ISOMERIA GEOMETRICA
Se presenta frecuentemente en entidades con NC 4 y estructura cuadrado planar, o con NC 6 y estructura octaédrica, cuando existen dos o tres ligantes monodentados iguales entre sí y diferentes a los demás, o cuando existen ligantes didentados asimétricos. En el caso de dos ligantes iguales, los isómeros se diferencian mediante los prefijos cis- y trans-. El prefijo cis- corresponde a dos ligantes iguales en posiciones vecinas, es decir, sobre el mismo lado en la estructura cuadrado planar, o sobre la misma arista en la estructura octaédrica; el prefijo trans- indica que ocupan vértices o posiciones opuestas entre sí
ISOMERIA OPTICA
Un isómero óptico es aquel que en forma cristalina o en solución tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz monocromática (de una sola longitud de onda) o polarizada (oscila en un solo plano), hacia la derecha o hacia la izquierda.
Esta propiedad se mide en un aparato llamado polarímetro.Si uno de los isómeros hace girar la luz hacia la derecha, se denomina dextrorrotatorio; el otro isómero lo haráhacia la izquierda y se denomina levorrotatorio. En una mezcla de concentraciones iguales de cada isómero, el ángulo de giro en uno y otro sentido también es igual, luego el efecto se neutraliza y no se presenta desviación del plano de la luz. A esta mezcla equimolecular se la llama racémica; la tarea de separar los isómeros ópticos de una mezcla racémica se llama resolución.
Existen métodos y aparatos sofisticados para medir y estudiar las propiedades ópticas de las sustancias, pero los mismos no son competencia de este texto no especializado. La relación existente entre las estructuras de dos isómeros ópticos es la de que una es la imagen especular de la otra, y no son superponibles entre sí. Estrictamente hablando, esta isomería existe en moléculas disimétricas, cuando la entidad no presenta un eje impropio de simetría y tanto el centro de inversión como el plano de simetría corresponden a los ejes impropios S1 y S2, (ver Cap. 2). En esta introducción es suficiente con saber que la isomería óptica se presenta cuando las estructuras no poseen plano de simetría o centro de inversión.
El plano a que se hace referencia es imaginario (como un espejo de doble faz) que divide la molécula en dos partes iguales, de tal manera que al mirarse media molécula en él se ve exactamente la otra media. Si no se cumple esta condición, la estructura no posee plano de simetría y por lo tanto puede presentar isomería óptica.
El centro de inversión es un punto en el centro de la entidad, de tal manera que al trazar una recta desde cualquier punto de la estructura a través de él y continuando en la misma dirección, se encuentra a la misma distancia otro punto equivalente al de partida. Si esta condición no se cumple para todo punto de la estructura, la entidad no posee centro de inversión y por lo tanto también puede presentar la isomería óptica es poco común en compuestos cuadrados planares, ya que por lo general el plano de la entidad es a la vez un plano de simetría. En compuestos tetraédricos se presenta isomería óptica solamente cuando los cuatro ligantes o en general los cuatro sustituyentes, son diferentes entre sí.
La isomería óptica también puede presentarse en entidades octaédricas; como especies del tipo [M(AA)3], cis-[M(AA)2X2], cis-[M(AA)2XY], o trans-[M(AB)2XY] etc.,. Es fácil notar que estas estructuras no presentan ni plano de simetría ni tampoco centro de inversión
Se presenta frecuentemente en entidades con NC 4 y estructura cuadrado planar, o con NC 6 y estructura octaédrica, cuando existen dos o tres ligantes monodentados iguales entre sí y diferentes a los demás, o cuando existen ligantes didentados asimétricos. En el caso de dos ligantes iguales, los isómeros se diferencian mediante los prefijos cis- y trans-. El prefijo cis- corresponde a dos ligantes iguales en posiciones vecinas, es decir, sobre el mismo lado en la estructura cuadrado planar, o sobre la misma arista en la estructura octaédrica; el prefijo trans- indica que ocupan vértices o posiciones opuestas entre sí
ISOMERIA OPTICA
Un isómero óptico es aquel que en forma cristalina o en solución tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz monocromática (de una sola longitud de onda) o polarizada (oscila en un solo plano), hacia la derecha o hacia la izquierda.
Esta propiedad se mide en un aparato llamado polarímetro.Si uno de los isómeros hace girar la luz hacia la derecha, se denomina dextrorrotatorio; el otro isómero lo haráhacia la izquierda y se denomina levorrotatorio. En una mezcla de concentraciones iguales de cada isómero, el ángulo de giro en uno y otro sentido también es igual, luego el efecto se neutraliza y no se presenta desviación del plano de la luz. A esta mezcla equimolecular se la llama racémica; la tarea de separar los isómeros ópticos de una mezcla racémica se llama resolución.
Existen métodos y aparatos sofisticados para medir y estudiar las propiedades ópticas de las sustancias, pero los mismos no son competencia de este texto no especializado. La relación existente entre las estructuras de dos isómeros ópticos es la de que una es la imagen especular de la otra, y no son superponibles entre sí. Estrictamente hablando, esta isomería existe en moléculas disimétricas, cuando la entidad no presenta un eje impropio de simetría y tanto el centro de inversión como el plano de simetría corresponden a los ejes impropios S1 y S2, (ver Cap. 2). En esta introducción es suficiente con saber que la isomería óptica se presenta cuando las estructuras no poseen plano de simetría o centro de inversión.
El plano a que se hace referencia es imaginario (como un espejo de doble faz) que divide la molécula en dos partes iguales, de tal manera que al mirarse media molécula en él se ve exactamente la otra media. Si no se cumple esta condición, la estructura no posee plano de simetría y por lo tanto puede presentar isomería óptica.
El centro de inversión es un punto en el centro de la entidad, de tal manera que al trazar una recta desde cualquier punto de la estructura a través de él y continuando en la misma dirección, se encuentra a la misma distancia otro punto equivalente al de partida. Si esta condición no se cumple para todo punto de la estructura, la entidad no posee centro de inversión y por lo tanto también puede presentar la isomería óptica es poco común en compuestos cuadrados planares, ya que por lo general el plano de la entidad es a la vez un plano de simetría. En compuestos tetraédricos se presenta isomería óptica solamente cuando los cuatro ligantes o en general los cuatro sustituyentes, son diferentes entre sí.
La isomería óptica también puede presentarse en entidades octaédricas; como especies del tipo [M(AA)3], cis-[M(AA)2X2], cis-[M(AA)2XY], o trans-[M(AB)2XY] etc.,. Es fácil notar que estas estructuras no presentan ni plano de simetría ni tampoco centro de inversión
NOMENCLATURA IUPAC PARA LOS HIDROCARBUROS:
Tal como comentamos al principio, los hidrocarburos se clasifican en tres grandes grupos, en primer lugar veremos las reglas para los hidrocarburos alifáticos, si el estudiante es capaz de comprenderlas para ellos, el resto es simplemente una ampliación de las mismas.
Hidrocarburos Alifáticos:
Si bien es cierto que son cadenas lineales de átomos de carbonos, ellos pueden subdividirse en tres grandes grupos: ALCANOS, ALQUENOS y ALQUINOS.
Tal como comentamos al principio, los hidrocarburos se clasifican en tres grandes grupos, en primer lugar veremos las reglas para los hidrocarburos alifáticos, si el estudiante es capaz de comprenderlas para ellos, el resto es simplemente una ampliación de las mismas.
Hidrocarburos Alifáticos:
Si bien es cierto que son cadenas lineales de átomos de carbonos, ellos pueden subdividirse en tres grandes grupos: ALCANOS, ALQUENOS y ALQUINOS.
Alcanos:
Los nombres de los alcanos lineales se dan en la Tabla 3.1. Las raíces son mayoritariamente latinas o griegas e indican el número de átomos de carbono en la cadena. Por ejemplo, el nombre heptadecano está formado por la voz griega hepta, siete y la palabra latina decano, diez. Los cuatro primeros alcanos tienen nombres especiales que han sido aceptados en el sistema de la IUPAC pero mantienen la terminación “ano”.
