Grupos Funcionales de Quimica Organica 2012

1

GRUPOS FUNCIONALES

En la sociedad, las personas están agrupadas en familias, así tenemos que los Pérez, a los

López, a los Sánchez, etc; los integrantes de cada familia tienen algo en común: el apellido;

de manera análoga, en química, cada compuesto orgánico pertenece a un conjunto llamado

serie homóloga, sus miembros presentan en su estructura un átomo o grupos de átomos

que los identifica denominado grupo funcional.

En un hidrocarburo, los hidrógenos pueden ser sustituidos por otros átomos (grupos

funcionales), lo cual implica ruptura y formación de enlaces, siempre y cuando se respete el

número correcto de enlaces químicos de los carbonos. La evidencia experimental indica que

la presencia de estos átomos en la estructura de un hidrocarburo da origen a una sustancia

con propiedades físicas y químicas diferentes.

El grupo funcional controla el modo como la molécula se comporta o funciona. En otras

palabras, la química de una molécula orgánica está determinada en gran medida por los

grupos funcionales que contiene. Cuando la molécula contiene varios grupos funcionales

diferentes, podemos suponer que sus propiedades son una mezcla promedio de las

características de esas funciones. En consecuencia, al lugar de la molécula orgánica en

donde se encuentra localizado el grupo funcional se le conoce como sitio de reactividad.

Hasta ahora hemos visto dos grupos funcionales: los doble enlaces en los alquenos y los

triples enlaces en los alquinos.

La nomenclatura de la IUPAC de los compuestos orgánicos es con base en los grupos

funcionales que están presentes.

A continuación, se presenta un cuadro resumen de las características de los grupos

funcionales.

R Cadena principal unida al grupo funcional.

La cadena principal puede ser cíclica.

Ar Aromático unido a un grupo funcional.

0

Compuesto Grupo Funcional Fórmula General Prefijo Sufijo Ejemplos

Fórmula Semidesarrollada Nomenclatura Nombre

Alcoholes (Fenoles)

- OH R – OH Ar - OH

Hidroxi -ol

CH3 – OH -OH

-ol Alcohol --ílico

Metanol Alcohol Metílico

Fenol (Hidroxibenceno) Derivados

Halogenados Halogenuros de

Alquilo

- X X = F, Cl, Br, I

R – X Ar - X

Halo (cloro, flúor)

Haluro

CH3 – Cl -Cl x—uro de R-ilo

# x--R

Cloruro de Metilo Clorometano Clorobenceno

Éteres - O - R – O –R Ar – O – R Ar – O – Ar

Alquiloxi -eter CH3 – O – CH2 – CH3

# R oxi - R R il – R il – Éter

R oxi - R

Metoxipropano Metil-propil-Éter

Aldehídos – C – H

װ O

R– CHO Ar - CHO

Formilo Carbohaldehído CH3 - CHO # R – R al

Nombre común Posiciones (α, β, γ)

Etanal Acetaldehído

Cetonas – C –

װ O

R – CO –R Ar – CO – R Ar – CO – Ar

Oxo Carbonilo

- ona

CH3– C – CH3

װ O

R il – R il – cetona # R ona

Propanona Dimetilcetona

Ácidos Carboxílicos

– C – OH װ O

R – COOH Ar – COOH

Carboxilo -Ácido

carboxílico

CH3– C – OH

װ O

Ácido – R oico Ácido # dicarboxílico

Nombre común

Ácido Etanoico Ácido Acético

Ésteres – C – O –

װ O

R – C – O – R װ O

Alquiloxi Alquilcarboxilan

o

CH3– C – O – CH3

װ O

R ato de R ilo Nombre común

Etanoato de metilo Acetato de metilo

Sales Orgánicas

– C – O – M װ O

R – C – O – M װ O

H– C – O – Na

װ O

R ato de metal Nombre común

Metanoato de sodio Formato de sodio

Anhídridos – C – O – C –

װ װ O O

R – C – O – C – R װ װ O O

CH3 – C – O – C – CH2 – CH3

װ װ O O

Anhídrido R oico-R oico Anhídrido R oico

Anhídrido Etanoico-Propanoico

Amidas – C – NH2

װ O

R – C – NH2

װ O

Carbonilo Carboxamida

CH3 – C – NH2

װ O

R amida Nombre común

Etanamida Acetamida

Amina - NH2 R– NH2 Amino Aminas CH3 – NH2 R amina Metilamina

Haluro de Ácido

– C – X װ O

R – C – X װ O

Halocarbo

nilo

-Haluro de

carbonilo

CH3 – C – Br

װ O

X uro de R oilo Bromuro de Acetilo

Nitrilos - C = N R - C = N Ciano Carbonitrilo CH3 - C = N

R ano – nitrilo Nombre común Cianuro de R ilo

Etanonitrilo Acetonitrilo

Cianuro de metilo

1

Compuesto Grupo Funcional Nombre del Grupo

Funcional

Fórmula

General

Ejemplos

Fórmula Semidesarrollada Nomenclatura Nombre

Alcoholes (Fenoles)

- OH Hidroxilo R – OH Ar - OH

CH3 – OH -OH

-ol Alcohol --ílico

Metanol Alcohol Metílico

Fenol (Hidroxibenceno) Derivados

Halogenados Halogenuros de

Alquilo

- X X = F, Cl, Br, I

Halo R – X Ar - X

CH3 – Cl -Cl x—uro de R-ilo

# x--R

Cloruro de Metilo Clorometano Clorobenceno

Éteres - O - Oxo R – O –R Ar – O – R Ar – O – Ar

CH3 – O – CH2 – CH3

# R oxi - R R il – R il – Éter R..il oxi – R..il

Metoxipropano Metil-propil-Éter

Aldehídos – C – H

װ O

Formilo R– CHO Ar - CHO

CH3 - CHO # R – R al

Nombre común Posiciones (α, β, γ)

Etanal Acetaldehído

Cetonas – C –

װ O

Carbonilo R – CO –R Ar – CO – R Ar – CO – Ar

CH3– C – CH3

װ O

R il – R il – cetona # R ona

Propanona Dimetilcetona


– C – OH װ O

Carboxilo R – COOH Ar – COOH

CH3– C – OH

װ O

Ácido – R oico Ácido # dicarboxílico

Nombre común

Ácido Etanoico Ácido Acético

Ésteres – C – O –

װ O

Oxocarbonilo o Carboalcoxi

R – C – O – R

װ O

CH3– C – O – CH3

װ O

R ato de R ilo Nombre común

Etanoato de metilo Acetato de metilo

Sales Orgánicas

– C – O – M װ O

R – C – O – M

װ O

H– C – O – Na

װ O

R ato de metal Nombre común

Metanoato de sodio Formato de sodio

Anhídridos – C – O – C –

װ װ O O

R – C – O – C – R

װ װ

O O

CH3 – C – O – C – CH2 – CH3

װ װ O O

Anhídrido R oico-R oico Anhídrido R oico

Anhídrido Etanoico-Propanoico

Amidas – C – NH2

װ O

Carboxamida R – C – NH2

װ O

CH3 – C – NH2

װ O

R amida Nombre común

Etanamida Acetamida

Amina - NH2 Amino R– NH2 CH3 – NH2 R amina Metilamina

Haluro de Ácido

– C – X װ O

Halocarbonilo R – C – X

װ O

CH3 – C – Br

װ O

X uro de R oilo Bromuro de Acetilo

0

ALCOHOLES

¿Qué alcoholes conoces? El alcohol que compras como antiséptico en la farmacia es uno de

ellos; otro es el que encontramos en la cerveza, el vino, el tepache, o bien el que contienen

los perfumes y algunos medicamentos.

Los alcoholes y fenoles se encuentran abundantemente en la naturaleza: son compuestos

orgánicos en los cuáles un grupo hidroxilo -OH está unido a un hidrocarburo.

Compuesto Grupo Funcional Nombre del

Grupo Funcional Fórmula General

Alcohol - OH Hidroxilo R – OH

Ar – OH

Los alcoholes se clasifican en primarios, secundarios y terciarios, según la función

hidroxilo esté unida a un carbono primario, secundario o terciario.

CH3

CH3 – CH2 – OH CH3 – CH – CH3 CH3 – C – CH3

OH OH

Alcohol primario Alcohol secundario Alcohol terciario

Como sabemos, el,carbono primario es aquel que tiene u solo sustituyente R; secundario el

que tiene dos sustituyentes R, terciario, el que tiene tres sustituyentes R, y cuaternario, el

que está totalmente sustituido. R Cadena hidrocarbonada.

Los compuestos en los que el hidroxilo se encuentra unido a un anillo aromático (benceno)

se les llama fenoles.

OH IUPAC Común

Hidroxibenceno Fenol

1

Ahora bien, por el número de grupos hidroxilo en una molécula orgánica, los alcoholes se

clasifican en monoalcoholes (un grupo hidroxilo) y polialcoholes (alcohol

polihidroxilado).

