QUMICA ORGNICADOCENTE: RUBN CUEVA14 Y 16 DE ABRIL 2014

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AGENDA 1.-Caractersticas de compuestos orgnicos. 1.1. Propiedades del carbono: tipos de hibridacin y enlace carbono carbono.2.-Formulacin y nomenclatura de compuestos orgnicos (hidrocarburos). 2.1 Alcanos, alquenos, alquinos, cclicos y bencnicos o aromticos.3.-Reactividad de los compuestos orgnicos.3.1. Efectos inductivo y mesmero3.2. Rupturas de enlace e intermedios de reaccin.3.3. Tipos de reactivos.4.- Principales tipos de reacciones orgnicas5.-Reacciones de sustitucin.5.1.Homoltica.5.2.Electrfila.5.3.Nuclefila.6.-Reacciones de adicin. 7.-Reacciones de eliminacin. 8.-Reacciones de oxidacin-reduccin. 9.-Otras reacciones orgnicas.9.1.Reacciones de combustin.9.2.Reacciones de esterificacin.9.3.Reacciones de saponificacin.9.4.Reacciones de condensacin

CaractersticaCompuestos orgnicosCompuestos inorgnicosComposicinPrincipalmente formados por carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno.Formados por la mayora de los elementos de la tabla peridica.EnlacePredomina el enlace covalente.Predomina el enlace inico.SolubilidadSoluble en solventes no polares como benceno.Soluble en solventes polares como agua.Conductividad elctricaNo la conducen cuando estn disueltos.Conducen la corriente cuando estn disueltos.Puntos de fusin y ebullicin.Tienen bajos puntos de fusin o ebullicin.Tienen altos puntos de fusin o ebullicin.EstabilidadPoco estables, se descomponen fcilmente.Son muy estables.EstructurasForman estructuras complejas de alto peso molecular.Forman estructuras simples de bajo peso molecular.Velocidad de reaccinReacciones lentasReacciones casi instantneasIsomeraFenmeno muy comn.Es muy raro este fenmeno

Caractersticas del CarbonoElectronegatividad intermedia 2,5Enlace covalente con metales como con no metalesPosibilidad de unirse a s mismo formando cadenas carbonadas (autosaturacin).

Tetravalencia: s2p2 s px py pz400 kJ/mol(se desprenden 830 kJ/mol al formar 2 enlaces CH)Tamao pequeo, por lo que es posible que los tomos se aproximen lo suficiente para formar enlaces , formando enlaces dobles y triples (esto no es posible en el Si).

RECORDANDO

Tipos de enlaceEnlace simple: Los cuatro pares de electrones se comparten con cuatro tomos distintos.Ejemplo: CH4, CH3CH3Enlace doble: Hay dos pares electrnicos compartidos con el mismo tomo. Ejemplo: H2C=CH2, H2C=OEnlace triple: Hay tres pares electrnicos compartidos con el mismo tomo. Ejemplo: HCCH, CH3CN

La hibridacin es un fenmeno que consiste en la mezcla de orbtales atmicos puros para generar un conjunto de orbtales hbridos, los cuales tienen caractersticas combinadas de los orbtales originales.Hibridacin sp3 promocin de un electrn del orbital 2s al orbital 2pHibridacin sp2 Hibridacin sp

Tipos de hibridacin y enlaceHibridacin sp3: 4 orbitales sp3 iguales que forman 4 enlaces simples de tipo (frontales).Hibridacin sp2:3 orbitales sp2 iguales que forman enlaces + 1 orbital p (sin hibridar) que formar un enlace (lateral)Hibridacin sp:2 orbitales sp iguales que forman enlaces + 2 orbitales p (sin hibridar) que formarn sendos enlaces

Hibridacin sp34 orbitales sp3 iguales que forman 4 enlaces simples de tipo (frontales).Los cuatro pares de electrones se comparten con cuatro tomos distintos.Geometra tetradrica: ngulos CH: 1095 y distancias CH iguales.Ejemplo: CH4, CH3CH3

Hibridacin sp23 orbitales sp2 iguales que forman enlaces + 1 orbital p (sin hibridar) que formar un enlace (lateral)Forma un enlace doble, uno y otro , es decir, hay dos pares electrnicos compartidos con el mismo tomo.Geometra triangular:

ngulos CH: 120 y distancia C=C < CCEjemplo: H2C=CH2, H2C=O

Hibridacin sp2 orbitales sp iguales que forman enlaces + 2 orbitales p (sin hibridar) que formarn sendos enlaces Forma bien un enlace triple un enlace y dos , es decir, hay tres pares electrnicos compartidos con el mismo tomo, o bien dos enlaces dobles, si bien este caso es ms raro.Geometra lineal:

ngulos CH: 180 y distancia CC < C=C < CCEjemplo: HCCH, CH3CN

Ejercicio: Indica la hibridacin que cabe esperar en cada uno de los tomos de carbono que participan en las siguientes molculas:

CHCCH2 CHO; CH3 CH=CHCN sp sp3 sp3 sp2 sp3 sp2 sp3 sp

Clasificacin y nomenclatura

HIDROCARBUROSSolamente contienen C e HHidrocarburos lineales: los tomos de C estn unidos uno tas otro.Hidrocarburos ramificados o arborescentes: cuando aparecen varias cadenas convergentes de C, aqu la cadena de mayor longitud se nombra como cadena principal y es la base para determinar el nombre de los compuestos y los fragmentos que aparecen a los lados de la cadena principal se les llama sustituyentes.