Los nombres de los alcanos lineales se dan en la Tabla 3.1. Las raíces son mayoritariamente latinas o griegas e indican el número de átomos de carbono en la cadena. Por ejemplo, el nombre heptadecano está formado por la voz griega hepta, siete y la palabra latina decano, diez. Los cuatro primeros alcanos tienen nombres especiales que han sido aceptados en el sistema de la IUPAC pero mantienen la terminación “ano”.
Los sustituyentes de tipo alcano se nombran reemplazando la terminación -ano por -ilo. Algunos homólogos inferiores de los alcanos ramificados tienen nombres comunes muy usados que utilizan los prefijos -iso y -neo, como es isobutano, isopentano, neohexano.
Los alcanos lineales suelen corresponder a la fórmula general CnH2n+2 , y sólamente en el caso de ser absolutamente lineal (no ramificado) reciben el nombre de la Tabla 3.1. Los alcanos ramificados derivan de los sistemas de cadena lineal por eliminación de un átomo de hidrógeno de un grupo metileno y sustitución por un grupo alquilo. Tienen la misma fórmula empírica que los alcanos lineales, CnH2n+2 . El ejemplo más sencillo es el 2-metilpropano, C4H10, con la misma fórmula molecular que el butano. Por lo tanto ambos compuestos son isómeros.
Para homólogos superiores (n4) de los alcanos son posibles más de dos isómeros, hay tres C5H12, hay cinco C6H14, nueve C7H16. En la Tabla 3.2, se observa el número de posibles alcanos isómeros CnH2n+2 , el número de posibilidades para conectar n átomos de carbono entre si y con los 2n+2 átomos de hidrógenos que los envuelven aumenta dramáticamente con el valor de n.
Reglas para nombrar a los alcanos remificados:
Para nombrar un hidrocarburo ramificado tal como el siguiente:
se considera que hay un grupo o radical metilo (CH3-) unido una cadena de heptano. El compuesto es así un metilheptano. (Se prescinde de la “o” final de metilo) Sin embargo, hay que indicar dónde se encuentra el metilo, ya que los compuestos,
son también metilheptanos. Para determinar la posición del metilo se numera la cadena más larga y se escribe y menciona dicho número, llamado localizador, delante del nombre, Así, los tres compuestos anteriores se llaman:
2-metilheptano
3-metilheptano
4-metilheptano
Para nombrar un hidrocarburo ramificado tal como el siguiente:
se considera que hay un grupo o radical metilo (CH3-) unido una cadena de heptano. El compuesto es así un metilheptano. (Se prescinde de la “o” final de metilo) Sin embargo, hay que indicar dónde se encuentra el metilo, ya que los compuestos,
son también metilheptanos. Para determinar la posición del metilo se numera la cadena más larga y se escribe y menciona dicho número, llamado localizador, delante del nombre, Así, los tres compuestos anteriores se llaman:
2-metilheptano
3-metilheptano
4-metilheptano
Regla Nº 1:
La cadena más larga se numera de un extremo a otro, de tal forma que se asigne los números más bajos a los carbonos con cadenas laterales, independientemente de la naturaleza de los sustituyentes.
La cadena más larga se numera de un extremo a otro, de tal forma que se asigne los números más bajos a los carbonos con cadenas laterales, independientemente de la naturaleza de los sustituyentes.
Regla Nº 2:
Si en la cadena más larga un sustituyente se repite más de una vez, éstos se nombran con los prefijos de cantidad di, tri, tetra, penta, hexa, (solamente son validos para sustituyentes sencillos).
Como consecuencia del segundo ejemplo, nace la siguiente regla.
Si en la cadena más larga un sustituyente se repite más de una vez, éstos se nombran con los prefijos de cantidad di, tri, tetra, penta, hexa, (solamente son validos para sustituyentes sencillos).
Como consecuencia del segundo ejemplo, nace la siguiente regla.
Regla Nº 3:
Si en un mismo carbono existe más de una vez el mismo sustituyente, el numero localizador se repite tantas veces como sustituyentes soporte.
Regla Nº 4:
Los sustituyentes en un compuesto ramificado se nombran por orden alfabético, independientemente de la numeración de los mismos, en el caso de repetirse uno de ellos más de una vez los prefijos de cantidad no se han de considerar para el orden alfabético.
Los sustituyentes en un compuesto ramificado se nombran por orden alfabético, independientemente de la numeración de los mismos, en el caso de repetirse uno de ellos más de una vez los prefijos de cantidad no se han de considerar para el orden alfabético.
Hay algunos compuestos que tienen un nombre común aceptado. Estos son isobutano, isopentano, neopentano e isohexano
Regla Nº 5:
Si en un compuesto hay dos radicales simples y uno complejo, este último se nombra primero, y a continuación los simples en orden alfabético. En el caso de que existan dos radicales complejos éstos se nombran en orden alfabético entre sí, y si éstos tuviesen las mismas palabras se citará en primer lugar aquel que tenga el número localizador más bajo.
Si en un compuesto hay dos radicales simples y uno complejo, este último se nombra primero, y a continuación los simples en orden alfabético. En el caso de que existan dos radicales complejos éstos se nombran en orden alfabético entre sí, y si éstos tuviesen las mismas palabras se citará en primer lugar aquel que tenga el número localizador más bajo.
Regla Nº 6:
Cuando hay dos o más radicales complejos iguales, para evitar confusiones con los prefijos sencillos di, tri, tetra, etc., se usan para éstos entonces los prefijos bis, tris, tetraquis, pentaquis, etc.
Regla Nº 7:
a) La cadena que tenga el mayor número de cadenas laterales
b) La cadena cuyas cadenas laterales tengan los localizadores más bajos
c) La cadena que tenga el máximo número de átomos de carbonos en las cadenas laterales más pequeñas.
a) La cadena que tenga el mayor número de cadenas laterales
b) La cadena cuyas cadenas laterales tengan los localizadores más bajos
c) La cadena que tenga el máximo número de átomos de carbonos en las cadenas laterales más pequeñas.
d) La cadena que tenga cadenas laterales lo menos ramificadas posibles
Alquenos:
Los hidrocarburos que poseen un doble enlace, se nombran cambiando la terminación -ano (del alcano de igual número de átomos de carbono) por la terminación -eno
Los hidrocarburos que poseen un doble enlace, se nombran cambiando la terminación -ano (del alcano de igual número de átomos de carbono) por la terminación -eno
Los alquenos suelen responder a la fórmula general CnH2n, siempre y cuando no sean cíclicos.La posición del doble enlace o insaturación se indica mediante el correspondiente localizador. se procura asignar al doble enlace un localizador tan bajo como sea posible. Si hay ramificaciones se toma como cadena principal la cadena más larga de las que contenga el doble enlace; es decir el doble enlace tiene primacía sobre las cadenas laterales en el momento de numerar y elegir la cadena principal.
ISOMERIA CIS - TRANS ó (Z - E) EN LOS ALQUENOS
Cuando dos átomos de carbonos se enlazan mediante un doble enlace, la estructura resultante es rígida y se generan dos planos diferentes, en el espacio. Así cuando uno escribe 2-buteno, hay que ser cauteloso dado que existen dos compuestos distintos, aunque isómeros entre sí, estructuralmente
Cuando dos átomos de carbonos se enlazan mediante un doble enlace, la estructura resultante es rígida y se generan dos planos diferentes, en el espacio. Así cuando uno escribe 2-buteno, hay que ser cauteloso dado que existen dos compuestos distintos, aunque isómeros entre sí, estructuralmente
DIENOS Y POLIENOS:
Cuando un hidrocarburo contiene más de un doble enlace se emplea para nombrarlo la terminación -adieno, -atrieno, -atetraeno, etc., en lugar de la terminación -eno. Proceden al nombre los números localizadores de dichos doble enlaces.
Cuando un hidrocarburo contiene más de un doble enlace se emplea para nombrarlo la terminación -adieno, -atrieno, -atetraeno, etc., en lugar de la terminación -eno. Proceden al nombre los números localizadores de dichos doble enlaces.
