Unidad 2 Nomenclatura de Compuestos Orgánicos

2.1 Nomenclatura de Hidrocarburos

2.1.1 Alifaticos

2.1.1 Saturados: Alcanos y Cicloalcanos

ALCANOSTerminación: ANO  1. Se elige la cadena más larga. 2. Si dos cadenas tienen la misma longitud se toma la más ramificada, y esa será la cadena principal. 3. Se enumera por el extremo más cercano a una ramificación para que tenga los números más bajos. 4. Las ramificaciones se nombran según los prefijos (ver tabla de

prefijos).    5. Cuando la cadena contenga varias ramificaciones se ordenan alfabéticamente sin importar la numeración (etil, metil, etc.) 6. Cuando en una misma cadena hay la misma ramificación dos o más veces se indican con los prefijos (di, tri,etc); y la posición de ellos con los números respectivos. 7. Si dos o más cadenas tienen igual distancia, se toma como principal la que tiene mayores ramificaciones.     

2.1.1.2 Alquenos y Alquinos

ALQUENOSTerminación: ENO  1. Se numera la cadena de tal forma que a los carbonos del doble enlace, tengan los números más bajos  2. La posición del enlace doble se indica con el número menor que tenga uno de los carbonos (C) y ese número se antepone al nombre del compuesto. 3. Cuando se presenta más de un enlace doble, se usan los sufijos dieno, trieno, etc. Para indicar las posiciones de estes, se antepone al nombre los números de los carbonos donde estánlos enlaces.    

ALQUINOS  Terminación: INO 1. Se selecciona la cadena más larga que tenga el enlace triple.  2. Se enumera por el extremo más cercano al enlace triple. 3. La posición del enlace triple se indica con el número menor.  4. Si hay más de un enlace triple, se coloca la terminación diino, triino, etc.    

CICLOALQUENOS 1. El enlace doble se encuentra en una cadena cíclica.   2. Cuando hay varios enlaces dobles y ramificaciones, se enumera el ciclo partiendo del enlace doble , dando a las ramificaciones números pequeños. 3. En la nomenclatura común, el nombre de los alquenos se obtiene cambiando la terminación ENO  por  ILENO. Así el eteno, se llamara etileno o

 CICLOALCANOS1. Cuando hay ramificaciones el nombre se forma indicando la ramificación, seguida del nombre del ciclo alcano. Ejemplo:   2. Cuando hay varias ramificaciones la numeración se comienza por una ramificación buscando que estas adquieran los números más bajos3. Si las ramificaciones son halógenos, se nombran en orden

alfabético.   

el propeno se llamarapropileno.

2.1.2 Aromáticos

2.1.2.1 Moniciclicos: Benceno

Cuando se estudian las reacciones de algunos compuestos insaturados, cuyo ejemplo más típico es el benceno y sus derivados, se observan características marcadamente distintas de las de los compuestos alifáticos, por lo que se agrupan en una nueva serie llamada aromática, término que, en un principio, provenía del hecho de que muchos compuestos de esta serie tenían olores intensos y casi siempre agradables.

El hidrocarburo aromático más sencillo es el benceno, que constituye, además, el compuesto fundamental de toda la serie aromática. La estructura molecular del benceno ha sido estudiada exhaustivamente por numerosos métodos tanto químicos como físicos. El benceno (y los demás anillos aromáticos) no puede representarse por una sola fórmula, sino por varias llamadas estructuras resonantes o mesómeras,

CICLOALQUINOS1. Se siguen los mismos pasos de las nomenclaturas anteriores. Resaltando que estos forman enlaces triples.

que son ficticias, pero cuya superposición imaginaria es capaz de dar cuenta de las propiedades características del benceno, así como de otros compuestos con resonancia.

Modernamente,  para no tener que escribir todas las estructuras resonantes, se representa el benceno por la siguiente fórmula estructural simplificada:

benceno (C6H6)

Los hidrocarburos aromáticos más sencillos pueden considerarse como derivados del benceno, por sustitución de uno o varios átomos de hidrógeno por radicales hidrocarbonados, bien sean saturados, como metilo, etilo, n-propilo, iso-propilo, etc., o no saturados, como etenilo o vinilo, etinilo, etc. Existen, además, muchos otros hidrocarburos aromáticos con varios anillos, llamados, por esto, polinucleares, como por ejemplo el naftaleno, antraceno, fenantreno, etcétera, y todos sus derivados por sustitución de átomos de hidrógeno por radicales hidrocarbonados.

