Universidad Nacional de La Plata

Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales

Química Orgánica

Curso de Correlación Facultad de Ciencias Naturales y Museo

Guía de Trabajos Prácticos 2012

1

SEMINARIO I: NOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGANICOS

PARTE A: hidrocarburos saturados y sus derivados halogenados y nitrados

TEMARIO: alcanos y cicloalcanos; radicales alquílicos y cicloalquílicos; alcanos ramificados, derivados

halogenados y nitrados

BIBLIOGRAFÍA: guía de Trabajos Prácticos; “Nomenclature of Organic Chemistry”. Pergamon Press, Oxford,

1979; http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/

CONSIDERACIONES GENERALES

La designación de los compuestos orgánicos puede hacerse utilizando alguno de los siguientes sistemas: mediante nombres triviales o comunes, que expresen alguna propiedad característica (sabor, color, acción fisiológica, etc.) o hagan referencia a la materia de la cual se extrajo el compuesto. Mediante nombres racionales que proporcionen una idea de su constitución química y destaquen sus analogías estructurales (sistemática). Las bases del actual sistema de nomenclatura fueron establecidas por una comisión que se reunió en Ginebra en 1892. Posteriormente, fue perfeccionado y ampliado por el Comité de Nomenclatura de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, por lo que se conoce como sistema I.U.P.A.C. (International Union of Pure and Applied Chemistry). ¿Cómo se representan las moléculas orgánicas?

¿Cómo se construye el nombre de un hidrocarburo? El nombre de los hidrocarburos consta de tres partes: a) la raíz, que indica el esqueleto carbonado; b) la terminación o sufijo, que indica el grado de saturación, y c) el prefijo que diferencia las distintas estructuras isoméricas (distintas estructuras construidas con exactamente los mismos átomos). Ej.: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3

ALCANOS Para todos ellos se utiliza la terminación -

pentano (también llamado n-pentano)

penta: raíz que señala el número de átomos de carbono que componen la cadena principal del compuesto. -ano: sufijo que indica que el hidrocarburo es saturado n- : prefijo que indica que la cadena es lineal

ano. Los cuatro primeros términos de la serie homóloga de los hidrocarburos saturados normales (de cadena lineal) se designan con los nombres:

metano, etano, propano y butano

1. Escriba sus fórmulas condensadas y estructurales

2

Para hidrocarburos que tienen más de cuatro átomos de carbono se utilizan como raíces los numerales griegos o latinos:

n: número de átomos de carbono

5 pentano 6 hexano 7 heptano 8 octano 9 nonano 10 decano 11 undecano 12 dodecano 13 tridecano

14 tetradecano 15 pentadecano 16 hexadecano 17 heptadecano 18 octadecano 19 nonadecano 20 icosano 21 henicosano 22 docosano

23 tricosano 24 tetracosano 25 pentacosano 26 hexacosano 27 heptacosano 28 octacosano 29 nonacosano 30 triacontano

2. Escriba las fórmulas condensadas de cuatro de los alcanos de la lista ¿Qué fórmula general los representa? En el ejemplo dado anteriormente (C5H12

), el prefijo n- sirve para diferenciar el pentano de cadena lineal de los otros hidrocarburos de 5 átomos de carbono dispuestos en forma diferente. Este prefijo, al igual que otros que se utilizan para identificar a los otros isómeros corresponden a la llamada nomenclatura semitrivial, de la cual rescataremos los prefijos iso- y neo- que se usan de la siguiente manera:

H3C C

CH3

CH3

R C

CH3

CH3

CH3H3C

C

CH3

H3C H R H CH2CH3H3C C

CH3

iso-alcano iso-pentano

neo-alcano neo-pentano

3. Dibuje la fórmula desarrollada, semidesarrollada, en zig-zag y condensada de: neo-octano, n-undecano e iso-nonano. 4. Explique por qué el nombre iso-propano y neo-butano son incorrectos. 5. Nombre los siguientes compuestos:

C

CH3

CH3

CH3

H C

CH3

CH3

CH3 CH2CH2CH3

CICLOALCANOS Los hidrocarburos saturados monocíclicos (cicloalcanos) llevan los nombres de los hidrocarburos acíclicos saturados (alcanos), precedidos por el prefijo ciclo-.

6. Nombre los siguientes cicloalcanos y represente sus fórmulas desarrolladas ¿Qué fórmula general los representa?

3

RADICALES ALQUÍLICOS Los radicales monovalentes (derivados de los alcanos por eliminación de un átomo de hidrógeno) se nombran reemplazando la terminación ano por ilo. El átomo de carbono que tiene la valencia libre (o el que se enlaza covalentemente con el resto de una cadena) se numera como 1 (uno).

Ej.: 1 2 -CH2-CH3

8. Defina carbono primario, secundario y terciario. Complete el siguiente cuadro:

etilo

7. Escriba las formulas condensadas y desarrolladas correspondiente a los radicales de los primeros tres alcanos de la serie. Los prefijos sec- (s-) y ter- (t-), pertenecen al sistema semitrivial, indican que la valencia libre (o enlace covalente con el resto de la cadena) se halla en un carbono secundario o terciario, respectivamente.