Alquinos:
Son hidrocarburos con un enlace carbono-carbono triple, obedecen a la fórmula general CnH2n-2, los triples enlaces son lineal en su disposición espacial. Esta disposición lineal impide, que pueda obtenerse en la práctica un triple enlace sobre un anillo pequeño
Son hidrocarburos con un enlace carbono-carbono triple, obedecen a la fórmula general CnH2n-2, los triples enlaces son lineal en su disposición espacial. Esta disposición lineal impide, que pueda obtenerse en la práctica un triple enlace sobre un anillo pequeño
En el caso de que en un compuesto existan dos o más enlaces triples, estos se nombran con la terminación -diino, -triino, etc
HIDROCARBUROS CON DOBLES Y TRIPLES ENLACES
Para nombrarlos hay que enunciar tanto el número de dobles enlaces como el de triples: si hay dos enlaces dobles y uno triple, será un dieno-ino; si hay tres enlaces dobles y dos triples será un trieno-diino; etc.
Para numerar la cadena principal se procura que recaigan los números más bajos en las insaturaciones (enlaces dobles y triples), prescindiendo de considerar si son dobles o triples
Para nombrarlos hay que enunciar tanto el número de dobles enlaces como el de triples: si hay dos enlaces dobles y uno triple, será un dieno-ino; si hay tres enlaces dobles y dos triples será un trieno-diino; etc.
Para numerar la cadena principal se procura que recaigan los números más bajos en las insaturaciones (enlaces dobles y triples), prescindiendo de considerar si son dobles o triples
El problema se plantea cuando, tanto si se empieza a numerar por la izquierda como por la derecha, los localizadores de las insaturaciones coinciden. En este caso se da preferencia a los dobles enlaces sobre los triples, en el sentido de que se asigna a los dobles enlaces los localizadores más bajos.
HCC-CH2-CH2-CH=CH-CC-H 3-octeno-1,7-diino
CH3-CC-CH2-CH=CH-CH=CH-CH2-CH3 5,7-decadien-2-ino
RADICALES ALQUENILO Y ALQUINILO
Junto a dos sustituyentes o radicales alquilo, hay un grupo (-CH=CH-CH3) que desempeña una función análoga pero que contiene una insaturación. Los grupos o radicales univalentes de este tipo adoptan las terminaciones -enilo o -inilo (en o in por el doble o triple enlace, ilo por tratarse de un radical).
Junto a dos sustituyentes o radicales alquilo, hay un grupo (-CH=CH-CH3) que desempeña una función análoga pero que contiene una insaturación. Los grupos o radicales univalentes de este tipo adoptan las terminaciones -enilo o -inilo (en o in por el doble o triple enlace, ilo por tratarse de un radical).
ALCANOS
El carbono se enlaza mediante orbitales híbridos sp3 formando 4 enlaces simples en disposición tetraédrica.
El carbono se enlaza mediante orbitales híbridos sp3 formando 4 enlaces simples en disposición tetraédrica.
Nomenclatura
1.- Cadena más larga: metano, etano, propano, butano, pentano,...
2.- Las ramificaciones como radicales: metil(o), etil(o),...
3.- Se numera para obtener los números más bajos en las ramificaciones.
4.- Se escriben los radicales por orden alfabético y con los prefijos di-, tri-, ... si fuese necesario.
5.- Los hidrocarburos cíclicos anteponen el prefijo ciclo-
Propiedades físicas
Las temperaturas de fusión y ebullición aumentan con el número de carbonos y son mayores para los compuestos lineales pues pueden compactarse mas aumentando las fuerzas intermoleculares.
Son menos densos que el agua y solubles en disolventes apolares.
Propiedades químicas
Son bastantes inertes debido a la elevada estabilidad de los enlaces C-C y C-H y a su baja polaridad. No se ven afectados por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes como el permanganato. Sin embargo la combustión es muy exotérmica aunque tiene una elevada energía de activación.
Las reacciones más características de los alcanos son las de sustitución:
CH4 + Cl2 ----> CH3Cl + HCl
También son importantes las reacciones de isomerización:
AlCl3
CH3CH2CH2CH3 ------> CH3CH(CH3)2
Obtención de alcanos
La fuente más importante es el petróleo y el uso principal la obtención de energía mediante combustión.
Algunas reacciones de síntesis a pequeña escala son: - Hidrogenación de alcanos:
Ni
CH3CH=CHCH3 -----> CH3CH2CH2CH3
- Reducción de haluros de alquilo:
Zn
2 CH3CH2CHCH3 ------> 2 CH3CH2CH2CH3 + ZnBr2
Las temperaturas de fusión y ebullición aumentan con el número de carbonos y son mayores para los compuestos lineales pues pueden compactarse mas aumentando las fuerzas intermoleculares.
Son menos densos que el agua y solubles en disolventes apolares.
Propiedades químicas
Son bastantes inertes debido a la elevada estabilidad de los enlaces C-C y C-H y a su baja polaridad. No se ven afectados por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes como el permanganato. Sin embargo la combustión es muy exotérmica aunque tiene una elevada energía de activación.
Las reacciones más características de los alcanos son las de sustitución:
CH4 + Cl2 ----> CH3Cl + HCl
También son importantes las reacciones de isomerización:
AlCl3
CH3CH2CH2CH3 ------> CH3CH(CH3)2
Obtención de alcanos
La fuente más importante es el petróleo y el uso principal la obtención de energía mediante combustión.
Algunas reacciones de síntesis a pequeña escala son: - Hidrogenación de alcanos:
Ni
CH3CH=CHCH3 -----> CH3CH2CH2CH3
- Reducción de haluros de alquilo:
Zn
2 CH3CH2CHCH3 ------> 2 CH3CH2CH2CH3 + ZnBr2
ALQUENOS
Los alquenos contienen enlaces dobles C=C. El carbono del doble enlace tiene una hibridación sp2 y estructura trigonal plana. El doble enlace consta de un enlace sigma y otro pi. El enlace doble es una zona de mayor reactividad respecto a los alcanos. Los dobles enlaces son más estables cuanto más sustituidos y la sustitución en trans es más estable que la cis.
Los alquenos contienen enlaces dobles C=C. El carbono del doble enlace tiene una hibridación sp2 y estructura trigonal plana. El doble enlace consta de un enlace sigma y otro pi. El enlace doble es una zona de mayor reactividad respecto a los alcanos. Los dobles enlaces son más estables cuanto más sustituidos y la sustitución en trans es más estable que la cis.
Nomenclatura
1.- SeleccIonar la cadena principal: mayor número de dobles enlaces y más larga. Sufijo -eno.
2.- Numerar par obtener números menores en los dobles enlaces.
Propiedades físicas
Las temperaturas de fusión son inferiores a las de los alcanos con igual número de carbonos puesto que, la rigidez del doble enlace impide un empaquetamiento compacto.
Las temperaturas de fusión son inferiores a las de los alcanos con igual número de carbonos puesto que, la rigidez del doble enlace impide un empaquetamiento compacto.
Propiedades químicas
La reacciones más características de los alquenos son las de adición:
CH3-CH=CH-CH3 + XY ------> CH3-CHX-CHY-CH3
entre ellas destacan la hidrogenación, la halogenación, la hidrohalogenación y la hidratación. En estas dos últimas se sigue la regla de Markovnikov y se forman los derivados más sustituidos, debido a que el mecanismo transcurre mediante carbocationes y se forma el carbocatión más estable que es el más sustituido.
Otra reacción importante es la oxidación con MnO4- o OsO4 que en frío da lugar a un diol y en caliente a la ruptura del doble enlace y a la formación de dos ácidos.
Otra característica química importante son las reacciones de polimerización. Mediante ellas se puede obtener una gran variedad de plásticos como el polietileno, el poliestireno, el teflón, el plexiglas, etc. La polimerización de dobles enlaces tiene lugar mediante un mecanismo de radicales libres.
La reacciones más características de los alquenos son las de adición:
CH3-CH=CH-CH3 + XY ------> CH3-CHX-CHY-CH3
entre ellas destacan la hidrogenación, la halogenación, la hidrohalogenación y la hidratación. En estas dos últimas se sigue la regla de Markovnikov y se forman los derivados más sustituidos, debido a que el mecanismo transcurre mediante carbocationes y se forma el carbocatión más estable que es el más sustituido.
Otra reacción importante es la oxidación con MnO4- o OsO4 que en frío da lugar a un diol y en caliente a la ruptura del doble enlace y a la formación de dos ácidos.
