Quimica Organica 5s5l1i

QUÍMICA ORGÁNICA CUERPO ORGÁNICO.- Es aquel que está formado fundamentalmente de dos elementos; el carbono y el hidrógeno; pudiendo además, estar otros elementos como el 0, N, S, P, etc. De acuerdo a lo anterior, se deduce que, todo cuerpo orgánico tiene que poseer el elemento CARBONO, y esta es la razón para que se la llame QUÍMICA ORGANICA o QUÍMICA DEL CARBONO Es necesario indicar que existe un pequeño número de substancias que contienen carbono, como el diamante, el grafito, el carbonato de calcio, el bicarbonato de Sodio, pero que no pertenecen a los compuestos orgánicos. CONCEPTO DE QUÍMICA ORGÁNICA Química orgánica, es la ciencia que estudia los compuestos con el carbono que presentan características especiales. DIFERENCIAS ENTRE COMPUESTOS ORGÁNICOS E INORGÁNICOS No existen diferencias definidas; sin embargo es cosible establecer algunas características que permiten diferenciar entre estas dos clases de cuerpos así: 1. los compuestos orgánicos tienen unidos sus átomos por co valencia, por lo tanto no son electrolitos, no conducen la corriente eléctrica y son más bien aislantes como el caucho, la baquelita, la madera; en cambio los compuestos inorgánicos están unidos por electro valencia o enlace metálico, y son electrolitos conducen la corriente eléctrica como por ejemplo, el NaCl, el H2S04, el Cu, el Au, etc. 2. Por la misma razón anterior, los compuestos orgánicos son moleculares, y forman una red molecular no compacta por ello son suaves y funden a temperaturas inferiores a 500 *C; en cambio los inorgánicos forman una red cristalina muy compacta, son duros y tienen un punto de fusión sobre los 500. Del mismo modo los puntos de ebullición son bajos para los orgánicos y altos para los inorgánicos; siempre con las naturales excepciones que existen. 3. Los compuestos orgánicos son generalmente inestables a los agentes "físicos por lo que se alteran con el tiempo, la luz, el calor; y esta es la razón para que sean contenidos en frascos obscuros, en refrigeradoras y tengan acción fisiológica hasta determinado tiempo como sucede con los antibióticos. En cambio los compuestos inorgánicos pueden permanecer inalterables por ejemplo, el nidrio, el Au, la piedra, etc.; con algunas excepciones como el AgN03 que es inorgánica y se altera por acción de la luz, el Fe que se oxida en el aire húmedo. 4. Los compuestos orgánicos son solubles en solventes orgánicos como el éter, la acetona, el alcohol, el cloroformo. En tanto que los inorgánicos como el HCl, el NaOH se disuelven en el H20; como excepción de esto tenemos a la sacarosa o azúcar común que es orgánica y se disuelve en el H20. En el siguiente cuadro se resume las diferencias de comportamiento entre compuestos orgánicos e inorgánicos. PROPIEDADES ORGÁNICOS INORGÁNICOS Tipo de enlace metálico. Conductibilidad Estabilidad Punto de Fusión Punto de Ebullición

Covalente o coordinativo Baja Baja Baja Baja

E. alta Alta Alta Alta

electrovalente

o

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Solubilidad en H20 Baja Solu. Soluciones Orgánicas Alta Velocidad de las reacciones Baja EXPERIMENTO DE FREDICH WOHLER

Alta Baja Alta

En 1828 el químico alemán Fredich Wohler manifiesta y experimenta que se puede obtener un cuerpo orgánico a partir de un cuerpo inorgánico. A partir del Cianato de amonio obtuvo UREA. 0-C=N-NH4 ------------------------ O = C

NH2 NH2

Es entonces en donde se inicia el desarrollo de la Química Orgánica denominado 1. SÍNTESIS es decir que en el Laboratorio se puede obtener miles de componentes o compuestos orgánicos como los medicamentos, vitaminas, antibióticos, explosivos, caucho, fibras textiles, etc., esto ha permitido que hasta el momento existan más de 6 millones de compuestos orgánicos, pues ahora con el avance tecnológico muchos compuestos son preparados por síntesis. a. ACICLICA SATURADA INSATURADA MONONUCLEADOS D b. CICLICA 1. CICLONICA 2. BENCENICO

A. MONOCICLICA POLINUCLEDOS Núcleos condensados B. HETEROCICLICO

A. Acíclica. Cuando la cadena carbonada no forma ciclo y pueden ser: a. SATURADA. Cuando la unión entre los carbonos es por enlace simple como por ejemplo, el propano, butano. b. INSATURADA. Si existen enlaces dobles o triples entre los carbonos como en el eteno y etíno. CICLICA.- Cuando la cadena carbonada forma un anillo o ciclo y son de dos tipos: CICLONICA.- Sí forma un anillo de 3, 4,5 carbonos como el ciclo pentano, el ciclo penteno. BENCENICA.- Sí el anillo está formado por 6 átomos de carbono con 3 dobles enlaces como el benceno.- Estos a su vez pueden ser: a HOMOCICLICA. Cuando todos los átomos del ciclo son carbonos y a su vez se dividen en: 1. MONONUCLEADO. Sí la fórmula lleva un solo anillo bencénico como el benzol o alcohol bencílico. 2. POLINUCLEADO.- Sí existen 2 o más núcleos bencénicos unidos por los vértices como el bifenilo. 3.- NÚCLEOS CONDENSAOOS. Cuando existen 2 o más núcleos bencénicos unidos por las aristas como el naftaleno. b. HETEROCICLICA.- Cuando en el anillo existe un átomo de carbono y otros como el S, N2, O2.

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MÉTODOS DE LA QUÍMICA ORGÁNICA ANÁLISIS Y SÍNTESIS ANÁLISIS. Significa descomponer un cuerpo en sus partes constitutivas sea como funciones o como elementos.- Existen dos tipos de análisis; Cualitativo y Cuantitativo. El CUALITATIVO indica simplemente la composición de un elemento o compuesto y el CUANTITATIVO la cantidad, por ejemplo si analizamos la glucosa de fórmula C6H1206, el cualitativo indicará que está formado por 3 elementos, el C, el O2, H2, y el cuantitativo indicará cifras, en el presente caso se tendrá: C40% H 6.6% y O 53.4%. Además, tenemos el ANÁLISIS ORGÁNICO FUNCIONAL que permite determinar qué función lleva el compuesto, datos importantísimos que dice del comportamiento químico y fisiológico del compuesto. SÍNTESIS Es lo contrario del Análisis, es decir que significa componer un cuerpo a partir de sus elementos o de un cuerpo base; por ejemplo, los artículos de caucho que solo se podía extraer del árbol cauchero, ahora se lo sintetiza del petróleo, así como también las fibras sintéticas que han venido a reemplazar a las fibras de algodón, lino, seda, etc., el ácido cítrico que solo se obtenía de las plantas cítricas, ahora se lo sintetiza en el laboratorio. La importancia del Análisis y de la Síntesis salta a la vista, por ello que la instrumentación posee una gran variedad de aparatos para el análisis y el control de calidad, como potenciómetros, refractómetros, polarímetros, espectrómetros de rayos X, ultravioletas, infrarrojos, resonancia magnética nuclear, cromatóforos, etc., de la misma manera los laboratorios tanto de investigación simple como industriales han descubierto nuevos métodos, nuevas instalaciones que han permitido consolidar el concepto de la Química Orgánica, y es la base económica y de investigación científica sobre todo en el campo de la BIOQUÍMICA. ESPECIE QUIMICA Se denomina ESPECIE QUÍMICA al compuesto orgánico que se encuentra en estado de absoluta pureza, se lo denomina (q.p) químicamente puro, por lo tanto responde a constantes físicas que son factores numéricos fijos para un cuerpo determinado; son como la huella digital que nos permite establecer la pureza de un cuerpo y la identificación del mismo. Entre las constantes físicas más usuales se tiene: forma cristalina, punto de fusión, de ebullición, peso molecular, cromatografía, espectro de ultravioleta, espectro de infrarrojo, de resonancia magnética molecular, poder rotativo especifico etc. FORMA CRISTALINA. Cada sólido tiene su típica forma de cristalización y que con la observación al microscopio es suficiente su identificación: así sí su campo visual es homogéneo se trata de un cuerpo puro, pero sí es un campo visual heterogéneo, se trata de una mezcla. PUNTO DE FUSIÓN.- Es la temperatura a la cual el sólido pasa al estado líquido, y no está influenciado por la presión atmosférica, por ejemplo, sí se tiene un polvo blanco de olor característico, que tiene C-H funde a 80 C, ese cuerpo corresponde al naftaleno, pues ningún otro cuerpo funde a esa temperatura. Los puntos de fusión vienen dados en manuales de laboratorio. LA CROMATOGRAFÍA. Es una técnica que permite investigar mediante su valor de reflexión de que cuerpo se trata. LOS ESPECTROS.- De rayos X, infrarrojos etc., Constituyen valores de tanta precisión que es la huella digital de un cuerpo orgánico, operaciones que pueden ser consultadas en un

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manual de laboratorio. ANÁLISIS INMEDIATO MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS. Cuando un compuesto orgánico se encuentra mezclado con otras substancias o cuando se desea extraer un principio activo que está contenido en un tejido animal o vegetal, por ejemplo, extraer la cafeína de los granos del café, la quinina de la corteza de la cascarilla, se dispone de una serie de operaciones que puede ser resumido así: ANÁLISIS ORGANICO En química orgánica se realizan 2 tipos de análisis, el funcional y el elemental. El análisis elemental puede ser Cualitativo y Cuantitativo. ANALISIS ELEMENTAL CUALITATIVO INVESTIGACION DEL CARBONO 1.- METODO PIROGNOSTICO O DIRECTO Consiste en colocar una muestra de la substancia en una capsula de porcelana y calcinar en un mechero de Bunsen. Se puede observar los siguientes fenómenos: a.- Que no deja ningún residuo cuando la substancia tiene carbón volátil, por ejemplo, el metanol, la acetona, el éter. b.- Que deja un residuo negro carbonoso significa que existe carbono fijo en la substancia orgánica como los azúcares, la madera, el caucho. c. Sí no se opera ningún cambio significativo quiere decir que se trata de substancias inorgánicas como la tiza, el vidrio etc., hay excepciones a este fenómeno, por ejm. el Yodo, se sublima por calentamiento y es un elemento inorgánico. 2.- MÉTODO DE LIEBIG.- Se fundamenta en el poder reductor que tiene el elemento Carbono, consiste en disponer de dos tubos de ensayo, A y B, En el tubo A se coloca una mezcla de la substancia orgánica de CuO de color negro en la parte superior; en el 2do tubo se coloca lana de vidrio con CuSO4 substancia de color blanco.Se calienta en el mechero de bunsen y se observa que el contenido del tubo A que inicialmente fue de color negro cambia a rojizo por la formación de Cu metálico.- En el tubo B que se colocó Ba(OH)2 que es incoloro y con el paso del CO2 se enturbia formándose un precipitado blanco, entonces como reacción positiva se toma el cambio de color negro a rojizo y la formación de un precipitado blanco en el tubo B de BaC03. Cuando se trata de determinar substancias volátiles como la acetona, el mentol, el éter, el fundamento del método del método es el mismo que el anterior, únicamente varía la disposición del aparato en cuanto se refiere al tubo A. ANÁLISIS ELEMENTAL CUANTITATIVO DOSIFICACIÓN DE SUBSTANCIAS QUE CONTIENEN C, H, 0 MÉTODO DE LIEBIG DETERMINACIÓN DE LA FORMULA MÍNIMA Con el mismo fundamento indicado en la investigación cualitativa del C en el método de Liebig, se procede a la dosificación de sus elementos a fin de construir la fórmula global.

