elnombre no siempre es un alcano, pero la terminacin indica que es un compuesto saturadoy por lo tanto no tiene enlaces mltiples en su estructura. 12. Propiedades y usos de los alcanos El estado fsico de los 4 primeros alcanos: metano, etano,propano y butano es gaseoso. Del pentano al hexadecano (16tomos de carbono) son lquidos y a partir de heptadecano (17tomos de carbono) son slidos. El punto de fusin, de ebullicin y la densidad aumentanconforme aumenta el nmero de tomos de carbono. Son insolubles en agua Pueden emplearse como disolventes para sustancias poco polarescomo grasas, aceites y ceras. El gas de uso domstico es una mezcla de alcanos,principalmente propano. El gas de los encendedores es butano. El principal uso de los alcanos es como combustibles debido a lagran cantidad de calor que se libera en esta reaccin. Ejemplo: 13. Nomenclatura de alcanos Las reglas de nomenclatura para compuestos orgnicos e inorgnicos sonestablecidas por la Unin Internacional de Qumica pura y aplicada, IUPAC (de sussiglas en ingls). A continuacin se sealan las reglas para la nomenclatura de alcanos. Estas reglasconstituyen la base de la nomenclatura de los compuestos orgnicos.La base del nombre fundamental, es la cadena continua ms larga de tomos decarbono.La numeracin se inicia por el extremo ms cercano a una ramificacin. En caso deencontrar dos ramificaciones a la misma distancia, se empieza a numerar por elextremo ms cercano a la ramificacin de menor orden alfabtico. Si se encuentrandos ramificaciones del mismo nombre a la misma distancia de cada uno de losextremos, se busca una tercera ramificacin y se numera la cadena por el extremoms cercano a ella.Si se encuentran dos o ms cadenas con el mismo nmero de tomos de carbono, seselecciona la que deje fuera los radicales alquilo ms sencillos. En los ismeros setoma los lineales como ms simples. El n-propil es menos complejo que el isopropil.El ter-butil es el ms complejo de los radicales alquilo de 4 carbonos.Cuando en un compuestos hay dos o ms ramificaciones iguales,no se repite elnombre, se le aade un prefijo numeral. Los prefijos numerales son: 14. Nmero Prefijo 2Di o bi 3Tri 4Tetra 5Penta 6Hexa 7HeptaSe escriben las ramificaciones en orden alfabtico y el nombre del alcano quecorresponda a la cadena principal, como una sola palabra junto con el ltimoradical. Al ordenar alfabticamente, los prefijos numerales y los prefijos n-,sec- y ter- no se toman en cuenta. Por convencin, los nmeros y las palabras se separan mediante un guin, ylos nmeros entre si, se separan por comas.La comprensin y el uso adecuado de las reglas sealadas facilitan la escriturade nombres y frmulas de compuestos orgnicos. 15. Radicales alquilo Cuando alguno de los alcanos pierde un tomo dehidrgeno se forma un radical alquilo. Estos radicalesaparecen como ramificaciones sustituyendo tomos dehidrgeno en las cadenas. Los radicales alquilo de uso ms comn son: Las lneas rojas indican el enlace con el cual elradical se une a la cadena principal. Esto es muyimportante, el radical no puede unirse por cualquierade sus carbonos, slo por el que tiene el enlace libre. 16. Ejemplos de nomenclatura dealcanosBuscamos la cadena de carbonos continua ms larga y numeramos por elextremo ms cercano a un radical, e identificamos los que estn presentes. 17. La cadena continua ms larga tiene 7 carbonos y se empez lanumeracin por el extremo derecho porque es el ms cercanoa un radical. . Identificamos los radicales y el nmero delcarbono al que estn unidos, los acomodamos en ordenalfabtico y unido el ltimo radical al nombre de la cadena. 4-ETIL-2-METILHEPTANO 18. Buscamos la cadena continua de carbonos ms larga, la cual no tiene que ser siempre horizontal. Numeramos por el extremo ms cercano a un radical, que es el derecho. Ordenamos los radicales en orden alfabtico y unimos el nombre de la cadena al ltimo radical. 5-ISOPROPIL-3- METILNONANO 19. Alquenos Los alquenos son compuestos insaturados que contienen ensu estructura cuando menos un doble enlace carbono-carbono.Frmula general: CnH2nPor lo tanto, los alquenos sin sustituyentes tienen el doble dehidrgenos que carbonos.La terminacin sistmica de los alquenos es ENO.El ms sencillo de los alquenos es el eteno, conocido msampliamente como etileno, su nombre comn.La mayor parte de los alquenos se obtienen del petrleo crudo ymediante la deshidrogenacin de los alcanos. 