Otra característica química importante son las reacciones de polimerización. Mediante ellas se puede obtener una gran variedad de plásticos como el polietileno, el poliestireno, el teflón, el plexiglas, etc. La polimerización de dobles enlaces tiene lugar mediante un mecanismo de radicales libres.
Obtención de alquenos
Se basa en reacciones de eliminación, inversas a las de adición:
CH3-CHX-CHY-CH3 ------> CH3CH=CHCH3 + XY
entre ellas destacan la deshidrogenación, la deshalogenación, la deshidrohalogenación y la deshidratación. Las deshidratación es un ejemplo interesante, el mecanismo transcurre a traves de un carbocatión y esto hace que la reactividad de los alcoholes sea mayor cuanto más sustituidos. En algunos casos se producen rearreglos de carbonos para obtener el carbocatión más sustituido que es más estable. De igual modo el alqueno que se produce es el más sustituido pues es el más estable. Esto provoca en algunos casos la migración de un protón.
Se basa en reacciones de eliminación, inversas a las de adición:
CH3-CHX-CHY-CH3 ------> CH3CH=CHCH3 + XY
entre ellas destacan la deshidrogenación, la deshalogenación, la deshidrohalogenación y la deshidratación. Las deshidratación es un ejemplo interesante, el mecanismo transcurre a traves de un carbocatión y esto hace que la reactividad de los alcoholes sea mayor cuanto más sustituidos. En algunos casos se producen rearreglos de carbonos para obtener el carbocatión más sustituido que es más estable. De igual modo el alqueno que se produce es el más sustituido pues es el más estable. Esto provoca en algunos casos la migración de un protón.
ALQUINOS
Se caracterizan por tener enlaces triples. El carbono del enlace triple se enlaza mediante una hibridación sp que da lugar a dos enlaces simples sigma formando 180 grados y dos enlaces pi. El deslocalización de la carga en el triple enlace produce que los hidrógenos unidos a el tengan un carácter ácido y puedan dar lugar a alquiluros. El alquino más característico es el acetileno HCCH, arde con una llama muy caliente ( 2800 oC) debido a que produce menos agua que absorbe menos calor.
Sus propiedades físicas y químicas son similares a las de los alquenos. Las reacciones más características son las de adición.
Se caracterizan por tener enlaces triples. El carbono del enlace triple se enlaza mediante una hibridación sp que da lugar a dos enlaces simples sigma formando 180 grados y dos enlaces pi. El deslocalización de la carga en el triple enlace produce que los hidrógenos unidos a el tengan un carácter ácido y puedan dar lugar a alquiluros. El alquino más característico es el acetileno HCCH, arde con una llama muy caliente ( 2800 oC) debido a que produce menos agua que absorbe menos calor.
Sus propiedades físicas y químicas son similares a las de los alquenos. Las reacciones más características son las de adición.
Nomenclatura
1.- Se consideran como dobles enlaces al elegir la cadena principal.
2.- Se numera dando preferencia a los dobles enlaces.
NOMENCLATURA Y ESTRUCTURA DE HIDROCARBUROS CICLICOS
Los hidrocarburos cÃclicos se denominan cicloalcanos; son ejemplos de los compuestos alicÃclicos (alifáticos cÃclicos). Los cicloalcanos, de fórmula general CnH2n, son isómeros de los alquenos, pero, a diferencia de ellos, son compuestos saturados. Se nombran combinando el prefijo ciclo– con el nombre del alcano que tenga el mismo número de carbonos. Los sustituyentes que soporte el anillo se ordenan alfabéticamente y se les asignan los números más bajos posible. Los compuestos alicÃclicos suelen simbolizarse mediante los anillos (polÃgonos) del tamaño correspondiente, sin representar los C del anillo, aunque a veces se representan los H que estos soportan
Los compuestos policÃclicos tienen más de un anillo; los que tienen dos, se denominan bicÃclicos. Los anillos pueden estar simplemente unidos entre sÃ, como en el Problema 9.1(d). Los que comparten un enlace C–C se denominan fusionados, de los que la decalina (biciclo[4,4,O]decano) es un ejemplo. Los C que son comunes a los dos anillos, como los marcados en cÃrculo en la decalina, se denominan carbonos cabeza de puente.          Â
A diferencia de los sistemas bicÃclicos fusionados, los compuestos bicÃclicos con puente tienen uno o más átomos de C separando a los C cabezas de puente [Prob. 9.2(¦)].
En los compuestos bicÃclicos, el prefijo biciclo se combina con un par de corchetes en los cuales se sitúan unos números separados por puntos, que van seguidos por el nombre que indica el número total de C en la molécula. Los números contenidos en los corchetes denotan cuántos C se hallan en cada puente que une a los dos C cabeza de puente. Los números se ordenan de mayor a menor.
En los compuestos bicÃclicos, el prefijo biciclo se combina con un par de corchetes en los cuales se sitúan unos números separados por puntos, que van seguidos por el nombre que indica el número total de C en la molécula. Los números contenidos en los corchetes denotan cuántos C se hallan en cada puente que une a los dos C cabeza de puente. Los números se ordenan de mayor a menor.
(a) Este compuesto bicÃclico fusionado tiene un puente de cuatro carbonos constituido por C2, C3, C4 y C 5 y un puente de dos carbonos (C7y C8; el puente entre los C cabeza de puente tiene O átomos de carbono. El compuesto contiene en total ocho carbonos, luego el nombre es biciclo[4,2,0]octano. (b) Consideraremos el anillo ciclopropánico como sustituyente de la cadena carbonada más larga. El nombre será 1–ciclopropilÂ3–metil–1–penteno. (c) Los sustituyentes, en orden alfabético, se numeran de modo que tengan los números más bajos posibles. El nombre es 3–bromo–1,1–dimetilciclohexano. (d) 1,1,3–trimetilciclopentano. (e) 3–nitrociÂc10hexeno (no 6–nitrociclohexeno). Los C del doble enlace se numeran como 1 y 2, de modo que se asigne el número menor al sustituyente. (f) La numeración en los compuestos bicÃclicos se inicia por el C cabeza de puente más próximo a un sustituyente. Los sustituyentes situados en el puente más largo reciben los números más bajos. El nombre es 2,2,7,7–tetrametilbiciclo[2,2,1]heptano.
La función alcohol no es de las que tiene una prioridad muy elevada. Es frecuente encontrarla como función principal pero aun más frecuente como secundaria.
Alcohol
Generalidades.- Los alcoholes son los derivados hidroxilados de los hidrocarburos, al sustituirse en éstos los átomos de hidrógeno por grupos OH. Según el número de grupos OH en la molécula, unido cada uno de ellos a distinto átomo de carbono, se tienen alcoholes mono, di, tri y polivalentes. Los alcoholes alifáticosmonovalentes son los más importantes y se llaman primarios, secundarios y terciarios, según que el grupo OH se encuentre en un carbono primario, secundario o terciario:
R-CH2OH
Alcohol primario Alcohol secundario Alcohol teciario
Nomenclatura.- Cuando uno de los hidrógenos del agua (H2O) se sustituye por un grupo alquilo, se dice que el compuesto resultante es un alcoho
Hay varias formas de nombrar a los alcoholes. La primera es derivar el nombre a partir del hidroarburo del mismo número de carbonos y utilizar la terminación ol.