Nomenclatura semitrivial Radical

n-propilo

iso-propilo

CH3-CH-CH3

n-butilo

iso-butilo

sec-butilo

ter-butilo

Tanto la nomenclatura sistemática como la semitrivial hasta aquí expuesta pertenecen al sistema I.U.P.A.C. RADICALES CICLOALQUÍLICOS Los radicales monovalentes derivados de los cicloalcanos se nombran análogamente a los radicales alquilo. 9. Completar:

HH H

…………………. ciclopentilo …………………..

ALCANOS RAMIFICADOS O SUSTITUIDOS

4

Se considera a los hidrocarburos de cadena ramificada, como derivados de los hidrocarburos de cadena normal. Como consecuencia de ello, para su nomenclatura se procede de la siguiente manera: a) Se elije la cadena mas larga como cadena principal, que fijará la raíz del nombre. b) En la posibilidad de seleccionar dos o más cadenas de igual longitud, se escoge la que contiene

el mayor número de ramificaciones, o sea la de mayor grado de sustitución. Seleccionada la cadena principal, los átomos de carbono de la misma se numeran comenzando por el extremo que permita atribuir los menores números (o más bajos) a los que llevan las ramificaciones. 10. Marque la cadena principal y las ramificaciones o cadenas laterales: a. b.

Los nombres de las ramificaciones o cadenas laterales se unen (como prefijos) directamente al nombre del hidrocarburo original, como una sola palabra y no por separado. Los números preceden a los grupos sustituyentes, y la separación entre número y letra se efectúa colocando un guión, en caso de que haya dos o más números seguidos se separan entre sí mediante una coma. En caso que haya dos o más sustituciones iguales, se utiliza un prefijo multiplicador (di, tri, tetra, etc.) que indica las veces que se hallan repetidas. Además debe anotarse la posición en que se encuentra sobre la cadena principal: si las sustituciones están sobre un mismo átomo de carbono los números se repiten. 11. Nombre los siguientes alcanos ramificados: a. b.

En el caso de encontrarse distintas cadenas laterales o sustituciones, la designación toma en cuenta el orden alfabético (etil, metil, propil, etc.). c.

¿Nombre? ………………………………………………………

5

En caso de duda en la asignación del C-1 se da el menor número al sustituyente que se nombre primero. d.

¿Nombre? ………………………………………………………

Para el ordenamiento alfabético se considera la inicial del nombre completo del radical, y no

CH3CH3 C

CH3-CH2-CH2-C-CH2-CH2-CH2-CH3

CH3 CH3

CH3

C

CH3

la de prefijos que indican multiplicidad. 12. Dibuje las fórmulas semidesarrolladas para los siguientes compuestos e indique cómo se aplicó la regla anterior a dichos compuestos: a) 4-etil-2,3-dimetilhexano b) 4-dimetiletil-3-etilheptano

La presencia de sustituyentes ramificados idénticos, puede indicarse con el prefijo de multiplicidad apropiado: bis, tris, tetraquis, etc. El nombre completo de los sustituyentes ramificados puede colocarse entre paréntesis. 13. Ubique la cadena principal, las ramificaciones y nombre correctamente aplicando la regla anterior:

¿Cómo podría nombrarlo haciendo uso de los nombres triviales para los sustituyentes ramificados? DERIVADOS HALOGENADOS Y NITRADOS Para nombrar HC que contienen halógenos se emplea la nomenclatura sustitutiva en la cual, éstos se consideran sustituyentes del esqueleto carbonado y poseen el mismo rango de prioridad que los sustituyentes alquilo. Otro sistema también permitido por IUPAC, corresponde a la llamada nomenclatura radicofuncional, en la cual se nombra la función o grupo característico y uno o más radicales, por ejemplo: bromuro (grupo característico) de metilo

(radical). 14. Complete el siguiente cuadro:

Nomenclatura Sustitutiva Nomenclatura Radicofuncional CH3 -Cl cloruro de metilo

CH3-CH2 bromoetano Br

CH3 CH CH3

Cl

cloruro de isopropilo

6

CH3 C Cl

CH3

CH3

BrH2C-CH2 Br

F

I

I

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Los HC que poseen uno o más grupos nitro (-NO2

CH

) como sustituyentes del esqueleto carbonado se nombran anteponiendo el prefijo nitro- al nombre del sistema principal (cadena o anillo). El grupo nitro, al igual que los halógenos (fluoro, cloro, bromo, yodo) son sustituyentes de igual prioridad, y por ende, son ordenados alfabéticamente. 15. Nombre correctamente:

3-NO nitrometano 2

NO2

CH2 CH CH3

NO2

O2N

C CH2CH2CH3

NO2

NO2

CH2 CH2CH3

CH3 CH CH

NO2

F

CH3

a) 3,4,5-trimetil-4-propilioctano

EJERCITACIÓN 16. Escribir la fórmula estructural que corresponde a cada uno de los siguientes nombres:

b) 3-etil-3-fluorohexano c) 6-(3-metilbutil)undecano d) 4-t-butilheptano e) 4-(1-cloroetil)-3,3-dimetilheptano f) 6,6-dimetil-5-(1,2,2-trimetilpropil)dodecano g) 5-(1,2-dimetilpropil)-6,6-dimetildodecano