20. Propiedades y usos Los primeros tres compuestos, eteno (etileno), propano ybuteno, son gaseosos a temperatura ambiente; los siguientesson lquidos hasta los que tienen ms de 16 carbonos que sonslidos. Son relativamente poco solubles en agua, pero solubles encido sulfrico concentrado y en solventes no polares. Su densidad, punto de fusin y de ebullicin se elevanconforme aumenta el peso molecular. El uso ms importante de los alquenos es como materiaprima para la elaboracin de plsticos. 21. Alquenos de importancia El etileno o eteno es un gas incoloro, inspido y de olor etreocuya frmula es CH2=CH2. Se usan grandes cantidades de etileno(eteno) para la obtencin del polietileno, que es un polmero.(sustancia formada por miles de molculas ms pequeasque se conocen como monmeros). Por ejemplo delpolietileno el monmero es el etileno. El polietileno es uncompuesto utilizado en la fabricacin de envolturas, recipiente,fibras, moldes, etc.. El etileno es utilizado en la maduracin de frutos verdes comopias y tomates. En la antigedad se utiliz como anestsico(mezclado con oxgeno) y en la fabricacin del gas mostaza(utilizado como gas de combate). El propeno,(nombre comn propileno), se utiliza para elaborarpolipropilenoy otros plsticos, alcohol isoproplico (utilizado parafricciones) y otros productos qumicos. 22. Varias feromonas u hormonas sexuales de insectos, sonalquenos.Los carotenos y la vitamina A, constituyentes de losvegetales amarillos como la zanahoria, y que sonutilizados por los bastoncillos visuales de los ojos,tambin son alquenos. El licopeno, pigmento rojo deljitomate, es un alquenos. Las xantinas colorantesamarillos del maz y la yema de huevo, tambin sonalquenos.. El tefln es muy resistente a las acciones qumicas y alas temperaturas altas, se elabora a partir detetrafluoroetileno utilizando perxido de hidrgenocomo catalizador. 23. Nomenclatura de alquenos En la seleccin de la cadena ms larga, los carbonos que forman el dobleenlace, siempre deben formar parte de la cadena principal y lanumeracin se inicia por el extremo ms cercano al enlace doble. Alescribir el nombre de la cadena de acuerdo al nmero de tomo de carbonos, seantepone el nmero ms chico de los dos tomos con el enlace doble y alfinal se escribe la terminacin ENO. Ejemplos: 24. La cadena principal incluye los carbonos que forman el dobleenlace y la numeracin se inicia por el extremo ms cercanoal doble enlace. El nombre sera entonces: 3-METIL-1-HEPTENO El alcano de 7 carbonos seria heptano, cambiamos laterminacin ano por eno y como el doble enlace est entrelos carbonos 1 y 2, se antepone el nmero 1 a la extensinde la cadena. 25. Seleccionamos la cadena ms larga que contenga eldoble enlace e iniciamos la numeracin por el extremoms cercano al doble enlace.6-ETIL-4-ISOPROPIL-7-METIL-3-OCTENO 26. Alquinos Los alquinos son hidrocarburos insaturados que contienenen su estructura cuando menos un triple enlace carbono-carbono. Frmula general: CnH2n-2 La terminacin sistmica de los alquinos es INO. El ms sencillo de los alquinos tiene dos carbonos y sunombre comn es acetileno, su nombre sistmico etino. 27. Propiedades fsicas y usos de losalquinos Los tres primeros alquinos son gaseosos encondiciones normales, del cuarto al decimoquinto sonlquidos y los que tienen 16 o ms tomos de carbonoson slidos. La densidad de los alquinos aumenta conformeaumenta el peso molecular. 28. Alquinos importantesEl ms importante de ellos es el acetileno utilizado en la elaboracin de materiales como hule, cueros artificiales, plsticos etc. Tambin se usa como combustible en el soplete oxiacetilnico en la soldadura y para cortar metales. 29. Nomenclatura de alquinos En la seleccin de la cadena ms larga, los carbonos que forman triple enlace, siempre deben formar parte de la cadena principal y la numeracin se inicia por el extremo ms cercano al enlace triple. Al escribir el nombre de la cadena de acuerdo al nmero de tomo de carbonos, se antepone el nmero ms chico de los dos tomos con el enlace triple y al final se escribe la terminacin INO. 30. Seleccionamos la cadena contina ms larga que contenga los carbonos con triple enlace, empezando la numeracin por el extremo ms cercano al triple enlace. Nombramos los radicales en orden alfabtico y la longitud de la cadena con terminacin INO, anteponiendo el nmero ms pequeo de los carbonos unidos con enlace triple.6-ETIL-3-METIL-3-NONINOhttp://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaii/alcanos.cfm#regreso 31. Isomera de compuestoscompuestos orgnicos La isomera es una propiedad de ciertos compuestos qumicos que con igual frmula molecular (frmula qumica no desarrollada) es decir, iguales proporciones relativas de los tomos que conforman su molcula, presentan estructuras moleculares distintas