CH3 – CH2 – OH CH2 – CH – CH2

OH OH OH

Monoalcohol Polialcohol

NOMENCLATURA IUPAC DE LOS ALCOHOLES

1.- Elegir la cadena más larga de átomos de carbono que contenga el o los grupos – OH.

2.- Numerar la cadena de manera que cada átomo de carbono al que este unido un -OH

tenga el número más bajo posible. Dicho de otra manera, se asigna el número uno al

carbono del extremo más cercano al grupo hidroxilo.

3.- Si hay más sustituyentes en la cadena principal, nombrarlos de la manera

acostumbrada.

4.- Nombra la cadena principal y sustituye la o final del nombre del hidrocarburo del cual

procede por la terminación “ol, diol, triol, etc” según el número de hidroxilos

presentes. La posición de cada grupo hidroxilo se indica mediante un número que se

coloca antes del nombre.

5.- Los alcoholes insaturados (doble o triple enlace) se nombran de tal manera que el

grupo hidroxilo tenga el número menor y no la posición de la insaturación.

3 2 1

CH3 – CH2 – CH2 – OH 1-propanol 1 CH3 2-metil-2-propanol

CH3 – 2 C – OH Terbutanol

3 CH3

OH OH OH

CH3 - CH – CH – CH – CH2 – CH2 – CH3 2,3,4-heptanotriol 1 2 3 4 5 6 7

CH3

CH3 – CH2 – CH2 – CH – CH2 – C – CH2 – CH3 4,4-dimetil-2-propil-1-hexanol 2 3 4 5 6

1 CH2 CH3

OH OH

CH3 – C ≡ C – CH – C ≡ C – CH – CH3 5-secbutil-3,6-octadiin-2-ol 8 7 6 5 4 3 2 1

CH3 - CH3 5-secbutil-3,6-octadiinol-2

CH3 – CH3

2

1

OH CH3

Ciclopropanol 3-metilciclobutanol

OH

OH

3-ciclohexen-1-ol

3-ciclohexenol

Otra forma de nombrar a los alcoholes es poniendo la palabra alcohol, seguida del nombre

del radical alquílico (nomenclatura común).

CH3 – CH2 – OH Etanol 1 CH3 2-metil-2-propanol

Alcohol Etílico CH3 – 2 C – OH Terbutanol

3 CH3 Alcohol Terbutílico

Otro procedimiento para nombrar los alcoholes de estructura pequeña es considerarlos como

derivados del carbinol (C – OH) como base, escribiendo los nombres de los radicales que

contenga y después la palabra “carbinol”.

CH3 2-metil-2-propanol CH3 2,2-dimetil-1-propanol

CH3 – C – OH Alcohol Terbutílico CH3 – C – CH3 Alcohol Neopentílico

CH3 Trimetilcarbinol CH2 – OH Terbutilcarbinol

CH2 – CH2 – CH3 3-metil-3-hexanol

CH3 – C – OH metal, etil, propilcarbinol

CH2 – CH3.

Recordemos que, al igual que en otros compuestos, el grupo principal se cataloga como

sustituyente y no como función; por lo tanto, la nomenclatura para alcoholes,

considerándolos como grupo hidroxilo (OH), o como sustituyente es:

CH3

OH

CH3 - CH – CH2 – CH3 1 2 3 4 OH

2-hidroxibutano 2-metil-hidroxibenceno

m-metil-hidroxibenceno m-metil fenol

2

3

3

Los fenoles son considerados alcoholes aromáticos con propiedades químicas muy

diferentes, donde el grupo hidroxilo está unido directamente a un anillo aromático como el

benceno. Su fórmula general es Ar – OH. El miembro más sencillo es el fenol. Aunque la

mayoría de los fenoles tienen nombres triviales que son aceptados por la IUPAC, en general

se pueden nombrar de acuerdo con las reglas que se aplican para el benceno y sus

sustituyentes.

OH IUPAC Común

Hidroxibenceno Fenol

OH

2-metil-1-hidroxibenceno O-metil-hidroxibenceno

CH3 2-metil-hidroxibenceno O-metil fenol

OH

Cl 3-cloro-1-hidroxibenceno m-cloro-hidroxibenceno

3-cloro-hidroxibenceno m-clorofenol

OH

OH

1,2,3-trihidroxibenceno

OH

CH2 - OH

Alcohol Bencílico Alcohol fenilmetílico

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALCOHOLES

Los primeros 11 alcoholes normales son líquidos, pero del duodecanol en delante son

sólidos. Los alcoholes son incoloros y muchos de ellos presentan un olor característico. Los

alcoholes de menor masa molar y los más ramificados se disuelven en agua. Debido a los

grupos –OH y a los puentes de hidrógeno que forman, los alcoholes tienen puntos de fusión

y ebullición más altos que los hidrocarburos de los que provienen. Estas propiedades se

incrementan aún más en los polialcoholes.

4

Alcano Puntos de Ebullición °C Alcohol Puntos de Ebullición °C

Metano -161 Metanol 65

Etano -88 Etanol 78.5

1,2-etanodiol 197

Propano -45 n-propanol 97.4

1,2,3-propanotriol 290

A partir de los alcoholes se obtienen series homólogas como ésteres, halogenuros de alquilo

y cetonas.

UTILIDADES DE LOS ALCOHOLES

Los alcoholes tienen un valor comercial considerable debido a sus diversas aplicaciones.

Alcohol Fórmula Aplicaciones

Metanol CH3 – OH

Conocido como alcohol de madera, muy tóxico, se usa

como disolvente de pinturas y barnices. Sirve también

para combustibles de automóviles. Se usa como materia

prima en la síntesis de sustancias como el ácido, acético,

adhesivos, fibras,plásticos y colorantes.

Etanol CH3 – CH2 – OH

Puede obtenerse de la caña de azúcar. Se emplea en la

preparación de bebidas alcohólicas y de productos

químicos farmacéuticos y de perfumería. Sirve como

combustible, adicionado a la gasolina. Se utiliza para

curaciones como desinfectante.

Etilenglicol

1,2-Etanodiol OH – CH2 – CH2 – OH

Se emplea como disolvente y anticongelante.

Glicerina

1,2,3-propanotriol

OH – CH2 – CH2 – CH2 – OH

OH

Se obtiene de algunas grasas y aceites, se emplea en la

preparación de cosméticos, su sabor es dulce por lo que

se utiliza en la preparación de jarabes en medicina y

productos alimenticios, en general, se usa como

lubricante, anticongelante y plastificante y en la

fabricación de explosivos como la nitroglicerina..

Hidroquinona

p-dihidroxibenceno

p-dihidroxifenol

OH

OH

Se utiliza como revelador fotográfico, en radiología, en la

industria hulera por sus propiedades antioxidantes, la

cosmetología lo usa en la preparación de cremas por su

acción blanqueadora.

Ácido Pícrico

2,4,6-trinitrofenol

OH

NO2 NO2

NO2

Se utiliza en medicina por su poder antiséptico en el

tratamiento de quemaduras.

Alcohol Feniletílico

CH2 – CH2 – OH

Es el componente principal de la esencia de las rosas.

5

DERIVADOS DE HALÓGENOS O HALOGENUROS DE ALQUILO HALOGENUROS

DE ARILO

Muchos juguetes, empaques, tuberías, entre otras cosas, están elaborados con cloruro de

polivinillo, mejor conocido como PVC, una macromolécula formada por el cloroeteno y

perteneciente a la familia de los Halogenuros de Alquilo.

Los halogenuros de alquilo se forman cuando uno o más átomos de halógenos (Cl, F, Br o I)

sustituyen a uno o más átomos de hidrógeno de un hidrocarburo.



Halogenuro de

Alquilo - X Halo

R – X

Ar – X

R puede ser un radical alquilo o cicloalquilo o bien arilo (halogenuros de arilo).

NOMENCLATURA IUPAC DE LOS HALOGENUROS DE ALQUILO O ARILO

Los derivados halogenados se pueden nombrar de 2 formas distintas:

1. Escribir el nombre del halógeno (X) con terminación “uro”, seguido de la preposición

“de” y después el nombre del radical. Nomenclatura Común.

2. También se pueden nombrar considerando al halógeno como sustituyente, indicando

su posición y después el nombre del hidrocarburo correspondiente. Nomenclatura

IUPAC.

3. Si se trata de una cadena arborescente se enumera teniendo preferencia el halógeno

sobre la arborescencia.

4. Para nombrar la estructura van primero las arborescencias y después los halógenos.

5. Para numerar tiene preferencia el halógeno sobre la insaturación (doble o triple

enlace).