17. Asignar el nombre IUPAC a cada compuesto:

7

BrI

Cl

(CH3CH2)4C (CH3CH2)2CCHCHCH2CH3

CH3

CH3

CH2CH3

(ICH2CH2)3CCH2CHCHCH2CH2CH3

NO2

CH2CH3

18. Explicar por qué cada uno de los siguientes nombres son incorrectos:

a) metilheptano b) 4-metilhexano c) 3-propilhexano d) 3-isopropil-5,5-dimetiloctano

e) 3-metil-4-clorohexano f) 2,2-dimetil-3-etilpentano g) 3,5,6,7-tetrametilnonano h) 2-dimetilpropano

8

PARTE B: hidrocarburos no saturados y aromáticos

TEMARIO: alquenos y alquinos, radicales. Cicloalquenos y cicloalquinos. Hidrocarburos aromáticos y sus

radicales. Hidrocarburos cíclicos ramificados.

BIBLIOGRAFÍA: guía de Trabajos Prácticos; “Nomenclature of Organic Chemistry”. Pergamon Press, Oxford,

1979; http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/

ALQUENOS (Hidrocarburos no saturados con doble ligadura) Los alquenos, también llamados hidrocarburos etilénicos u olefinas, se nombran reemplazando la terminación -ano del correspondiente hidrocarburo acíclico no saturado, por la terminación -eno. Si hay más de un doble enlace, se nombran con las terminaciones dieno, trieno, etc. La cadena se numera dando el menor número al doble enlace. 1. Completar: CH2=CH2 ------------------------ (etileno)

CH3-CH2-CH2-CH=CH-CH3 -------------------------

CH3-CH=CH-CH=CH-CH3 2,4-hexadieno

CH3-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH3 -------------------------

ALQUINOS (Hidrocarburos no saturados con triple enlace) Se nombran reemplazando la terminación -ano del correspondiente hidrocarburo saturado por la terminación -ino. Si hay más de un triple enlace, se nombran con las terminaciones diino, triino, etc. La cadena se numera dando el menor número a la triple ligadura. 2. Completar:

HC≡ CH -------------------- (acetileno)

CH3-C≡C-CH3 --------------------

CH3-C≡C-CH2-CH2-C≡CH 1,5-heptadiino

HC≡C-CH2-C≡C-CH2-CH2-C≡CH --------------------

Los hidrocarburos acíclicos no saturados, no ramificados, que contienen doble y triple enlace se nombran utilizando las terminaciones enino, dienino, trienino, endiino, etc. Los enlaces múltiples reciben los números más bajos posibles; cuando doble y triple enlace tienen igual posibilidad e numeración, el menor número se asigna al doble enlace. 3. Completar: HC≡C-CH=CH-CH=CH2 1,3-hexadien-5-ino

CH3-CH=CH-C≡CH --------------------

HC≡C-CH=CH-CH2-CH=CH2 --------------------

CH3-CH=CH-C≡CH --- -penten- --- -ino

CH2=CH-CH2-C≡CH --- -penten- --- -ino

9

HIDROCARBUROS NO SATURADOS RAMIFICADOS

Los hidrocarburos acíclicos no saturados, ramificados o sustituidos, se nombran tomando como cadena principal a la que posee mayor cantidad de insaturaciones (dobles o triples enlaces

C C C

H2C C CH2

CH CH2

CH2

CH2

CH3

HC

CH3

3,4-dipropil-1,3-hexadien-5-ino

). Si hay más de un a cadena que cumple con al función anterior, se elige la más larga de ellas. Si aún así persiste la igualdad, se selecciona aquella que contiene más dobles enlaces. En general, se siguen las mismas normas que se aplican para nombrar alcanos ramificados; y en cuanto a la numeración de la cadena, se asignan los números más bajos a las insaturaciones. Ej.:

4. Completar:

RADICALES DERIVADOS DE HIDROCARBUROS ACÍCLICOS NO SATURADOS Los radicales monovalentes derivados de alquenos (por eliminación de un átomo de H ) se nombran reemplazando la terminación -eno del hidrocarburo por -enilo. Si existe más de un doble enlace, la terminación es -dienilo, -trienilo, etc., según el caso. Los radicales monovalentes derivados de alquinos se nombran con al teminación -inilo (o -diinilo, -triinilo, etc.). Cuando sea necesario, debe indicarse la ubicación de los enlaces múltiples en los radicales. El átomo de C del radical, que lleva la valencia libre, se numera siempre como 1 (uno). 5. Completar: CH2=CH— ------------------- (vinilo) CH2=CH-CH2— ------------------- (alilo) CH3-CH=CH— ------------------- CH3-CH=CH-CH2— 2-buten--- CH2=CH-CH=CH— ------- -butadienilo

CH2=C(CH3)— metiletenilo HC≡C— ------------------- HC≡C-CH2— …. -propinilo 6. Nombrar:

10

CH2=CHCH2CHCH=CH2

C CH

CICLOALQUENOS Y CICLOALQUINOS El nombre de los cicloalquenos y cicloalquinos se forma de manera análoga al de los alquenos y alquinos anteponiendo la palabra ciclo. 7. Completar:

ciclobuteno ……..………………………………………………………………………………………………………….