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1

REACCIONES Tuvo A: CuO + C ------- CO2 + 2 Cu

H2 + ½ O2 -- H2O

Tubo B: H2O + H2SO4 ----- H2SO4 + H2O Tubo C: CO2 + 2KOH ----- H2O + K2CO3 Tubo D = Testigo El procedimiento consiste en : a.- Pesar los tubos B, C, D y anotar los pesos. b.- Pesar una cantidad de muestra que se va a dosificar y poner en A c- Combustíonar en el tubo A para desintegrar la substancia orgánica para que se forme el co2 y H2O. d.- Abrir la llave del paso del aire y quemar por 10' e. Volver a pesar los tubos B,C, D y sacar las diferencias para sacar la diferencia del agua, y anhídrido carbónico en los tubos B y C, pues el peso del tubo A debe ser igual antes y después de la operación. NOTA: En los problemas de fórmula mínima no se índica los pesos de los tubos, sino únicamente el peso de la muestra, de agua y co2 y a veces el peso molecular del compuesto que se está analizando ej. PROBLEMAS: 1,- Determinar la Fórmula Mínima y Molecular con los datos: Datos: Muestra; 200 g. Agua: Agua : 120 g. CO2: 293.4 g. Ma : 180 UMA Se sigue los siguientes pasos: A.- Calcular la cantidad de C,H,Q que se encuentran contenidos en la muestra en el presente caso en 200 g. Peso molecular (Ma) del agua : 18 urna Peso molecular(Ma) del co2 : 12+32 * 44 urna X

20 g. x 2 q. -18 g. 13.3 H

b. Cálculo del porcentaje, para 3o cual los valores anteriores se relacionan a 100.

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H2 200 g de la muestra ----- 13.3 g H2 100 g X = 100 g. x 13.3 g.H = 6,65 % 200 g C 200 g muestra 80 g.C l00% X 100 g X 80 g. C = 40% 200 g 02 200 g muestra 10G.7 g . o2 100% X = 100 % X 106.7 g. 0 53.35 % 200 g. El % del O2 también se puede sacar por diferencia. C.- Calcular el coeficiente atómico para lo cual se dividen los porcentajes anteriores para los respectivos pesos atómicos: H 6.6 : 1 = 6.6 C 40 : 12 = 3,3 O 53.4 : 16 : 3.3 D.- Determinar la fórmula empírica o mínima, para lo cual se dividen los coeficientes atómicos para el menor de elos, en estee caso coinciden los dos 3.3 H 6.6 : 3.3 = 2 c 3.3 : 3.3= 1 FORMULA MINIMA: 0 3.3 : 3.3 = 1 1 CH20 E. S i se desea obtener la fórmula molecular siempre y cuando se hayan dado en los datos el peso molecular, es decir Ma Se dividen el peso molecular total para el peso de la fórmula Mínima y se multiplica por la fórmula mínima. C = 12 H=2 180 : 30 = 6 --- CH2O 0 = 16 X 6 30 FORMULA MOLECULAR: C6H12O6 EJERCICIOS. Cuando se da la fórmula molecular y se quiere encontrar la composición Centesimal o Porcentaje, se puede utilizar la siguiente Fórmula: % = Peso atómico X # átomos X 100 Peso Molecular Calcular la composición porcentual de la Glucosa C6H12O6 %H = 1 x 12 x 100 = 6.6 % 180 % C = 12 X 6 X 100 40 % Total : 100% 180 % 0 = 16 x 6 x 100 55.4 % 180 EL ÁTOMO DE CARBONO Y LA QUÍMICA ORGÁNICA ESTADO NATURAL DEL CARBONO: CLASES El Carbono se encuentra en la naturaleza en elevada proporción, ya sea en estado libre como el grafito o el diamante, o formando compuestos orgánicos o inorgánicos; además debemos re-

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cordar que todo compuesto orgánico tiene carbón. CLASIFICACIÓN El carbono presenta 2 variedades alotrópicas como se ve en el siguiente cuadro: EL DIAMANTE.-Es la variedad más pura de carbono, es el cuerpo más duro que existe, se emplea como piedra preciosa de color blanco o de otros colores. GRAFITO.- Es el carbón que lleva 5% de impurezas, es blando laminar, untuoso al tacto, raya el papel, se emplea como minas de los lápices. HULLA O CARBÓN DE PIEDRA. Contiene de 75% a 90% de Carbón, es rico en materiales volátiles, por lo cual quema con llama. Su poder calorífico varía entre 8200 a 8700 calorías. LIGNITO. Es una masa negra que contiene un 70% de Carbón y su poder calorífico está entre las 5000 calorías. TURBA. Combustible fósil formado por residuos vegetales acumulados en sitios pantanosos, es de color obscuro, de aspecto terroso, se utiliza en hornos de ladrillos. ANTRACITA. Es una variedad negro brillante y dura contiene un 90 a 95% de carbón, produce de 7500 a 8500 calorías, se lo emplea como combustible. COQUE. Es el residuo que queda de la destilación seca de la madera, produce 8000 calorías por lo que se lo emplea en la industria del Fe. NEGRO DE HUNO. Es una variedad casi pura, contiene 98,5% de Carbón, se llama vulgarmente hollín y sirve para preparar tintas chinas y de imprenta. NEGRO ANIMAL. Se lo obtiene por la destilación de los huesos y posee solo un 10% de Carbono, se lo utiliza como decolorante, CARBÓN DE AZÚCAR. Se lo obtiene por la combustión incompleta del azúcar. CARBÓN VEGETAL. Se lo obtiene por la destilación de la madera se lo usa como combustible doméstico y en la fabricación de la pólvora. ESTRUCTURA DEL ATOMO DE CARBONO ESTADO FUNDAMENTAL El carbono tiene como masa atómica y como número atómico 12 uma. y como número másico 6 por lo que su distribución electrónica es: 6C---- 1S2 2S2 2P2 Por lo tanto el carbono no tendrá capacidad de combinación pues los orbitales del segundo nivel spx estarán ocupados o saturados de 2 electrones de acuerdo al principio de exclusión de Pauling, este estado se llama fundamental, para que el carbono pueda reaccionar tiene que desaparecer estos 2 pares de electrones, es decir seguir un reordenamiento a fin de que los 4 espacios contengan electrones, este fenómeno se llama hibridación. 1S2 2S1 px py pz Con esta forma se demuestra que el C es tetravalente, es decir que se puede combinar con 4 átomos de H2 para formar el metano. TEORIA ESTRUCTURAL DE KEKULE. HIBRIDACIÓN La hibridación o traslape de los electrones del último nivel cuántico ocurre cuando el átomo de C es excitado y puede dar lugar a 3 clases de hibridación, tetraedral, trigonal y dígonal. HIBRIDACIÓN TETRAGONAL O sp3. En este tipo de hibridación los orbitales 2s de valencia y los orbitales 2px, 2py y 2pz, se mezclan entre sí (hibridan) para formar 4 orbitales nuevos iguales, los cuales poseen la misma energía con 1 electrón girando en cada uno de

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ellos. Estos orbitales nuevos se llaman sp3, lo cual índica que en su formación participaron 1 orbital s y 3 orbitales p, y están dirigidos hacia sus vértices de un tetraedro regular con un ángulo de 109, 28". Esta hibridación permite la formación de enlaces covalentes sencillos.

1(2s) + 1(2px) + 1(2py) + 1(2pz) ----------- 4(sp3) HIBRIDACIÓN TRIGONAL O sp2. En esta hibridación se mezclan los orbitales 2s, 2px y 2py, quedando el orbital 2pz sin sufrir hibridación; se obtienen 3 orbitales híbridos sp2, con un ángulo de 120'entre sí, localizados en un mismo plano y dirigidos hacia los vértices de un triángulo equilátero; y el orbital pz se sitúa perpendicularmente al plano de los orbitales híbridos; y es la estructura que adopta el C cuando presenta enlace covalente doble.

HIBRIDACIÓN DIGONAL o sp,- Aqui se mezclan los orbitales 2s y 2px para originar 2

orbitales colímales híbridos denominados sp que se encuentran formando un ángulo de 180 el uno con respecto al otro y los orbitales py y px se localizan en forma perpendicular al eje de los híbridos. Esta hibridación presenta el C para formar enlace triple carbono-carbono 7 COO VALENCIA Y ENLACES SIGMA La mayoría de compuestos orgánicos se unen

ya sea por covalencia SIMÉTRICA o ASIMÉTRICA, esto es no Polar o Semí Polar. Esta participación mutua de electrones, permite la existencia de un orbital que posee un solo electrón y tenga que ser llenado con otro, es decir hay la participación mutua de un electrón por cada átomo que se combina formando así un enlace simple. H* + H° ---- H* H Orbital Molecular

La participación de los 2 electrones significa un traslape o superposición de orbitales S formando así un orbital molecular por ej. la molécula de H2 es el resultado de la superposición s-s que toma la forma de un ovoide, ORBITALES MOLECULARES son simétricos con respecto a la línea que une los 2 núcleos y se denominan enlace Sígma ( ), estos enlaces son muy fuertes y difíciles de romper debido a la proximidad de los electrones a los núcleos.

ESQUELETOS Es la esquematización de la manera como se unen los átomos de C, representando sus 4 valencias, sin tener en cuenta los átomos que las saturan por Ej: C-C-C-C-C-C

C-C-C-CO

CADENAS CARBONADAS Pueden ser de 3 tipos: 1. CADENA LINIAL.- Esta constituida por átomos de C unidos, cada uno como máximo y por 2 Carbonos a otra cadena de mayor longitud. 2. Cadena Ramificada. Se presenta cuando 1 o varios átomos de C se unen a 3 o 4 C o cuando aparece una cadena lateral unida a otra de mayor longitud. 3. CADENA CÍCLICA.- Cuando los átomos de C se unen formando un anillo o ciclo.