Frmula semidesarrollada: no presenta de manera explcita los enlaces entre C y el H, slo indica los enlaces entre los Cs y el # de Hs enlazados a cada C.Frmula topolgica: cada extremo de una lnea de enlace representa a 1 C aunque su smbolo no se muestre ni tampoco los Hs presentes.

ISOMERALas cadenas pueden ser normales o lineales cuando no tienen ramificaciones y arborescentes o ramificadas si tienen ramificacionesMismo nmero de Cs e Hs pero representan compuestos diferentes debido a la disposicin de dichos Cs. Este fenmeno se conoce como isomera. Consiste en que compuestos con la misma frmula molecular tengan diferente estructura FRMULA DESARROLLADA. Cada uno de los ismeros es un compuesto de nombre y propiedades diferentes.Tambin pueden presentarse por la posicin del DOBLE o TRIPLE enlace

n-pentano2-metilbutano2,2,-dimetilpropano

TIPOS DE CARBONO

PRIMARIO.- Est unido a un solo tomo de carbono.Ejemplo:CH3-CH2-CH3Los Csrojoson primarios porque estn unidos a un solo carbono, el de colorazul?

SECUNDARIO.- Est unido a 2 CsEjemplo:CH3-CH2-CH3El Crojoes secundario porque est unido a dos tomos de C.

TERCIARIO.- Est unidos a 3 Cs.Ejemplo:El C rojoes terciario porque est unido a tres Cs.

CUATERNARIO.- Est unido a 4 Cs.Ejemplo:El Crojoes cuaternario porque est unido a 4 tomos de carbonos, los de colorazul.

TAREA

CarbonoTipo de hibridacinTipo de enlaceTipo de carbonoa)sp3SencilloPrimariob)sp3SencilloCuaternarioc)sp2DobleSecundariod)spTriplePrimarioe)sp2DobleSecundariof)spTripleSecundario

HIDROCARBUROS ALIFTICOS

Compuestos de cadena abiertaAlcanos, Alquenos y AlquinosAliftico = grasa o aceite.HIDROCARBUROS CCLICOS

Compuestos de cadena cerradaHIDROCARBUROS HETEROCCLICOS

Compuestos de cadena cerrada donde al menos 1 tomo del ciclo NO es CHIDROCARBUROS AROMTICOS

Estudia el BENCENO y sus derivados

ALCANOSHidrocarburos SATURADOS tienen nicamente enlaces sencillosConforme crece la cadena de Cs se aade un grupo CH2Serie homloga serie de compuestos cuya serie vara por la adicin de la misma unidad estructural.Frmula general CnH2n+2. Ej. alcano de 5 Cs: C5H [(2 x 5) +2]= C5H12P.E. , P.F y densidad al el # de Cs en la cadena. Los 1ros 4 son gaseosos, del pentano al hexadecano (16 Cs) son lquidos, y a partir del heptadecano (17Cs) son slidos

Insolubles en aguaprincipal uso de los alcanos es como combustibles debido a la gran cantidad de calor que se libera en una rxn de combustinEl 1er. Alcano que tiene un ismero es el C4H10 llamado isobutano

F. MolecularFrmula Semi-desarrolladaNombreP.E (C)CH4CH4metano-162C2H6CH3-CH3etano-89C3H8CH3-CH2-CH3propano-42C4H10CH3-CH2-CH2-CH3butano0

NOMENCLATURA Radicales AlquiloS alguno de los alcanos pierde un tomo de H se forma unradical alquilo. Estos radicales aparecen como ramificaciones sustituyendo tomos de H de las cadenas.Los radicales alquilo de uso ms comn son:

4-ETIL-2-METILHEPTANO5-ISOPROPIL-3- METILNONANO3-METIL-5-n-PROPILOCTANO

3-ETIL-4-METILHEXANOI. Escriba la estructura correcta para cada uno de los siguientes nombres.1)3-ETIL-2,3-DIMETILPENTANO2)2-METILBUTANO3)4-ETIL-2,2,5,6-TETRAMETILHEPTANO4)3-ETIL-4-ISOPROPIL-5-METILHEPTANO5)2,3-DIMETLBUTANO6)3-METIL-4-PROPILOCTANO7)4-ETIL-4-ISOBUTIL-7,7-DIMETILNONANOEscribe las frmulas desarrolladas de todos los ismeros del hexano C6H14Escribe la frmula de 2,2,4-trimetilpentano.TAREA

ALQUENOSHidrocarburos insaturados lineales o ramificados que tienen al menos 1 doble enlacePara nombrarlos su terminacin es enoFrmula general CnH2n Ej. alqueno de 5 Cs: C5H [(2 x 5)]= C5H10A partir del alqueno con 4 Cs se presentan isomeros basados en la posicin del doble enlace.Se obtienen del petrleo crudo y mediante la deshidrogenacin de alcanos.