y, por ello, diferentes propiedades. Dichos compuestos reciben la denominacin de ismeros. Por ejemplo, el alcohol etlico o etanol y el ter di metlico son ismeros cuya frmula molecular es C2H6O. 32. Clasificacin de los ismeros en Qumica orgnica.Aunque este fenmeno es muy frecuente en Qumica orgnica, no esexclusiva de sta pues tambin la presentan algunos compuestosinorgnicos, como los compuestos de los metales de transicinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Isomer%C3%ADa 33. Importancia de grupos funcionales orgnicosGRUPOS FUNCIONALES ORGNICOS Nombre Frmula Molecular Grupo Funcional Nomenclatura Alcano CnH2n+2 C-C -ano Alquenos CnH2n C=C -eno Alquinos CnH2n-2 C=C -ino Alcohol CnH2n+2O -OH ol Aldehdo CnH2nO HC=O al Cetona CnH2nO C=O ona cido Carboxlico CnH2nO2 COOH A. ______ oico Sal CnH2n-1O2Me COO- Me+ ____ato de metal ter CnH2n+2O RO-R Alquil alquilter Ester CnH2nO2 -COO ____ato de ____ilo Anhdrido CnH2n-2O3 -CO-O-CO- Anh. __an ____anoico Amina Primaria CnH2n+3 N R-NH2 Alquila mina o Alcanamina Amina Secundaria CnH2n+3 N R-NH-R Alquil Alquilamina Amina Terciaria CnH2n+3 N R,R,R N Alquil alquil alquilamina Amida Primaria CnH2n+1 O N CO-NH2 Alcanamida Amida Secundaria CnH2n-1O2N CO-NH-CO Alcan alcanamida Amida Terciaria CnH2n-3 O3N N-(CO)3 Alcan alcan alcanamida Nitrilo CnH2n-1N C=N _________nitrilo 34. ELECCIN DEL GRUPO FUNCIONALPRINCIPAL 1. cidos 2. Derivados de cidos, en el siguiente orden: Anhdridos, teres, amidas. 3. Nitrilos. 4. Aldehdos. 5. Cetonas. 6. Alcoholes. 7. Aminas. 8. teres. 9. Alquenos 10. Alquinos 11. Alcanos 12. Halgenos 13. Nitrocompuestos (NO2)http://www.donboscobaires.com.ar/acad/sec/quimica/05/tabla_grupos_funcionales_organicos.pdf 35. Alcohol En qumica se denomina alcohol (del rabe al- kul ,oal- ghawl, "el espritu", "toda sustancia pulverizada","lquido destilado") a aquellos compuestos qumicosorgnicos que contienen un grupo hidroxilo (-OH) ensustitucin de un tomo de hidrgeno enlazado de formacovalente a un tomo de carbono. Si contienen varios gruposhidroxilos se denominan polialcoholes. Los alcoholes pueden ser primarios, secundarios o terciarios,en funcin del nmero de tomos de hidrgeno sustituidosen el tomo de carbono al que se encuentran enlazado elgrupo hidroxilo. A nivel del lenguaje popular se utiliza para indicarcomnmente una bebida alcohlica, que presenta etanol, confrmula qumica CH3CH2OH. 36. Nomenclatura Comn (no sistemtica): anteponiendo la palabra alcohol ysustituyendo el sufijo -ano del correspondiente alcano por lico. As por ejemplo tendramos alcohol metlico, alcoholetlico, alcohol proplico, etc. IUPAC: aadiendo una l (ele) al sufijo -ano en el nombre delhidrocarburo precursor ( met-ano-l, de donde met- indica untomo de carbono, -ano- indica que es un hidrocarburoalcano y -l que se trata de un alcohol), e identificando laposicin del tomo del carbono al que se encuentra enlazadoel grupo hidroxilo (3-butanol, por ejemplo). Cuando el grupo alcohol es sustituyente, se emplea el prefijohidroxi- Se utilizan los sufijos -diol, -triol, etc., segn la cantidad degrupos OH que se encuentre. 37. Formulacin Los mono alcoholes derivados de los alcanos responden a lafrmula general CnH2n+1OH . Propiedades generales Los alcoholes suelen ser lquidos incoloros de olorcaracterstico, solubles en el agua en proporcin variable ymenos densa que ella. Al aumentar la masa molecular,aumentan sus puntos de fusin y ebullicin, pudiendo serslidos a temperatura ambiente ( p.e. el pentaerititrol fundea 260 C). A diferencia de los alcanos de los que derivan, elgrupo funcional hidroxilo permite que la molcula seasoluble en agua debido a la similitud del 38. grupo hidroxilo con la molcula de agua y le permite formarenlaces de hidrgeno. La solubilidad de la molcula depende deltamao y forma de la cadena alqulica, ya que a medida que lacadena alqulica sea ms larga y ms voluminosa, la molculatender a parecerse ms a un hidrocarburo y menos a la molculade agua, por lo que su solubilidad ser mayor en disolventesapolares, y menor en disolventes polares. Algunos alcoholes(principalmente polihidroxlicos y con anillos aromticos) tienenuna densidad mayor que la del agua. El hecho de que el grupo hidroxilo pueda formar enlaces dehidrgeno tambin afecta a los puntos de fusin y ebullicin de losalcoholes. A pesar de que el enlace de hidrgeno que se forma seamuy dbil en comparacin con otros tipos de enlaces, se formanen gran nmero entre las molculas, configurando una redcolectiva que dificulta que las molculas puedan escapar delestado en el que se encuentren (slido o lquido), aumentando