CLASES DE ENLACES ENTRE CARBONO Y CARBONO 1- Enlace simple (ano),- Es aquel en el que cada C participa con un electrón, es decir existe un par de electrones, y por lo tanto existen 3 valencias libres que pueden saturarse con otros elementos, estos compuestos se llaman saturados o ALKANOS. Ejm. 2. - ENLACE DOBLE (eno) o (ileno).- Cuando intervienen con 2 electrones cada C, y quedan 2 valencias libres y se denomina insaturado o ALQUENOS

3,- ENLACE TRIPLE. (ino).- Cuando cada carbón interviene con 3 e quedando 1 valencia libre.- Se las denomina insaturada ALQUINOS.

CLASES DE CARBONOS CARBON PRIMARIO. Es aquel que esta unido solamente a otro átomo de C o a un grupo substituyente por enlace simple, y generalmente lleva 3H. CARBÓN SECUNDARIO,- Es aquel que se une a 2 C y generalmente lleva 2 H. CARBÓN TERCEARIO.- Es aquel que se une a 3 C por enlace simple y generalmente lleva 1 H. CARBÓN CUATERNARIO.- Es aquel que se une a 4 C con enlace simple; y no lleva ningún H.

FORMULAS MÍNIMA, MOLECULAR, DESARROLLADA y ELECTRÓNICA En los compuestos orgánicos hay que tomar en cuenta algunos aspectos importantes así: 1.- Presentan el fenómeno de isomería, es decir, con una misma formula condensada es posible escribir algunos cuerpos que tienen diferentes propiedades físicas, químicas y fisiológicas por Ej. con la fórmula C5H12 se Puede escribir 6 cuerpos. 2- Existen subíndices en los átomos en número par que no pueden simplificarse por Ej. C4H10 3- Cuando la fórmula se desarrolla es necesario tener en cuenta que el carbono debe estar siempre saturado con 4 valencias. De acuerdo a esto existen los tipos de fórmulas, mínima, molecular, desarrollada y electrónica por Ej.:

MÍNIMA CH4

MOLECULAR CH4

CH3

C2H6

DESARROLLADA ELECTRÓNICA

FUNCIÓN QUÍMICA.- Es el conjunto de propiedades químicas que son comunes a un grupo de cuerpos análogos y que sirven para diferenciar a una especie química de otra por Ej.; la función ácido orgánico tiene propiedades de los ácidos, la función Cetona, propiedades exclusivas de las cetonas, etc. GRUPO FUNCIONAL.- Es el átomo o conjunto de átomos que indican la función química a la que pertenece cada compuesto. En el cuerpo orgánico se consideran 2 partes: a.- El radical que se representa con la R o Ar, y constituye la parte inerte de la molécula y que puede ser acíclica R y ciclica Ar. b.- El grupo funcional que se une al radical y de él depende las propiedades del cuerpo. CUERPO

RADICAL

GRUPO FUNCIONAL

CH3OH C2H5-COOH C3H7-NH2

CH3C2H5C3H7-

-OH Alcohol -COOH Acido -NH2 Amino

Fenil-COH

Fenil-

-COH

Aldehido

HOMOLOGÍA Se denomina series homologas a aquellas que teniendo la misma función química tienen diferente peso molecular, por lo tanto se diferencia por un grupo CH2 o NH2, por Ej.: consideramos la serie homologa de los hidrocarburos saturados. FOR/MOLECULAR CH4 C2H6 C3H8 C4H10

FOR/DESARROLLADA CH4 CH3-CH3 CH3-CH2-CH3 CH3-CH2- CH2-CH3

DIFERENCIA CH2 CH2 CH2

NOMBRE Metano Etano Propano Butano

La diferencia que hay entre el etano y el propano es un CH2 y lo ismo entre el propano y el butano, y así sucesivamente. GRUPOS FUNCIONALES Y SUFIJOS PARA DIVERSAS FUNCIONES

FUNCIÓN HIDROCARUROS Son los compuestos más simples de la química orgánica, porque están constituidos por 2 elementos: Carbono e Hidrógeno. Existen hidrocarburos cíclicos y acíclicos y son saturados e insaturados. HIDROCARBUROS ALCANOS Se llaman también hidrocarburos saturados o parafinas, metánicos o fórmicos: 1,- Porque en su estructura química los átomos de C sea en forma horizontal o en forma cíclica, se unen entre sí por medio de un solo enlace. 2 Porque las U valencias del C están saturados con H. 3 Porque los alkanos en condiciones normales de Presión y temperatura tienen poca afinidad con los reactivos químicos. 4 Se les considera derivados del metano o formeno o gas de los pantanos.

N

OMENCLATURA GENERAL DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS

1. Elegir la cadena de C más larga en la molécula como estructura base. 2. Numerar los átomos de C en una secuencia tal que a los grupos unidos les correspondan los # más pequeños. 3. Escribir el # del átomo de C seguido de un guión y por el nombre del grupo unido como 3metil. 4. Cuando exista más de una cadena lateral, nombrarlas en orden alfabético, cada una de ellas está precedida por el # del átomo de C al que está unida. Ej. 1-butil, 3-etil, 6-metil 5. Cuando cadenas laterales del mismo tipo estén unidas a 2 o más átomos de C o a un mismo átomo más de una vez, los # de los átomos de C se enumeran y a continuación se escribe el prefijo que indica el # de grupos del mismo tipo así 6,6-di butil; 4,4-di etil 6. Después de enumerar todas las cadenas laterales, se escribe el nombre de la cadena más larga seguida por un sufijo que indica el tipo de compuesto así: 6,6-di butil; 4,4-di etil decano. NOMENCLATURA DE LOS ALCANOS Para nombrar a los hidrocarburos saturados existen las siguientes reglas de nomenclatura: Fórmula General: CnH2n+2

que indica que los átomos de H deben existir en una cantidad doble mas 2 con respecto a los C por Ej. CH4 C3H8 1. Se utilizan los prefijos griegos que indican el # de átomos de C haciéndole terminar en ANO. Los 4 primeros tienen nombres propios. 1C= meta 2C= Eta 3C= propa 4C= Buta 5C= penta 6C= exa 7C= hepta 8C= Octa 9C= nona 10C= deca llC= undeca 12C= dodeca 13C= trideca 14C= tetradeca 15C= pentadeca 16C= exadeca 17C= heptadeca 18C= octadeca 19C= nonadeca 20C = Eicosa Ejercicios: 2. Los átomos de C pueden formar cadenas que pueden ser horizontales, verticales o angulares:

R A M I F I CA D O S 3. Cuando existen radicales orgánicos en forma de cadenas laterales el hidrocarburo se llama RAMIFICADO. a. En este caso se deben nombrar los átomos de C comenzando por el extremo más próximo al radical, y luego se nombra la cadena base. CH3-CH-CH2-CH3 2-metil butano CH3 b. Los # que indican la posición de los radicales alquilo, arilo o inorgánicos se separa por una coma y se siguen de un guión, anteponiéndolos al nombre por eje: 2,3-di metil con un predijo que indica el número de veces que se repite, (di= 2). Se nombra primero la posición, luego el radical y por último el hidrocarburo fundamental (cadena más larga). c. Cuando las cadenas son iguales se prefiere la cadena horizontal. d. Cuando existen radicales inorgánicos y orgánicos, la numeración se comienza por el extremo más próximo al radical inorgánico. CH3-CH2–CH–CH2-Cl 1-Cloro,2-metil butano CH3 e. Cuando existen varios radicales inorgánicos y si estos son alógenos, la numeración se comienza conservando el orden de actividad. F>Cl>Br>I CH3-CH-CH-CH-CH3 2-Cloro, 4-Bromo pentano Cl Br RADICALES ORGÁNICOS A los compuestos si se le elimina 1 H, el radical es monovalente y se le hace terminar en IL o ILO Ej.; CH3- metil CH3-CH2- etil CH3 –CH2-CH2- propil Si se ILEN0

elimina -CH2-

2H el radical es divalente y metileno CH3-CH= etileno

se

le

hace

terminar

en

Si se lo elimina 3 H es trivalente y se le hace terminar en ILIDENO Los radicales que más se utilizan para la síntesis orgánica son los monovalentes porque substituyen los H que son

monovalentes. _=CH metilideno

CH3-C=_

etilideno

Cuando el hidrocarburo tiene C terciario se llama ISO, y si tiene C cuaternario se llama NEO y se cuentan todos los átomos de C. CH3

H3C

CH3 CH3

Iso pentano neo pentano tetra metil metano 2-metil butano 2,2-di metil propano 5 Cuando el radical orgánico se encuentra equidistante de los extremos la numeración puede comenzar por cualquier extremo.

2-metil propano 2-Bromo propano 6.- Cuando existen varios radicales orgánicos, la numeración se comienza por el extremo que tiene la mayor ramificación. CH3 CH3 CE3-CH -CH3-CH -CH3 2,2,4-tri metil pentano CH3 Iso octano o gasolina sintética CÍCLICOS 7.- Los Hidrocarburos cíclicos se los nombra primero con la palabra CICLO y luego el nombre del hidrocarburo fundamental. 8.- Los Cíclanos, es decir los Hidrocarburos saturados cíclicos se le nombra indicando el # de grupos METILENOS. Exa metileno

9

SISTEMA DERIVADO DE NOMENCLATURA.

A los Hidrocarburos saturados se les considera derivados del metano, cuyos H han sido substituídos con radicales orgánicos y en este caso se nombran primero los radicales en orden alfabético y luego la palabra metano.

Metil metano Etano Di etil metano EJERCICIOS

Butil iaetano Metil propil metano Etil propil metano

Pentil metano Metil butil metano

PROPIEDADES

GENERALES

A.- FÍSICAS Los hidrocarburos saturados son insolubles en agua, se disuelven en solventes orgánicos, arden con llama brillante desprendiendo pequeñas cantidades de humo, la densidad y los pesos moleculares aumentan conforme aumentan el # de átomos de C. Los 5 primeros alcanos abiertos o cíclicos son gases en CN., por lo que se les utiliza como gas de cocina (propano y butano en partes iguales). Desde el 6 hasta el 15 los alcanos son líquidos constituyendo las gasolinas especialmente el hexano, heptano y octano. Y desde el 16 en adelante son sólidos y se disuelven en solventes orgánicos como: 1.- Alcohol etílico o etanol CH3- CH2OH 2.- Éter etílico CH3-CH2-O-CH2-CH3 Etano oxi etano 3.- Acetona CH3-CO-CH3 Di metil Cetona 4. Cloroformo CH3Cl3 Tri cloro metano 5. Tetra cloruro de carbono CCl4 6. Di sulfuro de Carbono CS2 7. Benceno, Feno, Benzo o Bencina Ciclo exa trieno (C6H6) 8. Fenol, ácido fénico, ácido carbólico

Hidroxi benceno

9. Tolueno

Metil benceno

10. Orto di metil benceno o XILOL 11.- Para di metil isopropil, ciclo exanona 2 o Alcanfor

B PROPIEDADES QUÍMICAS 1. LA COMBUSTIÓN.- Los Hidrocarburos saturados y por principio general todos los compuestos orgánicos experimentan el fenómeno de la COMBUSTIÓN que se realiza ante la presencia de O2 molecular, y puede ser combustión completa e incompleta. COMPLETA: Se forma gas carbónico y vapor de agua. C3-CH2-CH3 ::::::::::::::> CO2 + H2O INCOMPLETA: Se forma Carbón, Monóxido de C, anhídrido carbónico y H20 C + O2 ----- C + CO2 + C0 + H2O

EJERCICIOS Y PROBLEMAS 1 Establecer la combustión completa del gas butano C4H10 Nota: Para facilitar la igualación se utiliza la fórmula condensada.