Ejemplos:CH3-H CH3-OH CH3-CH2-H CH3-CH2-OHMetano metanol etano etanol
Cuando el grupo OH etá al final de la cadena del hidrocarburo, se concidera que está unido al carbono 1.Ejemplos:CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-OH 1-hexanolEn los alcoholes arborescentes se busca la cadena más larga posible de átomos de carbono que incluyan el radical OH-, por ejemplo, el carbono número 1 unido al OH-:CH32 3 4 5 6CH3-CH2-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH3 4-metil-2-propil-1-hexanol1 CH2-OHCuando el grupo –OH aparece en más de una posición en la cadena carbonada, se debe indicar también su posición según el átomo de carbono al que esté unido.A veces es conveniente designar a los alcoholes y considerarlos como derivados del metanol (carbinol) CH3-OH; en este sistema los grupos alquilo que sustituyen los enlaces del carbono e hidrógeno en el grupo metilo son los que se emplean, seguidos del término carbinol.Un terces sistema de nomenclatura acostumbrado para nombrar los alcoholes es, en los casos simples, hacerlos derivar del grupo funcional del cual provienen y usar la terminación ílico, se escribe primero la palabra alcohol.El metanol es muy tóxico, produce ceguera y se emplea como solvente para barnices, el etanol 100% puro es venenosopero en solución acuosa además de tener propiedades antisépticas puede emplearse en bebidas de moderación
Generalidades.- Los alcoholes son los derivados hidroxilados de los hidrocarburos, al sustituirse en éstos los átomos de hidrógeno por grupos OH. Según el número de grupos OH en la molécula, unido cada uno de ellos a distinto átomo de carbono, se tienen alcoholes mono, di, tri y polivalentes. Los alcoholes alifáticosmonovalentes son los más importantes y se llaman primarios, secundarios y terciarios, según que el grupo OH se encuentre en un carbono primario, secundario o terciario:
R-CH2OH
Alcohol primario Alcohol secundario Alcohol teciario
Nomenclatura.- Cuando uno de los hidrógenos del agua (H2O) se sustituye por un grupo alquilo, se dice que el compuesto resultante es un alcoho
Hay varias formas de nombrar a los alcoholes. La primera es derivar el nombre a partir del hidroarburo del mismo número de carbonos y utilizar la terminación ol.
Ejemplos:CH3-H CH3-OH CH3-CH2-H CH3-CH2-OHMetano metanol etano etanol
Cuando el grupo OH etá al final de la cadena del hidrocarburo, se concidera que está unido al carbono 1.Ejemplos:CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-OH 1-hexanolEn los alcoholes arborescentes se busca la cadena más larga posible de átomos de carbono que incluyan el radical OH-, por ejemplo, el carbono número 1 unido al OH-:CH32 3 4 5 6CH3-CH2-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH3 4-metil-2-propil-1-hexanol1 CH2-OHCuando el grupo –OH aparece en más de una posición en la cadena carbonada, se debe indicar también su posición según el átomo de carbono al que esté unido.A veces es conveniente designar a los alcoholes y considerarlos como derivados del metanol (carbinol) CH3-OH; en este sistema los grupos alquilo que sustituyen los enlaces del carbono e hidrógeno en el grupo metilo son los que se emplean, seguidos del término carbinol.Un terces sistema de nomenclatura acostumbrado para nombrar los alcoholes es, en los casos simples, hacerlos derivar del grupo funcional del cual provienen y usar la terminación ílico, se escribe primero la palabra alcohol.El metanol es muy tóxico, produce ceguera y se emplea como solvente para barnices, el etanol 100% puro es venenosopero en solución acuosa además de tener propiedades antisépticas puede emplearse en bebidas de moderación
Cuando el grupo –OH aparece en más de una posición en la cadena carbonada, se debe indicar también su posición según el átomo de carbono al que esté unido.A veces es conveniente designar a los alcoholes y considerarlos como derivados del metanol (carbinol) CH3-OH; en este sistema los grupos alquilo que sustituyen los enlaces del carbono e hidrógeno en el grupo metilo son los que se emplean, seguidos del término carbinol.Un terces sistema de nomenclatura acostumbrado para nombrar los alcoholes es, en los casos simples, hacerlos derivar del grupo funcional del cual provienen y usar la terminación ílico, se escribe primero la palabra alcohol.El metanol es muy tóxico, produce ceguera y se emplea como solvente para barnices, el etanol 100% puro es venenosopero en solución acuosa además de tener propiedades antisépticas puede emplearse en bebidas de moderación
El alcohol es el término aplicado a los miembros de un grupo de compuestos químicos del carbono que contienen el grupo OH. Dicha denominación se utiliza comúnmente para designar un compuesto específico: el alcohol etílico o etanol. Proviene de la palabra árabe al-kuhl, o kohl, un polvo fino de antimonio que se utiliza para el maquillaje de ojos. En un principio, el término alcohol se empleaba para referirse a cualquier tipo de polvo fino, aunque más tarde los alquimistas de la Europa medieval lo utilizaron para las esencias obtenidas por destilación, estableciendo así su acepción actual. Los alcoholes tienen uno, dos o tres grupos hidróxido (-OH) enlazados a sus moléculas, por lo que se clasifican en monohidroxílicos, dihidroxílicos y trihidroxílicos respectivamente. El metanol y el etanol son alcoholes monohidroxílicos. Los alcoholes también se pueden clasificar en primarios, secundarios y terciarios, dependiendo de que tengan uno, dos o tres átomos de carbono enlazados con el átomo de carbono al que se encuentra unido el grupo hidróxido. Los alcoholes se caracterizan por la gran variedad de reacciones en las que intervienen; una de las más importantes es la reacción con los ácidos, en la que se forman sustancias llamadas ésteres, semejantes a las sales inorgánicas. Los alcoholes son subproductos normales de la digestión y de los procesos químicos en el interior de las células, y se encuentran en los tejidos y fluidos de animales y plantas. Etanol: El alcohol de vino, alcohol etílico o etanol, de fórmula C2H5OH, es un líquido transparente e incoloro, con sabor a quemado y un olor agradable característico. Es el alcohol que se encuentra en bebidas como la cerveza, el vino y el brandy. Debido a su bajo punto de congelación, ha sido empleado como fluido en termómetros para medir temperaturas inferiores al punto de congelación del mercurio, -40 °C, y como anticongelante en radiadores de automóviles. Normalmente el etanol se concentra por destilación de disoluciones diluidas. El de uso comercial contiene un 95% en volumen de etanol y un 5% de agua. Ciertos agentes deshidratantes extraen el agua residual y producen etanol absoluto. El etanol tiene un punto de fusión de -114,1 °C, un punto de ebullición de 78,5 °C y una densidad relativa de 0,789 a 20 °C. Desde la antigüedad, el etanol se ha obtenido por fermentación de azúcares. Todas las bebidas con etanol y casi la mitad del etanol industrial aún se fabrican mediante este proceso. El almidón de la patata (papa), del maíz y de otros cereales constituye una excelente materia prima. La enzima de la levadura, la cimasa, transforma el azúcar simple en dióxido de carbono. La reacción de la fermentación, representada por la ecuación C6H12O6 ± 2C2H5OH + 2CO2 es realmente compleja, ya que los cultivos impuros de levaduras producen una amplia gama de otras sustancias, como el aceite de fusel, la glicerina y diversos ácidos orgánicos. El líquido fermentado, que contiene de un 7 a un 12% de etanol, se concentra hasta llegar a un 95% mediante una serie de destilaciones. En la elaboración de ciertas bebidas como el whisky y el brandy, algunas de sus impurezas son las encargadas de darle su característico sabor final. La mayoría del etanol no destinado al consumo humano se prepara sintéticamente, tanto a partir del etanal (acetaldehído) procedente del etino (acetileno), como del eteno del petróleo. También se elabora en pequeñas cantidades a partir de la pulpa de madera.Obtención.- los alcoholes se obtienen generalmente por hidrólisis de los halogenuros de alquilo con álcali acuoso o tambíen óxido de plata en suspensión en agua:RX+[AgOH] ROH+XagMediante hidrólisis de los ésteres con álcalisi
Propiedades físicas.
