QUÍMICA ORGÁNICA I Clase Teórica N° 3

NOMENCLATURA

13.08.18 Dra. Silvia E. Asís Profesor Adjunto

2

3

4

Alcanos

• Son compuestos formados solamente por átomos de carbono e hidrógeno, hidrocarburos.

• Estos átomos están unidos por enlaces simples. • Fórmula molecular CnH2n+2

• Los miembros de una serie (o familia) homóloga difieren en un grupo metileno CH2

• Pueden ser de cadena lineal o de cadena ramificada.

Nombre Estructura de Kekulé

Estructura condensada

Modelo “ball & sticks”

metano

etano

propano

butano

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Alcanos

6

Alcanos

Nomenclatura de alcanos de cadena lineal

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Alcanos El número de isómeros constitucionales se incrementa rápidamente a medida que aumenta el número de átomos de carbono. Por esto hay reglas para la nomenclatura de los compuestos orgánicos, esto es, hay una nomenclatura sistemática. Se llama nomenclatura IUPAC porque fue diseñada por una comisión de la “International Union of Pure and Applied Chemistry”, reunida en Ginebra (Suiza) en 1892. Esta nomenclatura se revisa y actualiza continuamente. También acepta nombres no sistemáticos, llamados nombres comunes.

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Nomenclatura de los grupos sustituyentes alquilo

• CH3- metilo

• CH3CH2- etilo

• CH3CH2CH2- n-propilo (n = normal)

• CH3CHCH3 iso-propilo

• CH3CH2CH2CH2- n-butilo

• R- cualquier grupo alquilo

Alcanos

Nomenclatura de los grupos sustituyentes alquilo

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Alcanos

butano

isobutano unidad iso

pentano

isopentano

neopentano unidad neo

Dos posibilidades para el alcano butano C4H10

Tres posibilidades para el alcano pentano C5H12

10

Alcanos

Hay cinco isómeros constitucionales para el alcano hexano C6H14

hexano isohexano 2-metilpentano neohexano

2,2-dimetilbutano

3-metilpentano 2,3-dimetilbutano

11

Alcanos

Hay nueve alcanos de fórmula molecular C7H16

heptano isoheptano 2-metilhexano

3-metilhexano 2,3-dimetilpentano 2,4-dimetilpentano

2,2-dimetilpentano 3,3-dimetilpentano 3-etilpentano

2,2,3-trimetilbutano 12

Alcanos

Cicloalcanos

ciclopropano ciclobutano ciclopentano ciclohexano

Estructuras de esqueleto, también aplicable a moléculas acíclicas. En estos compuestos, la cadena hidrocarbonada se representa como líneas en zigzag.

butano 2-metilhexano 13

Cicloalcanos

14

ciclopropano ciclobutano ciclopentano ciclohexano

Cicloalcanos

15

metilciclopentano etilciclohexano 1-ciclobutilpentano

1. Si hay un único grupo sustituyente no se le asigna número. El anillo es el hidrocarburo padre, a menos que el sustituyente tenga mayor número de átomos de carbono.

2. Si el anillo tiene dos sustituyentes diferentes, se nombran en orden alfabético y la posición 1 corresponde al que se cita primero.

1-metil-2-propilciclopentano 1-etil-3-metilciclopentano 1,3-dimetilciclohexano

Cicloalcanos

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3. Si hay más de dos grupos sustituyentes en el anillo, se citan en orden alfabético. El grupo en la posición 1 es el que origina que el segundo grupo tenga el número de posición más bajo.

4-etil-2-metil-1-propilciclohexano

1,1,2-trimetilciclopentano

naftaleno antraceno fenantreno tetraceno

trifenileno pireno criseno

benceno

Hidrocarburos Aromáticos

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18

Haluros de alquilo

• Se nombran como haloalcanos.

• Se elige la cadena carbonada más larga, aún si el halógeno no está unido a uno de esos átomos de C.