assus puntos de fusin y ebullicin en comparacin con sus alcanoscorrespondientes. Adems, ambos puntos suelen estar muyseparados, por lo que se emplean frecuentemente comocomponentes de mezclas anticongelantes. Por ejemplo, el 1,2-etanodiol tiene un punto de fusin de -16 C y un punto deebullicin de 197 C. 39. Propiedades qumicas de losalcoholes Los alcoholes pueden comportarse como cidos o bases gracias a que el grupo funcional es similar al agua, por lo que se establece un dipolo muy parecido al que presenta la molcula de agua. 40. Por un lado, si se enfrenta un alcohol con una base fuerte o con unhidruro de metal alcalino se forma el grupo alcoxi, en donde elgrupo hidroxilo se desprotona dejando al oxgeno con carganegativa. La acidez del grupo hidroxilo es similar a la del agua,aunque depende fundamentalmente del impedimento estrico ydel efecto inductivo. Si un hidroxilo se encuentra enlazado a uncarbono terciario, ste ser menos cido que si se encontraseenlazado a un carbono secundario, y a su vez ste sera menoscido que si estuviese enlazado a un carbono primario, ya que elimpedimento estrico impide que la molcula se solvate demanera efectiva. El efecto inductivo aumenta la acidez del alcoholsi la molcula posee un gran nmero de tomos electronegativosunidos a carbonos adyacentes (los tomos electronegativosayudan a estabilizar la carga negativa del oxgeno por atraccinelectrosttica). Por otro lado, el oxgeno posee 2 pares electrnicos nocompartidos por lo que el hidroxilo podra protonarse, aunque enla prctica esto conduce a una base muy dbil, por lo que para queeste proceso ocurra, es necesario enfrentar al alcohol con un cidomuy fuerte. http://es.wikipedia.org/wiki/Alcohol 41. teres En qumica orgnica y bioqumica, un ter es un grupo funcional del tipo R-O-R, en donde R y R son grupos alquilo, estando el tomo de oxgeno unido y seemplean pasos intermedios: ROH + HOR ROR + H2O Normalmente se emplea el alcxido, RO-, del alcohol ROH, obtenido al hacerreaccionar al alcohol con una base fuerte. El alcxido puede reaccionar conalgn compuesto RX, en donde X es un buen grupo saliente, como por ejemployoduro o bromuro. RX tambin se puede obtener a partir de un alcohol ROH. RO- + RX ROR + X- Al igual que los esteres, no forman puentes de hidrgeno. Presentan una altahidrofobicidad, y no tienden a ser hidrolizados. Los teres suelen ser utilizadoscomo disolventes orgnicos. Suelen ser bastante estables, no reaccionan fcilmente, y es difcil que se rompael enlace carbono-oxgeno. Normalmente se emplea, para romperlo, un cidofuerte como el cido yodhdrico, calentando, obtenindose dos halogenuros, oun alcohol y un halogenuro. Una excepcin son los oxiranos (o epxidos), endonde el ter forma parte de un ciclo de tres tomos, muy tensionado, por loque reacciona fcilmente de distintas formas. 42. El enlace entre el tomo de oxgeno y los dos carbonos seforma a partir de los correspondientes orbitales hbridos sp.En el tomo de oxgeno quedan dos pares de electrones noenlazantes. Los dos pares de electrones no enlazantes del oxgenopueden interaccionar con otros tomos, actuando de estaforma los teres como ligados, formando complejos. Unejemplo importante es el de los teres corona, que puedeninteraccionar selectivamente con cationes de elementosalcalinos o, en menor medida, alcalinotrreos. http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89ter_(qu%C3%ADmica) 43. Aldehdos Los aldehdos son compuestos orgnicos caracterizados por poseer el grupofuncional -CHO. Se denominan como los alcoholes correspondientes, cambiando laterminacin -ol por -al : Es decir, el grupo carbonilo C=O est unido a un solo radicalorgnico. Se pueden obtener a partir de la oxidacin suave de losalcoholes primarios. Esto se puede llevar a cabo calentando elalcohol en una disolucin cida de dicromato de potasio(tambin hay otros mtodos en los que se emplea Cr en elestado de oxidacin +6). El dicromato se reduce a Cr3+ (decolor verde). Tambin mediante la oxidacin de Swern, en laque se emplea dimetilsulfxido, (DMSO), dicloruro deoxalilo, (CO)2Cl2, y una base. Esquemticamente el procesode oxidacin es el siguiente: 44. Propiedades fsicas La doble unin del grupo carbonilo son en parte covalentes yen parte inicas dado que el grupo carbonilo est polarizadodebido al fenmeno de resonancia. Los aldehdos con hidrgeno sobre un carbono sp enposicin alfa al grupo carbonilo presentan isomeratautomrica.Los aldehdos se obtienen de la deshidratacinde un alcohol primario, se deshidratan con permanganato depotasio, la reaccin tiene que ser dbil , las cetonas tambinse obtienen de la deshidratacin de un alcohol , pero estas seobtienen de un alcohol secundario e igualmente sondeshidratados como permanganato de potasio y se obtienencon una reaccin dbil , si la reaccin del alcohol es fuerte elresultado ser un cido carboxlico. 