Los alcoholes son compuestos incoloros, cuyos primeros términos son líquidos solubles en agua; del C5 al C11 son aceitosos e insolubles en agua y los superiores son sólidos e isolubles en agua. El punto de ebullición aumenta con el número de carbonos, dentro de un grupo de isómeros, el alcohol primario tiene el punto de ebullición más alto, disminuyendo hasta el terciario.Propiedades químicas.- Los alcoholes se conducen, desde el punto de vista químico, de la siguente manera:Reaccionan con los ácidos orgánicos e inorgánicos para formar ésteres
Con los halogenuros dan productos de oxidación en los que se encuentran halógenos:CH3-Cl2OH CCl3-COHCl2
Reaccionan con los metales fuertemente positivos:2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa +H2Etóxido sódico
Los alcoholes se deshidratan (800°C) dando alefinas:R-CH2CH2OH R-CH=CH2+H2OAlcohol metilico o metanol, recibe también los nombres de metanol y carbinol y su formula es CH3OH. Se puede preparar por destilación de la madera, por lo que se le llama también "espíritu de la madera". Actualmente se obtiene por reacción del óxido de carbono e hidrógeno a altas temperaturas y presiones, empliando catalizadores de óxido de zinc y cromo:CO2+2H2 CH3OHEl metanol es un líquido incoloro, muy tóxico, que provoca la ceguera e incluso la muerte si se ingiere. Es inflamable y miscible con el agua, en todas las proporciones, y con la mayoría de los disolventes orgánicos. Se utiliza como disolvente de pinturas, barnices, lacas, etc., en la fabricación de perfumes, colorantes, etc., para la obtención del etanol desnaturalizado y en mezclas anticongelantes para radiadores de automóviles.Alcohol etílico o etanol, se le denomina también "espíritu de vino" y tiene la fórmula CH3-CH2OH. Se obtiene corrientemente por fermentación de ciertos azúcares, especialmente glucosa, y en este proceso se utilizan materias primas las mezclas azucareras.El etanol es un líquido incoloro, inflamable, con punto de ebullición a 78.1°C, miscible en agua en todas las proporciones y también en la mayoría de los disolentes orgánicos. Se utiliza en numerosas síntesis, para la preparación de ésteres, éteres, cloroformo, etc., como disolventede resinas, pinturas, gomas, etc., en perfumería y como combustible.
Reaccionan con los metales fuertemente positivos:2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa +H2Etóxido sódico
Los alcoholes se deshidratan (800°C) dando alefinas:R-CH2CH2OH R-CH=CH2+H2OAlcohol metilico o metanol, recibe también los nombres de metanol y carbinol y su formula es CH3OH. Se puede preparar por destilación de la madera, por lo que se le llama también "espíritu de la madera". Actualmente se obtiene por reacción del óxido de carbono e hidrógeno a altas temperaturas y presiones, empliando catalizadores de óxido de zinc y cromo:CO2+2H2 CH3OHEl metanol es un líquido incoloro, muy tóxico, que provoca la ceguera e incluso la muerte si se ingiere. Es inflamable y miscible con el agua, en todas las proporciones, y con la mayoría de los disolventes orgánicos. Se utiliza como disolvente de pinturas, barnices, lacas, etc., en la fabricación de perfumes, colorantes, etc., para la obtención del etanol desnaturalizado y en mezclas anticongelantes para radiadores de automóviles.Alcohol etílico o etanol, se le denomina también "espíritu de vino" y tiene la fórmula CH3-CH2OH. Se obtiene corrientemente por fermentación de ciertos azúcares, especialmente glucosa, y en este proceso se utilizan materias primas las mezclas azucareras.El etanol es un líquido incoloro, inflamable, con punto de ebullición a 78.1°C, miscible en agua en todas las proporciones y también en la mayoría de los disolentes orgánicos. Se utiliza en numerosas síntesis, para la preparación de ésteres, éteres, cloroformo, etc., como disolventede resinas, pinturas, gomas, etc., en perfumería y como combustible.
3. Eteres
Generalidades.- Los éteres son compuestos orgánicos que tienen como fórmula general CnH2n+2O y su estructura se expresa por R-O-R´. Pueden clasificarse como derivados de los alcoholes, al sustituir el hidrógeno del grupo hidroxilo por otro radical alquilo, y son análogos a los óxidos de los metales monovalentes, por lo que se concideran también como óxidos orgánicos (óxidos de alquilo o anhídridos de alcoholes).Cuando los dos grupos alquilos de un éter son iguales, éste se llama éter simétrico o simple (por ejemplo C2H5-O-C2H5 o éter dietílico): cuando los dos grupos alquilo son diferentes, se habla de éter asimétrico o mixto (por ejemplo CH3-O-C2H5 o etil-metil éter).Nomenclatura.- Estos compuestos orgánicos se consideran como producto de la sustitución del hidrógeno del grupo hidroxilo de los alcoholes , por un radical alquilo o arilo. Se tiene cuatro sistemas para nombrar a los éteres:
1. Con los nombres de los radicales ligados al oxígeno, unidos con la palabra oxi, nombrando primero al radical más simple.
2. Se nombran los grupos alquilo unidos al oxígeno, seguido por la palabra éter o como éter de los radicales alquílicos unidos al oxígeno.
3. Si un miembro no tiene nombre simple puede nombrarse el compuesto como un derivado alcoxi.
4. Considerándolos como óxidos de los radicales unidos al oxígeno, cuando estos son iguales.
Generalidades.- Los éteres son compuestos orgánicos que tienen como fórmula general CnH2n+2O y su estructura se expresa por R-O-R´. Pueden clasificarse como derivados de los alcoholes, al sustituir el hidrógeno del grupo hidroxilo por otro radical alquilo, y son análogos a los óxidos de los metales monovalentes, por lo que se concideran también como óxidos orgánicos (óxidos de alquilo o anhídridos de alcoholes).Cuando los dos grupos alquilos de un éter son iguales, éste se llama éter simétrico o simple (por ejemplo C2H5-O-C2H5 o éter dietílico): cuando los dos grupos alquilo son diferentes, se habla de éter asimétrico o mixto (por ejemplo CH3-O-C2H5 o etil-metil éter).Nomenclatura.- Estos compuestos orgánicos se consideran como producto de la sustitución del hidrógeno del grupo hidroxilo de los alcoholes , por un radical alquilo o arilo. Se tiene cuatro sistemas para nombrar a los éteres:
1. Con los nombres de los radicales ligados al oxígeno, unidos con la palabra oxi, nombrando primero al radical más simple.
2. Se nombran los grupos alquilo unidos al oxígeno, seguido por la palabra éter o como éter de los radicales alquílicos unidos al oxígeno.
3. Si un miembro no tiene nombre simple puede nombrarse el compuesto como un derivado alcoxi.
4. Considerándolos como óxidos de los radicales unidos al oxígeno, cuando estos son iguales.
Obtención.
Los éteres pueden obtenerse por deshidratación de los alcoholes con ácido sulfúrico o también con ácido fosfórico glacial:CH3-CH2OH+CH3-CH2OH C2H5-O-C2H5+H2OSO4H2También se preparan calentando un alcóxido alcalino con los halogenuros de alquilo:RONa+R´X R-C-R´+XnaPropiedades físicas.- Los términos inferiores son gaseosos o líquidos volátiles de olor agradable. Tienen puntos de ebullición más bajos que los de los alcoholes del mismo número de átomos de carbono y son menos densos que el agua y poco solubles en ella.Propiedades químicas: Si se calientan los éteres a presión con ácido sulfúrico diluido se transforman en alcoholes:R-O-R+H2O 2ROHSO4H2Dan reacciones de sustitución con los halógenos:CH3-CH2-O-CH2-CH3 CH3-CHCl-O-CH2-CH3 CH3-CHCl-O-CHCl-CH3Cl2 Cl2Si esta reacción se realiza a la luz, se sustituyen todos los átomos de hidrógeno, formándose:CH3-CCl2-O-CCL2-CCl3El éter etílico también denominado éter sulfúrico, éter dietílico o simplemente éter, tiene como fórmula CH3-CH2-O-CH2-CH3. Es un líquido incoloro, ligeramente soluble em agua, miscible con etanol en todas las proporciones y es inflamable. Forma mezclas explosivas con el aire, lo cual constituye un gran inconveniente para sus aplicaciones. El punto de ebullición es 34.5°C.Se utiliza en la industria como disolvente de grasas, aceites, resinas, etc. También se emplea como refrigerante y anestésico.
Cetona y aldehidos
Generalidades.- Si los alcoholes constituyen el primer grado de oxidaciòn de los hidrocarburos, los aldehídos y las cetonas representan el segundo. Se ha visto anteriormente que los alcoholes primarios se oxidan en aldehidos y los secundarios en cetonas; continuando la oxidación se producirán ácidos orgánicos que corresponden al tercer grado de oxidación.
La formula general de un aldehído es Y la de una cetona .
La existencia de ambos tipos de compuestos del grupo carbonilo implica una serie de propiedades comunes, que dependen de la reactividad del doble enlace de dicho grupo.Nomenclatura.- Los compuestos que contienen el grupo carbonilo (C=O)se conocen como aldehidos y cetonas. Si uno de los átomos unido al gripo carbonilo es un átomo de hidrógeno, el compuesto es un aldehído ( ). El otro átomo o grupo de átomosunidos al carbonilo pueden ser hidrógeno o radicales alquil. En el caso de las cetonas, ambos grupos unidos al carbonilo son alquilos ( ).
