UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO Departamento Académico de Ciencias QUÍMICA...
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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE
MAYOLO
Departamento Académico de Ciencias
QUÍMICA ORGÁNICA
Mag. Miguel RAMIREZ GUZMAN
Contenido
Reacciones Orgánicas
Clasificación
Mecanismo de Reacción
Tipos de Reactivos
Principales Funciones Químicas Orgánicas
Reacciones Orgánicas
• Homolítica: El enlace covalente se rompe de manera simétrica (1 electrón para cada átomo).
A : B A· + ·B (radicales libres) Suele producirse en presencia de luz UV pues se necesita un
aporte de energía elevado. • Heterolítica: El enlace se rompe de manera asimétrica (uno de
los átomos se queda con los dos electrones que compartían)
A : B A:– + B+ (iones)
Carbocationes: R3C+ Ejemplo: (CH3)2CH+
Carbanión: R3C:– Ejemplo: Cl3C:–
Indica la ruptura heterolítica más probable del:a) bromoetano; b) 2-propanol; c) 2-cloro-2-metil-propano.
Ejemplo:
a) CH3–CH2Br
b) CH3–CHOH–CH3
c) (CH3)3–CCl
CH3–CH2+ + Br–
(CH3)2–CH+ + OH–
(CH3)3–C+ + Cl–
Clasificación• Sustitución:
un grupo entra y otro sale.CH3–Cl + H2O CH3–OH + HCl
• Adición: a un doble o triple enlaceCH2=CH2 + Cl2 CH2Cl–CH2Cl
• Eliminación: de un grupo de átomos. Se produce un doble enlaceCH3–CH2OH CH2=CH2 + H2O
• Redox: (cambia el E.O. del carbono). CH3OH + ½ O2 HCHO + H2O
Número de oxidación del carbono
• El número de oxidación de un átomo de carbono varía en -1 por cada enlace que presenta con un átomo de hidrógeno.
• El número de oxidación de un átomo de carbono varía en +1 por cada enlace que presenta con un átomo más electronegativo que él.
• Los dobles y triples enlaces con un heteroátomo se cuentan dos y tres veces respectivamente.
• Los enlaces existentes entre átomos de carbono no se tienen en cuenta al determinar el número de oxidación de los carbonos.
Nitración (–M):
+ HNO3 + H2O
NO2
H2SO4
Halogenación (+M):
+ Cl2 + HCl
FeCl3
Cl
Alquilación (Friedelf–Crafts) (+I):
+ ClCH3 + HCl AlCl3
CH3
Ejemplo de reacciones de sustitución:
• Electrófila:
CH3–CH=CH2 + H2 CH3–CH2–CH3
CH3–CH=CH2 + Cl2 CH3–CHCl–CH2Cl
CH3–CH=CH2 + HBr CH3–CHBr–CH3
(mayor proporción)
CH3–CH=CH2 + H2O (H+) CH3–CHOH–CH3
(mayor proporción)• Nucleófila: CN
|CH3–CO–CH3 + HCN CH3 –C–CH3
| OH
Ejemplos de reacciones de adición:
• Deshidrohalogenación de halogenuros de alquilo.– Se produce en medio básico.
CH3–CH2–CHBr–CH3 + NaOH CH3–CH=CH–CH3
• Deshidratación de alcoholes.– Se produce en medio ácido.
CH3–CH2–CHOH–CH3 + H2SO4 CH3–CH=CH–CH3
Ejemplos de reacciones de eliminación:
Al reaccionar 2-metil-2-butanol con ácido sulfúrico se produce una mezcla de alquenos en diferente proporción. Escribe los posibles alquenos.
Ejemplo:
CH3
|
CH3–CH2–C–CH3 |
OH
CH3–CH=C–CH3
| CH3
mayor proporción
CH3–CH2–C=CH2
|CH3
+ H2O
Reacciones Redox más comunes.
oxidación
reducción
CH4 ; CH3OH ; HCHO ; HCOOH ; CO2
E.O.: –4 –2 0 +2 +4% O: 0 50 53,3 69,6 72,7
• Oxidación de alquenos• Ozonolisis.• Oxidación de alcoholes.• Oxidación y reducción de aldehídos y cetonas.• Combustión.
Mecanismo de Reacción
Se da en las reacciones de los compuestos orgánicos, por ejemplo, en la halogenación de alcanos (con luz U.V. o en presencia de peróxidos). • Iniciación:
Cl2 + luz ultravioleta 2 Cl ·
• Propagación:
CH3–CH3 + Cl · CH3–CH2· + HCl
• Terminación:
CH3–CH2 · + Cl · CH3–CH2–Cl
(2 CH3–CH2 · CH3–CH2–CH2–CH3)
Tipos de Reactivos• Homolíticos: Radicales libres.
Son especies químicas que tienen átomos con electrones desapareados.