2. Establecer la combustión complete e incompleta del alcanfor (C10H16O)

En los Laboratorios y en la industria se utiliza más la combustión completa. 3 Qué volumen de O2 se necesita para quemar 10 g de gas metano en condiciones normales, sabiendo que la combustión es completa.

NOTA.-Toda combustión se realiza en presencia de aire, para nuestros cálculos se establece que el aire tiene una mezcla de N = 80% y 0 = 20% 4- Qué volumen de aire se consume al quemar 140 g de gas acetileno en condiciones normales.

5.- 0.203 g de un compuesto orgánico dio por combustión completa 0.363 g de СО2 y 0.148 g de H2O. Si el peso Molecular es 74 g, Calcular la Fórmula Molecular. 6.- El análisis elemental de un compuesto orgánico arroje los siguientes datos: C 40% 0= 53.34% H= 6.66%, si 0.7 g del compuesto ocupan al estado gaseoso 269 cc. a la temperatura de 150 °C y 1 atmósfera de presión. Calcular la fórmula química del compuesto. DATOS: V = 22.4 l. V1 = 269 cc(0.269 l) FORMULA: P = 1 at P = 1 at T = 273 °K T1= 150 + 273 = 413 °K V.P.T1.g1= V1.P1.T.g PROBLEMAS PROPUESTOS 1,- Qué volumen de O se necesita para la combustión completa de 25 g de gas isopentano. 2.- Qué volumen de 0 se debe utilizar para la combustión completa de 5 l de gas butano. 3.- Que volumen de 0 se necesitan para la combustión completa de : 50 g de etanol.- Realizar con todos los disolventes orgánicos anotados y con los 50 g. 4 Qué volumen de aire se necesita para la combustión completa de 20 l de gas butano en CN. 5.- Para quemar 450 ce de gas propano que volumen de aire se necesita. 6.- Al quemar 80 g de gas etano por combustión completa. Qué volumen de C02 y vapor de agua se desprenden en CN. 7.- 0.1921 g de un compuesto orgánico produce por combustión o.384 g de C02 y 0.157 g de H2O. Calcular la fórmula química de ese compuesto, si su peso molecular es 44 g.

8.- Una muestra de substancia orgánica de peso molecular 60 g que por combustión completa produce 0.4790 g de CO2 de una muestra de o.28 g. Calcular la fórmula química de ese compuesto. 9.- Al quemar 0.3720 g de una substancia que contiene C, H y O se obtiene 0.3960 g de H2O y 0.9680 de CO2. Calcular la F.Q. del compuesto orgánico sabiendo que el peso molecular es 186 g. 10.- La composición Centesimal de ana substancia orgánica arroja los siguientes datos: C = 26.09% H= 13,04% N= 60.87%. 0.2 g de la misma substancia a 120 C y 720 mm Hg de presión ocupan 149 cc. Calcular la F. Q. de ese compuesto. PM = ? 11. 80 cc de un cuerpo al estado de vapor cuya composición centesimal es la siguiente: C1= 72.08% C= 16.35% 0= 10.9% H= 0.67% , pesan en CN 0.52 g. Calcular la F. Q. de ese compuesto químico. 2 DISOCIACIÓN TÉRMICA. Los Hidrocarburos en presencia de la temperatura y presión reguladas se descomponen en sus elementos constitutivos: C2H6 ---- 2C + 3H2 C3H8 --- 3C + 4H2 3 LA HALÓGENACION Consiste en tratar a los Hidrocarburos saturados en presencia de los Halógenos en estado molecular, es decir se realiza un proceso de substitución. La halogenación se realiza siempre en orden ascendente, es decir que los halógenos en los hidrocarburos saturados atacan siempre al carbón menos hidrogenado, es decir al terciario, luego al secundario y por último al primario; y cuando se quiere que el halógeno se dirija al C primario, hay que utilizar un catalizador, que en este caso es la Luz ultravioleta (LU). El más utilizado de los Halógenos es el Cl2, luego el Br2, y el I2

4 NITRACIÓN ORGÁNICA Consiste en tratar a los hidrocarburos saturados con el ACIDO NÍTRICO concentrado y caliente. El HNO3 frente a los alkanos actúa como una base y cede el grupo OH y queda libre el radical NO2 nitro el cual substituye a los H de los alkanos para formar el numeroso grupo de los derivados nitrados de los alkanos, que sirven en la síntesis de las aminas orgánicas en presencia del Ni como catalizador. La nitración también es ascendente, o sea que el HNO3 ataca al C menos hidrogenado.

EJERCICIOS 1. Por Halogenación formar los siguientes compuestos: a.- Tri yoduro de propilo b 2- bromo,3- metil butano 2 Utilizando la L.U. como catalizador formar el : a.- Bromuro de butilo b.- Cloruro de exilo 3.- Formar el nitro butano 4. Con la nitración orgánica formar el etil amina 5. Formar el 2-nitro propano o nitrito de isopropilo y calcular cuantos g de HNO 3 se necesitan para formar 350 g del compuesto.

6. Preparar el di nitro 1,4 butano y calcular cuantos gramos de butano se necesita para obtener 35,5 g del compuesto. 7. Formar la putresina o pentano di-amina 1,5 8. Formar la cadaverina o butano di amina 1,4 y calcular cuantos gr. del compuesto se obtendrán a partir de 56 g de butano. 9. Formar el nitro eicosano y el nitro octacontano. 10. Formar el nitro pentacontano y el nitro exacontano 11.Formar el do octa contano y el tetra nonacontano MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE LOS ALCANOS Cuando se obtiene en grandes cantidades se dice que es un procedimiento INDUSTRIAL y cuando se obtiene en cantidades con fines de experimentación, se entiende que es un método de LABORATORIO. Entre los métodos más conocidos tenemos los siguientes: 1 POR HIDROGENACIÓN CATALÍTICA DE LOS ALKENOS Este principio químico se utiliza en la Química Industrial para transformar los aceites vegetales en grasas, como la oleina que es liquida a una parafina que es sólida. NOTA.- Por cada doble enlace 2H para romperlo y formar enlace simple. Se utiliza como catalizador el Ni. 2,3 di metil butadi eno 1,3 Alkeno Oleina

CH3-CH CH,-CH3

2,3 di metil butano Alcano Oleina grasa líquida CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COO.CH2 3H2 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COO.CH -------- CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COO.CH2 Ni Tri octa dequenoato de propano triol

Parafina grasa sólida CH3-(CH2)16-COO.CH2 CH3-(CH2)16-COO.CH2 CH3-(CH2)16-COO.CH2 Tri octa decanoato de propanotriol

2.- POR EL MÉTODO DE REDUCCIÓN Consiste en tratar a los halogenados de los alkanos con el ácido hidrácido del mismo alógeno, obteniéndose el alkano libre y el halógeno al estado molecular. CH3I + HI----------- I2 + CH4 metano Yoduro de metilo b.- Cuantos litros de gas butano se pueden obtener, tratando 200 g de bromuro de butilo con el ac, bromhídrico. CH3-CH2-CH2-CH2Br + HBr ------- Br2 + CH3-CH2-CH2-CH3 Mol= 137 g. Mol = 22.4 l

137 g----------------------- 22,4 l butano 200 g ----------------------x

x= 200 x 22,4 l = 32,7 l. 137 g

EJERCICIOS PROPUESTOS 1. Por hidrogenación catalítica obtener los siguientes compuestos: a.- propano b.- octano c.- decano 2.- En la reacción de la oleina, Calcular cuantos g de oleína se necesitan para que al reaccionar necesite 3,34 lt de H. 3.- Qué volumen de gas propano se puede obtener con 300 g de bromo propano por el método de reducción. 3.- METODO DE GRINGMAR Consiste en tratar los derivados halogenados de los alkanos con Mg metálico en polvo. La reacción se realiza en 2 fases a y b. A. Se forma el reactivo de Gringmar. B. Se forma una sal básica de Mg con agua y queda el alkano libre. Preparar butano con el método de gringmar. CH3-CH2-CH2-CH2Cl + Mg -------- ClMg-CH2-CH2-CH2-CH3 Cloro Butano Reactivo de gringmar Cloruro de butil magnesio ClMg-CH2-CH2-CH2-CH3 + HOH

--- MgOHCl + CH3-CH2-CH2-CH3 Cloruro básico de Mg + Butano

PROBLEMAS PROPUESTOS 1. Preparar propano con el método de gringmar y determinar que cantidad de Mg se necesitan para preparar 24 lt de gas. 2.- Obtener pentano y determinar cuántos gramos se obtendrán con 35 g de Mg. 4 MÉTODO DE WURTZ Es el método más utilizado en la INDUSTRIA porque se puede obtener Hidrocarburos puros o mezclas y se fundamenta en la propiedad exclusiva que tiene los radicales orgánicos de poder combinarse consigo mismo o con otros radicales orgánicos. En este método se tratan los derivados halogenados de los alcanos con Na y K metálicos. En la reacción se forman sales alógenas alcalinas y quedan los hidrocarburos saturados libres. NOTA: Esta método se utiliza para alargar la cadena de hidrocarburos. CH3Cl + CH3Cl +

Na Na

---

2NaCl + CH3-CH3 Etano

1 Qué hidrocarburos se forman tratando el yoduro de metilo con el yoduro de etilo en presencia de K. CH3I + 6K CH3-CH2I

----

KI

+ CH3-CH3 Etano CH3-CH2-CH3 propano CH3-CH2-CH2-CH3 butano

1.-Transformar el metano en butano

CH4 + Cl2 --------- HCl + CH3Cl 2CH3Cl + 2Na ------ 2NaCl + CH3-CH3 Etano CH3-CH3 + Cl2 ---- HCl + CH3-CH2Cl 2CH3-CH2Cl + 2Na --- 2NaCl + CH3-CH2-CH2-CH3 Butano PROBLEMAS PROPUESTOS 1. Transformar el etano a decano 2 Transformar el propano a docecano y calcular cuántos gramos se obtendrán con 28 g de propano. 5 POR OSOPEROLISIS Los alkanos por acción del ozono O3 se transforman directamente en ácidos orgánicos, sin pasar por alcohol y aldehído y se llama desviación de FISHENKO y por PEROLISIS o sea por acción del calor, los ácidos orgánicos pierden el COO y se transforman en hidrocarburos saturados. a. Transformar el propano en metano. CH3-CH2 -CH3 + CH3-CH2 –COOH + A CH3 -CH3 + O3 CH3–COOH + A