En el sistema IUPAC la terminación característica para los aldehídos es al y para las cetonas ona, las cuales se añaden al nombre original del hidrocarburo (suprimiendo la terminación "o"de éste) que tenga el mismo número de átomos de carbono.Por lo común, el compuesto se denomina como derivado de la cadena continua más larga de átomos de carbono, incluyendo el grupo funcional carbonilo. En el caso de los aldehídos, el grupo –CH=O tiene que aparecer siempre al final de la cadena e indicar siempre el número 1, aunque este número no aparece en el nombre. Sin embargo, en el caso de las cetonas el grupo carbonilo puede estar en posiciones diversas en una cadena carbonada y su posición debe indicarse con el número más bajo posible. Los demás sustituyentes quedan indicados por el número adecuado y el prefijo destinado a indicar sus posiciones en la cadena carbonada. También se emplean nombres comunes para aldehídos y cetonas. Los aldehídos se denominan por lo general como derivados del ácido correspondienteque puedan formar por oxidación, la terminación ico del ácido se suprime y se sustituye por el término aldehído.Las cetonas, con excepción de la acetona, se nombran según los grupos alquilo unidos a la función carbonilo seguidos de la palabra cetona.
Generalidades.- Si los alcoholes constituyen el primer grado de oxidaciòn de los hidrocarburos, los aldehídos y las cetonas representan el segundo. Se ha visto anteriormente que los alcoholes primarios se oxidan en aldehidos y los secundarios en cetonas; continuando la oxidación se producirán ácidos orgánicos que corresponden al tercer grado de oxidación.
La formula general de un aldehído es Y la de una cetona .
La existencia de ambos tipos de compuestos del grupo carbonilo implica una serie de propiedades comunes, que dependen de la reactividad del doble enlace de dicho grupo.Nomenclatura.- Los compuestos que contienen el grupo carbonilo (C=O)se conocen como aldehidos y cetonas. Si uno de los átomos unido al gripo carbonilo es un átomo de hidrógeno, el compuesto es un aldehído ( ). El otro átomo o grupo de átomosunidos al carbonilo pueden ser hidrógeno o radicales alquil. En el caso de las cetonas, ambos grupos unidos al carbonilo son alquilos ( ).
En el sistema IUPAC la terminación característica para los aldehídos es al y para las cetonas ona, las cuales se añaden al nombre original del hidrocarburo (suprimiendo la terminación "o"de éste) que tenga el mismo número de átomos de carbono.Por lo común, el compuesto se denomina como derivado de la cadena continua más larga de átomos de carbono, incluyendo el grupo funcional carbonilo. En el caso de los aldehídos, el grupo –CH=O tiene que aparecer siempre al final de la cadena e indicar siempre el número 1, aunque este número no aparece en el nombre. Sin embargo, en el caso de las cetonas el grupo carbonilo puede estar en posiciones diversas en una cadena carbonada y su posición debe indicarse con el número más bajo posible. Los demás sustituyentes quedan indicados por el número adecuado y el prefijo destinado a indicar sus posiciones en la cadena carbonada. También se emplean nombres comunes para aldehídos y cetonas. Los aldehídos se denominan por lo general como derivados del ácido correspondienteque puedan formar por oxidación, la terminación ico del ácido se suprime y se sustituye por el término aldehído.Las cetonas, con excepción de la acetona, se nombran según los grupos alquilo unidos a la función carbonilo seguidos de la palabra cetona.
Obtención.
La obtención de aldehídos y cetonas se efectúa por oxidación de alcoholes primarios y secundarios, hecha con dicromato potásicoen médio ácido, por hidrólisis del acetileno para obtener un aldehído:HC≡CH+M2O CH3-COHSO4H2Por hidrólisis de los alqinos, salvo el acetileno, para producir cetonas:CH3-C≡CH+H2O CH3-CO-CH3Puede realizarse la hidrólisis de los derivados dihalogenados de los hidrocarburos con halógenos en el mismo átomo de carbono para obtener aldehídos o cetonas:CH3-CHCl2+2H2O 2ClH+CH3-COH+H2OCH3-CCl2-CH3+2H2O 2ClH+CH3-CO-CH3+H2OPropiedades físicas.- Con la excepción del metanal, que es un gas, los aldehídos y las cetonas que tienen hasta diez átomosde carbono son líquidos de olor agradable, sobre todos las últimas. Son muy solubles en disolventes orgánicos, pero sólo son solubles en agua los primeros términos de cada clase. Esta solubilidad en agua es mucho mayor en disoluciones de ácidos fuertes, puesto que aceptan protones y forman sales de oxonio.Propiedades químicas.- La reactividad de aldehídos y cetonas de debe al carácter no saturado del grupo carbonilo. Por reducción se obtienen los alcoholes correspondientes:CRH=O+[H] R-CH2OHRRC=O+[H] R-CHOH-RReacciones de diferenciación.- A diferenca de las cetonas, los aldehídos son reductores fuertes, lo que se manifiesta con una disolución de NO3Ag amoniacal, que les hace depositar en espejo brillante de plata metálica (reactivo de Tollens), y con el reactivo de Fehling (disolución alacalina de sulfato cúprico y tartrato sódico potásico), al formarse un precipitado de óxido cúprico de color rojo. Los aldehídos se polimerízan fácilmente, formando sustancias de elevado peso molecular sin alterar la composición elemental. Las cetonas no se polimerizan.
Acido Carboxilico
Generalidades.- Los ácidos orgánicos contienen carbono , oxígeno e hidrógeno y se encuentra en su molécula el radical monovalente carboxilo –COOH. Se denominan monoácidos cuando sólo hay un grupo carboxilo, diácios y triácidos, si tienen respectivamente dos o tres, etc.Poseen las mismas propiedades que los ácidos en general, es decir, enrojecen el papel tornasol, dan reacciones de neutralización con las bases, atacan a los metales desprenciendo hidróheno, tec., y se hallan disociados, aunque débilmente, en iones H+ de la forma siguente
Generalidades.- Los ácidos orgánicos contienen carbono , oxígeno e hidrógeno y se encuentra en su molécula el radical monovalente carboxilo –COOH. Se denominan monoácidos cuando sólo hay un grupo carboxilo, diácios y triácidos, si tienen respectivamente dos o tres, etc.Poseen las mismas propiedades que los ácidos en general, es decir, enrojecen el papel tornasol, dan reacciones de neutralización con las bases, atacan a los metales desprenciendo hidróheno, tec., y se hallan disociados, aunque débilmente, en iones H+ de la forma siguente
Con los alcoholes forman ésteres por la reacción llamada de esterificación:R-COOH+R´OH R-COOR´+H2OCon los halógenos reaccionan realizándose sustituciones de los átomos de hidrógeno contenidos en el carbono vecino de la función ácido:CH3-COOH+Cl2 CH2Cl-COOH+ClHCon los cloruros de fósforo dan cloruros de ácido:3CH3-COOH+Cl3P PO3H3+3CH3-COOHEstá ubicado siempre en el extremo de la cadena de carbonos.Nomenclatura.- Los ácidos carboxílicos se definen como compuestos orgánicos que contienen uno o más grupos carboxilos (-COOH) en la molécula. El nombre sistemático de los ácidos se obtiene usando el nombre del hidrocarburo con cadena más larga, sin arborescenciasque incluya al grupo carboxilo, y sustituyendo la terminación o del alcano por oico, anteponiendo la palabra ácido.También se tienen nombres comunes debido a que muchos de ellos se conocen desde hace mucho tiempo y su nombre se deriva de las fuentes naturales. Estos nombres no se recomiendan en la actualidad excepto para los ácidos más sencillos, ya que es más simple y lógico aplicar la nomenclatura sistemática a todos los ácidos. Ocasionalmente se puede poner al final del nombre del hidrocarburo la palabra carboxílico
Para nombrar los ácidos orgánicos con ramificaciones se toma como número 1 al carbono del grupo carboxilo. Ejemplo:CH3-CH-CH2-COOH CH2-CH2-CH2-COOH Cl OHÁcido 3-clorobutanoico ácido 4-hidroxibutanoicoPero más utilizada que la nomenclatura sistemática de los ácidos es la nomenclatura común, la cual usa indistintamente números o letras griegas para indicar la posición de los radicales o sustituyentes. Al cabono 2 se le asigna la letra alfa (α) y asν sucesivamente en la cadena principal. Ejemplo:CH3-CH2-CH-COOH CH3-CH-COOH NH2 IÁcido α-aminobutílico ácido α-yodo propiónico
Obtención.- Los ácidos grasos se preparan por oxidación de alcoholes, aldehídos y cetonas, realizada con dicromato potásico en medio ácido:R-CH2OH R-COH R-COOHR-CHOH-R´ R-COR´ R-COOH+R´-COOHPor hidrólisis de las grasas naturales, que permiten obtener muchos ácidos grasos superiores, y por acción de un ácido inorgánico fuerte sobre sales orgánicas:CH3-COONa+ClH ClNa+ROOHEl ácido butírico se encuentra en la mantequilla rancia y el ácido capróico en la leche de cabra. Los ácidos caprónico, caprílico y caprínico (con 6, 8 y 10 átomos de carbono) se encuentran en la manteca de leche de vaca y cabra. Los ácidos palmítico y esteárico se sacan del sebo y sirven para la fabricación de velas. El ácido fórmico es el veneno que secretan las hormigas cuando muerden, se encuentra también en el veneno de las abejas, en las orugas procesionarias y en las ortigas, este ácido, es el más fuerte de la serie, es un líquido incoloro, de olor picante y cáustico, muy reductor y se disuelve en agua en todas proporciones. El ácido acético se encuentra en los alquitranes procedentes de la destilación de la madera, de donde se extrae industrialmente, es un líquido incoloro, soluble, de olor picante, muy higroscópico y se solidifica en cristales (acético glaciar) a 16.5°C, además de usarse como condimento (vinagre), el ácido acético se emplea en el estampadode la lana y de la seda, en la farmacia, para la fabricación de aspirinas y en la preparación de lacas y barnices. El ácido acrílico (CH2=CH-COOH)se obtiene en la industria por acción del ácido cianhídrico sobre el óxido de etileno, saponificando el nitrilo formado. Es un líquido que se solidifica a 12.3°C y hierve a 142°C.