Se utiliza el nombre de benceno para el …………………………….. El benceno y de sus derivados se consideran en un grupo aparte, bajo la denominación de hidrocarburos bencénicos o aromáticos.

HIDROCARBUROS AROMÁTICOS Hidrocarburos derivados del benceno La molécula del benceno (C6H6

o

) se representa en forma abreviada de la siguiente manera:

Los sustituyentes que puedan existir en un anillo bencénico se nombran como radicales (prefijos) anteponiéndolos a la palabra benceno. 8. Completar:

Nombre sistemático Nombre trivial (común) CH3

tolueno CH2-CH3

------

CH=CH2

estireno

CH

CH3

CH3

cumeno

Cuando hay dos sustituyentes, su posición relativa puede indicarse numerando los átomos de C

del anillo, o utilizando los prefijos orto- , meta- y para-, según se ejemplifica a continuación:

9. Completar

11

Estructura Nombre sistemático Nombre trivial (común)

CH3

CH3

……………..benceno

orto-dimetilbenceno; (o-dimetilbenceno) orto-xileno; (o-xileno)

1,3-dimetilbenceno ……………………………………………………………

meta-xileno; (m-xileno)

H3C CH3

…………………………..

para-dimetilbenceno; (p-dimetilbenceno) …………………………………

Si hay tres o más sustituyentes, se procura que a los átomos de C del anillo que tienen sustituyentes se le asigne el conjunto de números más bajo. Ej.:

Nombre sistemático Nombre trivial (común) CH3

H3C CH3

1,3,5-trimetilbenceno

mesitileno

Posibilidades de numeración:

1 3 4 1 4 5 1 2 5 1 2 4 1 3 6 1 4 6

Se comparan las primeras cifras de todas las posibilidades: al ser (para este caso particular) todas iguales (1 en todos los casos), no deciden, y se procede a estudiar las segundas cifras (en el ejemplo dado no son iguales: 2, 3 y 4). se selecciona el número menor, pero aún así quedan dos posibilidades, entre las que debe elegirse la correcta, para esto pasa a considerarse la siguiente serie de cifras (la tercera), donde el menor número (4) define, ya, al conjunto de números más bajos (1, 2, 4). El nombre correspondiente es: …………………………………………………… 10. Completar:

2-etil-1-metil-4-propilbenceno

CH2-CH3

CH3-CH2-CH2

H3C

CH2-CH2-CH3H3C

CH3

CH2

CH3

CH3C

CH3

CH3CH3

CHCH2CH3

CH3

p-diclorobenceno

o-dinitrobenceno

1,3,5-trietenilbenceno

HIDROCARBUROS AROMÁTICOS POLINUCLEADOS CON NÚCLEOS FUSIONADOS Llamamos núcleos fusionados a aquellos que tienen en común dos átomos de C vecinos entre sí, y el enlace entre dichos átomos de C. Los hidrocarburos más simples de esta clase (con sus correspondientes sistemas de numeración)

CH3

H3C

CH3

12

son:

1

2

3

45

6

7

8 1

2

34105

6

7

8 91

2

3

4

5

6

78 9

10

naftaleno antraceno fenantreno Las posiciones 1, 4, 5 y 8 son equivalentes; también los son entre sí las 2, 3, 6 y 7; y las 9 y 10. 11. Nombrar los siguientes compuestos:

a. b.

CH3

NO2 CH3

NO2

CH3

NO2

NO2

CH3

Cl

ClCl

Cl

Cl

¿Qué conclusión puede sacar de estos ejemplos? 12. Nombrar

CH3

CH3

CH3

CH3 CH2CH3

NO2Cl

Cl

RADICALES DERIVADOS DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS Aquel originado al separar de la molécula de benceno un átomo de H, se llama fenilo. Los fenilos sustituidos se nombran análogamente a los bencenos sustituidos, pero teniendo en cuenta que siempre

el C-1 del radical es el que lleva la valencia libre. 13. Completar

fenilo

CH3

………………….

Otros radicales: (En estos casos el átomo de C con la valencia libre lleva el número de acuerdo a la numeración propia del sistema cíclico).

13

Nombre sistemático Nombre trivial CH2

……………………..

bencilo

1-naftilo

α-naftilo

……………………..

β-naftilo

HIDROCARBUROS CÍCLICOS RAMIFICADOS En general, los hidrocarburos constituidos por ciclos y cadena acíclicas se nombran tomando como sistema principal a la porción (ciclo o cadena) más sustituída; a veces a la porción más grande. se trata de obtener el nombre más sencillo, o más apropiado químicamente.