IUPAC Común

CH3 – Cl Clorometano Cloruro de metilo

CH3 – CH2 –CH3 2-bromo-propano Bromuro de isopropilo

Br

I

CH3 – CH2 – C – CH3 2-metil-2-yodo butano Yoduro de terpentilo

CH3

6

IUPAC Común

Cl Clorociclopentano Cloruro de ciclopentilo

CH3 F F

CH3 – CH – C – CH2 – CH 4,5-dimetil 2,4-diflúorhexano

CH3 CH3

I

CH ≡ C – C – CH3 2-metil - 2-yodo-3-butino

CH3

Cl

Cl – C – Cl Tetracloruro de carbono

Cl

NH2

3,4,5-tribromo-amino-benceno

3,4,5-tribromoanilina

Br Br Br

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS HALOGENUROS DE ALQUILO

Los monohaloalcanos tienen puntos de ebullición ligeramente mayores que los alcanos del

mismo peso molecular y aumentan al incrementarse el tamaño del halógeno. Los bromuros y

yoduros son generalmente más densos que el agua, en tanto que los cloruros y fluoruros son

menos densos que el agua.

Todos los haluros orgánicos son insolubles en agua..

Nombre del Halogenuro de

Alquilo Punto de Ebullición °C

Punto de Fusión

°C

Densidad

gr/ml

Yoduro de metilo 42.4 -66 2.279

Fluoruro de metilo -78 -142 0.579

Triclorometano 62 -63 1.489

UTILIDADES DE LOS HALOGENUROS DE ALQUILO

Los halogenuros de alquilo abundan también en la naturaleza, particularmente en el mundo

marino. La importancia de los halogenuros de alquilo en la industria química la justifica su

gran capacidad para reaccionar, originando diversas transformaciones.

Derivado Halogenado Aplicación

7

Tetracloruro de carbono (CCl4) Disolvente industrial, agente de limpieza,

lavado en seco y extinguidor, de uso limitado

por ser muy tóxico y cancerígeno.

Bromuro de metilo (CH3 Br) Veneno para algunos roedores

Cloruro de etilo (CH3 Cl) Empleado para preparar antidetonantes para

la gasolina.

Hexacloruro de benceno (C6Cl6) Insecticida

Haloetano (CF3CHClBr) Buen anestésico, sustituto del cloroformo.

Clorofluorocarbonos (CFC) Propelentes de aerosoles y refrigerantes.

Hoy en día el CCl3F (freón 11) y el CCl2F2

(freón 12) empiezan a sustituirse por agotar

la capa de ozono.

Diclorodifeniltricloroetano (DDT) Insecticida muy eficaz, pero se acumula en

el ambiente y produce cáncer.

p-diclorobenceno Ingrediente activo para combatir a la polilla,

sustituye al naftaleno.

Tetraflùor-etileno (C2F4)n

Teflón

Monómero del teflón.

Polímero estable al calor, utilizado en

recrubrimientos de metales.

ÉTERES

Los éteres son óxidos orgánicos, sustancias que podemos suponer derivados de los

alcoholes por sustitución del hidrógeno del grupo hidroxilo por un radical alquilo o aromático

(arilo, Ar). También se suponen derivados del agua al sustituir sus dos átomos de hidrógeno

por radicales orgánicos.



Éteres - O - Alquiloxi

Oxo

R – O – R Ar – O – R Ar – O – Ar

8

Los éteres se clasifican en simples o simétricos si los radicales unidos al oxígeno son

iguales, y cuando son diferentes son simétricos o mixtos.

CH3 – O – CH3 Éter simétrico o simple

CH3 – O – CH2 – CH3 Éter asimétrico o mixto

Los éteres cíclicos son aquéllos en los que el átomo de oxígeno forma parte de una cadena

hidrocarbonada cíclica. (anillos heterocíclicos).

NOMENCLATURA DE LOS ÉTERES

Para nombrar a los éteres sencillos se utiliza el sistema común, en donde hay varias

formas de nombrarlos.

SISTEMA COMÚN

1. Si se logran identificar los radicales (alquilo saturados lineales y no lineales, arilo,

insaturados), se nombran los radicales por orden de complejidad y al final la palabra

éter.

CH3 – O – CH3 dimetil éter o éter dimetíico

CH3 – O – CH2 – CH3 metil-etil éter

2. Utilizando la partícula “oxi”, se escribe en medio del nombre de los radicales

orgánicos, de los cuales se escribe primero el más simple.

CH3 – O – CH2 – CH3 metil oxi etil

3. Considerándolos como óxidos cuando los radicales son iguales.

CH3 – O – CH3 óxido de metilo.

Con éteres más complicados se emplea el sistema IUPAC.

SISTEMA IUPAC

1. Nombrar al alcano correspondiente, anteponiendo la abreviatura del nombre del otro

radical con la terminación “oxi”, que indica el grupo funcional llamado “alcoxi” (R-O-)

y “aroxi” (Ar – O -), tomándolo como sustituyente de la cadena más compleja,

indicando su posición.

2. Los éteres cíclicos tienen nombres convencionales y se la palabra óxido ya que son

considerados como tales compuestos.

CH3 – O – CH3 metoximetano

CH3 – O – CH2 – CH3 metoxietano

9

Compuesto Tipo Nomenclatura

IUPAC Común

CH3 – CH2 – CH3 – O – CH3 – CH2 – CH3 s Propoxipropano

di-n-propil éter éter di-n-propílico Óxido de propilo propil-oxi-propil

CH3 – CH2 – CH2 – O – CH3 – CH2 – CH2 – CH3 A Etoxibutano etil-butil éter etil-oxi-butil

CH3 – CH2 – CH3 – CH – CH2 – CH3

O – CH3

A 3-metoxihexano Metil-3-hexil-éter Metil-oxi-3-hexil

CH3

CH3 – C – O – CH2 – CH3

CH3

A 2-metil-2-etoxi

propano etil-terbutil éter etil-oxi-terbutil

- o – CH2 – CH2 – CH3

A propoxiciclohexano propil-ciclohexil éter

propil-oxi-ciclohexil

O

S fenoxibenceno

difenil éter éter difenílico fenil-oxi-fenil

óxido de fenilo O CH3

A metoxibenceno metil-feniil-éter metil-oxi-fenil

CH2 – CH2 – CH2

O – CH3 O – CH3

A 1,3-dimetoxipropano

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ÉTERES

Los puntos de fusión y ebullición de los éteres son comparables a los de los hidrocarburos de

peso similar. La mayoría de los éteres son inmiscibles con el agua, los éteres son buenos

disolventes de la mayoría de los compuestos orgánicos.

Nombre del Éter Punto de Ebullición °C Punto de Fusión

°C

Densidad

gr/ml

Dimetil éter -25 -140 0.66

Dietil éter 35 -116 0.71

Etil metil éter 8 - 0.72

Di-n-propil éter 91 -122 0.74

Diisopropil éter 68 -60 0.74

Fenil metil éter 154 -37 0.99

Difenil éter 259 27 1.07

UTILIDADES DE LOS ÉTERES

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Los éteres son los menos reactivos de entre los diversos compuestos orgánicos que

contienen oxígeno. Debido a su inercia y su baja solubilidad en agua son útiles como

disolventes de extracción de productos orgánicos de plantas u otros materiales y como

medios de reacción en síntesis orgánicas. El éter de mayor importancia comercial es el dietil

éter (éter etílico) o simplemente éter, el cual se obtiene a través de la deshidratación del

etanol con ácido sulfúrico.

H2SO4

2 CH3 – CH2 – OH CH3 – CH2 - O – CH2 – CH3 + H2O

Compuesto Aplicación

Éter Etílico Disolvente de grasas y ceras y se usa en

medicina como anestésico.

Guayacol

Se emplea en la industria farmaceútica en

las formulaciones de productos

expectorantes.

Metil terbutil éter

Se agrega a la gasolina sin plomo para

mejorar su actividad y las características de

combustión.

Eter diisopropílico Se emplea para extraer la nicotina del

tabaco.

Vainillina Utilizado en la industria alimentaria como

saborizante.

ALDEHÍDOS

11

Muchas frutas deben su olor y sabor característico a los aldehídos. Los aldehídos son

compuestos orgánicos que en su estructura presentan un grupo muy importante llamado

carbonilo (C = O), Este grupo les proporciona un gran reactividad desde el punto de vista

químico, ya que es capaz de producir ácidos carboxílicos con mucha facilidad.

Un aldehído se forma cuando un grupo alquilo (R) o arilo (Ar) y un átomo de hidrógeno

se unen al átomo de carbono del carbonilo.



Aldehído

– C –

O

– C – H

O

Carbonilo

Formilo

R – CHO

Ar – CHO

Se puede observar que el grupo carbonilo de los aldehídos contiene un hidrógeno, a

diferencia de las cetonas, que tienen dos grupos R o Ar unidos al oxígeno.

– C – H – C –

O O

Aldehído Cetona

Esta diferencia estructural le confiere mayor reactividad a los aldehídos.

Si el radical en el grupo aldehído es de alquilo será un aldehído alifático y si es de arilo será

un aldehído aromático.