45. Propiedades qumicas Se comportan como reductor, por oxidacin el aldehdo de cidoscon igual nmero de tomos de carbono. La reaccin tpica de los aldehdos y las cetonas es la adicinnucleofilica Nomenclatura Se nombran sustituyendo la terminacin -ol del nombre delhidrocarburo por -al. Los aldehdos ms simples (metanal yetanal) tienen otros nombres que no siguen el estndar de laUnin Internacional de Qumica Pura y Aplicada (IUPAC)pero son ms utilizados (formaldehido y acetaldehdo,respectivamente) estos ltimos dos son nombrados ennomenclatura trivial. 46. Nmero Nomenclatur NomenclaturaFrmulade a IUPAC trivial P.E.Ccarbonos1Metanal FormaldehidoHCHO -212Butanal AcetaldehdoCH3CHO 20,23Propanal PropionaldehdoC2H5CHO48,8Propilaldehdo4Butanal n - Butiraldehdo C3H7CHO75,75Pentanaln- ValeraldehdoC4H9CHO103 Amilaldehdo n- Pentaldehdo6HexanalCapronaldehdo C5H11CHOn- Hexaldehdo7HeptanalEnantaldehdo C6H13CHO Heptilaldehdo n- Heptaldehdo8Octanal CaprilaldehdoC7H15CHO n- Octilaldehdo9Nonanal PelargonaldehdoC8H17CHO n- Nonilaldehdo10 Decanal CaprinaldehdoC9H19CHO n- Decilaldehdo 47. Cetona Una cetona es un compuesto orgnico caracterizado por poseer ungrupo funcional carbonilo unido a dos tomos de carbono, a diferenciade un aldehdo, en donde el grupo carbonilo se encuentra unido almenos a un tomo de hidrgeno.[Cuando el grupo funcional carbonilo esel de mayor relevancia en dicho compuesto orgnico, las cetonas senombran agregando el sufijo -ona al hidrocarburo del cual provienen(hexano, hexanona; heptano, heptanona; etc.). Tambin se puedenombrar posponiendo cetona a los radicales a los cuales est unido (porejemplo: metilfenil cetona). Cuando el grupo carbonilo no es el grupoprioritario, se utiliza el prefijo oxo- (ejemplo: 2-oxopropanal). El grupo funcional carbonilo consiste en un tomo de carbono unidocon un doble enlace covalente a un tomo de oxgeno. El tener dos tomos de carbono unidos al grupo carbonilo, es lo que lodiferencia de los cidos carboxlicos, aldehdos, esteres. El doble enlacecon el oxgeno, es lo que lo diferencia de los alcoholes y teres. Lascetonas suelen ser menos reactivas que los aldehdos dado que losgrupos alqulicos actan como dadores de electrones por efecto 48. ClasificacinCetonas alifticas Resultan de la oxidacin moderada de los alcoholessecundarios. Si los radicales alquilo R son iguales lacetona se denomina simtrica, de lo contrario serasimtrica. Isomera Las cetonas son ismeros de los aldehdos de igualnmero de carbono. Las cetonas de ms de cuatro carbonos presentanisomera de posicin. (En casos especficos) Las cetonas presentan tautomera ceto-enlica. 49. Cetonas aromticas Se destacan las quinonas, derivadas del benceno. Cetonas mixtas Cuando el grupo carbonil se acopla a un radical arilico y unalqulico, como el fenilmetilbutanona. Para nombrar los cetonas tenemos dos alternativas: El nombre del hidrocarburo del que procede terminado en -ona.Como sustituyente debe emplearse el prefijo oxo-. Citar los dos radicales que estn unidos al grupo Carbonilo pororden alfabtico y a continuacin la palabra cetona.Propiedades fsicas Los compuestos carbonlicos presentan puntos de ebullicin msbajos que los alcoholes de su mismo peso molecular. No haygrandes diferencias entre los puntos de ebullicin de aldehdos ycetonas de igual peso molecular. Los compuestos carbonlicos decadena corta son solubles en agua y a medida que aumenta lalongitud de la cadena disminuye la solubilidad. 50. Propiedades qumicas Al hallarse el grupo carbonilo en un carbono secundario sonmenos reactivas que los aldehdos. Solo pueden ser oxidadaspor oxidantes fuertes como el permanganato de potasiodando como productos dos cidos con menor nmero detomos de carbono. Por reduccin dan alcoholes secundarios.No reaccionan con el reactivo de Tollens para dar el espejo deplata como los aldehdos, lo que se utiliza para diferenciarlos.Tampoco reaccionan con los reactivos de Fehling y Schiff. Sntesis Por cambio de grupo funcional Oxidacin de alcoholes secundarios Hidratacin de alquinos Hidrlisis de di halogenuros gemnales Reaccin de Nef 51. Por unin de esqueletos decarbonoSntesis de Gilman Sntesis de Weinreb Sntesis de Fukuyama Acilaciones de Friedel-Crafts y de Houben-Hoesch Reaccin de Haworth Condensacin acilonica Sntesis de Bally-Scholl Transposicin bentnica Sntesis de Blaise Condensacin