Hasta 16 Cs son lquidos y despus slidosPoco solubles en agua, solubles en Ac. Sulfrico y en solventes no-polaresprincipal uso de los alquenos como materia prima para los plsticosEl 1er. Alcano que tiene un ismero es el C4H10 llamado isobutano

F. MolecularFrmula Semi-desarrolladaNombreP.E (C)C2H4CH2=CH2etanenoGasC3H6CH3-CH=CH2propenogasC4H8CH2=CH-CH2-CH31-butenogasC4H8CH3-CH=CH-CH3Cis 2-butenogas

Nomenclatura ALQUENOSlos Cs que forman el doble enlace, siempre deben formar parte de la cadena principal y la numeracin se inicia por el extremo ms cercano al enlace doble.4-METIL-1-HEPTENOCIS 6-ETIL-4-ISOPROPIL-7-METIL-3-OCTENO

ALQUINOSHidrocarburos insaturados que tienen al menos 1 triple enlacePara nombrarlos su terminacin es inoFrmula general CnH2n-2 Ej. alquino de 5 Cs: C5H [(2 x 5) -2]= C5H8A partir del alqueno con 4 Cs se presentan isomeros basados en la posicin del doble enlace.Se obtienen del petrleo crudo y mediante la deshidrogenacin de alcanos.

Hasta 15 Cs son lquidos y despus slidos

F. MolecularFrmula Semi-desarrolladaNombreP.E (C)C2H2CHCHEtino acetilenoGasC3H4CHC-CH3propinogasC4H6CHC-CH2-CH31-butinoLquidoC4H6CH3-CC-CH32-butinoLquido

Nomenclatura de ALQUINOSLos Cs que forman triple enlace, siempre deben formar parte de la cadena principal y la numeracin se inicia por el extremo ms cercano al enlace triple6-ETIL-3-METIL-3-NONINO7-CLORO-6-ETIL-6-METIL-1-HEPTINO

HIDROCARBUROS CCLICOS

Ciclopropano C3H6Ciclobutano C4H8Ciclobutadieno C4H4

HIDROCARBUROS AROMTICOSRelacionados estructuralmente con el benceno

Sustituyendo los Hs en el benceno se pueden obtener multiples compuestos .

Benceno = bencina = benzolFrmula: C6H6Es una estructura plana resonante de tres dobles enlaces alternados

Algunos derivados del benceno con nombre propio tolueno fenol cido benzoico benzaldehdo benzamida

Nomenclatura de derivados del benceno (C6H6)Puede nombrase como radical (fenil) o como grupo principal:Ejemplo: CH2CH3Nombre: etilbenceno

Cuando hay dos sustituyentes puede usarse: OH 1,2 bencenodiol 1,2 dihidroxibenceno OH (orto) odihidroxibenceno

NO2 1,3 dinitrobencenoO2N (meta) mdinitrobenceno

H3C CH3 1,4 dimetilbenceno (para) pdimetilbenceno

Particularidades en la nomenclaturaAs: OH puede nombrarse tambin: OH o-hidroxifenol

H3C CH3 p-metiltolueno

Si hay doble y triple enlace, se nombra como sufijo:Ejemplo: CHCCH2CH=CHCCH 3 hepten-1,6 dinoSi hay doble o triple enlace, y un grupo principal que puede estar en ms de un sitio se pone el n del carbono del grupo principal entre ambos sufijos:Ejemplo: CH3CHOHCH=CH2 3 buten-2-ol

ANLISIS ORGNICOSe queman en el aire 6 g de carbono, cuntos gramos de dixido de carbono se producen?Nota: En cada 44 g de CO2 existen 12 g de C

x = 6 g C (44 g CO2/ 12 g C) = 22 gCuntos gramos de hidrgeno se han utilizado para oxidarlos con CuO y obtener 9 g de H2O? Nota: Para cada 18 g de H2O se necesitan 2 g de H

x = 9 g H2O (2 g H/ 18 g H2O) = 1 g H

El carbono se reconoce por oxidacin (con CuO) produciendo CO2 el cual se hace reaccionar con Ca(OH)2 o Ba(OH)2 incoloros obtenindose precipitados blancos de carbonatos (insolubles) fciles de pesar.

Ejercicico A: Al quemar 2,34 g de un hidrocarburo se forman 7,92 g de dixido de carbono y 1,62 g de vapor de agua. A 85C y 700 mmHg de presin, la densidad del hidrocarburo gaseoso es 3,45 gl1 ; a) Determine la masa molecular y frmula de dicho hidrocarburo; b) Qu volumen de oxgeno gaseoso a 85C y 700 mmHg de presin, se necesita para quemar totalmente los 2,34 g de este hidrocarburo? Masas atmicas: O = 16,0 H = 1 C = 12,0 a) CaHb + (a + b/4) O2 a CO2 + (b/2) H2O (12 a + b) g (a + b/4) mol 44 a g9 b g 2,34 g n 7,92 g1,62 g7,92(12 a + b) = 2,34 x 44 a; 1,62 x(12 a + b) = 2,34 x 9 b Resolviendo el sistema obtenemos que a = b en ambas ecuaciones.M = d x Vmolar = 3,45 g x l1 x 22,4 l mol1 = 77,3 g/molComo 77,3/13 6 la frm. molecular ser: C6H6

Al quemar 2,34 g de un hidrocarburo se forman 7,92 g de dixido de carbono y 1,62 g de vapor de agua. A 85C y 700 mm de Hg de presin, la densidad del hidrocarburo gaseoso es 3,45 gl1 ; a) Determine la masa molecular y frmula de dicho hidrocarburo; b) Qu volumen de oxgeno gaseoso a 85C y 700 mm de presin, se necesita para quemar totalmente los 2,34 g de este hidrocarburo?