R – C – H Ar – C – H

O O

Aldehído Alifático Aldehído Aromatico

La palabra “aldehído” significa alcohol deshidrogenado. Debido a que los aldehídos se

forman cuando en los alcoholes primarios, su grupo funcional y el carbono al que está unido

pierden dos átomos de hidrógeno (oxidación leve de alcoholes primarios).

CH3 – CH2 – OH oxidación leve

CH3 – CH – OH CH3 – C – H + H2

H O

Alcohol primario Aldehído

NOMENCLATURA IUPAC DE LOS ALDEHÍDOS

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Los nombres sistemáticos de los aldehídos se designan de acuerdo con las reglas de la

IUPAC.

1. Seleccionar la cadena principal más larga que contenga al grupo funcional aldehído (-CHO).

CH3

CH3 – CH – CHO Cadena principal

2. Numerar la cadena asignando el número 1 al carbono del formilo.

CH3

CH3 – CH – CHO 3 2 1

3. Expresa los números y posiciones de los sustituyentes de la forma usual.

4. Denomina el compuesto reemplazando la letra - o terminal del hidrocarburo por el

sufijo “- al”. Si en la cadena principal se tiene de dos o mas grupos aldehídicos, se

utilizan los sufijos: dial, trial, tetral, pental respectivamente.

5. Si en la cadena principal hay la presencia de arborescencias se enumera usando la

numeración mas simple, teniendo preferencia el grupo aldehído.

6. Si en la cadena principal hay la presencia de arborescencias e insaturaciones se

enumera usando la numeración mas simple, si la combinación de números es la

misma, entonces tiene preferencia la insaturación.

7 6 5 4 3 2 1

CHO – CH2 – CH – CH2 – CH = CH – CHO 4-ciclopropil- 2-hepten-1,7-dial

4-ciclopropil- 2-heptendial-1,7

7. Si el grupo aldehído se encuentra unido a un anillo o ciclo, la nomenclatura de los

compuestos se logra agregando la palabra “carboxaldehído o calbaldehído” al

nombre del cicloalcano.

CHO Ciclopentanocarboxaldehído

Ciclopentanocarbaldehído

Ciclopentanal

Nota: Los aldehídos no caben en el ciclo, por lo que, la función debe sacarse del anillo.

CH2

C CH2 C – H

O O

Compuesto Nomenclatura

IUPAC

Metanal

13

H – C – H

O

CH3 – C – H

O

Etanal

CH3 – CH2 – C – H

O

Propanal

CH3 – CH2 – CH2 – CHO Butanal

CH3

CH3 – CH – CHO 2-metilpropanal

Br CH3

CH3 – CH – CH – CH2 – CHO 3-metil-4-bromopentanal

CH2 = CH – CH3 propenal

CHO

Cl

3-

clorociclohexanocarbaldehído

CHO Bencenocarboxaldehído

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALDEHÍDOS

Los aldehidos más sencillos son líquidos, pero a temperatura ambiente, excepto el metanal y

los de mayor cadena, son sólidos. Los puntos de fusión y ebullición son menores a los de los

alcoholes análogos. Los aldehídos hasta de cuatro átomos de carbono son muy solubles en

agua; la solubilidad decrece a medida que aumentan los átomos de carbono en la molécula.

Los aldehídos con bajo peso molecular tienen ,por lo general, olores penetrantes y

desagradables, mientras que los de peso molecular elevado presentan aromas agradables,

como el de algunas frutas y perfumes. Su grupo carbonilo reacciona fácilmente nuevos

compuestos.

Nombre del Éter Punto de Ebullición °C Punto de Fusión

°C

Densidad

gr/ml

Metanal -21 -92 0.82

14

Etanal 21 -123 0.78

Propanol 49 -81 0.81

butanal 75 -97 0.82

propenal 53 -88 0.84

Benzaldehído 179 -26 1.05

UTILIDADES DE LOS ALDEHÍDOS

En general, los aldehídos son elementos fundamentales para la fabricación de plásticos,

tintes textiles, aditivos y otros compuestos químicos.


Formaldehído (solución acuosa al 40 %)

Se utiliza como desinfectante y consrvador

de piezas anatómicas, dicha solución se

conoce como formol.

Benzaldehído Se emplea para producir perfumes,

productos farmacéuticos y colorantes..

Metanal

Aldehído de mayor importancia en la

industria química, ya que se emplea para

sintetizar compuestos orgánicos, fábricar

resinas sintéticas y un tipo especial de

plástico duro, sobre todo cuando reacciona

con uréa, la cual se utiliza para botones,

partes de eelctrodomésticos y de

automóviles.

Cisretinal

Su origen es de la vitamina A. Este

compuesto interviene en la respuesta ocular

a la luz, lo que nos permite detectar la luz y

ver.

CETONAS

15

Te resulta familiar la palabra “acetona” Este compuesto también se llama propanona y por lo

general se utiliza como removedor de esmalte para uñas. La propanona pertenece a la serie

de las cetonas, las cuales se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza y con

frecuencia tienen olores muy agradables..

Las cetonas son compuestos son compuestos orgánicos que, al igual, que los

aldehídos tienen un grupo carbonilo, el cual se une a dos radicales que pueden ser de

alquilo, arilo o uno y uno.



Cetonas

– C –

O Carbonilo

R – CO - R

Ar – CO – R´

Ar – CO – Ar´

El carbono del carbonilo es secundario porque está unido a otros dos átomos de carbono.

Por lo regular, las cetonas se obtienen a partir de la oxidación de los alcoholes secundarios.

oxidación

CH3 – CH – CH3 CH3 – C – CH3 + H2

OH O

Alcohol secundario Cetona

Las cetonas a diferencia de los ácidos carboxílicos y los aldehídos tienen un grupo carbonilo

puro.

CH3 – C – H CH3 – C – CH3 CH3 – C – OH

O O O

Aldehído Cetona Ácido Carboxílico

Las cetonas se clasifican en:

R – C – R R – C – Ar Ar – C – Ar

O O O

Cetona alifática cetona mixta cetona aromática cetona cìclica

NOMENCLATURA DE LOS CETONAS

Para nombrar a las cetonas sencillos se utiliza el sistema común.

SISTEMA COMÚN

C = O

16

1.- Se escribe el nombre de los radicales con la terminación “cetona”.

CH3 – C – CH3 CH3 – C – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – CH – C – CH2 – CH2 – CH3

O O CH3 O CH3

Dimetil cetona metil-propilcetona isopropil-secbutilcetona

2.- Si el grupo funcional está unido a un anillo bencénico, a este se le llama fenona y se

escribe después del nombre trivial de la cetona.

SISTEMA IUPAC

1.- Seleccionar a la cadena principal que contenga al grupo carbonilo.

CH3 – CH2 – C – CH2 – CH3

CH3 O CH3

2.- En las cetonas de cadena abierta, numera la cadena hidrocarbonada más larga

partiendo del extremo que origine el menor número posible al grupo carbonilo y las

arborescencias, las cuales se nombran como en las funciones anteriores.

1 2 3 4 5 6

CH3 – CH2 – C – CH2 – CH2 – CH3

CH3 O CH3

3.- En las cetonas cíclicas, asigna el número 1 al átomo de carbono del carbonilo.

O

1 Cl

4 Escribir el nombre del hidrocarburo correspondiente, con terminación “ona”, “diona”,

“triona”, según contenga uno, dos o tres grupos carbonilos, respectivamente.

CH3 – CH2 – C – CH2 – CH2 – CH3 2,4-dimetil-3-hexanona

CH3 O CH3 isopropil-secbutilcetona

O

1 Cl 2-cloro-ciclohexanona


IUPAC Común

CH3 – CH2 – C – CH3

O Butanona Metil-etilcetona

17

CH3 – C – CH2 – CH2 – CH3

O

2-pentanona Metil-n-propilcetona

CH3

CH3 – CH2 – CH3 – C – C – CH3

Cl O CH3

2,2–dimetil-3-cloro-hexanona isobutil-terbutil-cetona

O O

CH3 – C – CH2 – C – C – C

O CH3

2,4,6-heptatriona

CH3 – C – CH = CH3

O

3-buten-2-ona

3-butenona-2 Metil-vinilcetona

O

Ciclohexanona

O

2-ciclohexanona

C CH3

O Feniletanona metil-feniil-cetona

acetofenona

C

O Difenilmetanona Difenilcetona

Benzofenona

Cuando el grupo carbonilo en cetonas y aldehídos se considera sustituyente, se identifica

con la palabra “oxo”, y se indica su posición con el nombre correspondiente, esto sucede

cuando el compuesto tiene otros grupos funcionales de mayor importancia.