O3 ---- ---- ----

-- CO2 HOH CO2

H2O + CH3-CH2 –COOH a. propanoico + CH3 -CH3 Etano + + CH3–COOH ac. Etanoico + CH4 Metano

PROBLEMAS PROPUESTOS 1. Transformar el pentano en metano por Osoperólisis. 2. Transformar el etano a metano y determinar que cantidad de etano se necesita para obtener 45 g de metano. 3 Trasformar el decano a exano por Osoperólisis y calcular cuantos g del compuesto se obtienen con 2Kg de decano 4.- Cuantos l. de pentano se obtendrán por Osoperólisis, si se tratan 855 Ib de nonano en condiciones normales. CONSULTA: Estudio del metano HIDROCARBUROS ALQUENOS Formula General:

CnH2n

Grupo Funcional:

H -Ç= CH

Terminación:

ENO

o ILENO

Los alquenos son. Hidrocarburos insaturados por la presencia del doble enlace entre carbono y carbono, que puede encontrarse localizados en cualquier sitio de la molécula, y si es necesario establecer su correcta posición se indica con un número del carbón en el que se encuentra; se los llama también OLEÍNAS u OLEIFINAS. NOMENCLATURA DE LOS ALQUENOS Se utilizan las siguientes reglas: 1. Para los 3 primeros Alquenos se utilizan los prefijos griegos que significa el # de átomos de C y se le hace terminar en ENO. CH2=CH2 CH2=CH-CH3 CH2=CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH-CH3 Eteno Propeno Buteno 1 Buteno 2

2. Cuando las moléculas tienen 4 átomos de C en adelante, estos se deben numerar, para diferenciar los diversos isómeros que se forman por el cambio de posición del doble enlace. 3 La numeración se comienza por el extremo más próximo al doble enlace; en este caso se nombra comenzando por la palabra del Hidrocarburo fundamental y luego la posición del doble enlace, buteno 2. 4 Cuando el doble enlace se encuentra equidistante de los extremos la numeración de los C puede comenzarse por cualquier extremo, como en el caso del buteno 2. 5 En el caso de los Hidrocarburos ramificados la numeración se comienza dando preferencia al extremo del doble enlace. Ej. CH2=CH-CH2-CHCH3 5-metil exeno 2

4-metil penteno 1

6. Si se encuentra repetido el doble enlace 2 o más veces, se indica esta repetición con los prefijos di, tri, etc. y añadiendo la terminación ENO. CH2=CH-CH=CH2 CH3-CH=CH-CH=CH-CH=CH2 Buta di eno 1,3 Hepta tri eno 1,3,5 7. Los Hidrocarburos ALKENOS CÍCLICOS se los llama también CÍCLENOS y se les nombra anteponiendo la palabra CICLO, luego el Hidrocarburo fundamental haciéndole terminar en ENO.

Ciclo propeno

Ciclo buteno

Ciclo buta di eno

Ciclo exa tri eno Benceno

PROPIEDADES FÍSICAS Los 4 primeros términos de los Alkenos son gases, y de estos en adelante son líquidos debido a la presencia del doble enlace. PROPIEDADES QUÍMICAS Los Alkenos que tienen un solo doble enlace son isómeros de los ciclo alkanos. Buteno 1

Ciclo butano Metil Ciclo propano EJERCICIOS:

1,- Hacer los Isómeros del C6H12 y del C7H14 2,- Los Alkenos por Hidrogenación catalítica se convierten en Alcanos, y se utiliza en la industria para transformar los aceites vegetales en parafinas. CH2=CH2

+

H2

-----------

CH3-CH3

Etano

3.- Los Alkenos en presencia de los alógenos rompen el doble enlace y por reacción de adición se transforman en derivados di halogenados de los alkanos, pero en carbonos vecinos. CH2=CH2 + Cl2 ----------- CH2C1-CH2C1 1,2-di cloro etano

4. Los Alkenos frente a los ácidos hidrácidos rompen el doble enlace y por reacción de adición forman los derivados mono halogenados de los alkanos. Según la regla de Marcofnicof el alógeno del ácido hidrácido siempre se dirige al C menos hidrogenado. CH2=CH-CH3 + HBr

CH3-CHBr-CH3

2-bromo propano

EJERCICIOS: 1.- Obtener el butano por hidrogenación del buteno 2 2. Obtener el octano por hidrogenación del octa tri eno 1, 3, 5 3. Formar el 1,2-di cloro etano 4. Formar el 3, 4-di yodo octano 5. Formar el 2,3-di bromo nonano 6. Formar el 4,5-di yodo dodecano 7. Formar el cloro etano 8. Formar el 2-Brómo, 3-étil, 5-fénil dodecano 9.- Formar el 3-Cloro, 2-metil, 5 isopropil octano 10.-Formar el 5-yodo, 4-propil,2-fenil, 6-naptil, eicosano 11. Consulta: El caucho natural. Estructura. Las fórmulas del alfa y beta isoprenos. LOS CAROTENOS. Estructura del beta caroteno; Vitamina "A".- Los TERPENOS. Estructura, fórmulas del mentano. Los PINENOS. Estructura v fórmulas del alfa v beta pimeno. MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE LOS ALKENOS 1.-El ETENO tiene su método propio, y consiste en tratar el alcohol etílico con el ácido sulfúrico, y se realiza en 2 fases: A) CH3-CH2OH + H2SO4 --- B) CH3-CH2HSO4 ------O----

HOH

+ CH3-CH2HSO4 Sulfato ácido de etilo H2SO4 + CH2=CH2 Eteno

MÉTODOS GENERALES 2. Tratando a los derivados di alogenados de los alkanos con Na o K. CH2Cl-CH2Cl-CH3 + 2Na ----------- 2NaCl

+ CH2=CH-CH3 Propeno

3. Tratando a los derivados di alogenados de los alkanos con Zn. CH2Br-CH2Br + Zn ------- ZnBr2 + CH2=CH2 l, 2-di bromo etano

Eteno

NOTA: Siempre deben ser los derivados halogenados de carbón vecinos, porque si son de C extremos, se forma un ciclo alkano. 4. Los Alkenos CÍCLICOS se obtienen por CICLACION, y consiste en partir de los Hidrocarburos alcanos y se desarrolla en 4 fases: A) Preparar el ciclo buteno a.-Se alógena con LU para que los alógenos vayan a C extremos. CH3-CH2-CH2-CH3 + 2Cl2 LU---- 2HCl + CH2Cl-CH2-CH2-CH2Cl 1,4-di cloro butano B) Se forma el ciclo alkano, tratando con Zn metálico CH2Cl-CH2-CH2-CH2Cl

+ ZN ----- ZnCl2 + H2C-CH2

H2C-CH2 Ciclo Butano C) Se alógena nuevamente, pero sin LU, y el alógeno va а С vecinos H2C-CH2 H2C-CHCl H2C-CH2

+ 2Cl2 ----- 2HCl +

H2C-CHCl 1, 2-di cloro ciclo butano

D. Nuevamente se lo trata con Zn y se forma entonces el ciclo alkeno H2C-CHCl H2C-CHCl

+ Zn --- ZnCl2 +

H2C-CH H2C-CH

ciclo buteno

EJERCICIOS: 1. Utilizando cualquier método de obtención, sintetizar los siguientes alkenos; e indicar cuantos g del alqueno se obtendrán con 75 g del compuesto inicial. a. buteno 2 o 2-buteno b. buteno 1 o 1-buteno с. penteno 2 d.- penteno 1 o 1-penteno е. ciclo propeno f. ciclo penteno g. 3-metil, ciclo penteno h.- ciclo penta di eno i.- penta di eno 1,3 j. buta di eno 1,3 k. 5-cloro, 2-etil, 4fenil, octeto 2. Ponga las fórmulas de: a. 4,8-di metil, 6-etil,l, 4, 8-deca tri eno b. 2, 6-di metil,7-meten, 4-eten, 1,6 dodeca di eno HIDROCARBUROS ALQUINOS O ACETILENICOS Fórmula general : CnH2n-2 Grupo Funcional: -C=CTerminación: INO Se caracterizan por presentar un triple enlace entre С y C, que puede ser localizada en cualquier parte del compuesto. Ej. H-C_=C-H etino o acetileno CH3-C=CH2 propino o metil etino CH3-CH2-C=C-CH3 2pentino o metil, etil acetileno NOMENCLATURA 1. Se utiliza los prefijos griegos que indican el # de átomos de С haciéndoles terminar en INO. 2.- Cuando los átomos de С pasan de 4 se deben numerar. La numeración se comienza por el extremo más próximo al triple enlace. La numeración se hace necesaria para diferenciar los distintos isómeros que se forman cambiando la posición del triple enlace. CH_=C-CH2-CH3 1-butino o etil etino CH3-CH_=C -CH3 2-butino o di metal etino 3. Cuando el triple enlace se encuentra equidistante de los extremos, la numeración de los C puede comenzarse por cualquier extremo.

4. Cuando se encuentra repetido el triple enlace, se forman los di inos y poli inos, entonces se utilizan los prefijos di, tri , etc. añadiendo la terminación INO para nombrarlos. CH_=C – C_=CH 1, 3-buta di ino 5.- En los alkinos ramificados, la numeración se comienza dando preferencia al doble enlace. CH3-CH-CH-CH2-C_=CH 4 -cloro, 5-metil, exino CH, Cl 6. Cuando en la misma molécula se encuentran el doble y el triple enlace, la numeración se comienza dando preferencia al doble enlace para nombrarlos. CH_=C-CH=CH2

l-buteno, ino 3

7. A los alquinos cíclicos se les llama CICLINOS y se les nombra anteponiendo la palabra CICLO y luego el hidrocarburo fundamental terminado en INO.

Ciclo propino Ciclo butino Ciclo penta di ino , 2, 4 PROPIEDADES QUÍMICAS 1.- HIDROGENACIÓN CATALÍTICA. Los alquinos en presencia de Ni como catalizador con el H molecular rompen el triple enlace y por adición se transforman en alquenos; mediante otra molécula de H2, los alquenos rompen el doble enlace y por adición se transforman en alkano. CH_=CH + H2--- CH2=CH2 + H2 -- CH3-CH3 Etano Ni Ni EJERCICIOS: 1. Por hidrogenación catalítica transformar el alquino en alkano: a. 3-cloro propino b. 1,3, 5 exa tri ino c. 3-naptil,butino c. antracil ciclo pentino d. fenantril ciclo butino e. Fenil ciclo propino 2.-Los Alquinos en presencia de los Alógenos rompen el triple enlace y por adición se transforman en derivados di alogenados de los alkenos de C vecinos.- Con otra molécula del mismo alógeno o de otro se rompe el doble enlace y se transforma en un derivado tetra halogenado de los alkanos de C vecinos. CH_=CH + Br -- CHBr=CHBr + I2 + ICHBr-ICHBr 1,2 di bromo, 1,2 di Yodo etano CH_=C-CH3 + Cl2 --- CHCl=CCl-CH3 + Cl2 -- CHCl2-CCl2-CH3 1,1,2,2 tetra cloro propano EJERCICIOS: 1.- Formar el 2,2,3,3-tetra yodo butano 2.- Formar el 3,4 di bromo, 3,4- di yodo, 2-isopropil,5-fenil octano.