Se forman en la reacciones con ruptura homolítica.• Nucleófilos: Tienen uno o más pares de electrones libres (bases
de Lewis).Atacan a las partes de la molécula con deficiencia de
electrones.• Electrófilos: Tienen orbitales externos vacíos (ácidos de
Lewis)Atacan a zonas con alta densidad electrónica (dobles o
triples enlaces)
Reactivos nucleófilos y electrófilos
Nucleófilos:R–OHR–O–
H2O
R–NH2
R – CNR–COO–
NH3
OH–
halogenuros: Cl–, Br–
Electrófilos:H+
NO2+
NO+ BF3, AlCl3
cationes metálicos: Na+
R3C+
SO3
CH3Cl, CH3–CH2Cl
halógenos: Cl2 , Br2
Ácidos y bases de Lewis
El químico estadounidense Lewis dio una definición acerca del comportamiento de la base, en donde se puede definir como una sustancia que puede donar un par de electrones, y para el ácido como una sustancia que puede aceptar un par de electrones.El ácido debe tener su octeto de electrones incompleto y la base debe tener algún par de electrones solitarios. El amoníaco es una base de Lewis típica y el trifluoruro de boro un ácido de Lewis típico. Los ácidos de Lewis tales como el cloruro de aluminio, el trifluoruro de boro, el cloruro estánnico, el cloruro de zinc y el cloruro de hierro (III) son catalizadores sumamente importantes de ciertas reacciones orgánicas.http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Citar&page=%C3%81cidos_y_bases_de_Lewis&id=54789491
Clasifica según sean nucleófilos o electrófilos los siguientes reactivos:R–NH2; I+; BH3; R–OH; R–CN; Br–; CH3–CH2–O–; CH3–COO–; Ca2+ .
Ejercicio:
• Nucleófilos: R–NH2; R–OH; R–CN; Br–; CH3–CH2–O– ;
CH3–COO–
• Electrófilos: I+; BH3; Ca2+
Concepto de grupo funcional
Un grupo funcional es un átomo o grupo de átomos presente en una molécula orgánica que determina las propiedades químicas de dicha molécula
Algunas moléculas poseen más de un grupo funcional diferente, otras tienen el mismo grupo funcional repetido varias veces
El grupo funcional es el principal responsable de la reactividad química del compuesto, por eso todos los compuestos que poseen un mismo grupo funcional dan origen a las funciones químicas orgánicas y muestran las mismas propiedades.
Funciones Químicas Orgánicas
G.F.HC
HC = esqueleto hidrocarbonadoG.F. = grupo funcional
H - C - C - H
H|
H|
|H
|H
etano H - C - C - OH
H|
H|
|H
|H
etanol
Existen tres grandes grupos de familias:
Compuestos oxigenados
Compuestos nitrogenados
Derivados halogenados
Principales Funciones Químicas Orgánicas
FamiliaGrupo
FuncionalEjemplos
Aldehídos
– CHO H-CHO Metanal. Formaldehído. Formol Se usa para conservar muestras de tejidos orgánicos.
CH3-CH2-CHO Propanal
Benzaldehído
Es el responsable del aroma de las cerezas
Cetonas– CO –
CH3-CO-CH3 Propanona. Acetona CH3-CO-CH2-CH3 ButanonaEs el disolvente más común de los quitaesmaltes
Compuestos oxigenados
Formaldehído Metanal
PropanonaAcetona
Benzaldehído
5-metil-4-penten-2-ona
Compuestos oxigenadosFamilia
Grupo Funcional
Ejemplos
Ácidos Carboxílicos
– COOH H-COOH Ácido metanoico. Ácido fórmico Es el responsable de el escozor que producen las ortigas y las hormigas rojas
CH3-COOH Ácido etanoico. Ácido acéticoEs el componente básico del vinagre. Se usa como acidificante y conservante
Ésteres – COO –CH3-COO-CH2-CH2-CH2-CH3 Etanoato de butilo. Acetato de butilo
CH3-COO-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 Etanoato de hexilo. Acetato de hexiloSe usan en alimentación como aromas de piña y pera respectivamente
Ácido fórmicoÁcido metanoico
Ácido acéticoÁcido etanoico
Ácido 3,4-dimetilpentanoico
Acetato de metiloEtanoato de metilo
Acetato de pentiloEtanoato de pentilo
Compuestos nitrogenadosFamilia Grupo Funcional Ejemplos
Aminas
– NH2
– NH – – N –
|
CH3-NH2 Metilamina
Es la responsable del olor del pescado fresco
CH3-NH-CH2-CH3 Metiletilamina
CH3-N-CH3 Trimetilamina | CH3
Amidas – CO – NH2
CH3-CO-NH2 Etanamida. Acetamida
Se usaba antiguamente como anestésico
Nitrilos –CN H-CN Metanonitrilo. Ácido cianhídricoDe este ácido derivan los cianuros.
CH3- CN Etanonitrilo
Metilamina
Fenilamina
Acetamida
Propenonitrilo
Etanonitrilo
Derivados halogenados
Fórmula general: X–R X – Grupo funcional y representa un átomo de halógeno (F, Cl, Br o I). R Radical que representa el resto de la molécula.
Ejemplos:
1-yodopropano
CH2I – CH2 – CH2 – CH3
1,3-dibromobencenometa-dibromobenceno
CH2 Cl – CH2 – CH2 – CH2Cl
1,4-diclorobutano
CHF3
trifluorometano
Compuestos con varios grupos funcionalesAminoacidos
Otros
Glicina
Las proteínas son polímeros naturales, constituidos por largas cadenas de aminoácidos enlazados.
http://knol.google.com/k/qu%C3%ADmica-org%C3%A1nica-i-cap%C3%ADtulo-iii
http://es.wikibooks.org/wiki/Qu%C3%ADmica_org%C3%A1nica