CH2-CH3

CH3

H CH2-CH3

CH3H3C

CH3

CH3H3C

1-etil-3-metilbenceno 1-etil-4,4-dimetilciclohexano 1,3,6-trimetilnaftaleno

Siempre que se conozca nombre trivial reconocido (por IUPAC), debe usarse, para simplificar los nombres. Por ejemplo:

mentano (nombre trivial reconocido)

1-isopropil-4-metilciclohexano o 1-metil-4-metiletilciclohexano

Otros ejemplos:

CH

CH2-CH2-CH=CH

trifenilmetano 1,4-difenil-1-buteno bifenilo (nombre trivial reconocido)

CH2-CH-CH2

CH3H HCH2-(CH2)12-CH3

1,3-diciclopentil-2-metilpropano 1-feniltetradecano

CH-CH3

CH3H

H

CH3

EJERCITACIÓN 14. Nombrar los siguientes hidrocarburos de acuerdo a las reglas IUPAC:

14

NO2

Cl

15. Representar las fórmulas estructurales para los siguientes compuestos: a) 3-isopropilhexano b) 3,3-dimetil-1-buteno c) 1,3-hexadien-5-ino d) 2-etil-1-metil-4-propilbenceno e) 3,3-diiodociclopenteno f) nitroetano g) 2,4,6-trinitrotolueno (TNT) h) 2,-fluoro-3-nitrobutano i) 1-bromo-2-cloro-1-fenil-2-(3-metilfenil)-etano

15

PARTE C: NOMENCLATURA DE FAMILIAS QUÍMICAS (GRUPOS FUNCIONALES)

TEMARIO: grupos funcionales más relevantes.

BIBLIOGRAFÍA: guía de Trabajos Prácticos; “Nomenclature of Organic Chemistry”. Pergamon Press, Oxford,

1979; http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/; H. Hart; D. J. Hart, L. E. Craine, “Quimica orgánica”,

McGraw-Hill Interamericana, 5ta ed. 1995, México

Se denomina función a un átomo, o grupo de átomos, que reemplaza uno o varios átomos de hidrógeno en la molécula de un hidrocarburo, confiriendo a la sustancia resultante propiedades características. El grupo funcional no solamente proporciona un medio de clasificar compuestos en función de sus propiedades químicas, sino que sirve también como base para la nomenclatura de los compuestos orgánicos. ALCOHOLES Contienen el grupo funcional -OH (hidroxilo). Se nombran sustituyendo la -o

final del nombre del hidrocarburo de igual esqueleto, por -ol (nomenclatura de sustitución). Otra forma es citar primero la función (alcohol) y luego el radical, terminándolo en -ílico (nomenclatura radicofuncional). Ambos sistemas son aprobados por I.U.P.A.C. 1. Completar la siguiente tabla:

Nomenclatura sustitutiva Nomenclatura radicofuncional

CH3 metanol OH alcohol metílico

CH3CH2 OH

CH3CH2CH2 1-propanol OH alcohol propílico CH3-CH-OH CH

3

CH3CH2CH2CH2 OH

El sistema de sustitución resulta más idóneo para compuestos más complejos. Alcoholes alifáticos ramificados El carbono 1 de la cadena principal es el que da el menor número a la función -OH, o a las insaturaciones, o a los sustituyentes (en ese orden). ¿Cuál es el carbono 1? 2. Marcar el C1 y nombrar:

CH2-CH3

H3C-C-CH2-CH-CH3 CH3

OH

.............................................

OH

CH3

………………………………

16

HO CH3

H3C-CH-CH-C-CH3 …………………………………….

CH3 CH3

Alcoholes aromáticos Contienen el grupo -CH2OH (hidroximetil) directamente

CH2OH CH2OH

unido a un anillo aromático:

fenilmetanol 2-naftilmetanol

(alcohol bencílico) (β-naftilmetanol)

FENOLES Presentan el grupo -OH directamente

OHOH

OH

unido a un anillo aromático. Los fenoles más simples son:

fenol 1-naftol 2-naftol

α-naftol β-naftol Sus derivados se nombran respecto del fenol simple correspondiente: 3. Completar:

……………………. 2,3-dimetilfenol 1-metil-2-naftol En el ejemplo de la derecha el sustituyente lleva menor número que la función. ¿Por qué?

………………………. ------------------------- -------------------------- 2-nitro-5-clorofenol

17

ALDEHIDOS Contiene el grupo funcional formilo (-CHO): Se nombran, similarmente a los alcoholes, haciendo terminar en -al

H CO

H

el nombre del hidrocarburo de igual esqueleto carbonado. 4. Completar:

metanal

H3C CO

H

H3C-CH2-CH

O

H3C-(CH2)2-CH

O

H3C-CH-CH-CH

O

Br

CH3

CH2-CH2-CH

O

CH2 propenal =CH-CHO CH2=CH2-CH2 -CHO

Aldehídos con el grupo funcional formilo directamente unido a un anillo o a un ciclo se nombra añadiendo al nombre del hidrocarburo

CHO

del que deriva el anillo el sufijo carbaldehido. Ej.:

ciclopentanocarbaldehido

CHO

benzaldehido

CHO

CH3CH2

………………………………………..

Los dialdehidos simples se nombran con la terminación -odial.

CHO-CHO etanodial

CHO-CH2-CHO ………………………………………..

CHO-CH2-CH2-CH2

CH

O

-CHO ………………………………………..

