tema 7. compostos orgànics 1b/1b... · 2016. 3. 26. · cs 6.2 tema 7. compostos orgànics títol...
Post on 03-Sep-2021
1 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Tema 7. Compostos Orgànics
Autora: Pilar Cortés
Curs 2014-15 2on semestre GrETA
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.2
Tema 7. Compostos Orgànics
Títol contingut 7: COMPOSTOS ORGÀNICS Dedicació: 6 h Grup gran/teoria: 2 h Aprenentatge autònom: 4 h
Descripció 7.1.- Química del carboni. Productes orgànics: Hidrocarburs. Grups funcionals. Isomeria. 7.2.- Algunes reaccions dels Compostos Orgànics.
Activitats vinculades Ø Classes de teoria.
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
3.3 Introducció
Més del 95% de las substàncies químiques conegudes són compostos de carboni.
Tots els compostos responsables de la vida (àcids nucleics, proteïnes, enzims, sucres, etc.) són substàncies orgàniques.
La industria química (fàrmacs, polímeres, pesticides, herbicides, etc.) juga un paper molt important en la economia mundial i incideix en molts aspectes de la nostra vida diària amb els
seus productes.
La Compostos Orgànics és la part de la química que estudia els Compostos del Carboni
Actualment es coneixen més de 20 milions de compostos orgànics sintètics i naturals.
Això sembla sorprenent, doncs el C es combina amb pocs elements.
Forma molts compostos degut a la capacitat del C de formar cadenes
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Introducció
Al 1828, el el químic alemany Friedrich Wöhler, volia obtenir cianat d’amoni, NH4OCN, a partir de les sals de l’àcid ciànic, HOCN, i amoníac:
Pb(OCN)2 + 2NH3 + H2O → PbO (s) + NH4OCN
Després de filtrar i separar el sòlid, quan va bullir la dissolució per cristal·litzar el cianat d’amoni va trobar que es formaven uns cristalls incolors molt grans que no es corresponien amb el cianat d’amoni. S’havia format UREA!
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.5 Introducció Característiques del Carboni ü Electronegativitat intermèdia
• Enllaç covalent amb metalls i amb no metalls ü Possibilitat d'unir-se a sí mateix formant cadenes ü Té valència 4 ü Dimensions petites, es possible que els àtoms se aproximin lo suficient per formar
enllaços “π”, formant enllaços dobles i triples (això no es possible en el Si)
Francis A. Carey, Organic Chemistry, Fourth Edition. Copyright © 2000 The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved.
Orbital overlaps involved in σ bonds of methaneFigure 1.22
ü Enllaç simple: Hibridació sp3. • 4 orbitals sp3 iguals que formen 4 enllaços simples del tipus “σ”. • Els 4 parells d’electrons es comparteixen amb 4 àtoms distints. • Geometria tetraèdrica: angles C–H: 109’5 º i distancies C–H iguals.
exemple: CH4, CH3–CH3
Tipus d’enllaç i hibridació
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.6 Introducció Tipus d’enllaç i hibridació
ü Enllaç doble: Hibridació sp2 . • 3 orbitals sp2 iguals que formen enllaços “σ” + 1 orbital “p” (sense hibridar) que
formarà un enllaç “π” (lateral). • Forma un enllaç doble, un “σ” i un altre “π”, es a dir, hi ha dos parells electrònics
compartits amb el mateix àtom. • Geometria triangular: angles C–H: 120 º i distancies C=C < C–C
exemple: H2C=CH2, H2C=O
Francis A. Carey, Organic Chemistry, Fourth Edition. Copyright © 2000 The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved.
Orbital overlaps and bonding in ethyleneFigure 1.27
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.7 Introducció Tipus d’enllaç i hibridació
ü Enllaç triple: Hibridació sp • 2 orbitals sp iguals que formen enllaços “σ” + 2 orbitals “p” (sense hibridar) que
formaran enllaços “π”. • Forma un enllaç triple, un “σ” y dos “π”, es a dir, hi ha tres parells electrònics
compartits amb el mateix àtom, o be dos enllaços dobles, tot i que aquest cas és més rar.
• Geometria lineal: angles C–H: 180 º i distancia C≡C < C=C < C–C exemple: HC≡CH, CH3–C≡N
Francis A. Carey, Organic Chemistry, Fourth Edition. Copyright © 2000 The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved.
Orbital overlaps and bonding in acetylene Figure 1.31
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.8 Introducció Representació de les molècules en Compostos Orgànics:
ü Tipus de fórmules:
• Fórmula Molecular:
C2H6O C4H10
• Formula Estructural:
• Fórmula Desenvolupada:
• Formula en esquelet
En 2 D En 3 D
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.9 Introducció Representació de les molècules en Compostos Orgànics:
ü Tipus de fórmules:
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.10 tipus de compostos orgànics
HIDROCARBURS Compostos C i H
ALCANS Saturats
ALQUENS Insaturats
ALQUINS Insaturats
GRUPS FUNCIONALS altres àtoms
AROMÀTICS Insaturats
Es distingeixen d’acord amb el grup funcional que tenen.