b) C6H6 + 15/2 O2 6 CO2 + 3 H2O 78 g 7,5 mol 2,34 g n De donde se obtiene que n (O2) = 0, 225 molTambin puede obtenerse como:

Principales grupos funcionales(por orden de prioridad) (1)

FuncinNom. grupoGrupoNom. (princ.)Nom. (secund)

cido carboxlico carboxiloRCOOHcido oicocarboxi (incluye C)

sterster RCOORato de ilooxicarbonil

AmidaamidoRCONRRamidaamido

NitrilonitriloRCNnitrilociano (incluye C)

AldehdocarboniloRCH=Oalformil (incluye C)

Cetona carboniloRCORonaoxo

Alcohol hidroxiloROHolhidroxi

FenolfenolC6H5OHfenolhidroxifenil

Principales grupos funcionales(por orden de prioridad) (2)

FuncinNom. grupoGrupoNom.(princ.)Nom (sec)

Amina (primaria) (secundaria) (terciaria)Amino RNH2 RNHR RNRRilamina ililamina ilililaminaamino

ter OxiRORililteroxiil

Hidr. etilnico alquenoC=Cenoen

Hidr. acetilnico alquinoCC inoIno (sufijo)

NitrocompuestroNitroRNO2nitronitro

Haluro halgenoRXXX

Radical alquiloRilil

Nomenclatura de compuestos orgnicos con ms de un grupo funcional.Se identifica cul es la funcin principal (la primera en el nombre de preferencia). Es la que da el nombre al compuesto.Las funciones secundarias se nombran como prefijos usando el nombre del grupo (oxo para carbonilo, hidroxi para hidroxilo).Ejemplo: CH3CHOHCOOHFuncin principal: cido carboxlicoFuncin secundaria: alcoholNombre del grupo: hidroxilo. Prefijo: hidroxi.Nombre: cido 2 hidrxi-propanoico.

Nomenclatura de grupos funcionales secundarios (prefijos).cidoCarboxi (como sustituyente)

HOOCCHCH2COOH cido carboxi-dibutanoico | COOHsteralcoxicarbonil (como sustituyente)

HOOCCH2COOCH3 cido metoxicarbonil etanoicoAmidaamido (como sustituyente)

CH3CHCH2COOH cido 3-amido-butanoico | CONH2Nitrilociano (como sustituyente)

NCCHCH2COOCH3 3-cianopropanoato de metiloAldehdooxo o formil (como sustituyente)

OHCCH2CONH23-oxo-propanamida

Nomenclatura de grupos funcionales secundarios (prefijos).Cetona oxo

CH3COCH2COOH cido 3-oxo-butanoicoAlcohol hidroxi

CH3CHOHCH2CHO 3-hidroxi-butanalFenolfenoxi

OCHCH2COOH cido 3-fenoxi-butanoico | CH3Amina amino

CH3CHCOOH cido 2-aminopropanoico | NH2(alanina)ter alcoxi

CH3OCH2CHO metoxi-etanal

Nombres de grupos especialesCHCH3 isopropil | CH3(metiletil)

CHCH2CH3 | CH3 secbutil

(1 metilpropil)

CH2CHCH3 | CH3 isobutil (2 metilpropil)

CH3 |CCH3 tercbutil | CH3 (dimetiletil)

CH=CH2vinil

CH2CH=CH2 alil

(C6H5)fenil

Reactividad de los compuestos orgnicosSe debe a los grupos funcionales.Por alta densidad electrnica (doble o triple enlace)Por fraccin de carga positiva en el tomo de carbono (enlaces CCl, C=O, CN)Ruptura de enlaces de alta energa.homoltica (por la presencia de radicales libres)heteroltica (el par electrnico va a un tomo)Desplazamientos electrnicos.

Desplazamientos electrnicos.Efecto inductivo:Desplazamiento parcial del par electrnico en enlace sencillo hacia el tomo ms electronegativo provocando fracciones de carga.

Efecto mesmero o resonancia:Desplazamiento del par de electrones del doble enlace hacia uno de los tomos por la presencia de pares electrnicos cercanos.

Efecto inductivo.El hidrgeno se toma como referencia(no provoca efecto inductivo)

I : Grupos que retiran electrones.Ejemplos: NO2, COOH, X (halgeno), OH...+I : Grupos que aportan electrones.Ejemplos: CH3, CH2CH3, C(CH3), COO, O...Se transmite a lo largo de la cadena a enlaces adyacentes, aunque cada vez ms dbilmente.

Ejercicio B: Justifica basndote en el efecto inductivo la mayor acidez de los derivados clorados del cido actico.El cido tricloro-acetico ser el ms cido pues los tres tomos de cloro producen un efecto I(tiran de la nube electrnica) yprovocan una alta + en el to-mo de carbono del grupo carbo-xilo (COOH). El O del OH debe suministrarle parte de sus elec-trones y se rompe con mayor facilidad el enlace ms polariza-do (OH).Despus vendr el cido dicloro-actico y el menos cido ser el cido cloro actico.

Efecto mesmero (resonancia).Se produce cuando hay enlace mltiples y la posibilidad de que los e se deslocalicen (tomo electronegativo con posibilidad de tener parejas de e sin compartir). Ejemplo: CH2=CHCH=CH2 +CH2CH=CHCH2 CH2CH=CHCH2+Puede escribirse:CH2CHCHCH2Todos los enlaces son intermedios entre simples y dobles.A mayor nmero de formas resonantes mayor estabilidad.