Nomenclatura de los hidrocarburos aromáticos

Para nombrar los hidrocarburos derivados del benceno por alquilación tales como:

se nombra el radical y a continuación se nombra benceno, por ejemplo:

etil benceno

Cuando son dos los radicales sustituyentes, se puede proceder de dos modos distintos:

a) Se numeran los carbonos del benceno asignando la posición 1 de modo que correspondan los números más bajos posibles, y se leen los radicales indicando sus posiciones anteponiéndolas a la palabrabenceno:

1-metil-2-etil-benceno

(Se han nombrado los sustituyentes en orden de complejidad creciente.)

b) El nombre se deriva de las posiciones relativas de los radicales:

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posición orto. Abreviadamente: o

posición meta. Abreviadamente: m

posición para. Abreviadamente: p

Así, por ejemplo, se nombrarán:

o-metil etil benceno       

m-dimetil benceno

La mayoría de los hidrocarburos aromáticos poseían nombres triviales, la mayoría de los cuales se conservan:

metilbenceno  (tolueno)      

naftaleno (C10H8)    

antraceno (C14H10)

2.1.2.2 Policíclicos

Es necesario tener unas ideas sobre la forma de nombrar este tipo de compuestos para así poder discriminar entre unas estructuras y otras muy similares. La mayoría de los HAPs tienen nombres comunes que no reflejan las estructuras, pero sí nos dan el nombre de partida para conocer otros derivados. La nomenclatura es la adoptada por la IUPAC3, y se basa en una serie de normas o puntos a seguir:

Se localiza en el plano horizontal la estructura con el máximo número de anillos.

El mayor número de anillos están situados hacia arriba y hacia la derecha, según se mira el plano en el que se representa la molécula.

Si existen varias formas de representar la molécula según las normas anteriores, se escoge aquella que tenga el menor número de anillos situados hacia abajo y a la izquierda.

Se numeran los carbonos en sentido horario, comenzando por el carbono situado lo más arriba posible y lo más a la derecha posible (en este orden) que no participe en la unión de los anillos.

Los enlaces entre carbonos se numeran con letras. Se comienza con la letra “a” entre los átomos 1 y 2, continuando en sentido horario.

No se numeran los átomos de carbono que estén compartidos por anillos.

Como ejemplo, se muestra la molécula de benzo(a)pireno obtenida a partir de la molécula de pireno (B.K. Afghan & Alfred S.Y. Chan, 1989):

Aunque no se indican las uniones carbono - carbono según el sistema alfabético descrito en las normas, es fácil ver como se añade un anillo bencénico a la molécula de pireno y después se representa la molécula de benzo(a)pireno de la forma indicada en las normas anteriores.

NORMATIVA

Aunque forman un conjunto de más de 100 compuestos diferentes, las principales organizaciones mundiales tienden a considerar sólo aquellos que tienen una presencia más significativa en cuanto a peligrosidad y frecuencia.

Por ejemplo, la US-EPA incluye en su lista de contaminantes prioritarios a un grupo de 16 HAPs:

Antraceno (An) Fenantreno (Ph)

Fluoranteno (Fl) Pireno (Py)

Criseno (Chry) Naftaleno (Np)

Benzo[a]pireno (B[a]Py)Benzo[g,h,i]perileno (B[g,h,i]Pe)

Indeno[1,2,3-c,d]pireno (I[1,2,3-c,d]Py)

Benzo[a]antraceno (B[a]An)

Benzo[b]fluoranteno (B[b]Fl)

Benzo[k]fluoranteno (B[k]Fl)

Benzo[e]pireno (B[e]Py) Acenafteno (Ace)

Fluoreno (F)Dibenz[a,h]antraceno (dB[a,h]An)

Aunque su concentración en aguas de consumo humano suele ser baja debido a su poca solubilidad y alta afinidad por la materia particulada, hay casos en los que se debe controlar,

como por ejemplo en casos donde los conductos del agua están recubiertos con alquitrán para evitar la corrosión.