3.- Formar el 3,4 di-cloro,3,4-di bromo,2-meten,5-eten octano. 4.- Formar el 1,1,2,2-tetra cloro butano 5.- Formar el 1,1,2,2-tetra bromo, 3-isopropil,ciclo butano 6.- Formar el 1,2-diCloro, 1,2-di bromo, 3-meten, ciclo pentano MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE ALQUINOS 1.- El acetileno se lo obtiene por la descomposición del Acetiluro de Ca o llamado también Carburo de Ca con el HOH en frío, en la reacción se forma el Ca(OH)2 y queda libre el gas acetileno. Ca C_=C

+ 2HOH ---- Ca(OH)2 + CH_= Acetileno

2.- Existe un método general para la preparación de los ALKINOS y consiste en tratar a los derivados tetra halogenados de los alkanos con granallas de Zn, pero de C vecinos. CL-C-CL CL-C-CL + 2Zn 1,1,2,2 tetra cloro etano

---- 2ZnCl2

+ CH_= CH Acetileno

EJERCICIOS: 1. Preparar el propino y calcular cuantos gramos de este compuesto se obtendrán con 85 g del compuesto original. 2. Preparar el 2-butino y determinar cuantos gramos del compuesto original se necesitan para preparar 585 g del 2-butino. 3. Qué volumen de gas acetileno se puede obtener descomponiendo con HOH en frío 350 g de Carburo de Ca en las CN de Quito (25°C;54O mmHg). 4. Qué temperatura se necesita para obtener 58 lt de gas acetileno a una presión de 560mmHg, si se utilizan 835 g de Carburo de Ca. 5. Realizar las formulas de los siguientes hidrocarburos ramificados: a. 4-metil,5-meten,10-eten,7-etil,2,8-dodecadieno b. 5-Cloro,4-bromo,3-nitro, 1-exeno c. 3-cloro,6-nitro,2,7-dimetil,4-etil, 5-octeno d. 2,6-dimetil,7-meten ,4-eten,l,8-un decadi eno-ino 10 e.- 1,3-di metil,ciclo butano f.- 5-etil,ciclo pentino g.- 2-etil,5-propil,ciclo penta di eno 3,7 h.- 1-metil,4-propil,ciclo hexa di eno 1,4 i.- 1,3-di metil, 5-isopropil,ciclo hexa tri eno 1,3,5 j.- 3-metil,4-etil,5-isopropil, 7-nitro,ciclo octa di eno 1,5 k.- 3-fenll,5-naptil, 7-antranil,do deca di ino 1-9 1.- 1,3,6 ciclo exa tri ino m. 3-dequino n.- 2-dequino QUÍMICA ORGANICA AROMÁTICA . SERIE BENCENICA EL BENCENO. Es un hidrocarburo perteneciente a la serie cíclica, de nominada también aromática, cuya fórmula es C6H6

REPRESENTACIÓN ELECTRÓNICA Llamada también de resonancia; y se lo representa como un exágono en cuyo interior se localiza 3 dobles enlaces; por lo que se llama exatrieno; siendo el Benceno una molécula altamente insaturada:

OBTENCIÓN DEL BENCENO 1. Medíante la polimerización del Etino o acetileno, al hacerlo pasar por un tubo al rojo vivo. 3 HC__=CH A ------ C6H6 o Benceno 2.- Tratando el Benzoato de Na con Hidróxido de Na. C6H6-COONa + Na(OH) ------ Na2CO3 + C6H6 3.- Mediante el reactivo de Grignard C6H5-Mg-Br C6H5-Mg-Br

+ HOH —y C6H6

+ MgOHBr

PROPIEDADES FÍSICAS El benceno es un liquido incoloro, insoluble en el agua, se disuelve en alcohol etílico y éter, es más liviano que el agua, con una densidad de 0,88 g por mililitro, a nivel del mar hierve a 80°C, es combustible y quema con llama fuliginosa, es decir con mucho humo, y ante las reacciones químicas el anillo bencénico es muy estable. PROPIEDADES QUÍMICAS 1. LA REDUCCIÓN. Que es un mecanismo de adición, el benceno puede recibir hasta 3 moléculas de KOH y transformarse en ciclo exano, reacción que se realiza en presencia de Ni que actúa como catalizador 2.- HALOGENACION. En presencia de la luz ultravioleta (LU), el benceno puede adicionar 3 moléculas formando el hexa cloro ciclo hexano.

2.1. Cuando en la halogenación se usa Fe como catalizador se obtienen derivados monosubstituidos de adición.

3. NITRACION.-Tratando al benceno con ácidos nítrico y sulfúrico se obtiene el mono nitro benceno.

4. ALQUILACION. Consiste en la introducción de un radical alquílico en el anillo, con la presencia del cloruro de Al como catalizador.

USOS El benceno es un buen disolvente de grasas, resinas de yodo, de azufre sirve de base en la síntesis de muchos productos industriales como la anilina, nitrobenceno, fenol, cloro benceno, tolueno, silenos, etc. RADICALES AROMÁTICOS Se forman eliminando un H y se los nombra haciéndoles terminar en IL o ILO y se los representa con las letras Ar

NOMENCLATURA Para la nomenclatura química se clasifican a los radicales en 2 grandes grupos A y B. A.- Radicales que se anteponen al benceno. Es decir que primero se nombran a los radicales y después al benceno; y se los nombra de acuerdo al siguiente orden: 1.- Los Halógenos F, C, Br, I 2. Los radicales alquilicos 3. El radical Hidroxilo 4. El Radical Nitro (NO2) 5. Radical Nitroso (NO) 6. El radical Amino (NH2)

La numeración se comienza con el vértice superior y en la dirección de las manecillas del reloj.

B. Radicales que se posponen al Benceno. Es decir se nombra primero al benceno y después a los radicales. 1 El radical Carboxilo R-CCOH 2 EL radical Aldehidico R-CHO 3 El radical sulfónico R-HSO3 4 Los alquenos y alquinos

ISÓMEROS

DEL BENCENO

LOS ISÓMEROS Son cuerpos orgánicos que teniendo la misma fórmula global o condensada, tienen diferente fórmula abierta o de constitución lo cual se logra cambiando la posición de los átomos y radicales, dentro de la misma molécula. ISÓMEROS MONO SUBSTITUIDOS DEL BENCENO Existen solo cuando los radicales orgánicos son también isómeros entre sí, en caso contrario no son aceptados, porque se trata de un mismo compuesto orgánico donde quiera que se haga la substitución.

ISÓMEROS DI SUBSTITUIDOS DEL BENCENO

Existen 3 isómeros di substituidos del benceno: Orto, Meta y Para a. ORTO.- Cuando se substituye 2. H del benceno de C vecinos con radicales orgánicos e inorgánicos. b. META.- Cuando se substituyen 2 H con radicales orgánicos e inorgánicos pero en C que se encuentran equidistantes, o sea saltando 1 C c. PARA. Cuando se substituyen 2H del Benceno con radicales orgánicos en C que se encuentran paralelos, diagonales u opuestos. NOTA: Se escribe la primera letra de orto, meta, y para, luego un guión y finalmente el nombre del derivado del benceno.

ISÓMEROS TRI SUBSTITUIDOS DEL BENCENO Existen 3 isómeros tri substituidos: Vecinal, simétrico y asimétrico. 1. VECINAL (v). Cuando se substituyen 3 H de C que se encuentran seguidos. 2. SIMÉTRICO. Cuando los 3 H substituidos son de C equidistantes, es decir, saltándose un C, o en la posición Meta. 3. ASIMETRICOS. Cuando los 3 H substituidos son de C, 2 que son seguidos y uno saltado o en la posición orto, meta y para.

ISÓMEROS POLISUBSTITUIDOS DEL BENCENO Se obtienen reemplazando todos los H del benceno con radicales orgánicos e inorgánicos. NOMENCLATURA: En este caso se deben numerar los átomos de C, empezando por el vértice superior que tiene radical, y siguiendo la dirección de las agujas del reloj.

EJERCICIOS

1. Obtener el Benceno por la polimerización del etino y calcular cuantos g del compuesto original se necesitan para obtener 1 Kg de benceno. 2. Calcular que cantidad del Benzoato de Na se necesita para preparar 4 lb de benceno. 3. Transformar el benceno en ciclo exeno y calcular cuantas lb se necesitan para obtener 55 g de ciclo exeno. 4. Obtener el exa yodo, ciclo exano y determinar cuantos átomos de Yodo se necesitan en el proceso. 5. Formar el orto di-cloro benceno o el 1,2-di cloro benceno por Halogenación. 6.- Por nitración, formar el simétrico tri nitro benceno. 7. Por Alquilación, formar el meta etil, propil benceno o 1-etil, j-pro-pil benceno. 8.- Poner las fórmulas ce los siguientes compuestos: a.- 1,3-di metil,5-isopropil benceno b.- Metil benceno o tolueno c . - 5-cloro,3-isopropil,l,6-di hidroxi,2-nitroso,¿i-amino,benceno d.- Acido simétrico benzo tri sulfónico e.- L-bromo,2-etil,3-hidróxi,5-aminaT benzo 1 sulfónico f.- Orto metil,pentil benceno g.- Asimétrico metil,etil,propil benceno 9.- Poner todos los isómeros posibles de los siguientes compuestos: a.- Butil benceno b.- Propil benceno c. Pentil bemceno HIDROCARBUROS AROMÁTICOS MONONUCLEADOS Son cuerpos aromáticos que tienen en su estructura química solo un anillo bencénico, y pudiendo ser los H reemplazados por radicales.

POLINUCLEADOS

Son compuestos aromáticos en cuya estructura química se encuentran 2 o más anillos bencénicos unidos por sus vértices, por consiguiente hay la pérdida de H, más no de C. NÚCLEOS CONDENSADOS Son compuestos orgánicos en cuya estructura química se encuentran uno o mas anillos bencénicos que se unen entre sí por medio de sus aristas, con desaparición de un lado del exágono y pérdida de C e H. En la nomenclatura de estos compuestos se empieza numerando los C exteriores y luego los interiores en el sentido de las manecillas del reloj y además para nombrar la posición exacta de los radicales se utiliza las letras griegas alfa ( ), beta (B), gamma ( ).