Clases de efectos mesmeros.+M : Se produce por la cesin de un par de e sin compartir del tomo unido al carbono formndose un doble enlace. Ejemplos: NH2, NHR, OH, OCH3, X:... CH2=CHNH2 CH2CH=NH2+ M : El tomo unido al carbono coge para s un par de electrones del doble o triple enlace.Ejemplos: CHO, NO, CN, COCH3, COOH... CH2=CHCH=O: +CH2CH=CHO:

Ejercicio C: Explica el efecto mesmero de las siguientes sustancias: a) propenal;b) bromoeteno; c) nitroeteno. + M: bromoeteno M: propenal, nitroeteno

Tipos de rupturas de enlaces.Homoltica: El enlace covalente se rompe de manera simtrica (1 electrn para cada tomo).A : B A + B (radicales libres) Suele producirse en presencia de luz UV pues se necesita un aporte de energa elevado. Heteroltica: El enlace se rompe de manera asimtrica (uno de los tomos se queda con los dos electrones que compartan)A : B A: + B+Carbocationes: R3C+ Ejemplo: (CH3)2CH+Carbanin: R3C: Ejemplo: Cl3C:

Estabilidad.Radicales libres: terciario > secundario > primario > metiloCarbocationes: Grupos +I lo estabilizan(CH3)3CCl (CH3)3C+ + Cl (CH3)3C+ > (CH3)2CH+ > CH3CH2+ > CH3+Carbaniones: Grupos I lo estabilizanSon muy inestables y slo son posibles si el tomo de C lleva unido grupos I que le liberen de parte de esa carga negativa:Cl3CH Cl3C: + H+

Ejemplo: Indica la ruptura heteroltica ms probable del a) bromoetano; b) 2-propanol; c) 2-cloro-2-metil-propano. a) CH3CH2Br CH3CH2+ + Brb) CH3CH2OHCH3 (CH3)2CH+ + OHc) (CH3)3CCl (CH3)3C+ + Cl

Tipos de reactivos.Homolticos: Radicales libres.Son especies qumicas que tienen tomos con electrones desapareados.Se forman en la reacciones con ruptura homoltica.Nuclefilos: Tienen uno o ms pares de electrones libres (bases de Lewis).Atacan a partes de molcula con deficiencia de electrones.Electrfilos: Tienen orbitales externos vacos (cidos de Lewis)Atacan a zonas con alta densidad electrnica (dobles o triples enlaces)

Ejemplos de reactivos nuclefilos y electrfilos.NUCLEFILOSROHROH2ORNH2R CNRCOONH3OHhalogenuros: Cl, Br

ELECTRFILOSH+NO2+NO+ BF3, AlCl3cationes metlicos: Na+R3C+SO3CH3Cl, CH3CH2Clhalgenos: Cl2 , Br2

Ejercicio D: Clasifica segn sean o electrfilos los reactivos: RNH2; I+; BH3; ROH; RCN; Br; CH3CH2O; CH3COO; Ca2+ .

Nuclefilos: RNH2; ROH; RCN; Br; CH3CH2O ;CH3COO

Electrfilos: I+; BH3; Ca2+

Mecanismos bsicos de reacciones orgnicas .Reacciones bimoleculares:Cintica de segundo orden ( v = k [A][B])Ocurren en una sola etapa la ruptura de enlaces y la formacin de los nuevos.Reacciones unimoleculares:Cintica de primer orden (v = k [A])Se rompen primero los enlaces (etapa lenta) y despus se forman los nuevos (etapa rpida).

Reacciones qumicas principalesSustitucin:un grupo entra y otro sale.CH3Cl + H2O CH3OH + HClAdicin: a un doble o triple enlaceCH2=CH2 + Cl2 CH2ClCH2ClEliminacin: de un grupo de tomos. Se produce un doble enlaceCH3CH2OH CH2=CH2 + H2ORedox: (cambia el E.O. del carbono). CH3OH + O2 HCHO + H2O

MUY IMPORTANTE

Reacciones de sustitucin.Radiclica: Se produce en tres fasesIniciacinPropagacinTerminacinElectrfila: Un reactivo electrfilo ataca zonas de alta densidad electrnica (dobles enlaces del anillo bencnico)Nuclefila: Un reactivo nuclefilo ataca a un carbocatin.

Sustitucin homoltica (ejemplo) Se da, por ejemplo, en la halogenacin de alcanos (con luz U.V. o en presencia de perxidos). Iniciacin: Cl2 + luz ultravioleta 2 Cl Propagacin:CH3CH3 + Cl CH3CH2 + HClTerminacin:CH3CH2 + Cl CH3CH2Cl(2 CH3CH2 CH3CH2CH2CH3)

Reacciones de sustitucin electrfila.