CH3 O

CH3 – CH – C – CH2 – OH CH3 – C – CH2 – CH2 – CHO

O

3-metil-2-oxo-1-pentanol 4-oxopentanal

PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS CETONAS

Las cetonas alifáticas con menos de 10 átomos de carbono son líquidos solubles en agua,

aunque la solubilidad disminuye al aumentar los átomos de carbono. Los puntos de ebullición

de las cetonas son ligeramente superiores a los de los aldehídos. Su grupo carbonilo es muy

18

reactivo químicamente, por lo que a partir de ellas se obtienen diversos compuestos. Son

importantes en bioquímica pues forman carbohidratos “cetosas” como la fructuosa.

Nombre de la cetona Punto de Ebullición °C Punto de Fusión

°C

Densidad

gr/ml

propanona 56 -95 0.79

2-butanona 80 -86 0.81

2-pentanona 102 -78 0.81

3-buten-2-ona 80 -6 0.86

Ciclopentanona 130 - -

Acetofenona 202 21 1.02

Benzofenona 305 48 1.08

UTILIDADES DE LOS CETONAS

Las cetonas son muy comunes y con frecuencia tienen olores muy agradables. Son además

compuestos muy reactivos y por eso resultan compuestos muy útiles para sintetizar otros

compuestos.


Acetona o propanona

Tiene un olor suave y agradable. Mezclada con alcohol, se utiliza en técnicas microbiólogicas de tinción, se emplea en grandes cantidades como disolvente de compuestos orgánicos, disuelve el barniz para uñas. Se utiliza como agente gelatinizante en explosivos.

2-butanona Es un producto de uso común en la industria

del revestimiento.

Otras cetonas importantes Hormonas: cortisona, progesterona

Azúcares: fructuosa

ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

El aceite, el vinagre, y hasta el jugo de limón resultan excelentes aderezos para distintas

ensaladas. Para muchas personas el sabor agrio del vinagre y del jugo de limón les es muy

agradable. Pero, ¿Qué provoca que estas sustancias tengan un sabor tan característico.

19

El vinagre debe su sabor al ácido acético, el zumo o jugo de limón, contiene ácido cítrico.

Ambos son ácidos orgánicos conocidos como ácidos carboxílicos.

Los ácidos carboxílicos son producto de la oxidación de alcoholes primarios y aldehídos.

CH3 – CH2 – OH oxidación

CH3 – C – OH + O2 CH3 – C – OH + H2O H H O

Alcohol primario Ácido Carboxílico

CH3 – CHO oxidación

CH3 – C – H + ½ O2 CH3 – C – OH O O

Aldehído Ácido Carboxílico

Los àcidos carboxìlicos se caracterizan por tener en su estructura el grupo funcional

carboxilo (COOH-), el cual se forma al unirse un grupo hidroxilo (OH) al grupo carbonilo

(C=O).




– C – OH

O

-COOH

Carboxilo R – COOH

Ar – COOH

Este tipo de compuestos en solución acuosa se ionizan, formando hidrogeniones o iones de

hidrógeno (H+) en una reacción reversible, situación que justifica su carácter ácido.

H2O

CH3 – COOH CH3 – COO- + H+

Los ácidos carboxílicos se clasifican en:

Àcidos carboxìlicos alifàticos (R-COOH)

Àcidos carboxìlicos aromàticos (Ar-COOH)

Los ácidos carboxílicos con cadenas hidrocarbonadas largas son los àcidos grasos, un

grupo esencial de compuestos que se encuentran en todas las células.

20

NOMENCLATURA DE LOS ÀCIDOS CARBOXÌLICOS

Los ácidos orgánicos pueden contener uno o más grupos carboxilo, ser saturados o no

saturados, de cadena abierta o cerrada y pueden tener además otros grupos funcionales en

su molécula.

SISTEMA IUPAC

1.- Escribe la palabra ácido antes de la del hidrocarburo del que proceden, en el que la

terminación –o se sustituye por –oico.

2.- Numerar la cadena hidrocarbonada màs larga (cadena principal) que contenga al

carboxilo.

3.- Al carbono del grupo carboxilo le corresponde el número 1.

4.- Indicar la posición de los sustituyentes como se ha venido realizando.

5.- En los ácidos carboxílicos cíclicos, el àtomo de carbono al que esta unido el carboxilo

llevará el número 1 y se usarà el sufijo –carboxìlico.

Br CH3 COOH

CH3 – CH – CH – COOH 4 3 2 1

Àcido-2-metil-3-bromobutanoico Àcido-ciclopropanocarboxìlico

COOH

1 Cl Àcido-4-isopropil-2-clorociclohexanocarboxìlico

CH2 – CH3

CH3

SISTEMA COMÙN

En la nomenclatura trivial, o común, la mayoría de los ácidos carboxílicos, se les identifica por

sus nombres comunes, haciendo referencia a los vocablos griegos o latinos, que reflejan su

origen o fuentes de obtención natural.


IUPAC Común

H - COOH Ácido metanoico Ácido fórmico

2

21

latín (formica “hormiga”)

CH3 - COOH Ácido etanoico Ácido acètico latín (acetum “vinagre”)

CH3 – CH2 – COOH Ácido propanoico

Ácido propiònico griego (propios “primero”)

por ser el primero en la serie con aspecto aceitoso

CH3 – CH2 – CH2 – COOH Ácido butanoico Ácido butìrico latín (butyrum “mantequilla”)

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH Ácido pentanoico Ácido valeriànico

latín (valere “raìz de valeriana”, ser fuerte)

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH Ácido hexanoico Ácido caproico

latín (capra “cabra”) al encontrase en la grasa de las cabras

CH3 – (CH2)5 – COOH Ácido heptanoico Ácido enàntico

griego (aenanthe “flores de enredadera”)

CH3 – (CH2)6 – COOH Ácido octanoico Ácido caprìlico latín (capra “cabra”)

CH3 – (CH2)7 – COOH Ácido nonanoico Ácido pelargònico

su èster se encuentra en “pelargonium roseum” geranio

CH3 – (CH2)8 – COOH Àcido decanoico Ácido caprico latín (capra “cabra”)

En este tipo de nomenclatura, los ácidos ramificados se nombran indicando la posición de la

ramificación con letras griegas, y esto es igual para los aldehídos. El carbono del ácido

carboxílico no cuenta y se principia con el carbono vecino al carboxilo.

Br CH3 Àcido-2-metil-3-bromobutanoico

CH3 – CH – CH – COOH Àcido--metil--bromobutìrico

, , , ,


IUPAC Común

CH2 = CH2 – COOH Ácido propenoico Ácido acrílico

COOH Ácido bencenocarboxìlico Ácido benzoico

22

COOH

Ácido-3-ciclopentenocarboxìlico -

CH3 COOH Ácido-3-metil-bencenocarboxìlico Ácido m-toluico

COOH OH

CH2 – C – C

COOH COOH

Ácido-2-hidroxi-1,2,3-

propanotricarboxílico Ácido cítrico

CH3 – CH2 – CH – CH2 – CH – COOH

CH3 CH2 – CH3 Ácido-4-metil-2-etilhexanoico

Ácido--metil--

etilcaproico

O C - CH3

O

Ácido

Acetilsalicílico

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

Los ácidos carboxílicos son menos densos que el agua (excepto los ácidos metanoico y

etanoico). Los cuatro primeros ácidos de la serie tienen un olor picante y ligeramente

desagradable. Sus puntos de ebullición y fusión son ligeramente más elevados que los

compuestos de similar peso molecular, debido a la formación de puentes de hidrógeno más

fuertes aún que los de los alcoholes. Esto explica que la mayoría de los ácidos carboxílicos

se encuentren como dímeros y que hasta el ácido decanoico sean líquidos y los demás

sólidos.

APLICACIONES

DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

Los ácidos carboxílicos son muy importantes porque no sólo los podemos encontrar de

manera abundante en la naturaleza, sino además porque participan en muchos procesos

biológicos. Podemos encontrar una gran diversidad de ácidos en las frutas, en los arándanos

Nombre del Ácido Carboxílico Punto de Ebullición °C Punto de Fusión

°C

Ácido metanoico 100.5 8.4

Ácido etanoico 118 16.6

Ácido propanoico 141 22

Ácido butanoico 163 -4.2

Ácido propenoico 141 13

Ácido benzoico 122.4 249

Ácido Etanodioico 189.5 Se descompone

23

agrios podemos encontrar el ácido benzoico; en las uvas el ácido tartárico, el cítrico en los

limones y el málico en las manzanas verdes. La importancia de los ácidos carboxílicos

también radica en su gran número de aplicaciones y en la utilidad que tienen como materia

prima para producir derivados relacionados como las sales orgánicas, los ésteres y las

amidas.


Acetona o propanona

Tiene un olor suave y agradable. Mezclada con alcohol, se utiliza en técnicas microbiólogicas de tinción, se emplea en grandes cantidades como disolvente de compuestos orgánicos, disuelve el barniz para uñas. Se utiliza como agente gelatinizante en explosivos.

2-butanona Es un producto de uso común en la industria

del revestimiento.