de Claisen y Condensacin de Dieckmann Reaccin quelotrpica de una cetena con diazometano Ciclo adicin de una cetena con olefinas Reaccin de Diels Alder con cetenas Ciclizacin de Ruzicka Reaccin de DakinWest Reactivos de Grignard con nitrilos Reaccin de Darzens Reaccin de Darzens- Nenitzescu Reaccin de Pauson-Khand para obtener 2-ciclopentenonas 52. Por transposicin Transposicin de Claisen Transposicin de Carroll Transposicin de Fres Transposicin de KornblumDeLaMare Transposicin de Baker Venkataraman Transposicin de Criegee Transposicin de Meyer Schuster y reaccin de Favorskii Por ruptura de esqueletos de carbono Ozonlisis de Harris Reaccin de Malaprade 53. Reacciones de cetonas Las reacciones de los aldehdos y cetonas son esencialmente detres tipos; adicin nucleoflica, oxidacin y reduccin. Adicin nucleoflica: Debido a la resonancia del grupo carbonilo lareaccin ms importante de aldehdos y cetonas es la reaccin deadicin nucleoflica cuyo mecanismo es el siguiente: Siguen este esquema la reaccin con hidruros ( NaBH4, LiAlH4 )donde Nu - = H- y la reaccin con organometlicos (RMgLi, RLi)donde Nu- = R-. Adicin nucleoflica de alcoholes. Adicin de amina primaria. Adicin de Hidroxilamina. Adicin de hidracinas. Adicin de cido Cianhdrico. Ejemplos de reacciones de cetonas son la reaccin de Grignard, lareaccin de Reformatski, Transposicin de Baker-Venkataraman. Las cetonas se pueden oxidar para formar esteres en la Oxidacinde Baeyer-Villiger. 54. Las cetonas que poseen hidrgenos en posicin al grupocarbonilo dan tambin reacciones de condensacin mediante unmecanismo en el que una base fuerte sustrae un hidrgeno de lacetona generando un enolato, el cual (en su forma carba inica)acta como nucle filo sobre el grupo carbonilo de otra molculade la misma cetona o de otro compuesto carbonlico (otra cetona,aldehdo, ster, etctera). Luego de la adicin nucleoflica delcarbanin al grupo carbonilo se genera un aldol mediante laacidificacin del medio, el cual puede deshidratarse porcalentamiento de la mezcla de reaccin, obtenindose uncompuesto carbonlico ,-insaturado. Cabe aclarar que nosiempre es necesaria la acidificacin del medio de reaccin y queen muchas reacciones de condensacin se obtiene el productodeshidratado de manera espontnea (esto depende de laestabilidad relativa de los posibles productos de la condensacin). El carbonilo de las cetonas puede reaccionar con alquenos encicloadiciones [2 + 2] para formar oxetanos (Reaccin de Paterno-Bchi) 55. Nomenclatura de CetonasNomenclatura sustitutiva Nomenclatura sustitutiva. En la nomenclatura de cetonas para nombrarlas se toma en cuenta el nmero de tomos de carbono y se cambia la terminacin por ONA, indicando el carbono que lleva el grupo carbonilo (CO). Adems se debe tomar como cadena principal la de mayor longitud que contenga el grupo carbonilo y luego se enumera de tal manera que ste tome el localizador ms bajo. 56. Nomenclatura radico funcionalNomenclatura radico funcional en cetonas simtricas.Nomenclatura radico funcional en cetonas asimtricas.Otro tipo de nomenclatura para las cetonas, consiste en nombrar las cadenas comosustituyentes, ordenndolas alfabticamente, se nombran los radicales y se aumenta lapalabra CETONA. Si los dos radicales son iguales es una cetona simtrica, y si los radicalesson diferentes es una cetona asimtrica. 57. Nomenclatura en casos especialesCadenas con 2 o ms grupos CO. Nomenclatura sustitutiva 58. Cadenas con dos o ms grupos CO. Nomenclatura radico funcional Casos especiales de cetonas con otro tipo de nomenclatura. En los casos en los que existen dos o ms grupos carbonilos en una misma cadena, se puede usar la nomenclatura sustitutiva. En esta nomenclatura si existen dos o ms grupos CO aumentamos los prefijos (di, tri, tetra, etc.), antes de la terminacin -ona. 59. As como en la nomenclatura sustitutiva, tambin en lanomenclatura radicofuncional, si existen dos o ms gruposCO en una misma cadena se nombra normalmente losradicales y se antepone el prefijo (di, tri, tetra, etc.) a lapalabra cetona. Para algunos compuestos en los que el grupo carbonilo CO seencuentra directamente unido a un anillo bencnico onaftalnico se puede utilizar las nomenclaturas ya antesnombradas y tambin este otro tipo de nomenclatura queconsiste en indicar los grupos: CH3-CO- CH3-CH2-CO- CH3-CH2-CH2-CO- , etc. mediante los nombres aceto, propio, butiro, etc. y agregarlesla terminacin fenona o naftona. 