Un grup funcional es un grup d’àtoms responsable del comportament de la molècula que el conté.
Molècules diferents que atenen el mateix grup funcional, reaccionen de manera semblant.
La major part dels compostos es deriven dels hidrocarburs (només tenen C i H).
CICLOALCANS Saturats
ALIFÀTICS
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
tipus de compostos orgànics
Tipus Grup funcional Exemple
alcans cap
CH3-CH3 Età
alquens CH3CH=CH2 Propà
alquins
CH3-C≡C-CH3
2-Butino
halurs d’alquil -halògen
CH3-CH2-Br Bromur d’etil
HIDROCARBURS Compostos C i H
6.11
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
tipus de compostos orgànics
Tipus Grup funcional Exemple
(homo)
aromàtics
Tolué
(hetero) aromàtics
3-Metilpiridina
HIDROCARBURS Compostos C i H
6.12
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
tipus de compostos orgànics
Tipus Grup funcional Exemple
alcohols fenols -OH
CH3-CH2-OH Etanol Ph-OH Fenol
èters -O- CH3-CH2-O-CH2-CH3 Dietilèter
aldehíds
Etanal
cetones Propanona
GRUPS FUNCIONALS altres àtoms
6.13
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
tipus de compostos orgànics
Tipus Grup funcional Exemple
àcids carboxílics Àcid acètic
ésters Acetat d’etil
amides
Acetamida
halurs de acil anhídres
Clorur d’acetil Anhídrid acètic
GRUPS FUNCIONALS altres àtoms
6.14
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
tipus de compostos orgànics
Tipus Grup funcional Exemple
nitrils -C≡N CH3CN Acetonitril
nitroderivats -NO2 CH3NO2 Nitrometà
imines
Metilimina de la propanona
tiols -SH CH3-CH2-SH Etiltiol
sulfurs -S- (CH3)2S Dimetilsulfur
sulfones -SO2- CH3SO2CH3 Dimetilsulfona
àcids sulfònics -SO2-OH CH3CH2CH2SO2OH Àcid propasulfònic
GRUPS FUNCIONALS altres àtoms
6.15
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
tipus de compostos orgànics 6.16
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Obtenció dels compostos orgànics industrials ü Principals fonts:
• Gas natural • Petroli • En molt menor grau:
o Carboni o Substàncies naturals i renovables: greixos, olis i carbohidrats.
ü Els 7 principals compostos obtinguts: • Constitueixen el fonament de la Compostos Orgànics industrial • El 90% dels productes químics que es fan servir al mon provenen del gas natural i
del petroli. o Etilè o Propilè olefines derivades tant del gas natural com del petrolí o Butilens o Benzè o Toluè bàsicament a partir del petroli o Xilè o Metà prové del gas natural
6.17
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Obtenció dels compostos orgànics industrials ü Destil·lació del petroli:
En una refineria senzilla, es separa el petroli cru, líquid viscós i enganxós d’olor desagradable, en les diferents fraccions de la figura per destil·lació fraccionada.
6.18
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Obtenció dels compostos orgànics industrials ü Destil·lació del petroli:
CH4; C2H6; C3H8; C4H10. similars al gas natural Útils com combustibles i productes químics. La major part es cremen perquè la seva recuperació és costosa.
La major part és C4 a C10 alifàtic i cicloalifàtics. com combustibles i productes químics.
Compostos C9 a C16. Combustibles d’avions, tractors i calefacció.
Compostos C15 a C125. Combustibles dièsel i calefacció. Com a matèria primera per olefines.
6.19
The octane rating scale is a description of how rapidly gasoline burns. It is based on (A) n-heptane, with an assigned octane number of 0, and (B) 2,2,4-trimethylpentane, with an assigned number of 100. Benzina del 95%: 95% isooctà 5 % n heptà
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.20 Obtenció dels compostos orgànics industrials
detonant antidetonant
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
forces intermoleculars en els compostos orgànics
• L’aigua, els alcohols i les amines primàries i secundaries poden actuar com a donants o acceptors d'hidrogen
• Els èters, aldehids, cetones i èsters només poden actuar com acceptors
ü Van der Waals: • Dipol-dipol.
(CH3)2C=O; HC≡N; CH3CH=O • Dipol instantani-dipol induït.