• Se usa el número más bajo posible para el halógeno.

• En el sistema IUPAC los nombres de los halógenos como prefijos terminan con “o”.

3 1 2 4 CH3CHCH2CH3

Cl

CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3

CH2CH2F

1 2 3 4 5 6 7

1 2

2-clorobutano 4-(2-fluoroetil)heptano

19

Haluros de alquilo

Ejemplos

CH3CHCH2CH2CH2CHCH2CH2CH3

BrCH3

1 2 3 4 5 6 7 8 9

6-bromo-2-metilnonano

Br

F H

H

1

3

cis-1-bromo-3-fluorociclohexano

20

Haluros de alquilo

Nombres sistemáticos comunes

• El grupo alquilo es un sustituyente sobre el haluro.

• Sólo es útil para grupos alquilo pequeños.

CH3CHCH2

CH3

Br CH3CH2CH

CH3

Br CH3C

CH3

Br

CH3

bromuro de iso-butilo bromuro de sec-butilo bromuro de tert-butilo

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Haluros de alquilo Clasificación

• Haluro de metilo: el haluro está unido a un grupo metilo.

• Haluro de alquilo primario: el carbono al cual está unido el halógeno está enlazado a sólo otro átomo de carbono.

• Haluro de alquilo secundario: el carbono al cual está unido el halógeno está enlazado a otros dos átomos de carbono.

• Haluro de alquilo terciario: el carbono al cual está unido el halógeno está enlazado a otros tres átomos de carbono.

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Haluros de alquilo

Nombres comunes

• CH2X2 es haluro de metileno.

• CHX3 es haloformo.

• CX4 es tetrahaluro de carbono.

Solventes halogenados más conocidos:

CH2Cl2 es cloruro de metileno

CHCl3 es cloroformo

CCl4 es tetracloruro de carbono.

23

Haluros de alquilo

Haluros de metilo y haluros de alquilo

CH3C

CH3

Br

CH3

haluro de alquilo primario

CH3CHCH2

CH3

Br CH3CH2CH

CH3

Br

haluro de alquilo secundario

haluro de alquilo terciario

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Haluros de alquilo

Tipos de dihaluros

• Dihaluro geminal: dos átomos de halógeno están unidos al mismo carbono.

• Dihaluro vecinal: dos átomos de halógeno están unidos a átomos de carbono adyacentes.

CH3 CH

Br

BrCH2CH2Br Br

dihaluro geminal dihaluro vecinal

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Alquenos

• Son hidrocarburos con dobles enlaces C=C

• Los alquenos son compuestos insaturados

• Son llamados olefinas, capacidad de “formar aceites”

• El GF alqueno es el doble enlace reactivo C=C

• Fórmula general CnH2n

• La geometría molecular es planar trigonal

2p

2s

1s

Energy

2p

3 sp2

1s

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Alquenos

Para nombrarlos, se cambia el sufijo del correspondiente alcano por “eno”.

eteno etileno

propeno propileno

ciclopenteno ciclohexeno Nombre común

La mayoría de los alquenos necesitan un número para indicar la posición del doble enlace. Reglas IUPAC: 1. Se elige la cadena más larga que contenga el GF y se le asigna el número más bajo.

1-buteno 2-buteno 2-hexeno

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Alquenos

2-propil-1-hexeno

2. El nombre del grupo sustituyente se cita antes del nombre de la cadena más larga que contiene el grupo funcional, junto con el número del átomo de C donde está el grupo sustituyente.

4-metil-2-penteno 3-metil-3-hepteno

4-pentoxi-1-buteno

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Alquenos

3,6-dimetil-3-octeno 5-bromo-4-cloro-1-hepteno

3. Si una cadena tiene más de un sustituyente, éstos se nombran en orden alfabético, usando las mismas reglas: los prefijos di, tri, sec y tert se ignoran pero iso, neo y ciclo se consideran.