Sustitucin electrfila.Ejemplo de nitracin (M). 1 etapa:

HONO2 + H2SO4 NO2+ + HSO4 + H2O2 etapa: NO2 NO2 NO2 + H H H + NO2+ + 3 etapa: NO2+ HSO4 + H2SO4

Orientacin del segundo sustituyente de reactivo electrfilo M . El segundo grupo electrfilo se orienta fundamentalmente a la posicin meta (el grupo nitro con efecto M provoca fracciones de carga positiva en orto y para)

Mecanismo de sustitucin electrfila (halogenacin) (+M). 1 etapa: Cl2 + FeCl3 Cl+ + FeCl4 2 etapa: Cl Cl Cl + H H H +Cl+ + +3 etapa: Cl+ FeCl4 + HCl + FeCl3

Orientacin del segundo sustituyente de reactivo electrfilo +M . El segundo grupo electrfilo se orienta fundamentalmente a las posiciones orto y para dado el efecto +M del Cl ya que estas posiciones tienen )

Sustitucin electrfila. Ejemplo de alquilacin (+I) (FriedelfCrafts).1 etapa: CH3Cl + Al3Cl CH3+ + AlCl42 etapa: CH3 CH3 CH3 + H H H + CH3+ + +3 etapa: CH3 + AlCl4 + HCl + AlCl3

El segundo grupo electrfilo se orienta fundamentalmente a las posiciones orto y para dado el efecto +I del radical CH3 ya que estas posiciones tienen )

Sustitucin nuclefilaSe produce cuando un reactivo nuclefilo ataca a un carbocatin. Para ello, es necesario que el carbono que va ha sufrir el ataque est unido a un elemento muy electronegativo para que quede con dficit electrnico.Vamos a estudiar dos casos de sustitucin nuclefila:Sustitucin en derivados clorados.Sustitucin en alcoholes.

Ejemplos de Sustitucin nuclefila.Sustitucin de derivados clorados:

(CH3)3CCl + NaOH (CH3)3COH + NaClNota: Esta reaccin compite con la de eliminacin,si bien en este caso, por formarse un carbocatin estable (terciario) se favorece la sustitucin.CH3CH2CH2Cl + 2 NH3 CH3CH2CH2NH2 + NH4ClSustitucin de alcoholes:CH3CH2OH + HBr CH3 CH2Br + H2O

Mecanismos de sustitucin nuclefila .Sustitucin unimolecular (SN1)Es favorecida por carbocationes estables.1) (CH3)3CCl (CH3)3C+ + Cl (etapa lenta) 2) (CH3)3C+ + NaOH (CH3)3COH + (NaCl)

Sustitucin bimolecular (SN2) Es favorecida por carbocationes inestables.CH3CH2OH + HBr CH3 CH2Br + H2O

Reacciones de adicin.Electrfila: (a doble o triple enlace)Suelen seguir un mecanismo unimolecular.Siguen la regla de Markownikoff:La parte positiva del reactivo se adiciona al carbono ms hidrogenado.Nuclefila: En sustancias org-nicas con dobles enlaces fuerte-mente polarizados. Ej. C=O Radiclica: Es poco frecuente.Se produce en presencia de perxidos. (antiMarkownikoff)

Ejemplos de reacciones de adicin.Electrfila: CH3CH=CH2 + H2 CH3CH2CH3CH3CH=CH2 + Cl2 CH3CHClCH2ClCH3CH=CH2 + HBr CH3CHBrCH3 (mayor proporcin)CH3CH=CH2 + H2O (H+) CH3CHOHCH3 (mayor proporcin)Nuclefila: CN |CH3COCH3 + HCN CH3 CCH3 | OH

Mecanismo de la reaccin de adicin electrfila. 1 etapa: (lenta)CH3CH=CH2 CH3C+HCH2(La carga positiva la soporta mejor el carbono secundario que el primario por estar mejor compensada por el efecto +I de dos grupos CH3 y CH2 (regla de Markownikoff)2 etapa: (rpida)CH3C+HCH2 + HBr CH3CHBrCH3

Mecanismo de la reaccin de adicin nuclefila. 1 etapa: (lenta)

CH3 C=O CH3C+O | | CH3 CH3

2 etapa: (rpida) CN |CH3 C+O + HCN CH3 COH | | CH3 CH3

Ejercicio E: Al reaccionar metil-2-buteno con cido clorhdrico se producen dos derivados clorados. Escribe sus frmulas y justifica cual de ellos se encontrar en mayor proporcin.

CH3 | CH3CH3CClCH2CH3 | CH3C=CHCH3 mayor proporcin + HCl CH3 | CH3CHCHClCH3

Ejercicio F: a) Formule y nombre todos los posibles hidrocarburos de frmula C5H10 que sean ismeros de cadena abierta. b) Escriba las reacciones que tendrn lugar al adicionar HBr a cada uno de los ismeros de cadena lineal del apartado a).a) CH2 =CHCH2CH2CH31-pentenoCH3CH=CHCH2CH32-penteno (cis y trans)CH2 =CCH2CH32-metil-1-buteno | CH3CH2 =CHCHCH33-metil-1-buteno | CH3CH3C=CHCH3metil-2-buteno | CH3H H cis H CH2CH3 trans C=C C=CCH3 CH2 CH3 CH3 H

Ejercicio F: a) Formule y nombre todos los posibles hidrocarburos de frmula C5H10 que sean ismeros de cadena abierta. b) Escriba las reacciones que tendrn lugar al adicionar HBr a cada uno de los ismeros de cadena lineal del apartado a).b) alqueno + HBr bromoderivado mayoritarioCH2 =CHCH2CH2CH3 CH3 CHBrCH2CH2CH3CH3CH=CHCH2CH3 CH3 CHBrCH2CH2CH3 + CH3 CH2CHBrCH2CH3 CH2 =CCH2CH3 CH3 CBrCH2CH3 | | CH3 CH3CH2 =CHCHCH3 CH3 CHBrCHCH3 | | CH3 CH3CH3C=CHCH3 CH3 CBrCH2CH3 | | CH3 CH3