CH3-CH2-CH3; H2C=CH2 ü Enllaç d’hidrogen:
CH3CH2OH; H2NCH2CH2NH2
6.21
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
forces intermoleculars en els compostos orgànics
ü Efecte de les forces intermoleculars sobre els punts d’ebullició:
punts de ebullició (ºC) de alguns elements i compostos
Augment dimensió
Atòmic Ar (40) -186 Kr (83) -153 Xe (131) -109
Molecular CH4 (16) -161 (CH3)4C (72) 9.5 (CH3)4Si (88) 27 CCl4 (154) 77
Forma molecular Esfèrica (CH3)4C (72) 9.5 (CH3)2CCl2 (113) 69 (CH3)3CC(CH3)3 (114) 106
Lineal: CH3(CH2)3CH3 (72) 36 Cl(CH2)3Cl (113) 121 CH3(CH2)6CH3 (114) 126
Polaritat Molecular
No polar: H2C=CH2 (28) -104 F2 (38) -188 CH3C≡CCH3 (54) -32 CF4 (88) -130
Polar: H2C=O (30) -21 CH3CH=O (44) 20 (CH3)3N (59) 3.5 (CH3)2C=O (58) 56
HC≡N (27) 26 CH3C≡N (41) 82 (CH2)3O (58) 50 CH3NO2 (61) 101
La intensitat de les forces intermoleculars (F. de Van der Waals) ve determinada per: • Dimensió de les molècules • Forma de les molècules • Polaritat de les molècules
6.22
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
forces intermoleculars en els compostos orgànics Es possible reconèixer els compostos amb ponts d'hidrogen gracies a que tenen uns alts punts d’ebullició.
Compost Fórmula Mol. Wt. Temperatura Ebullició
Temperatura Fusió
Dimetilèter CH3OCH3 46 –24ºC –138ºC
Etanol CH3CH2OH 46 78ºC –130ºC
Propanol CH3(CH2)2OH 60 98ºC –127ºC
Dietilèter (CH3CH2)2O 74 34ºC –116ºC
Propilamina CH3(CH2)2NH2 59 48ºC –83ºC
Metilaminoetà CH3CH2NHCH3 59 37ºC
Trimetilamina (CH3)3N 59 3ºC –117ºC
Etilenglicol HOCH2CH2OH 62 197ºC –13ºC
Àcid acètic CH3CO2H 60 118ºC 17ºC
Etilendiamina H2NCH2CH2NH2 60 118ºC 8.5ºC
6.23
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
forces intermoleculars en els compostos orgànics ü Efecte de les forces intermoleculars sobre la solubilitat en aigua:
Tipus compost Compost específic g/100mL Mols/L Compost
específic g/100mL Moles/L
Hidrocarburs i Halurs alquil
butà hexà ciclohexà
0.007 0.0009 0.006
0.0012 0.0001 0.0007
benzè clorur de metilè cloroform
0.07 1.50 0.8
0.009 0.180 0.07
Compostos amb un oxigen
1-butanol tert-butanol ciclohexanol fenol
9.0 completa 3.6 8.7
1.2 completa 0.36 0.90
Etil èter THF furà anisol
6.0 completa 1.0 1.0
0.80 completa 0.15 0.09
Compostos amb dos oxígens
1,3-propanodiol 2-butoxietanol àcid butanoic àcid benzoic
completa completa completa completa
completa completa completa completa
1,2-dimetoxietano 1,4-dioxano acetat d’etil butirolactona
completa completa 8.0 completa
completa completa 0.91 completa
Compostos amb nitrogen
1-aminobutà ciclohexilamina anilina pirrolidina pirrol
completa completa 3.4 completa 6.0
completa completa 0.37 completa 0.9
trietilamina piridina propionitril 1-nitropropà DMF
5.5 completa 10.3 1.5 completa
0.54 completa 2.0 0.17 completa
6.24
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
àcids i bases orgànics ü Àcids orgànics:
• Definició de Bronsted-Lowry: Àcid: substància que pot donar protons H+. Base: substància que pot acceptar protons. Ión hidroxoni
pKa = -log Ka
Comparació de la força dels àcids orgànics:
La ionització de l’àcid està influenciada per dos factors:
- La força de l’enllaç que es trenca
- L’estabilitat de l’ió que es forma
6.25
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
àcids i bases orgànics ü Àcids orgànics:
• Variació en l’acidesa dels àcids orgànics: Àcid pKa
HCOOH 3.75 CH3COOH 4.76 CH3CH2COOH 4.87 CH3CH2CH2COOH 4.82
• La cadena carbonada disminueix l’acidesa dels àcids carboxílics.
• La presència de àtoms electronegatius en la cadena carbonada augmenta l’acidesa.