Otras cetonas importantes Hormonas: cortisona, progesterona

Azúcares: fructuosa

DERIVADOS DE ÀCIDOS CARBOXÌLICOS

Los ácidos carboxílicos son muy importantes, ya que realizan una gran variedad de

reacciones de las cuales se obtienen muchos de sus derivados.

24

Los derivados de los ácidos carboxílicos son:

Èsteres

Sales Orgánicas

Anhídridos

Haluros de Acilo

Amidas

Al sustituir el átomo del hidrógeno del grupo carboxílico se obtienen sales (R – CO – ONa),

, anhídridos (R – CO – O – CO - R) y èsteres (R – CO – O – R)

Cuando se sustituye el grupo hidroxilo (–OH) del grupo carboxilo (-COOH) por un halógeno

(X), se obtienen los haluros de acilo (R – CO – X), y si se sustituye por un grupo amino (-NH2,

-NHR o NRR) de obtiene una amida. Sales

R – C - ONa O

NaHCO3 o NaOH

R – C – OH

R –– OH O

R – C – O – R R – C – O – C – R

O O O

Èsteres Anhìdridos PX5, PX3

R – C – O – X

O

Haluros

SALES ORGÁNICAS

Cuando el hidrógeno del grupo carboxilo es remplazado por metales alcalinos como sodio,

potasio, etc., se forman sales de ácidos carboxílicos, que son solubles en agua; cuando el

R – C – OH O

Ácido Carboxílico

R – C – X O

Haluro de Acilo

R – C –NH2

O

Amidas

R – C – O – Na O

Sales Orgánicas

R – C – O – R O

Èsteres

R – C – O – C – R

O O Anhídridos

R – C – OH

O

25

mencionado hidrógeno es sustituido por metales pesados como hierro, plata, cobre etc., se

forman también sales, pero éstas son insolubles en agua.

La reacción de un ácido carboxílico con una base produce una sal.

H – C - OH + NaOH H – C – ONa + H2O

O O

Ácido Carboxìlico + Base Sal orgánica + Agua

Principales cationes que forman sales: Na+, K+, Ca+2, Al+3, NH+4

NOMENCLATURA DE LAS SALES ORGÀNICAS

1.- Se cambia la terminación “oico” del ácido a partir del cual se formó por la terminación “ato”.

2.- Se añade a continuación el nombre del catiòn (metal).

H – C - OH + NaOH H – C – O - Na + H2O

O O

Ácido formica + Hidróxido de Sodio Formiato de sodio + Agua

Metanoato de sodio

IUPAC Común

H – C – O – K Etanoato de potasio Acetato de potasio

O

CH3 – C – C – O – NH4 2-metil-propanoato de amonio Isobutanoato de amonio

CH3 O

CH3 – C – O – Ca – O – C – CH3 Etanoato de calcio Acetato de potasio

O O

CH3 – C – O – Ca – O – C – CH3 Etanoato de calcio Acetato de potasio

O O

COOH– CH2 – CH2 – COOH Àcido Butanodioico

COOH– CH2 – CH2 – COOH + 2NaOH NaOOC – CH2 – CH2 – COONa + 2H2O

Butanodiato de sodio

RADICALES ACILO

El radical acilo o grupo acilo es la función reactiva que se genera cuando el grupo hidroxilo

(-OH) de un ácido carboxílico es eliminado.

-OH

R – C - OH R – C – O-

26

O O

Radical Acilo

Este –OH del ácido puede ser reemplazado por varios grupos químicos. Por ejemplo: -X,

para formar halogenuros de acilo; -O – R, para formar èsteres; NH2, para formar amidas;

R – CO – O, para formar anhídridos, etc.

ANHÌDRIDOS

Los anhídridos (sin agua) son derivados originados por una reacción de deshidratación entre

dos moléculas de ácidos carboxílicos.

Reacción de Deshidratación

R – C - OH + HO – C - R R – C – O – C – R, + H2O

O O O O

Ácido Carboxílicos Anhídrido de ácido carboxílico + Agua

R y R, pueden ser sustituyentes alifáticos o cíclicos y Ar sustituyente aromático.

Los anhídridos pueden ser de dos tipos:

CH3 – C – O – C – CH3 Anhídrido simétrico o sencillo (radicales iguales)

O O

CH3 – C – O – C – CH2 – CH3 Anhídrido asimétrico o mixto (radicales diferentes)

O O

NOMENCLATURA DE LOS ANHÍDRIDOS

Anhídridos Simétricos

o Se nombra la palabra “anhídrido” en lugar de ácido, seguida del nombre del ácido

carboxílico respectivo.

Anhídridos Asimétricos

o Se nombra la palabra “anhídrido” en lugar de ácido, seguida del nombre de los

ácidos (en orden de complejidad creciente)

CH3 – C – O – C – CH3 Anhídrido etanoico

O O

CH3 – C – O – C – CH2 – CH3 Anhídrido etanoico propanoico

O O

27

HALUROS DE ÀCIDOS CARBOXÌLICOS O HALUROS DE ACILO

Si la porción –OH de un grupo carboxilo se reemplaza con un átomo de halógeno (F, Cl, Br,

I), la estructura resultante es lo que se conoce como haluro de acilo o haluro de ácidos.

Estos derivados de ácidos carboxílicos también son conocidos como halogenuros de acilo

(si el radical es alquilo o cicloalquilo), o halogenuros de arilo (cuando el radical es

aromático.

R – C – OH R – C – O – X,

O O

Ácido Carboxílicos Haluro o Halogenuro de Acilo o Arilo

NOMENCLATURA DE LOS HALUROS DE ACILO O ARILO

Se escribe el nombre del halógeno con terminación “uro”, la preposición “de” y, por

último, la raíz del nombre del ácido a partir del cuál se formó con la terminación “ilo”.

H – C – Cl CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – C – Cl

O O

Cloruro de metanoilo Yoduro de pentanoilo

Cloruro de formilo Yoduro de valerianilo

CH3

CH3 – CH2 – C – I CH3 – CH – CH – C – Br

CH3 O CH3 O

Yoduro de Isobutanoilo Bromuro de 2,3-dimetil-butanoilo

C Br

O Bromuro de Benzoilo

ÉSTERES

Los ésteres son muy fáciles de encontrar en la naturaleza. De hecho, son los responsables

de los sabores y las fragancias de la mayoría de los frutos y las flores.

28

Los ésteres son derivados del ácido carboxílico que se forman por la reacción de

esterificación, que consiste en la eliminación de una molécula de agua al unirse un ácido

carboxílico con una molécula de alcohol.

R – C - OH + H - O – R R – C – O – R, + H2O

O O

Ácido Carboxílico Alcohol Éster + Agua

CH3 – C - OH + HO – CH3 CH3 – C – O – CH3, + H2O

O O

Ácido Acéticol Metanol Etanoato de metilo



Ésteres

– C – O –

O

-COOH

Oxocarbonilo

O

Carcoalcoxi

R – COO – R

R – COO – Ar

Ar – COO – Ar

A los esteres se les ha considerado sales de ácidos carboxílicos por lo que se les denomina

“carboxilatos”.

NOMENCLATURA DE LOS ÉSTERES

SISTEMA IUPAC

1.- Indicar la posición de sustituyentes como se ha realizado anteriormente.

2.- Cambiar la terminación “ico” del ácido a partir del cual se formó, por la terminación

“ato”, seguido del nombre del radical orgánico (alquilo o arilo) del alcohol que lo

formó.

3.- Cuando el radical es un anillo, se utiliza el término “carboxilato”.

Cl CH3

CH3 – CH – CH2 – C – O – CH – CH2 – CH3 3-cloro-butanoato de 1-metilpropilo

O

4 3 2 1 1 2 3

SISTEMA COMÚN

1.- Se enumeran las dos cadenas que une al grupo oxocarbonilo, iniciando en el carbono

de este grupo, continuando hacia la cadena del ácido.

2.- La numeración en la otra cadena se inicia en el carbono al cual esta unido el

oxocarbonilo.

29

3.- Si se utiliza el alfabeto griego, se asigna la letra a los carbonos que estan unidos al

grupo oxocarbonilo, continuando hacia cada extremo en orden alfabético.

Cl CH3

CH3 – CH – CH2 – C – O – CH – CH2 – CH3 -cloro-butirato de -metilpropioilo

O

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ÉSTERES

Los ésteres son insolubles en agua, por lo que disuelven compuestos orgánicos. Los ésteres

de bajo peso peso molecular son líquidos incoloros y son los responsables del aroma de

flores, frutos y bebidas. Sus puntos de ebullición son más altos que los hidrocarburos de

similar peso molecular pero inferiores a los ácidos, ya que no pueden formar puentes de

hidrógeno intermoleculares.

APLICACIONES DE LOS ÈSTERES

Como ya lo explicamos, muchos ésteres desprenden muchos olores característicos de frutas

y flores, por lo que se usan en la fabricación de esencias, perfumes y saborizantes en

productos alimenticios. El siguiente cuadro presenta algunos de los olores característicos de

los ésteres.