La legislación de la Comunidad Europea considera un grupo de 6 HAPs, enumerados a continuación, que a su vez están incluidos en la anterior lista, como aquellos que deben ser identificados y cuantificados de forma conjunta en muestras acuosas. La concentración máxima admisible para este conjunto de sustancias es de 0.1 g./L según la directiva europea 98/83/CE, relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano:

Fluoranteno

Benzo[b]fluoranteno

Benzo[k]fluoranteno

Benzo[a]pireno

Indeno[1,2,3-c,d]pireno

Benzo[g,h,i]perileno

2.1.2.3 Heterocíclicos

(Ojo!! Ni todos los compuestos aromáticos son heterociclos, ni los heterociclos son todos aromáticos, son conceptos que no tienen nada que ver) Un compuesto heterocíclico es una sustancia que contiene un anillo formado por más de un tipo de átomo. Existen compuestos monocíclicos, bicíclicos y policíclicos, todos ellos con gran interés para los químicos y bioquímicos. Son compuestos muy abundantes en la naturaleza, se estima que más del 50% de los compuestos naturales son heterociclos: vitaminas, drogas, medicamentos, etc. Son heterociclos los carbohidratos, como también la clorofila y hemina, que dan el color verde a las hojas y rojo a la sangre. Los sitios reactivos de muchas enzimas y coenzimas son heterociclos. La herencia, por último, se almacena y transmite en la secuencia de unión específica de media docena de anillos heterocíclicos en largas cadenas de ácidos nucleicos. Nomenclatura:

2.1.3 Hidrocarburos que contienen oxígeno

2.1.3.1 Éteres

Cuando el grupo oxa del éter está unido a dos radicales alquilo o arilo, sin ningún otro grupo funcional, se acostumbra nombrar los radicales y al final la palabraéter. Si los radicales son iguales el éter se dice que es simétrico o simple y si no es entonces asimétrico o mixto. Esta nomenclatura es de tipo común, pero por acuerdo ordenamos los radicales en orden alfabético.

Ejemplos:

Éteres simétricos:

 

DITER-BUTIL ÉTER DI-n-PROPIL ÉTER

 

 

DIETIL ÉTER DIISOPROPIL ÉTER

Éteres asimétricos

ISOBUTIL METIL ÉTER n-BUTIL-n-PROPIL ÉTER

SEC-BUTIL ETIL ÉTER FENILISOBUTIL ÉTER

De nombre a fórmula:

Sec-butil isobutil éter Isopropil-n-propil éter

Se coloca el oxígeno como unión de los radicales. Verifique que sea en el enlace libre de cada radical donde se una el oxígeno.

El lugar donde coloque los radicales es indistinto, lo importante es que esté el oxígeno entre ellos en la posición adecuada.

Etil fenil éter n-butil metil éter

2.1.3.2 Alcoholes

Cuando el alcohol se deriva de un grupo alquilo se utilizan un nombre común formado por la palabra ALCOHOL y el nombre del radical añadiéndole la terminaciónICO.

Ejemplos:

ALCOHOL METÍLICO

ALCOHOL ETÍLICO

ALCOHOL n-PROPÍLICO

ALCOHOL ISOPROPÍLICO

ALCOHOL n-BUTÍLICO

ALCOHOL ISOBUTÍLICO

ALCOHOL SEC-BUTÍLIVO

ALCOHOL TER-BUTÍLICO

Nomenclatura sistémica de alcoholes.-

La terminación sistémica de los alcoholes es OL. El alcohol es el más importante de los grupos funcionales que hemos estudiado y la numeración de la cadena debe iniciarse por el extremo más cercano al carbono que tiene el radical -OH (hidroxi) pero en la cadena deben incluirse todos los carbonos unidos a algún grupo funcional o al radical fenil.

a)

Se selecciona la cadena más larga que contenga el carbono unido al grupo –OH e iniciamos su numeración por el extremo más cercano a ese carbono. Se nombran los radicales en orden alfabético, y al final el nombre de la cadena principal con terminación ol indicando la posición de el grupo hidroxi.

4-METIL-2-HEXANOL

.

b)

En este caso, la cadena de carbonos

continúa más larga que contiene todos los carbonos unidos a un grupo funcional es horizontal. Como el grupo –OH está exactamente a la mitad de la cadena, tomamos como referencia el siguiente grupo funcional que es el átomo de bromo.