4. A igual número para el GF alqueno en ambas direcciones, el nombre correcto será aquél donde el sustituyente tenga el número menor.

2,5-dimetil-4-octeno 2-bromo-4-metil-3-hexeno

29

Alquenos

5. En alquenos cíclicos, el doble enlace está siempre entre los átomos de carbono 1 y 2.

3-etilciclopenteno 4,5-dimetilciclohexeno 4-etil-3-metilciclohexeno

1,6-diclorociclohexeno 5-etil-1-metilciclohexeno

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Alquenos

Los átomos de carbono sp2 del alqueno se llaman carbonos vinílicos. Los átomos de carbono sp3 adyacentes a los carbonos vinílicos se llaman carbonos alílicos.

Los grupos vinilo y alilo son usados en los nombres comunes.

cloroeteno cloruro de vinilo

3-bromopropeno bromuro de alilo

31

Alquenos

Estructura de los alquenos

Los seis átomos de carbono en el mismo plano

32

Alquenos Estructura de los alquenos

isómero cis isómero trans

Un isómero sólo puede interconvertirse en otro a alta temperatura o con absorción de luz.

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Alquenos

Isómeros geométricos cis y trans

• Grupos similares sobre el mismo lado del doble enlace, alqueno cis.

• Grupos similares sobre lados opuestos del doble enlace, alqueno trans.

• No todos los alquenos muestran isomería cis-trans.

cis-2-buteno trans-2-buteno

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Alquenos

Nomenclatura E / Z

• Es más consistente que cis/trans, especialmente cuando los sustituyentes son distintos a grupos alquilo.

• Se usan las reglas de Cahn–Ingold–Prelog para asignar las prioridades de cada grupo unido a los C vinílicos.

• Si los grupos de prioridad alta están del mismo lado, el nombre es Z (zusammen).

• Si los grupos del prioridad alta están de lados opuestos, el nombre es E (entgegen).

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Alquenos

Nomenclatura E / Z

1

2 1

2

E-1-bromo-1-cloropropeno

isómero Z isómero E

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Alquinos

Para nombrarlos, se cambia el sufijo del correspondiente alcano por la terminación “ino”.

etino acetileno

1-butino etilacetileno Alquino terminal

2-pentino etilmetilacetileno Alquino interno

4-metil-2-hexino sec-butilmetilacetileno

1-hexino 3-hexino

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Alquinos

El grupo con triple enlace propargilo se usa en la nomenclatura común.

grupo propargilo grupo alilo

Bromuro de propargilo Alcohol alílico

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Éteres

éter simétrico éter asimétrico

• Son compuestos en los cuales un átomo de oxígeno está unido a dos sustituyentes alquilo.

• El nombre común consiste en los nombres de los dos sustituyentes alquilo (en orden alfabético), seguidos por la palabra éter.

etilmetil éter dietil éter éter tert-butil iso-butil éter

39

Éteres

dimetil éter metil éter

Dietil éter éter

El sistema IUPAC nombra un éter como un alcano con un sustituyente RO. En estos sustituyentes se reemplaza el sufijo “il” en el nombre del alquilo por “oxi”.

2-metoxibutano 1-etoxi-3-metilpentano

40

Alcoholes • Son compuestos en los cuales un hidrógeno de un

alcano es reemplazado por un grupo OH (hidroxilo). • Se clasifican en primarios, secundarios o terciarios,

dependiendo si están unidos a un átomo de carbono primario, secundario o terciario.

alcohol primario alcohol secundario alcohol terciario

• El nombre común consiste en el nombre del resto alquilo al cual el grupo OH está unido, seguido de la palabra alcohol.

etil alcohol propil alcohol i-propil alcohol

41

Alcoholes

• El Grupo Funcional (GF) es el centro de reactividad de una molécula. En un alcohol, el GF es el OH.

• El sistema IUPAC emplea el sufijo “ol”.

metanol etanol

2-butanol 2-etil-1-pentanol 3-butoxi-1-propanol

• El hidrocarburo padre se enumera en la dirección que el OH tenga el número menor.