Ejercicio G: a) A una muestra de 100g de un hidrocarburo lineal C4H2 (A) se le adiciona hidrogeno. Calcule el volumen de hidrogeno medido a 700mm Hg de presin y a una temperatura de 50C que habra reaccionado si el producto obtenido fuese C4H6 (B). b) Calcule cuantos moles de cido bromhdrico habra que aadir al C4H6 obtenido para que desaparezcan totalmente los dobles enlaces (C). c) Formule y nombre los productos A, B y C y escriba las reacciones que tienen lugar en los apartados a) y b)a) C4H2 (HCCCCH) + 2 H2 C4H6 50 g 2 mol (H2C=CHCH=CH2) 100 g n n = 4 moles de H2 4 mol 0,082 atm L 323 K 760 mm HgV = = 115 litros mol K 700 mm Hg 1 atmb) C4H6 (H2C=CHCH=CH2) + 2 HBr C4H8Br2 (CH3CHBrCHBrCH3)

a) A una muestra de 100g de un hidrocarburo lineal C4H2 (A) se le adiciona hidrogeno. Calcule el volumen de hidrogeno medido a 700mm Hg de presin y a una temperatura de 50C que habra reaccionado si el producto obtenido fuese C4H6 (B). b) Calcule cuantos moles de cido bromhdrico habra que aadir al C4H6 obtenido para que desaparezcan totalmente los dobles enlaces (C). c) Formule y nombre los productos A, B y C y escriba las reacciones que tienen lugar en los apartados a) y b)c) (A) C4H2 (HCCCCH) butadiino (B) C4H6 (H2C=CHCH=CH2) 1,3- butadieno (C) C4H8Br2 (CH3CHBrCHBrCH3) 2,3-dibromo-butanoHCCCCH + 2 H2 H2C=CHCH=CH2 H2C=CHCH=CH2 + 2 HBr CH3CHBrCHBrCH3

Reacciones de eliminacin

De la molcula orgnica se elimina una pequea molcula; as, se obtiene otro compuesto de menor masa molecular. Siguen la regla de Saytzeff:En las reacciones de eliminacin el hidrgeno sale del carbono adyacente al grupo funcional que tiene menos hidrgenos

Ejemplos de reacciones de eliminacin

Vamos a estudiar dos casos: Deshidrohalogenacin de halogenuros de alquilo.Se produce en medio bsico.

CH3CH2CHBrCH3 + NaOH CH3CH=CHCH3 Deshidratacin de alcoholes.Se produce en medio cido.

CH3CH2CHOHCH3 + H2SO4 CH3CH=CHCH3

Mecanismo de la deshidrohalo-genacin de halogenuros de alquilo (medio bsico). 1 etapa: (lenta)CH3CH2CHBrCH3 CH3CH2C+HCH3 + NaOH + BrNota: Esta reaccin compite con la de sustitucin,si bien en este caso, por formarse un carbocatin menos estable (secundario) se favorece la eliminacin. 2 etapa: CH3CH2C+HCH3 CH3CH=CHCH3 (81 %) + CH3CH2CH=CH2 (19 %)El Br neutraliza al Na+ y el H+ saliente reacciona con el OH formando H2O.

Mecanismo de la deshidratacin de alcoholes (medio cido) 1 etapa: (protonacin)

CH3CH2CHCH3 CH3CH2CHCH3 | | + H+ OH O+H22 etapa: (formacin de carbocatin). (lenta)

CH3CH2CHCH3 CH3CH2C+HCH3 | O+H2 + H2O3 etapa: (formacin de alqueno) (Saytzeff)CH3CH2C+HCH3 CH3CH2CH=CH2 + CH3CH=CHCH3+ H+

Ejemplo: Al reaccionar 2-metil-2-butanolcon cido sulfrico se produce una mezcla de alquenos en diferente proporcin. Escribe los posibles alquenos y justifica sus proporciones.

CH3 | CH3CH3CH=CCH3 | CH3CH2CCH3 mayor proporcin | OH CH3 | CH3CH2C=CH2

+ H2O

3-metil-1-butenoCH3CHCH2CH2Br CH3CHCH=CH2| | CH3 CH3 Ejercicio H: Predecir los productos para cada una de las siguientes reacciones formulando y nombrando los compuestos que intervienen:a) Propeno + HCl

b) 2Buteno + H2O + H2SO4

c) Benceno + Br2 + FeBr3

d) 1-Bromo-3-metilbutano + NaOH 2-cloro-propano CH2 =CHCH3 CH3CHClCH3

2-butanol CH3CH =CHCH3 CH3CHOHCH2CH3

Ejercicio I: a) Complete y formule la siguiente secuencia de reacciones y nombre los compuestos obtenidos; b) Calcule los gramos de propeno que reaccionaran con hidrgeno, para dar 100 litros de propano en condiciones normales, suponiendo que el rendimiento de la reaccin es del 60%. Datos: Masas atmicas C=12 H=1

1) Propeno + HBr

2) 1propanol + H2SO4(conc)

3) 1Bromopropano + NaOH

2-bromopropanoCH2=CHCH3 CH3CHBrCH3 propenoCH3CH2CH2OH H2O + CH2=CHCH3 propenoCH3CH2CH2BrCH2=CHCH3+ H2O + NaBr