EJERCICIOS 1. Poner las fórmulas de los siguientes compuestos: a. 1-cloro, 2-bromo, 3-metil, 4-etil. Benceno b. 1,2,2,3,3,4-exa fenil metano c. Ciclo penten fenantreno d. di Benzo naptaleno e. Benzo antraceno GRUFOS FUNCIONALES OXIGENADOS ALCOHOLES Y FENOLES Grupo: Hidroxilo Terminación: OL

Grupo Funcional: R-OH Fórmula general: CnH2n + 1OH

Los alcoholes son funciones oxigenadas que se caracterizan por tener el grupo funcional (OH) hidroxilo y que teóricamente se forman por la substitución de los H de los hidrocarburos saturados e insaturados ácíclicos y cíclicos por un grupo OH. NOMENCLATURA 1. Se toma en cuenta el número de átomos de C con la terminación "OL" o también anteponiendo la palabra Hidroxi al nombre del hidrocarburo. 2 En los alcoholes ramificados se numeran los C, desde el extremo más próximo al grupo para nombrar su posición exacta. CH3OH metanol o alcohol metílico CH3-CH2OH Etanol o alcohol etílico CH3-CH2-CH2OH Propanol o alcohol propilico CH3-CH2-CH2-CH2OH Butanol o alcohol butílico CLASIFICACIÓN 1.- MONOHIDROXILADOS a.- PRIMARIOS.- Son aquellos que resultan de la substitución de un H del C primario por un OH. CH3 –CH2 –CH2OH propanol b.- SECUNDARIOS.-En estos la substitución del H se realiza en el C secundario por un OH . CH3-CHOH-CH3 2-propanol C- TERCEARIOS. Se reemplaza el H por el OH en el C terciario. CH2-CH2- COH-CH3 2-metil, 2-propanol 2.- POLIHIDROXILADOS

a.- GLICOLES O DIOLES. Son aquellos en los que se ha substituidos 2 OH por 2 átomos de H. CH2OH-CH2-CH2OH 1,3-propano diol b.- GLICEROLES O TRIOLES.- Son aquellos en los que se reemplazan 3 átomos de H por 3 OH. CH2OH-CHOH-CH2OH

1,2,3-propano tri ol

c. TETRITAS O TETROLES.- En estos se substituyen 4 H por 4OH CH2OH-CHOH-CHOH-CH2OH

1, 2, 3, 4-butano tetrol

d.- PENTITAS O PENTÓLES.- Se reemplazan 5H por 50H. CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CH2OH

1, 2, 3. 4, 5-pentano mentol

e. HEXITAS O HEXOLES.- Se reemplaza 6H por 6OH del hexano. CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH2OH 1,2,3,4,5,6-hexano hexol. NOTA: La numeración de los C se realiza tomando en cuenta la cercanía del OH a los extremos de la cadena. EJEMPLOS DE ALCOHOLES CON OTROS GRUPOS FUNCIONALES CH3-COH-CH2-CH3 CH3 2-metil, 2-butanol o 2-metil, 2-hidroxi butano CH2OH-CH2-CH-CH-CH2-CH3 CH Cl CH3 CH3 4-Cloro,3-isopropil, 1-hexano1

MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE ALCOHOLES 1. HIDRATACION CATALITICA de los ALQUENOS H-C=C-H + HOH ------- CH3-CH2OH Etanol 2. Tratando a los derivados mono halogenados con Na(OH); y es un método que sirve para obtener las 3 clases de alcoholes. R-Cl

+ Na OH -- NaCl +

R – OH

a.- preparar el n-butanol, el sec-butano1 y el ter butanol.

СНз-СН2-СН2-СН2-Cl + NaOH --- NaCl + СН3- CH2- CH2- СН2ОН СН3-СН2-СНCl-СНз + NaOH --- NaCl + СНз-СН2-СНOH-СНз CH3-CCl(CH3)-CH3 + NaOH --- NaCl + CH3-COH(CH3)-CH3 3.- Рог HIDROGENACION de los Aldehídos о de las Cotonas, se obtendrán alcoholes primarios o secundarios. R-CO-H + H2 ---- R-CH2OH R-CO-R + H2 ---- R-CHOH-R CH3-CO-CH3 + H2 ----- CH3-CHOH-CH3 2-propanol CH3-CHO + H2 ------ CH3-CH2OH Etanol CONSULTA 1. La fermentación alcohólica. El etanol. Métodos de obtención, Aplicaciones, Toxicidad. Alcohol potable y desnaturalizado (Industrial). 2. Poner las siguientes fórmulas: a. 1-butenol 1 b.- buta ino 2, l-ol FENOLES Existen mono, di y tri Fenoles. Se denominan fenoles cuando en el núcleo del benceno o feno se substituye un H por un grupo OH. Pero en general, puede realizarse la substitución en el núcleo del naptaleno, antraceno o fenantreno. Por consiguiente los fenoles, son alcoholes cíclicos o aromáticos. MONOFENOLES Son aquellos que tienen 1 OH en el núcleo y puede estar acompañado de otro substituyente; y solo ahí presenta el fenómeno de la isomería: Orto (1-2). Meta (1-3) y Para (1-4).

o-cresol

m-cresol

p-cresol

2-hidróxi tolueno

3-hidroxi tolueno

4 hidroxi tolueno

DIFENOLES.- Son aquellos cuerpos que llevan en el núcleo 2 grupos alcoholicos (OH). Presentan el fenómeno de Isomería.

1,2-di fenol Pirocatequina

1,3-di fenol Resorcina

1,4-di fenol Hidroquinona

Cada uno de los difenoles tienen propiedades físicas y fisiológicas diferentes, esto es fundamentalmente las características de los isómeros. TRIFENOLES Se caracterizan porque tienen 3 grupos OH en el núcleo y presentan el fenómeno de isomería: Vecinal (1-2-3), Simétrico (1-3-5) y Asimetrico (1-2-4)

1,2,3-trí fenol 1,2,3-hídroxi benceno PIROGALOL

1,3,5-tri fenol 1,3,5-trihídroxi benceno FLOROGLUCINA

1,2,4-tri fenol 1, 2, 4-trihidroxi benceno OXIHIDROQUINONA

GRUPO CARBONILO El grupo CO se denomina Carbonilo y es característico de algunas funciones oxigenadas, especialmente de los Aldehídos y cetonas a quienes les comunican sus propiedades típicas. Es necesario anotar que la unión del C con el O es por enlace doble, es decir con 4 electrones, siendo una forma inactiva, electrones que por resonancia pueden reordenarse y adquirir una forma activa con una semi carga negativa en el O y una semi carga positiva en el C. Aquí se aplica el concepto de ácido-base de Lewis ya que el O es un donante y el C un aceptor de electrones

forma inactiva neutra

forma activa

El C está rodeado de 6 electrones de ahí su carácter ácido y su carga positiva. ALDEHIDOS GRUPO FUNCIONAL: TERMINACIÓN: Al

R- CO-H

R-COH

Los ALDEHIDOS se caracterizan porque llevan el grupo Carbonilo -CO en C primario(al

final), por ello tienen propiedades reductoras. NOMENCLATURA. De acuerdo al sistema IUPAC se toma en cuenta el # total de átomos de C con la terminación Al. H-COH Metanal o aldehido fórmico CH2-COH Etanal o aldehido acético *La numeración se comienza por el extremo del grupo carbonilo, en el caso de que se trate de compuestos con radicales orgánicos e inorgánicos. CH3-CH=C(CH3)-COH

2-metil,2-butenal

PROPIEDADES 1.- ACCIÓN REDUCTQRA.- Debido a que el grupo carbonilo (CO) se encuentra en C primario, es decir al final de la cadena carbonada. La REDUCCIÓN significa la pérdida de electrones, la disminución de la valencia negativa o simplemente la acción de tomar el O de los cuerpos carbonados (Oxigenados). Esta acción reductora se lo puede comprobar con los reactivos de Tollens, Fehling, de Schilf, la feni1-hidracina de Benedict, etc. a.- REACTIUO DE TOLLENS.-Llamada espejo de plata. CH3-COH + AgNO3 + 2NH4OH -----

Ag + CH3-COONH4 + NH4NO3

+ H20

La reacción es positiva cuando en el tubo de ensayo se forma el espejo de plata. b.- REACTIVO DE FEHLING.- Que resulta de mezclar las soluciones llamadas fehling A y fehling B. CH3-COH + 2Cu(OH)2 + NaOH ------- CH3-COONa + Cu2O + 3H2O Fehling A+B (Color azul) Color rojo ladrillo La reacción es positiva cuando cambia de coloración de azul a rojo ladrillo, esto se lo hace a baño de maría. 2. OXIDACIÓN. Los aldehidos de oxidan para dar ácido carboxílico; se utiliza como oxidante la mezcla sulfo-crómica. CH3-COH

+

½ O2

-------- H2SO4-K2Cr2O7

CH3-COOH

3. ALDOLIZACION Los aldehídos que tienen H en el C alfa como en el CH3-COH en presencia de un Hidróxido alcalino condensan las moléculas para formar los aldoles que llevan simultáneamente el grupo aldehído y el grupo alcohólico en su molécula. NaOH CH3-COH + H-CH2-COH ----- CH3-CHOH-CH2-COH Etanal Etanal 3-hidroxi butanol (Aldol) * En ocasiones se utiliza letras griegas para designar los átomos de C, tomando como base el grupo carbonilo.