1-BROMO-3-ISOBUTIL-4-HEPTANOL

 

c)

2-FENIL-5-METIL-4-OCTANOL

 

d)

3-ETIL-4-METIL-1-PENTANOL

 

e)

En este caso, la cadena más larga es la horizontal, ya que si el radical sec-butil se incluyera en la cadena quedaría fuera el carbono que tiene cloro.

2.1.3.3 Fenoles

Fenoles

 

Son derivados aromáticos que presentan grupos "hidroxilo", -OH.

 Los fenoles tienen cierto carácter ácido y forman sales metálicas.  Se encuentran ampliamente distribuidos en productos naturales, como los taninos.   

 

 

 

Ejemplos: Fenol (C6H5OH) y p-

hidroxifenol (HOC6H4OH) . Versión espacial

 

 

 

 

 

Modo de nombrarlos

 

 

Regla 1.Se nombran como los alcoholes, con la terminación "-ol" añadida al nombre del hidrocarburo, cuando el grupo OH es la función principal. Cuando el grupo OH no es la función principal se utiliza el prefijo "hidroxi-" acompañado del nombre del hidrocarburo.

 

 

 

1,2-bencenodiol o orto-dihidroxibenceno

 

 

Regla 2. Si el benceno tiene varios sustituyentes, diferentes del OH, se numeran de forma que reciban los localizadores más bajos desde el grupo OH, y se ordenan por orden alfabético. En caso de que haya varias opciones decidirá el orden de preferencia alfabético de los radicales.

 

 

 

2-etil-4,5-dimetilfenol

2.1.3.4 Aldehidos

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:

2.1.3.5 Cetonas

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. 

2.1.3.6 Ácidos Carboxílicos

Regla 1. La IUPAC nombra los ácidos carboxílicos reemplazando la terminación -ano del alcano con igual número de carbonos por -oico. 

 

Regla 2. Cuando el ácido tiene sustituyentes, se numera la cadena de mayor longitud dando el localizador más bajo al carbono del grupo ácido. Los ácidos carboxílicos son prioritarios frente a otros grupos, que pasan a nombrarse como sustituyentes.

Regla 3. Los ácidos carboxílicos también son prioritarios frente a alquenos y alquinos. Moléculas con dos grupos ácido se nombran con la terminación -dioico.

Regla 4. Cuando el grupo ácido va unido a un anillo, se toma el ciclo como cadena principal y se termina en -carboxílico. 

2.1.3.7 Heterocíclicos

2.1.4 Hidrocarburos que contienen Nitrógeno

Regla 1. Las aminas se pueden nombrar como derivados de alquilaminas o alcanoaminas. Veamos algunos ejemplos.

 Regla 2. Si un radical está repetido varias veces, se indica con los prefijos di-, tri-,... Si la amina lleva radicales diferentes, se nombran alfabéticamente.

Regla 3. Los sustituyentes unidos directamente al nitrógeno llevan el localizador N. Si en la molécula hay dos grupos amino sustituidos se emplea N,N'.

Regla 4. Cuando la amina no es el grupo funcional pasa a nombrarse como amino-. La mayor parte de los grupos funcionales tienen prioridad sobre la amina (ácidos y derivados, carbonilos, alcoholes)

2.1.4.2 Amidas

Las amidas se nombran como derivados de ácidos carboxílicos sustituyendo la terminación -oico del ácido por -amida.

 

Síntesis de Amidas

a) Las amidas se pueden obtener por reacción de aminas con haluros de alcanoílo y anhídridos.

El cloruro de etanoílo reacciona con dos equivalentes de metilamina para formar etanamida.

El segundo equivalente de amina se emplea para recoger el ácido clorhídrido y favorecer los equilibrios.

El anhídrido etanoico reacciona con amoniaco formando etanamina y ácido etanoico.

2.1.4.3 Heterocíclicos

2.1.4.4 Nitrilos

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

 

Síntesis de Nitrilos

a) A partir de haloalcanos: Los nitrilos pueden prepararse a partir de haloalcanos, mediante procesos SN2.  La reacción da buen rendimiento con sustratos primarios y secundarios, los terciarios eliminan preferentemente, formando alquenos.

2.1.5 Hidrocarburos que contienen azufre

2.1.5.1 Alifáticos