18

CETONAS

Contienen el grupo funcional carbonilo C

O

Sus nombres sistemáticos se pueden construir de dos maneras: a) Utilizando nomenclatura sustitutiva: el nombre del hidrocarburo de igual esqueleto

carbonado se hace finalizar en -ona

b)

, indicando con un número la posición del carbonilo en la cedena principal. Según la nomenclatura radicofuncional: se citan los nombres de los dos radicales

5. Completar

únicos al carbonilo, y luego la palabra cetona (como palabras separadas).

Sustitutiva Radicofuncional

CH3-C-CH3

O

propanona

CH3-CH2 C-CH3

O

CH3-C C-CH3

O O

butanodiona

biacetilo O

CH3-C-CH2-C-C-CH3

O CH3

CH3

O

Br

ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Contienen, unidos a un carbono primario, un grupo hidroxilo y un átomo de oxígeno (vinculado al C por un enlace doble). Resulta así el grupo funcional que recibe el nombre de carboxilo.

COH

O

Para su nomenclatura se usa el sufijo -óico en vez de la -o final del nombre del hidrocarburo

de igual esqueleto si éste es acíclico; si es cíclico se utiliza el sufijo carboxílico. El nombre completo debe estar precedido por la palabra ácido en ambos casos. Ej.:

OOH

H-C

ácido metanóico

(ácido fórmico)

OOH

H3C-C

Ácido etanoico

(ácido acético)

COOH

ácido benzóico

COOH

COOH

ácido o-ftálico

Cl

COOH

Cl

ácido 3,3-diclorociclohexanocarboxílico

19

6. Completar CH3-CH2-CH2

-COOH

(ácido butírico)

CH3-CH-CH3-CH2-COOH CH2-CH

3 CH2=CH-CH2-CH2

-COOH

HOOC-COOH (ácido oxálico) HOOC-CH2

-COOH

(ácido malónico)

HOOC-CH2-CH2

-COOH

(ácido succínico)

COOH

COOHCH3

AMINAS Formalmente son derivados del amoníaco (NH3) por sustitución de uno o más átomos de H por radicales hidrocarbonados. Para nombrarlas se anotan los nombres de los radicales

Ej.:

unidos al N y a continuación, el sufijo -amina. Cuando los radicales son diferentes (en aminas secuandarias y terciarias) se considera al más relevante como cadena principal, y a los más pequeños como sustituyentes.

CH3-NH metilamina 2 NH2

fenilamina (anilina)

CH3-NH-CH dimetilamina 3

H3CN

H3CCH3

trimetilamina

H3CN

HCH2-CH2-CH3

N-metilpropilamina

H3CN

H3CCH2-CH3

N,N-

dimetiletilamina

20

7. Nombrar las siguientes aminas:

SALES DE AMONIO Formalmente derivan del ión NH4+ (amonio). El nombre del catión se forma sustituyendo el sufijo -amina por -amonio. Si la sal deriva de una base cuyo nombre no termina en -amina (caso de algunas que tienen nombres triviales), el nombre del catión se hace terminar en -io. Ej.:

CH3-NH2 CH3-NH3+ CH3-NH3+ Cl- metilamina ión metilamonio cloruro de metilamonio CH3-CH2-NH2 CH3-CH2-NH3+ CH3-CH2-NH3+ HSO4

NH3+ Br-

- etilamina ión etilamonio sulfato de hidrógeno y metilamonio

bromuro de anilinio

8. Nombrar:

AMIDAS El grupo funcional que caracteriza a estos compuestos es:

CNH2

O

(carboxamido) Los nombres de las amidas acíclicas se obtienen reemplazando la terminación -o del nombre sistemático del alcano por el sufijo -amida, o bien reemplazando la terminación -óico o -ico del ácido correspondiente del que derivan por la terminación -amida. En caso que el grupo funcional esté directamente unido a un ciclo o anillo se utilizará el sufijo carboxamida

N

.

H 3 + - C l

N ( C H 3 ) 2 H + - I N

C H 3

H C H 3

C H 3 - B r +

21

9. Completar

FUNCIONES DERIVADAS DE LAS ANTERIORES SALES Las sales de ácidos orgánicos se nombran reemplazando la terminación -óico o carboxílico en el nombre de estos, por –ato o carboxilato respectivamente

CH3-(CH2)2 CO- +K

O

. Nombrar las siguientes sales:

CO2- +NH4

CO2-+Na

CH3 C

O- +Na

O

ESTERES Pueden soniderarse como derivados de los ácidos orgánicos al sustituirse el átomo de H por un radical alquiloxi (alcoxi, R-O-). Para nombrarlos se cambia el sufijo –oico o carboxílico

CH3 CO-CH3

O

del nombre del ácido relacionado por -oato o carboxilato de .... donde los puntos suspensivos simbolizan el nombre del radical unido covalentemente al O. 10. Completar:

etanoato de metilo

H CO

O CHCH3

CH3

Estructura Nombre

H3C CNH2

O

H3C - CH2 CNH2

O

NHC

CH3

O

N-feniletanamida

NO2

NHC

CH3

O

CNH2

O

benzamida Br

CO-NH2

8-bromo-2-naftalenocarboxamida

22

CO-CH3

O

……………………………..de

metilo

CH3 CH

CH2

COOCH3

COOCH3

ANHÌDRIDOS Pueden considerarse derivados de la pérdida de una molécula de agua entre dos moléculas de ácido orgánico, o a partir de una molécula de un diácido. En general, se nombran igual que el ácido de partida, cambiando la palabra ácido por anhídrido

C

O

OC

O

H3C CH3

. Cuando un anhídrido contiene dos radicales distintos se citan los nombres de los dos ácidos involucrados. 11. Completar:

anhídrido etanoico

CH2

CH2 C

O

C

O

O ……………………………..