СН3- CН- СН- СН-СОН Br NO2 СНз

Bromo, B n i t ro, me t i 1, pentanal o 4-Bromo,3-nitro,2-meti1, pentanal

DEBER 1.- Escribir las fórmulas de los siguientes compuestos: a. Hidroxi, propanal b. 3-nitro, pentinal c. 5-hidroxi, 2-meti 1, 3-hexenal d. 2-propenal e. 2-meti1, 2-butenal f. 2-butinal g. Butanal h. 5-octinal MÉTODOS DE OBTENCIÓN 1. POR OXIDACIÓN DE LOS ALCOHOLES PRIMARIOS R- CH2OH + ½ O2 H2SO4-K2Cr2O7 СНз-СН2ОН + ½ O2 H2SO4-K2Cr2O7

------ -----

H2O + R – СОН Aldehido H2O + CH3-COH

etanal

2.- POR HIDROGENACION CATALÍTICA de los alcoholes primarios, utilizando como catalizador Cu a 500 *C de temperatura. Cu СН3-ОН ---------- H2 + H-COH metanal 500 *C 3. POR REDUCCIÓN (Hidrogenacion de los ácidos carboxilicos) utilizando como catalizador el Ni. R-COOH + H2 ------ H2O + R-COH Oico Ni al H-COOH

+ H2 ---- Ni

H2O + H-COH

metanal

DEBER 1.- Por los 3 métodos, obtener los siguientes compuestos: a. 3-nitro, 4-pentinal b. 2-metil, 5-hidroxi, hexenal c. fenil metanal d. antracenil, propanol e. 2-metil, 2-butenal f. 2-butinal 4. REACCION DE CANNIZARO.- Al contrario de la anterior, aquí solo los aldehídos que no tienen H en el C alfa como el H-COH sufren un fenómeno de Oxido reducción, es decir que con 2 moléculas de aldehído se obtiene un ácido(Oxidación) y un alcohol(reducción) . NaOH H-COH + H-COH + HC1 ----- NaCl + H-COOH ac. metanoico H-COH + H-COH + Na(OH) H-COONa + CH3OH metanol

CETONAS GRUPO FUNCIONAL: Rr - CO- R2 Grupo carbonilo en C secundario. Las CETONAS se caracterizan porque llevan el grupo CO en C secundario, es decir entre 2 radicales, y esta es la diferencia fundamental con los aldehídos, por ello las cetonas carecen

de poder reductor, y consecuentemente no darán reacción positiva con los reactivos de Tollens, Fehling, Benedict, etc. NOMENCLATURA Se toma en cuenta el # de átomos de C con la terminación ONA indicando el C que lleva el grupo CO. También se nombra los radicales y la palabra cetona. Si los Radicales son iguales es una CETONA SIMÉTRICA y si son diferentes es una CETONA ASIMÉTRICA. CH3-CO-CH3 Propanona o dimetil cetona, o acetona (Sim) CH3-CO-CH2-CH3 Butanona o metil, etil cetona (Asim) CH3-(CH3)C = CH-CO-(CH3)CH-CH3 2.5-di metal, hexen, 3-ona Bencil-CO-CH3 1-fenil, 2-propanona EJERCICIOS: 1. Poner las siguientes fórmulas: a. 4-cloro,3,5-di metil,4-hexeno,3-ona

b. 2-pentanona

MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE CETONAS 1. Las Cetonas se obtienen por OXIDACIÓN de los ALCOHOLES secundarios, diferenciándose de los aldehídos que se obtienen por oxidación de los alcoholes primarios. CH3-CH-CH3 + ½ O2 H2SO4-K2Cr2O7

--------

H2O + CH3-CO-CH3

2. SÍNTESIS DE TIVAL.-Consiste en pasar por vapores de ácidos orgánicos a través de una aleación de TIVAL que son las iniciales de Titanio, Vanadio y Aluminio, en la reacción se forma CO2, H2O y queda la cetona libre. 0 C00H- + C00H------- CO2 + H2O + -COTIVAL di fenil cetona EJERCICIOS: 1.- Por los 2 métodos obtener las siguientes cetonas: a,- 2-meti1, pentanona b.- metil,propil cetona c- metil, fenil cetona d.- metil,propil cetona PROPIEDADES COMPARATIVAS ALDEHIDOS 1. Llevan el grupo R-COH en C Primario 2.- Son reductores 3.- Se preparan por oxidación de un alcohol primario

CETONAS 1. Llevan el grupo R-CO-R en C secundario 2.- No son reductores 3. Se preparan por oxidación de un alcohol secundario.

4.-Por oxidación de un solo ácido carboxilico.

4.- Por oxidación de 2 ácidos carboxi1icos.

EJERCICIOS 1.- Por cualquier método, obtener las siguientes cetonas: a.- di etil cetona b.- di butil cetona c. 2,5-di metil, 4 hexeno, 3-0na

ACIDOS CARBOXILICOS O GRUPO FUNCIONAL ; R- C-OH ----- TERMINACIÓN : Oico O R-C -H R- COOH Carbonilo Carboxilo

R-COOH R-OH Hidroxilo

La palabra CARBOXILO resulta de una contracción entre el nombre carbonilo de los aldehídos e hidroxilo de los alcoholes. NOMENCLATURA De acuerdo al sistema IUPAC se toma en cuenta el número de átomos de C con la terminación OICO ** También se les nombra con los nombres vulgares que hacen referencia al origen del cual provienen; por ello se debe conocer los 2 nombres. C2 C3 C4 C5

CH3-COOH C2H5-COOH C3H7-COOH C4H9-COOH

Etanoico Propanioco Butanoico Pentanoico

Acido Acético Propiónico Butirico Valeriano

INSATURADOS Oleico C17H33-COOH (l doble enlace) CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Linóleico C17H31-C00H (2 dobles enlaces)CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)4COOH Linolénico C17H29-C00H (3 doble enlace) CH3-(CH2)3-CH=CH-CH=CH-CH=CH(CH2)3-COOH Los denominados ácidos grasos son aquellos que forman las grasas y los aceites y son a partir del Carbono 15. MÉTODOS DE OBTENCIÓN 1.

POR OXIDACIÓN DE LOS ALDEHIDOS

Carlos Iza Tobar

R-CO AL

+

½ O2 --------

CH3-COH Etanal

+

½ O2 -----

R-COOH OICO CH3-COOH Etanoico

2. TRATANDO UNA SAL ALCALINA CON ACIDO CLORHÍDRICO R-COONa

+

Fenil-COONa Benzoato de Na

½ O2 +

HCl

--- NaCl +

R-COOH

--- NaCl +

Fenil-COOH Acido Benzoico Acido Fenil Metanoico

PROPIEDADES Los ácidos carboxilicos por ser orgánicos y sus átomos estar unidos por coooalencia, tienen una muy baja constante de ionización; por ello, que son de acción débil, Ej. el ácido acético llamado vinagre en solución diluida se frota en el cuerpo para bajar la temperatura; también se lo utiliza en las ensaladas y mayonesas; esta actitud es contraria a los ácidos minerales como el sulfúrico, clorhídrico, nítrico, que por tener una elevada constante de ionización son muy fuertes (producen quemaduras). Los ácidos orgánicos tienen un PH entre 4 y 6.9, en cambio los inorgánicos tienen un PH de 0 a 2. ÁCIDOS BICARBOXILICOS Son aquellos ácidos que tienen 2 agrupaciones carboxílicas como: Acido Oxálico o etano di oico HOOC-COOH Acido Malónico o Propano di oico HOOC -CH2-COOH EJERCICIOS 1. Consultar las fórmulas de los siguientes ácidos: a. A. Salicílico b. A. Acetil salicílico (Aspirina) c. A. Láctico d. A. Pirúvico 2. Realizar las fórmulas de los siguientes ácidos: a. Butano di oico b. Buteno di oico o maleico c. Butino di oico d. 2-metil, 4-ino, hexanoico 3. Por cualquier método, obtener los siguientes compuestos: a. Fenil butanoico b. 2-fenil butanoico c. A. Palmítico d. A. Esteárico e. A. Oleico f. A. Linoleico g. A. Linolénico h. A. láurico MECANISMO DE TRANSFORMACIÓN OL_AL_OICO Por oxidación de un alcohol primario se obtiene un aldehído, Por oxidación de un aldehído se obtiene un acido carboxílico. En cambio, en proceso inverso; es decir que por reducción de

Carlos Iza Tobar

un acido se obtiene un aldehído y por reducción de un aldehído se obtiene un alcohol primario. OL------I (HOH) ------ AL --- II OICO ---------------------- ------------ OL -------------------IV

AL

Oxidación

------------------ OICO III (HOH) Reducción

EJERCICIOS: MECANISMO I DE: OL a AL R-CH2OH

+

CH3-CH2OH

½ O2 -------- +

½ O2

H2O

+

-------- H2O

R-COH + CH3-COH

Etanal

MECANISMO II de: AL a oico R-COH

+ ½ O2

CH3-COH

+

------

R-COOH

½ O2 ----

CH3-COOH

MECANISMO III de: Oico a Al R-COOH

+ H2

CH3-COOH + H2

-----

H2O

+ R-COH

---

H2O

+

CH3-COH

MECANISMO IV de: Al a OL R-COH

+ H2 ------

CH3-COH +

H2 ------

R-CH2OH CH3-CH2OH

Etanol

EJERCICIOS: 1. Transformar el 1-butanol a ácido butanoico

ESTERES O GRUPO FUNCIONAL: R-COO-R ---- R - C-O-R TERMINACIÓN: Ato de ilo Teóricamente se forma por la substitución de 1H de un ácido carboxí1íco por un radical Alquílico. NOMENCLATURA: Según la IUPAC, se toma en cuenta el número de átomos de C hasta el grupo COO y se emplea la terminación ATO seguida del nombre del radical. --También puede nombrarse con el nombre vulgar de los ácidos.

Carlos Iza Tobar

H-COO-CH3 Metanoato de metilo o formiato de metilo CH3-COO-CH3 Etanoato de Metilo o acetato de Metilo C17H33-COO-C5H11 Octadequenoato de pentilo o Oleato de Pentilo MÉTODOS DE OBTENCIÓN 1.- Accion de un acido carboxilico con un alcohol. Uti1izando Acido sulfúrico como deshidratante. R-COOH

+

R-OH ----- H2O

+

R-COO-R

CH3-COOH + C2H5OH ----- H2O Etanoico Etanol H2SO4

+

CH3-COO-C2H5 Etanoato de etilo

CH3-COOH +

Bencil-OH --- H2O + CH3-COO- Bencil Hidroxi benceno Bencil, etanoato de bencilo

EJERCICIOS: 1.- Poner las fórmulas de los siguientes compuestos: a.- Valeríanato de bencilo b.- Hexadecanoato de butilo c. Dodecanoato de propilo d.- Benzoato de metilo 2.- Realizar la obtención de los siguientes esteres: a.- Linoleato de propilo b.- Linolenato de pentilo PROPIEDADES Los esteres orgánicos están muy difundidos en la naturaleza, muchos de ellos tienen olores agradables y comunican la fragancia de las frutas, flores, aceites esenciales, por lo que sirven para la industria de perfumes, así como para condimentos, helados, mermeladas, refrescos, etc. Estas propiedades tienen los esteres de bajo peso molecular; los esteres de alto peso molecular son inodoros y sólidos de aspecto de cera, como sucede con la cera de abejas. Las ceras son esteres de elevado peso molecular en donde intervienen ácidos como el palmítico, el cerótico, el melicio (C30H61-COOH) y alcoholes como el Acetí1ico (C16H33OH) , el Cerílico (C26H53OH) y como Ej. comunes están la cera de abejas que es el palmitato de mericilo (C15H31-COO-C31H63) y ácido cerótico libre, junto con pequeñas cantidades de otros ácidos, alcoholes, esteres y aun hidrocarburos de elevado peso molecular, se emplea en la fabricación de espermas, bacerolas, tintas litográficas, revestimiento de impermeables, cera para modelar, etc. La cera de carnahulsa que se encuentra cubriendo las hojas de una palmera brasilera es semejante a LA CERA DE ABEJAS. La LANOLINA que se encuentra en la lana de las ovejas, la misma que se separa, lavando la lana, y contiene como principal alcohol al Colesterol, que se lo emplea en la fabricación de ungüentos, cremas, debido a su acción emulsionante.