42

Alcoholes

2-cloro-3-pentanol 2-metil-4-heptanol 3-metilciclohexanol

• Si hay más de un sustituyente, se nombran por orden alfabético.

2-etil-5-metilciclohexanol 3,4-dimetilciclopentanol

43

Aminas

amoníaco amina primaria amina secundaria amina terciaria

• Son compuestos en los cuales uno o más átomos de hidrógeno del amoníaco se reemplazan por grupos alquilo.

• La clasificación depende de cuántos grupos alquilo están unidos al nitrógeno.

• El nombre común de una amina consiste en el nombre del grupo alquilo unido al nitrógeno, seguido por la palabra “amina”.

metilamina metilpropilamina dietilamina

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Aminas

• Un número identifica el carbono al cual el nitrógeno está unido.

• El nombre de cualquier grupo alquilo unido al nitrógeno es precedido por una “N” (en itálica).

1-butanamina butan-1-amina N-etil-3-hexanamina

N-etilhexan-3-amina N-etil-N-metil-1-propanamina N-etil-N-metilpropan-1-amina

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Aminas

• Los compuestos nitrogenados con cuatro grupos alquilo unidos al nitrógeno (N con carga formal positiva) se llaman sales de amonio cuaternario.

• Se nombran los restos alquilo alfabéticamente seguidos de la palabra “amonio” y el nombre del contra ion.

hidróxido de tetrametilamonio cloruro de etildimetilpropilamonio

46

Cetonas

• Grupo carbonilo C=O unido a dos restos (alquilo o arilo)

• Se reemplaza la terminación “o” del alcano por -ona.

• Se indica la posición del carbonilo

• Se le asigna el número más bajo posible.

• En una molécula con un GF de mayor importancia, C=O es oxo-

• Para cetonas cíclicas, el carbono del carbonilo #1.

CH3 C

O

CH

CH3

CH3

3-metil-2-butanona

O

Br

3-bromociclohexanona

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Cetonas

Nombres comunes

CH3 C

O

CH

CH3

CH3CH3CH C

O

CH

CH3

CH3

Br

metil isopropil cetona a-bromoetil isopropil cetona

CH3 C

O

CH3

CCH3

O

C

Oacetona acetofenona

benzofenona

48

Aldehídos

• IUPAC: se reemplaza la terminación del alcano por -al.

• En una molécula con un GF de mayor importancia, -CHO es formil.

• El carbono del aldehído es # 1.

• Si -CHO está unido a un anillo, se usa el sufijo -carbaldehído.

• El aldehído tiene prioridad sobre la cetona.

CH3 CH2 CH

CH3

CH2 C H

OCHO

3-metilpentanal 2-ciclopentencarbaldehído

49

Aldehídos

Nombres comunes

Se descarta ácido –ico y se agrega –aldehído

1 C: ácido fórmico, formaldehído

2 C’s: ácido acético, acetaldehído

3 C’s: ácido propiónico, propionaldehído

4 C’s: ácido butírico, butiraldehído.

50

Ácidos carboxílicos

• Grupo funcional carboxilo -COOH.

• Los ácidos carboxílicos alifáticos tienen un grupo alquilo (R) unido a -COOH.

• Los ácidos carboxílicos aromáticos tienen un grupo arilo (Ar) unido a -COOH.

• Los ácidos grasos contienen cadenas alifáticas largas.

PhCOOH PhCO2H ácido benzoico

Ácido propiónico Äcido propanoico

51

Ácidos carboxílicos

• Un ácido carboxílico se nombra reemplazando la terminación “o” del alcano (o alqueno) por la terminación “oico” anteponiendo la palabra ácido.

• El carbono del grupo carboxilo es #1. • Los ácidos carboxílicos hasta 6 átomos de C tienen

nombres comunes. • En la nomenclatura común, las posiciones de los

sustituyentes se indican con letras griegas.