Ejercicio J: a) Complete y formule la siguiente secuencia de reacciones y nombre los compuestos obtenidos; b) Calcule los gramos de propeno que reaccionaran con hidrgeno, para dar 100 litros de propano en condiciones normales, suponiendo que el rendimiento de la reaccin es del 60%. Datos: Masas atmicas C=12 H=1

b) CH2=CHCH3 + H2 CH3CH2CH342 g22,4 L=m(propeno)100 Lm(propeno) terica= 187,5 g 100 m(propeno) real = 187,5 g = 312,5 g 60

Ejercicio J: a) Escriba las formulas (semidesarrolladas) de los siguientes compuestos: 3-metil-1-cloro-butano; 3-metil-1-pentino; metil-2-propanol; 2,4pentanodiona. a) 3-metil-1-cloro-butano

3-metil-1-pentino

metil-2-propanol

2,4pentanodiona. CH3CHCH2CH2Cl | CH3 CH3CH2CHCCH | CH3 OH| CH3CCH3 | CH3 CH3COCH2COCH3

Ejercicio J: b) Utilizando algunos de los compuestos anteriores escriba un ejemplo de reaccin de sustitucin, otro de eliminacin y otro de adicin.b) Sustitucin: OHCl | | CH3CCH3 + HCl CH3CCH3 + H2O | | CH3 CH3Eliminacin:CH3CHCH2CH2Cl CH3CHCH=CH2 | | CH3 + NaOH CH3 + NaCl + H2OAdicin: CH3CH2CHCCH CH3CH2CHCH2CH3 | | + 2 H2 CH3 CH3

Reacciones Redox.En Orgnica existen tambin reacciones redox.Es ms complejo determinar el E.O. del C, ya que en una misma cadena, cada tomo de C puede tener un estado de oxidacin distinto.Como consecuencia de ello, al calcular el estado de oxidacin, en ocasiones salen nmeros fraccionarios, que no son sino las medias aritmticas de los estados de oxidacin de cada uno de los tomos de carbono.Habitualmente, se sigue utilizando el concepto de oxidacin como aumento en la proporcin de oxgeno y reduccin como disminucin es la proporcin de oxgeno.

Reacciones Redox ms comunes.Oxidacin de alquenosOzonlisis.Oxidacin de alcoholes.Oxidacin y reduccin de aldehdos y cetonas.Combustin.

Oxidacin de alquenos.Los alquenos se oxidan con formando dialcoholes:Ejemplo:

CH3CH=CHCH3CH3 CHOHCHOHCH3Si no se toman precauciones la oxidacin puede ser ms profunda y formarse aldehdos y/o cetonas.

Ozonlisis.Es una reaccin especfica del doble enlace, que consiste en la ruptura del mismo partiendo la cadena en dos y formando cidos carboxlicos o cetonas:Ejemplo:

En presencia de un ambiente reductor, es posible obtener aldehdos en vez de cidos carboxlicos.

Oxidacin de alcoholes.Los alcoholes se oxidan por accin del KMnO4 o del K2Cr2O7 a aldehdos o cetonas dependiendo de si se trata de un alcohol primario o secundario, respectivamente. Los alcoholes terciarios, en cambio, son bastante resistentes a la oxidacin.Ejemplo:

CH3CHOHCH2CH3 CH3COCH2CH3

Oxidacin y reduccin de aldehdos y cetonas.Los aldehdos son sustancias muy frgiles y reductoras y se oxidan con facilidad a cidos.Los aldehdos tambin pueden transformarse en alcoholes primarios e incluso en hidrocarburos en presencia de un ambiente reductor fuerte, dependiendo del catalizador empleado.En cambio, las cetonas sufren reacciones de reduccin similares a los aldehdos, pero se resisten a ser oxidadas.

Oxidacin y reduccin de aldehdos y cetonas. Ejemplos.CH3CH2CHO CH3CH2COOH

CH3COCH3+ H2 CH3CHOHCH3

CH3CH2CHO CH3CH2CH3 + 2 H2 + H2O

CombustinConstituyen un caso especial dentro de las reacciones redox. En ellas, el compuesto se quema para formar CO2 y H2O y liberndose gran cantidad de energa..Ejemplo:CH2=CH2 + 3 O2 2 CO2 + 2 H2O + energa

Otras reacciones orgnicasEsterificacin/hidrlisis cida.Saponificacin (hidrlisis bsica).Condensacin.

Esterificacin o Hidrlisis cida

Se produce entre cidos carboxlicos cuando reaccionan con alcoholes:

RCOOH + ROH RCOOR + H2OSe forman steres y se desprende una molcula de agua. Se trata de una reaccin reversible.Ejemplo:CH3COOH + CH3COOCH2CH3 CH3CH2OH+ H2O

Otras reaccionesSaponificacin (hidrlisis bsica): Es una reaccin de las grasas (tristeres de la glicerina o propanotriol). Es una reaccin irreversible.

Condensacin:

CH3CHO + NH2OH CH3CH=NOH + H2O

Ejemplo: Escriba las reacciones completas de: a) Deshidratacin del etanol. b) Sustitucin del OH del etanol por un halogenuro. c) Oxidacin del etanol. d) cido actico con etanol.a) CH3CH2OH+ H2SO4 CH2=CH2 + H2Ob) CH3CH2OH + HI CH3CH2 I + H2O c) CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2O d) CH3COOH CH3COOCH2CH3 + + CH3CH2OH H2O

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