Compuesto Fórmula Olor característico

Formiato de isobutilo H – COO – C4H9 Frambuesa

Acetato

isoamilo CH3 – COO – C5H11 Plátano y pera

octilo CH3 – COO – C8H17 Naranja

Bencilo CH3 – COO – C5H11 Jazmín

Propionato de isobutilo Ron

Compuesto Fórmula Olor característico

Butirato

etilo C3H7 – COO – C2H5 Piña

amilo C3H7 – COO – C5H11 Albaricoque

metilo Manzana

Pentilo Durazno

Antarnilato de metilo C6H4(NH2) – COO – CH3 Uva

30

Nalinato de etilo Rosa


Acetato de etilo Excelente disolvente y se usa para dar un

aroma agradable a los barnices de uñas.

Acetato de etilo y butilo Disolventes en la fabricación de lacas y

pinturas para autos y aviones.

Las ceras son un caso especial de ésteres no ramificados que se encuentran en plantas y

animales, y que tienen variedad de usos.

Compuesto Fórmula Aplicación

Palmitato de cetilo

(esperma de ballena) CH3 – (CH2)14COO – CH2 – (CH2)14 – CH3

Se obtiene del cerebro

de la ballena y se usa en

cosméticos.

Palmitato de miricilo

(cera de abejas) CH3 – (CH2)14COO – CH2 – (CH2)28 – CH3

Se emplea en grasas

para zapatos y velas.

Cerotato de miricilo CH3 – (CH2)24COO – CH2 – (CH2)28 – CH3

Principal componente de

la cera para `pisos y

automóviles.

Otro tipo de èsteres son las grasas y los aceites de animales y vegetales. Estas sustancias

son mezclas de muchos èsteres diferentes. Así, tenemos la grasa de la leche, la manteca de

cerdo, el tocino; el aceite de linaza, de palma, de coco, de maíz, de cacahuate, de girasol,

entre otros. Las grasas y aceites se forman al unirse a la molécula de glicerol algunos ácidos

carboxílicos (grasos) que pueden ser saturados o presentar dobles enlaces en la cadena.

CH2 – CH 2– CH2 + 3 OH – C – O – (CH2)14 – CH3

OH OH OH O

Glicerol Ácido Carboxílico (graso)

1,2,3-trihidroxi propano

1,2,3-propanotriol

O

H2C – O – C – (CH2)14 – CH3

O

31

HC - O – C – (CH2)14 – CH3 Tripalmitato de Glicerina

O (Palmitina)

H2C – O – C – (CH2)14 – CH3

Algunas grasas, como la estearina, reaccionan químicamente con bases como el hidróxido

de sodio o de potasio para formar jabón y glicerol. Los jabones, como los conocemos, son

las sales de sodio de una mezcla de ácidos grasos de cadena larga. Las sales de potasio se

usan en los jabones líquidos o en las cremas para rasurar debido a que son más solubles en

agua y producen una espume más fina. A este tipo de reacción se le llama saponificación.

Saponificaciòn.- Hidrólisis alcalina de una grasa, mediante la cual se obtiene una Sal

Alcalina (producto principal) y Glicerol (subproducto).

O O

H2C – O – C – (CH2)16 – CH3 Na – O – C – (CH2)16 – CH3

O O

HC - O – C – (CH2)16 – CH3 + 3NaOH Na – O – C – (CH2)16 – CH3

O O

H2C – O – C – (CH2)16 – CH3 Na – O – C – (CH2)16 – CH3

Triestereato de Glicerilo Estearato de sodio (jabón)

(Estearina) +

CH2 – CH 2– CH2

OH OH OH

Glicerol

AMIDAS

¿Qué utilizan las personas enfermas de diabetes mellitas y aquellas que siguen ciertas

dietas de adelgazamiento como sustituto del azúcar? Uno de los productos comerciales que

se utiliza como sustituto del azúcar (sacarosa) es la sacarina. En su presentación comercial,

la sacarina posee un poder edulcorante 375 veces mayor que el azúcar. ¿Que es la

sacarina?. La sacarina es una amida. Las amidas son derivados de los ácidos

32

carboxílicos que se forman al sustituir el grupo hidroxilo del grupo carboxilo –COOH

de los ácidos por el grupo amino NH2.



Ámidas

– C – N –

O

-CON

Carboxamida R – CO – NH2

Las amidas se pueden formar por reacción de un ácido carboxílico o un éster con el

amoniáco, o con una amina adecuada.

NH2

R – C - OH + H2N - R R – C – N – ,R + H2O

O O H

Ácido Carboxílico + Amina Amina N-sustituída + Agua

CH3 – C - OH + H2N – CH3 CH3 – C –, N – CH3 + H2O

O O H

Ácido Acético Amina N-metil etanamida

NH3 calor

R – C - OH + H3N R – C – NH2 + H2O

O O

Ácido Carboxílico + Amoniáco

CH3 – C - OH + H3N CH3 – C –, NH2 + H2O

O O

Ácido Acéticol amoniáco Etanamida

R – C – O - R + H3N R – C – NH2 + R - OH

O O

Ester + Amoniáco

CH3 – C – O – CH3 + H3N CH3 – C –, NH2 + CH3 – OH

O O

Etanoato de metilo + Amoniáco etanamida

Las dos últimas reacciones se conocen como amonólisis y son los métodos de obtención de

amidas más frecuentes.

En todos los casos anteriores el radical (R) puede ser de alquilo y de arilo.

33

Las amidas se clasifican en: primarias, secundarias y terciarias, dependiendo del número

de sustituyentes del átomo de nitrógeno.

Cuando el nitrógeno está unido a dos átomos de hidrógeno será una amida primaria.

H H

R – C – N CH3 – C – N

O H O H

Cuando el nitrógeno está unido a un radical será una amida secundaria.

R CH2 – CH3

R – C – N CH3 – C – N

O H O H

Cuando el nitrógeno está unido a dos radicales será una amida terciaria.

R CH2 – CH3

R – C – N CH3 – C – N

O R O CH3

NOMENCLATURA DE LAS AMIDAS SISTEMA IUPAC

1.- Las amidas se nombran sustituyendo el sufijo –oico o –ico del nombre del ácido

carboxílico por la terminación –amida.

2.- Cuando el grupo funcional se encuentra unido a un ciclo o anillo, el sufijo que se utiliza

es carboxamida.

3.- Si tienen, dos, tres o mas grupos carboxamidas, se indican con el prefijo: dia, tria o

tetra, según sea el caso.

4.- Si los hidrógenos del átomo del nitrógeno están sustituídos por radicales orgánicos, el

compuesto se nombra anteponiendo una N al nombre de los sustituyentes seguidos

del nombre base.


IUPAC Común

H – C – NH2

O Metanamida Formiamida

CH3 – C – NH2

O Etanamida Acetamida

CH3 – CH2 - CH2– C – NH – CH3

O N-metil butanamida N-metil butiramida-

CH3 – CH2 – CH2 – CH2– C – N – CH3

O CH2 – CH3

N-metil-N-etil pentanamida N-metil-N-etil valeriamida

CH3 – CH2 – C – N – CH3

O CH3

N;N-dimetilpropanamida N;N-dimetilpropionamida

34

CH3 – CH – C – NH2

CH3 O 2-metilpropanamida -metilpropionamida

CH3 – CH - CH2– C – NH – CH3

CH3 O N-metil-3-metilbutanamida N-metil--metilbutiramida

N-metilisopentanamida

C – NH2

O Ciclobutanocarboxamida

C – N – CH3

O CH2 – CH3

N-metil-N-etil

ciclopentanocarboxamida

C – N –

O CH3

N-metil-N-ciclopropil-

bencenocarboxamida

N-metil-N-ciclopropil-

benzamida

CH3 – C – N – C – CH3

O H O Diaetanamida Diacetamida

H2N – C – N – NH2

O Urea

PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS AMIDAS

Todas las amidas son sólidos cristalinos a temperatura ambiente, excepto la primera de la

serie, metanamida o formamida, que es líquida. Las amidas son incoloras e inodoras y

forman enlaces por puente de hidrógeno con mucha facilidad entre el hidrógeno del grupo

NH2 y el oxígeno del grupo carbonilo, por lo que los puntos de ebullición son elevados, más

altos que los ácidos correspondientes: Presentan además excelentes propiedades

disolventes y son bases muy débiles.

Enlace por puente de Hidrógeno

R – C – N – H O

O H CH3 – C – N –H

H

35

Nombre de la amida Punto de Ebullición °C Punto de Fusión

°C

Metanamida 211 3

Etanamida 222 82

Propanamida 213 79

Butanamida 216 116

Pentanamida - 114

N,N-dimetilmetanamida 153 -61

Benzamida 288 130

Urea - 132

APLICACIONES DE LAS AMIDAS

Las amidas son comunes en la naturaleza y las podemos encontrar en muchos compuestos

de importancia biológica; tal es el caso de las proteínas, en donde muchas de sus

propiedades se pueden explicar por la presencia de este grupo funcional. El exceso de

nitrógeno del metabolismo de las proteínas se excreta de los animales superiores como

urea, amida que encontramos en la orina de los mamíferos.