60. actan como radicales dentro de la cadenaCadenas con cetonas que no gozan de prioridad debido a laexistencia de otros grupos funcionales ms importantes.Nomenclatura con prefijo oxo.La nomenclatura ya antes nombrada se toma para casosconsiderados en que la funcin cetona tiene prioridad, perocuando la cetona no es el grupo funcional principal, si no quehay otra funcin u otras funciones con mayor preferencia seemplea est nomenclatura: Para indicar al grupo CO se empleael prefijo OXO http://es.wikipedia.org/wiki/Cetona_(qu%C3%ADmica) 61. Aminas Las aminas son compuestos qumicos orgnicos que se consideran como derivados del amonaco y resultan de la sustitucin de los hidrgenos de la molcula por los radicales alquilo. Segn se sustituyan uno, dos o tres hidrgenos, las aminas sern primarios, secundarios o terciarios, respectivamente. 62. Amonaco Amina primaria Amina secundaria Amina terciaria 63. Ejemplos Aminas primarias: anilina, ... Aminas secundarias: di etilamina, etilmetilamina, ... Aminas terciarias: dimetilbencilamina, ... Las aminas son simples cuando los grupos alquilo son iguales y mixtas siestos son diferentes. Las aminas son compuestos muy polares. Las aminas primarias ysecundarias pueden formar puentes de hidrgeno. Las aminas terciariaspuras no pueden formar puentes de hidrgeno, sin embargo pueden aceptarenlaces de hidrgeno con molculas que tengan enlaces O-H o N-H. Comoel nitrgeno es menos electronegativo que el oxgeno, el enlace N-H esmenos polar que el enlace O-H. Por lo tanto, las aminas forman puentes dehidrgeno ms dbiles que los alcoholes de pesos moleculares semejantes. Las aminas primarias y secundarias tienen puntos de ebullicin menoresque los de los alcoholes, pero mayores que los de los teres de pesomolecular semejante. Las aminas terciarias, sin puentes de hidrgeno,tienen puntos de ebullicin ms bajos que las aminas primarias ysecundarias de pesos moleculares semejantes. 64. Nomenclaturas Las aminas se clasifican de acuerdo con el nmero de tomosde hidrgeno del amoniaco que se sustituyen por gruposorgnicos. Los que tienen un solo grupo se llaman aminasprimarias, los que tienen dos se llaman aminas secundarias ylos que tienen tres, aminas terciarias. Cuando se usan los prefijos di, tri, se indica si es una aminasecundaria y terciaria, respectivamente, con grupos oradicales iguales. Cuando se trata de grupos diferentes a estosse nombran empezando por los ms pequeos y terminandocon el mayor al que se le agrega la terminacin amina.Algunas veces se indica el prefijo amino indicando laposicin, ms el nombre del hidrocarburo. Ejemplos: 65. CompuestoNombresCH3-NH2Metilamina o aminometano.CH3-NH-CH3 Dimetilamina o metilaminometanoCH3-CH2-NH-CH2-CH2-CH3 Etilpropilamina o etilaminopropanoCH3|N-CH3|Trimetilamina o dimetilaminometano.CH3CH3Etilmetilpropilamina o|metiletilaminopropano. N- etil,N-N-CH2-CH2-CH3metilpropanoamina|CH2-CH3 66. Reglas para Nombrar Aminas Se identifica la cadena principal que tenga el grupo amino y se enumera por el carbono al cual se encuentra unido el grupo amino. Si existe 2 grupos aminos ver la menor posicin de los sustituyentes y nombrarlos en orden alfabtico con la palabra amina 67. Cuando hay radicales sustituyendo al hidrgeno delgrupo amino, se utiliza la letra N (mayscula) por cadasustituyente y se procede a nombrar al compuesto 68. Si el grupo amino se encuentra como sustituyente deotro grupo funcional ms importante y en el caso deexistir varios en una cadena se utiliza los prefijos como(amino, metilamino, aminometil). El grupo amino debequedar en la menor posicin.Cuando varios N formen parte de la cadena principal seenumera normalmente viendo que su posicin sea la msbaja posible y nombra con el vocablo aza 69. http://es.wikipedia.org/wiki/Amina 70. cidos carboxlicos Los cidos carboxlicos constituyen un grupo de compuestos que se caracterizan porque poseen un grupo funcional llamado grupo carboxilo o grupo carboxilo (COOH); se produce cuando coinciden sobre el mismo carbono un grupo hidroxilo (-OH) y carbonilo (C=O). Se puede representar como COOH CO2H. Caractersticas y propiedades 71. Comportamiento qumico de las diferentes posiciones del grupocarboxilo Los derivados de los cidos carboxlicos tienen como frmulageneral R-COOH. Tiene propiedades cidas; los dos tomos deoxgeno son electronegativos y tienden a atraer a los electrones deltomo de hidrgeno del grupo hidroxilo con lo que se debilita elenlace, producindose en ciertas condiciones, una rupturaheteroltica cediendo el correspondiente protn o hidrn, H+, yquedando el resto de la molcula con carga -1 debido al electrnque ha perdido el tomo de hidrgeno, por lo que la molculaqueda como R-COO-. 