C

O

OC

O

H3C CH2-CH3………………………………..

HALUROS DE ACILO Se consideran formalmente derivados de la sustitución del hidroxilo (OH) de un ácido orgánico por un átomo de halógeno. Con respecto al ácido progenitor los haluros de acilo se nombran cambiando el sufijo -ico por -ilo, y anteponiendo haluro de ... para especificar de que halógeno se trata. Si el ácido progenitor es extra cíclico (nombre terminado en -carboxílico) el sufijo correspondiente para el haluro es -carbonilo

CH3 CH2 CO

Cl

. 12. Completar:

cloruro de propanoílo

CO

Cl

CO

Br

bromuro de ciclohexanocarbonilo

COBr

CH3

CH3

Cuando en una molécula de ácido carboxílico se separa (formalmente) el hidroxilo de la función ácida, se obtiene un radical, que en el caso de provenir de un ácido carboxílico se llama

23

genéricamente acilo, y se nombra cambiando la terminación ico o carboxílico por –ilo o carbonilo

CH

respectivamente. 13. Completar:

3-CH2

………………………

propanoílo

-COOH

àcido propanóico

COOH

…………………………………………

CO-

……………………………………..

…………………………………………

…………………………………………

CH3

CH3

CO

……………………………………..

NITRILOS Presentan como grupo característico al -C≡N (ciano). Hay varios sistemas válidos para su nomenclatura: a) Añadir el sufijo -nitrilo

b) Considerarlo como derivado del H-C≡N (cianuro de hidrógeno), (nomenclatura radicofuncional).

al nombre del hidrocarburo de igual esqueleto (nomenclatura sustitutiva).

14. Completar:

CH3 etanonitrilo -C≡N cianuro de metilo

CN

CH3-CH2

-C≡N

HIDROXILAMINA El reemplazo de átomos de H en la molécula de la hidroxilamina H2

CH3 NH-OH

N-OH, da lugar a los siguientes tipos de compuestos: 15. Completar:

N-metilhidroxilamina

24

NH-OH

O CH3H2N O-metilhidroxilamina

CH3N

CH3

OH

OXIMAS Resultan como productos de condensación entre la hidroxilamina y aldehidos o cetonas. Se llaman genéricamente aldoximas o cetoximas, según el compuesto carbonílico de que provienen. Su grupo característico es:

C N OHSe nombran anteponiendo las palabras oxima de

CH3CHO

antes del nombre del aldehído o cetona de que derivan. 16. Completar:

…………………..

CH NOH

CH3

…………………………….

CCH3

CH3

O

………………….

CH3C

CH3

NOH

…………………………….. HIDRAZINAS Son compuestos orgánicos que pueden considerarse derivados de la hidrazina: H2N-NH2

NH NH2CH3

: 17. Completar:

Metilhidrazina

NH NH2

……………………………

NH NH

N-fenil-N’-fenilhidrazina

ÉTERES

25

Su estructura deriva formalmente de un hidrocarburo, en que un átomo de H ha sido reemplazado por un radical alquiloxi (alcoxi, RO-). Así, su estructura general es R-O-R. Pueden nombrarse utilizando nomenclatura sustitutiva o nomenclatura radicofuncional. Ej.:

metiloxietano CH3-CH2-O-CH3

metoxietano metil etil éter éter metiletílico

18. Completar:

CH3-O-CH3

……………………………….

…………………………… TIOLES Pueden considerarse derivados de los hidrocarburos al sustituir H por el grupo -SH (mercapto). Su nomenclatura es análoga a la de los alcoholes. 19. Completar: CH3CH2-SH ……………………………… CH2=CH-CH2-SH ………………………… TIOÉTERES Contienen dos radicales hidrocarbonados vinculados a través de un átomo de azufre. Su nomenclatura es análoga a la de los éteres. También se llaman sulfuros. CH3-S-CH3 metiltiometano metil tioéter sulfuro de metilo

20. Completar. CH3-CH2-CH2-S-CH3 ………………………………………………………………………….. LACTONAS Son compuestos que pueden considerarse derivados de hidroxiácidos, por pérdida intramolecular de agua

OOCOOHHO

entre el grupo hidroxilo alcohólico y el carboxilo. En uno de los sistemas usados para su nomenclatura, la palabra lactona va precedida de una raíz que designa el ácido del que deriva, y a su vez es precedida por una letra griega o un número que indica la posición de unión del átomo de oxígeno.