52

Ácidos carboxílicos

ácido metanoico ácido fórmico

ácido etanoico ácido acético

ácido propanoico ácido propiónico

ácido butanoico ácido butírico

ácido pentanoico ácido valérico

ácido hexanoico ácido cáprico

ácido propenoico ácido acrílico

ácido bencenocarboxílico ácido benzoico

53

Ácidos dicarboxílicos

• Los diácidos alifáticos se llaman por sus

nombre comunes: ácido oxálico, ácido

malónico, ácido succínico, ácido adípico.

• Para el nombre IUPAC, se da el número más

bajo al sustituyente.

• Dos grupos carboxílicos en un benceno se

indica como ácido ftálico (ácido benceno-

dicarboxílico).

HOOCCH2CHCH2CH2COOH

Br

ácido 3-bromodioico ácido bromoadípico

54

Sales de ácidos carboxílicos

• Para el nombre del anión se reemplaza la

terminación -ico por -ato.

• Se suprime la palabra “ácido”

• Se nombra el catión.

CH3CH2CHCH2COO- K

+

Cl

3-cloropentanoato de potasio -clorovalerato de potasio

55

Derivados de ácidos carboxílicos

grupo carbonilo grupos acilo

ácido carboxílico éster anhídrido de ácido

haluros de acilo amidas

56

Derivados de ácidos carboxílicos

R C

O

X R C

O

O C

O

R' R C

O

O R R C

O

NH2 R C N

RCOX (RCO)2O RCOOR RCONH2 RCN

Colocar los nombres…

57

Ésteres

acetato de isobutilo etanoato de 2-metilpropilo

CH3CHCH2OCCH3

CH3 OHCOCH2

O

formiato de bencilo metanoato de bencilo

• Se nombran como carboxilatos de alquilo.

• La reacción del —OH y —COOH de la misma molécula produce un éster cíclico llamado lactona.

• Para nombrarlas se añade la palabra lactona al nombre IUPAC del ácido.

O

O

H3C

CH3

lactona del ácido 4-hidroxi-2-metilpentanoico a-metil--valerolactona

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Amidas

• Amidas 1, se reemplaza el nombre ácido –ico por

-amida.

• Amidas 2 y 3, los grupos alquilo unidos al

nitrógeno se nombran con N- para indicar su

posición.

CH3CHC N

O

CH2CH3

CH3

CH3

N-etil-N,2-dimetilpropanamida N-etil-N-metilisobutiramida

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Amidas cíclicas

• Reacción de -NH2 y -COOH de algunas moléculas para dar una amida cíclica, lactama.

• Para nombrar, agregar lactama al nombre IUPAC del ácido o reemplazar ácido –ico por el nombre común y -olactam.

N

O

CH3

Hlactama del ácido 4-aminopentanoico

-valerolactama

60

Nitrilos

• Para el nombre IUPAC, agregar –nitrilo al nombre del alcano.

• Los nombres comunes provienen del ácido carboxílico. Se reemplaza ácido –ico por -onitrilo.

CH3CHCH2CH2CH2CN

Br

5-bromohexanonitrilo -bromocapronitrilo

C N

ciclohexanocarbonitrilo

CH3CN acetonitrilo

61

Halogenuros de acilo

• Se nombran reemplazando ácido –ico por halogenuro de -ilo

C

O

ClCH3CHCH2C

Br O

Br

cloruro de benzoílo Bromuro de 3-bromobutanoilo Bromuro de -bromobutirilo

62

Anhidridos de ácido

• La palabra ácido se reemplaza por anhidrido.

• Para un anhidrido mixto, se nombran ambos.

• Los diácidos pueden formar anhidridos cíclicos si el producto es un anillo de 5 y 6 eslabones.

CH3 C

O

O C

O

CH3

anhidrido etanoico anhidrido acético

O

O

O

anhidrido 1,2-bencenodicarboxílico anhidrido ftálico