La urea es una diamida que no contiene radicales orgánicos y es una de las sustancias más

conocidas e importantes. Además, como recordarás, fue la primera sustancia orgánica

obtenida sintéticamente, por Friedrich Wôhler. La urea participa en muchas reacciones

orgánicas, de ahì sus variadas aplicaciones.


Urea

En la industria farmacéutica se utiliza en la síntesis del ácido barbitúrico (dependiendo

de la dosis y formulaciòn presenta un efecto tranquilizante, hipnótico, inductor del sueño, anticonvulsivo y anestésico). Reacciona con el formaldehído formando plásticos sintéticos.

H O H

N – H OH C N – C

O = C + CH2 O = C CH2 + 2H2O

N – H OH C N – C

H O H

36

Urea Ácido Malònico Ácido Barbitúrico


Acetanilida Se usa para tratar el dolor de cabeza, la neuralgia y fibres suaves.

Acetaminofeno (Tylenol) Analgésico supresor del dolor y antipirético que baja la fiebre.

N,N-dietil-m-toluamida Ingrediente activo de algunos repelentes para insectos.

Poliamidas Se emplean en grandes cantidades en la fabricación de fibras sintéticas.

Sacarina Se emplea como edulcorante y no es digerida por el cuerpo, no tiene valor alimenticio alguno.

La acetanilida se obtiene al unirse el ácido acético y la anilina:

NH2 H

CH3 – C – OH + CH3 – C – N – + H2O

O O

Ácido Acético Anilina Acetanilida

H O CH2 – CH3 O

CH3 – C – N – OH CH3 – C – N C H

O CH2 – CH3 N

S = O

O

Acetaminofeno N,N-dietil-m-toluamida Sacarina

AMINAS

Las aminas son derivados hidrocarburados del amoniáco obtenidas por sustitución de

uno, dos o los tres hidrógenos por radicales orgánicos (de alquilo o arilo).

De acuerdo con esto y dependiendo del número de hidrógenos del nitrógeno reemplazados.

las aminas se clasifican en:

Amina primaria.- Si se cambia un átomo de hidrógeno.

Fórmula general: R – N – H

H

Amina secundaria.- Si se sustituyen dos hidrógenos.

37

Aminas Fórmula general: R – N – R

H

Amina terciaria Cuando los tres hidrógenos son sustituidos

Fórmula general: R – N – R

R



Aminas

– N – H

H

-NH2

Amino R – NH2

Las aminas secundarias y terciarias pueden ser simétricas si sus dos o tres radicales son

iguales y asimétricas en caso de no serlo:

CH3 – NH – CH3 CH3 – N – CH3 Aminas simétricas

CH3

CH3 – NH – CH2 – CH3 CH3 – N – CH2 – CH3 Aminas asimétricas

CH3 – CH2 – CH3

Si todos los sustituyentes son grupos alquilo son aminas alifáticas pero si alguno de ellos es

un radical de arilo son aminas aromáticas, y si el nitrogeno forma parte de un ciclo, la amina

es heterocíclica. N

CH3 – NH – CH3 CH3 – NH –

Amina alifática Amina Aromática Amina Heterocíclica

Muchas de estas aminas se encuentran en el alquitrán de hulla y en varios productos

naturales.

NOMENCLATURA DE LAS AMINAS SISTEMA IUPAC

Las aminas se pueden nombrar de dos formas aceptadas por la IUPAC:

a) considerándolas como alquilaminas

b) teniendo como base las reglas de los hidrocarburos.

38

Aminas Primarias

1.- Si se identifica el radical, se nombra el radical seguido de la palabra amina.

CH3 – NH2 metilamina

2.- Numera la cadena principal de modo que la posición del grupo amino (-NH2) se

represente por el menor número posible. Los nombres y posiciones de otros

sustituyentes se describen en la forma usual.

CH3 Terbutilamina

CH3 – C – NH2 2-metil- 2-propanamina

CH3

3.- Cuando el –NH2 esta unido a un anillo, el carbono del ciclo al que se encuentra unido

será el número uno. 3-cloro-ciclohexanoamina

NH2 3-cloro-ciclohexilamina

p-cloro-ciclohexanoamina Cl p-cloro--ciclohexilamina 3-cloro-1-aminociclohexano 4.- Utiliza los sufijos diamina, triamina, etc., para denotar la presencia de dos, tres, etc,

grupos –NH2 en la misma cadena o anillo. En estos casos, numera la cadena o el

anillo de tal forma que los números más bajos posibles indiquen las posiciones de las

funciones amino. CH2 – CH3

CH3 – CH – CH2 – CH – C – CH2 –CH2 – NH2 4-metil-3-etil-1,3,6-heptanotriamina

NH2 CH3 NH2

5.- En aminas con estructura mas compleja designa al grupo funcional –NH2 como

sustituyente, entonces emplea el prefijo amino.

CH3 – C – CH3 2-aminopropano

NH2

Aminas Secundarias

1.- Si la amina es simétrica se escriben los prefijos di o tri y el nombre del radical con

terminación amina.

CH3 – NH – CH3 Dietilamina

2.- A las aminas secundarias y terciarias que no posean grupos alquilo que no son iguales

se les denomina como derivados N-sustituyente de una amina primaria (amina-

base). El grupo con la cadena de mayor número de carbonos se considera la cadena

base a la que debes de agregar el sufijo amina.

3.- Identifica los otros grupos que están unidos al átomo de nitrógeno, los cuales serán

1

39

considerados como ramificación, en donde se antepone al nombre del radical la letra

N. CH3

CH3 – N – CH2 – CH2 – CH3 N,N-dimetil-secbutilamina

CH3

Las aminas heterocíclicas suelen llamarse por sus nombres conmunes:

N

N N

N N N

H

Piridina Piridimidina Purina

PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS AMINAS

La mayoría de las aminas tienen un olor desagradable. Además, son líquidas bajo una

temperatura ambiente y solubles en agua. A medida que aumenta el tamaño de los radicales,

su solubilidad disminuye. Los puntos de ebullición de las aminas son menores que de los

alcoholes, pero mayores que los de los éteres de pesos moleculares similares, excepto las

aminas terciarias.

Compuesto Clase de compuesto Peso molecular Punto de Ebulliciòn

°C

CH3 – CH2 – CH2– OH Alcohol 60 97

CH3 – CH2 – CH2– NH2 Amina primaria 59 48

CH3 – NH – CH2– CH3 Amina secundaria 59 37

CH3 – O – CH2– Ch3 Èter 60 8

(CH3)3 N* Amina terciaria 59 3

Nota.- Debido a que las aminas terciarias no tienen posibilidades de formar enlaces por

puente de hidrógeno, presentan puntos de ebullición más bajos que las aminas primarias

secundarias.

APLICACIONES DE LAS AMINAS

N

40

A las aminas se les puede encontrar en vegetales y animales. Además, representan uno de

los compuestos biológicos más importantes que se conocen.

Debido a su alto grado de actividad biológica, muchas aminas se emplean como drogas

(adrenalina, dopamina, morfina, estrictina, cocaína y heroína) y como fármacos (quinina,

sulfas, difenilhidramina, bencedrina y efedrina).

Biológicamente las aminas son importantes porque forman parte de las proteínas.

Los cadáveres en descomposición huelen mal debido a la formación de compuestos con

grupos amino, que se forman a partir de los aminoácidos en descomposición.

Las aminas desempeñan un papel fundamental en la industria:


Adrenalina, Dopamina,

Morfina, Estrictina,

Cocaína y Heroína

Se emplean como drogas.

Quinina, Sulfas,

Difenilhidramina,

Bencedrina y Efedrina

Se emplean como fármacos.


Putrescìna

Cadaverina

NH2(CH2)4 NH2

(1,4-butanodiamina)

NH2(CH2)5 NH2

(1,5-pentanodiamina)

Son diaminas, que se forman por la

descomposición de los aminoácidos

de las proteínas animales, por lo

que estas diaminas se les puede

encontrar en la carne podrida.

También están presentes en los

productos de putrefacción del

intestino.

41


Etilamina Se utiliza en la producción de hules

y resinas.

Hexametilendiamina H2N – (CH2)6 – CH2

Al reaccionar con el ácido

hexanodioico (HOOC – (CH2)6 –

COOH) produce nylon.

Fenilamina

O

Anilina

NH2

Su principal uso es para la

producción de una clase importante

de plásticos llamados poliuretanos.

Se emplea como materia prima en

la fabricación de colorantes, como

el violeta de Perkin y el verde

malaquita.

Reacciona con el sulfuro de

carbono como acelerador en la

vulcanización del caucho.

Grupos Funcionales de Quimica Organica 2012

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