Obtención.- Los ácidos grasos se preparan por oxidación de alcoholes, aldehídos y cetonas, realizada con dicromato potásico en medio ácido:R-CH2OH R-COH R-COOHR-CHOH-R´ R-COR´ R-COOH+R´-COOHPor hidrólisis de las grasas naturales, que permiten obtener muchos ácidos grasos superiores, y por acción de un ácido inorgánico fuerte sobre sales orgánicas:CH3-COONa+ClH ClNa+ROOHEl ácido butírico se encuentra en la mantequilla rancia y el ácido capróico en la leche de cabra. Los ácidos caprónico, caprílico y caprínico (con 6, 8 y 10 átomos de carbono) se encuentran en la manteca de leche de vaca y cabra. Los ácidos palmítico y esteárico se sacan del sebo y sirven para la fabricación de velas. El ácido fórmico es el veneno que secretan las hormigas cuando muerden, se encuentra también en el veneno de las abejas, en las orugas procesionarias y en las ortigas, este ácido, es el más fuerte de la serie, es un líquido incoloro, de olor picante y cáustico, muy reductor y se disuelve en agua en todas proporciones. El ácido acético se encuentra en los alquitranes procedentes de la destilación de la madera, de donde se extrae industrialmente, es un líquido incoloro, soluble, de olor picante, muy higroscópico y se solidifica en cristales (acético glaciar) a 16.5°C, además de usarse como condimento (vinagre), el ácido acético se emplea en el estampadode la lana y de la seda, en la farmacia, para la fabricación de aspirinas y en la preparación de lacas y barnices. El ácido acrílico (CH2=CH-COOH)se obtiene en la industria por acción del ácido cianhídrico sobre el óxido de etileno, saponificando el nitrilo formado. Es un líquido que se solidifica a 12.3°C y hierve a 142°C.
Compuestos polifuncional
Para darle nombre a compuestos que tienen más de un grupo funcional, se escoge el grupo con mayor prioridad de acuerdo con la Tabla 2. Note que los compuestos de mayor prioridad son los ácidos carboxílicos (RCOOH) seguidos por sus derivados (RCOX). Luego siguen aldehídos y cetonas (C=O), alcoholes, fenoles y aminas (R-OH, R-NH2) y de último alquenos y alquinos (C=C, C C). El sufijo del nombre del compuesto corresponde al del grupo funcional de mayor prioridad; los demás grupos se citan como sustituyentes (prefijos). La cadena principal es la más larga que contenga a ese grupo funcional y se numera de tal forma que el grupo funcional principal reciba el índice más bajo posible. Si el grupo funcional principal ocurre más de una vez en el compuesto, la cadena principal será aquella que pase por el mayor número de ocurrencias de ese grupo.
1- Máximo número de sustituyentes correspondiendo al grupo principal.
Note que aunque en este caso la cadena más larga es de 7 carbonos, se escogió como cadena principal la de 5 carbonos pues ella contiene a los dos grupos hidroxilo principales. El átomo de cloro, o cualquier otro grupo funcional de menor prioridad no tiene ninguna importancia al escoger la cadena.
2- Máximo número de enlaces dobles y triples considerados juntos.
En este caso, todas las posibles cadenas tienen dos grupos hidroxilo. La cadena más larga contiene 9 carbonos y un doble enlace. La cadena que se indica con líneas más gruesas contiene sólo 7 carbonos pero además tiene dos dobles enlaces por lo que se debe escoger como la cadena principal.
3- Longitud máxima.
Si todas las posibles cadenas contienen igual número del grupo funcional de mayor prioridad y de dobles y triples enlaces carbono-carbono, simplemente se escoge como principal la que sea más larga. La presencia de otros grupos funcionales no tiene ninguna importancia. Si todas las posibilidades tienen igual longitud, se continúa con las reglas siguientes para hacer la elección.
4- Indices más bajos para los grupos principales (para el sufijo).
Aquí, el nombre alterno (~1,8-octanodiol) tiene en el segundo índice un número más alto que en el caso de ~1,7-octanodiol.
5- Indices más bajos para los enlaces múltiples.
Compare ~2,7-nonadien~ con ~2,6-nonadien~.
6- Máximo número de sustituyentes citados como prefijos.
En este ejemplo, todas las posibles cadenas tienen igual número de grupos funcionales principales (-OH) y de átomos de carbono. Sin embargo, una de ellas tiene sólo un grupo que se cita como sustituyente (como prefijo), otra tiene 2 y la que se señala tiene 3 por lo que se escoge como cadena principal. Note que no tiene importancia el tipo de sustituyentes de que se trate; pueden ser alquilos, halógenos, aminos, hidroxilos, nitrilos, etc; todos son simples sustituyentes que se indicarán como prefijos en el nombre del compuesto.
7- Indices más bajos para todos los sustituyentes de la cadena principal citados como prefijos.
Aquí, las tres posibles cadenas cumplen con todas las reglas anteriores. Al numerar las cadenas, tendremos como índices 3,5,6 para una; 2,5,7 para otra; y 2,5,6 para la que se indica.
8- El sustituyente que se cite de primero en orden alfabético.
Si la regla anterior falla y obtenemos índices iguales para dos o más cadenas, el orden alfabético de los sustituyentes es el que decide cuál es la cadena principal. En este hidrocarburo, ambas cadenas reciben iguales índices (1,1,6,7) por lo que el orden alfabético de los sustituyentes es el que decide. Recuerde que prefijos como di y tri no se toman en cuenta. El nombre alterno; 1,7-dicloro~ no es correcto.
9- Indices más bajos para los sustituyentes citados de primero en orden alfabético.
Finalmente, si la cadena principal ya ha sido escogida pero produce los mismos índices al numerarse de izquierda a derecha o en sentido contrario, se utiliza la numeración que le asigne un índice más bajo al sustituyente que aparezca de primero en el orden alfabético. En este caso, ambos sentidos de numeración dan los índices 4,5 pero como metil aparece antes que nitro, se le asigna a metil el índice más bajo.
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