72. Adems, en este anin, la carga negativa se distribuye (sedeslocaliza) simtricamente entre los dos tomos de oxgeno, deforma que los enlaces carbono-oxgeno adquieren un carcter deenlace parcialmente doble. El cido carboxlico es una mezcla dehidrogeno y gas metano que forman FOX un estado gaseoso. Generalmente los cidos carboxlicos son cidos dbiles, con sloun 1% de sus molculas disociadas para dar los correspondientesiones, a temperatura ambiente y en disolucin acuosa. Pero s son ms cidos que otros, en los que no se produce esadeslocalizacin electrnica, como por ejemplo los alcoholes. Estose debe a que la estabilizacin por resonancia o deslocalizacinelectrnica, provoca que la base conjugada del cido sea msestable que la base conjugada del alcohol y por lo tanto, laconcentracin de protones provenientes de la disociacin delcido carboxlico sea mayor a la concentracin de aquellosprotones provenientes del alcohol; hecho que se verificaexperimentalmente por sus valores relativos menores de pKa. Elion resultante, R-COOH-, se nombra con el sufijo "-ato". 73. El grupo carboxilo actuando como cido genera union carboxilato que se estabiliza por resonancia 74. Por ejemplo, el anin procedente del cido actico se llama ion acetato. Al grupo RCOO- se le denomina carboxilato.Disociacin del cido actico, slo se muestran los dos contribuyentes deresonancia que ms afectan la estabilidadsi-no-x-quehttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_carbox%C3%ADlico 75. Derivados de cidos carboxlicos En este documento se consideran como derivados de cidoscarboxlicos los siguientes compuestos: Esteres: Anhdrido sHalurosde cido 76. X=halgeno : Nitrilos: 77. Nomenclatura cidos carboxlicos Cuando el grupo carboxilo es la funcin principal se antepone la palabra cido al nombre del hidrocarburo correspondiente acabado en -oicoCuando en un compuesto hay tres o ms gruposCOOH y en caso de cidos cclicos se utiliza el sufijo-carboxlicoCuando el grupo COOH seconsidera comosustituyente se utiliza elprefijo carboxilo 78. Sales. Se sustituye la terminacin -ico del cido por la terminacin - ato. En caso de que se haya utilizado el sufijo -carboxlico para nombrar el cido se sustituye por -carboxilato.A continuacin el nombre del metal correspondiente. 79. teres. Se utiliza el mismo procedimiento que para las salesponiendo el nombre del radical correspondiente en vez delmetal. Cuando el grupo caracterstico, es sustituyente frente a otrogrupo principal, o frente a otros grupos carboxilato, seemplean los prefijos alcoxicarbonil-, ariloxicarbonil-, o ensu caso se utiliza el prefijo aciloxi 80. Anhdridos de cido Se antepone la palabra anhdrido al nombre del cido del que provienen: Haluros de cido. Al grupo ,procedente de ,se le llamagenricamente radical acilo. Los radicales acilo se nombran sustituyendo la terminacin -oico o -ico del cido por -oilo o -ilo.Para los radicalesderivados de los cidos que se nombran mediante el sufijo -carboxlico, se emplea la terminacin -carbonilo. En los haluros de cido un halgeno est reemplazandoal OH del cido carboxlico. El nombre genrico de estoscompuestos es haluros de acilo. 81. Amidas.Las amidas con un grupo -NH2 no sustituido sedenominan eliminando la palabra cido yreemplazando la terminacin -ico por -amida o laterminacin -carboxlico por -carboxamida.Cuando no es funcin principal ,el grupo se designamediante el prefijo carbamoil-.La posicin de los radicales unidos directamente atomos de Nitrgeno, se indica con la notacin N,N...etc. 82. Nitrilos. Si el grupo caracterstico forma parte de la cadena principal yes grupo principal se utiliza el sufijo -nitrilo. Si es grupo principal pero no forma parte de la cadenaprincipal se utiliza el sufijo -carbonitrilo. Si se considera como sustituyente se utiliza el prefijo ciano-. En la nomenclatura radico-funcional se consideran derivados delcido cianhdrico (HCN) denominndose como cianuros dealquilo . 83. Propiedades Los compuestos carboxlicos que tengan enlaces O-H N-H(pueden formar enlaces mediante puentes de H) tendrn unpunto de ebullicin ms elevado que aquellos que no poseanesos enlaces. La principal caracterstica de los cidos carboxlicos, como supropio nombre indica, es la acidez. Por lo que forman sales con gran facilidad. 84. Condensacin de Claisen Enolato de ter. La Condensacin de Claisen consiste en la reaccin de un ter consigo mismo ocon otro ter en medio bsico. Por ejemplo: 85. Condensacin de Dieckmann La Condensacin de Dieckmann es una reaccin intermolecular de un dister en medio bsico. Por ejemplo:http://www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/grupofun/acarboxi/acarboxi.htm#deriv