γ-butirolactona

CH2

O

CH2

OCCH2

αβγ

LACTAMAS Son amidas que se forman al calentarse aminoácidos

O CH3

26

COOHH2NNH

O

4-butanolactama IMIDAS Son amidas secundarias, es decir, tienen dos grupos acilo vinculados por un átomo de nitrógeno. Cuando los grupos acilo son iguales se nombran como las amidas pero sustituyendo el término -amida por -imida

CH3 C NH C CH3

OO

.

Ej.:

etanimida (acetimida

CO

NH C

O

CH3

)

N-acetilbenzamida

CH2

CH2 C

NH

C

O

O

butanodicarboxamida (succinimida

C

NH

C

O

O

)

o-bencenodicarboxamida (ftalimida

)

27

PARTE D: MOLÉCULAS POLIFUNCIONALES TEMARIO: nomenclatura de compuestos con más de una función.

BIBLIOGRAFÍA: guía de Trabajos Prácticos; “Nomenclature of Organic Chemistry”. Pergamon Press, Oxford,

1979; http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/; H. Hart; D. J. Hart, L. E. Craine, “Quimica orgánica”,

McGraw-Hill Interamericana, 5ta

a) Una descripción del esqueleto básico de átomos de carbono.

ed. 1995, México

El nombre de un compuesto orgánico se forma con dos tipos fundamentales de datos:

b) Una enumeración de los grupos funcionales presentes.

Cuando en un compuesto hay varios tipos de funciones, se debe seleccionar la principal. La

I.U.P.A.C. ha establecido un orden convencional para dicha selección (ver tabla adjunta).

El orden en que los grupos funcionales son citados en la tabla es de principalidad decreciente; es

decir que, de los grupos funcionales presentes en el compuesto, el ubicado más arriba en la lista

es el principal, debiendo los demás ser considerados sustituyentes.

2. Entre varios sistemas equivalentes, es principal el que tiene más grupos principales.

Elección de la cadena principal y su numeración El esquema operativo es muy similar al seguido al nombrar los compuestos con una sola función; podría resumirse en: 1. El sistema principal es el que contiene al grupo funcional.

3. Cuando el criterio 2 no alcance para decidir, se elige el sistema con más enlaces múltiples. 4. Cuando haya dos o más sistemas (cadenas, anillos) en las condiciones anteriores, se selecciona

el más extenso. 5. Si en un sistema formado por cadenas y ciclos hay grupos principales en ambos, la porción

principal será la que tenga más grupos principales; si aún así no alcanza a decidir, es principal el sistema químicamente más relevante.

6. Para numerar el sistema seleccionado, se asignan los números más bajos posibles a: los grupos principales

los enlaces múltiples (si hay que optar, a dobles enlaces) los sustituyentes en ese orden

Ej.:

HO CH2 CH

OH

C CH3

O

función principal: cetona (-ona) sistema principal: butano sustituyente: hidroxi (hay dos: dihidroxi) nombre: 3,4-dihidroxi

-2-butanona

28

1. Nombre los siguientes compuestos polifuncionales según las reglas IUPAC:

2. Representar los siguientes compuestos:

a) 3-pentanol b) p-clorofenol c) 2-metil-3-nitrobutanal d) 5,5-dicloro-2-hexanona e) 3-bromociclohexanona f) ácido butanodioico g) N,N-dimetilciclohexilamina h) N,N-dietilanilina i) etanamida j) N-metil-etanamida k) ácido ciclopentanocarboxílico l) ácido 3-formilpentanodioico m) etanoato de isopropilo n) anhídrido propanoico o) cloruro de benzoílo p) dietil éter q) 2-buten-1-tiol r) ácido 4-bromo-3-hidroxibenzoico s) pentanonitrilo t) p-aminofenol u) 1,3-dihidroxi-2-pentanona

OC

HCH2 C

O

OH

CH3 CH C N

SH

C

HO

HO-HN

O

O C2H5

COOH

OH

29

TABLA DE LOS PREFIJOS Y SUFIJOS DE LAS FUNCIONES MÁS IMPORTANTES

Nombre Fórmula Prefijo Sufijo

Catión -------- + -onio

Ac. carboxílico -COOH carboxi- (ácido) -óico (ácido) -carboxílico

Sal -COO- + (metal) carboxilato- M -carboxilato de (metal)

Anhídrido -CO-O-CO- (anhídrido) -óico -óico

Èster -COO-(R) (alquil)oxicarboxilato -oato de (alquilo) -carboxilato de(alquilo)

Haluro de acilo -CO-(X) (halógeno)formil- (haluro) de -oílo (haluro) de -carbonilo

Amida -CO-NH carbamoíl- 2 -amida -carboxamida

Nitrilo -C≡N ciano- -nitrilo -carbonitrilo

Aldehido -CHO formil- -al -carbaldehído

Cetona C=O oxo- -ona

Alcohol -OH hidroxi- -ol

Fenol -OH hidroxi- -ol

Tiol -SH mercapto- -tiol

Amina -NH amino- 2 -amina

Hidroxilamina -NH-OH hidroxilamino- -hidroxilamina

Hidrazina -NH-NH hidrazino- 2 -hidrazina

Èter -O-(R) (alquil)oxi- ------------

Tioéter -S-(R) (alquil)tio- ------------