Àcid pKa
CH3COOH 4.76 CH2ClCOOH 2.86 CHCl2COOH 1.29 CCl3COOH 0.65
• Quan més electronegatiu sigui halogen, i més proper estigui al grup carboxil, més fort és l’àcid
Àcid pKa
CH2FCOOH 2.66 CH2ClCOOH 2.86 CH2BrCOOH 2.90 CH2ICOOH 3.17
Àcid pKa
CH3CH2CH2COOH 4.82 CH3CH2CHClCOOH 2.84 CH3CHClCH2COOH 4.06 CH2ClCH2CH2COOH 4.52
6.26
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
àcids i bases orgànics ü Bases orgàniques:
• Definició de Bronsted-Lowry: Àcid: substància que pot donar protons H+. Base: substància que pot acceptar protons.
pKb = -log Kb
B + H2O = BH+(aq) + OH-(aq)
Comparació de la força de les bases orgàniques:
Dos factors expliquen la força d’una base:
• La facilitat amb que el protó s’uneix al parell de electrons solitari.
• L'estabilitat de l’ió format
6.27
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
àcids i bases orgànics ü Bases orgàniques:
Comparació de la força de les bases orgàniques:
• Les amines alifàtiques són més fortes que l'amoníac
• Les amines primàries alifàtiques tenen forces bàsiques similars
• Les amines aromàtiques són més dèbils que l'amoníac
Amina pKb CH3NH2 3.36
CH3CH2NH2 3.27
CH3CH2CH2NH2 3.16
CH3CH2CH2CH2NH2 3.39
6.28
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria ü Isòmers: substàncies que tenen la mateixa fórmula química però difereixen en les
seves estructures i propietats.
CH3 – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – CH – CH3 I
CH3 butà metilpropà
ü Tipus d’isomeria: ISOMERIA
pot ser
ESTRUCTURAL ESTEREOISOMERIA
pot ser pot ser
CADENA
POSICIÓ
FUNCIÓ ISOMERIA CONFORMACIONAL
ISOMERIA CONFIGURACIONAL
pot ser
ENANTIOMERIA (Isomeria òptica)
DIASTEREOMERIA
pot ser
ISOMERIA GEOMÈTRICA CIS/TRANS
6.29
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria ü Isomeria estructural: Són isòmers que difereixen entre sí perquè els seus àtoms estan
units de diferent forma. • No tots els grups estan units als mateixos centres. • Són molècules molt diferents tant en les seves propietats físiques com químiques
• mmm ü Isomeria de cadena: Els isòmers de cadena difereixen en la forma en que es troben units els àtoms de carboni entre sí per formar una cadena. Exemples • Butà:
• Pentà
• mmm
6.30
Pentà 2-metil butà
2,2-dimetil propà
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria ü Isomeria estructural: Són isòmers que difereixen entre sí perquè els seus àtoms estan
units de diferent forma.
• mmm ü Isomeria de posició: Els isòmers de posició difereixen en les posicions que ocupen els seus grups en la estructura carbonada Exemples
• Hi ha dos isòmers estructurals amb la fórmula molecular C3H7Br
• De l’alcohol amb la fórmula molecular C4H9OH s’obtenen:
Dos isòmers de posició:
ü mmm
6.31
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria ü Isomeria estructural: Són isòmers que difereixen entre sí perquè els seus àtoms estan
units de diferent forma.
• mmm ü Isomeria de posició: Els isòmers de posició difereixen en les posicions que ocupen els seus grups en la estructura carbonada Exemples
• Derivats del benzè. Cas dels isòmers amb la fórmula molecular C7H8Cl ü mmm
6.32
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria ü Isomeria estructural: Són isòmers que difereixen entre sí perquè els seus àtoms estan
units de diferent forma.
• mmm ü Isomeria de funció: Els isòmers de funció difereixen en els seus grups funcionals. La forma en que es troben units els seus àtoms dona lloc a grups funcionals diferents. Exemples
• Fórmula molecular C3H6O:
• Fórmula molecular C3H6O2:
ü mmm
2-propen-1-ol
6.33
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria ü Estereoisomeria: Isòmers amb la mateixa fórmula química i enllaços però amb diferent
ordenació espacial dels substituents. Es poden aïllar les diferents estructures.
• mmm
ü Isomeria conformacional: Són les diferents formes o conformacions d’una compost pel gir que pot experimentar un enllaç covalent senzill. Els diferents isòmers conformacionals no es poden aïllar Exemples
H H
H H
• molècula de butà: CH3 - CH2 - CH2 - CH3
☞
CH3
CH3
Fixem aquest àtom de carboni amb els dos hidrògens i el grup metil
El gir d’aquest enllaç dona lloc a diferents conformacions amb un valor de l’energia potencial que serà funció de l’angle de gir de l’enllaç que esta girant
6.34
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria ü Estereoisomeria: Isòmers amb la mateixa fórmula química i enllaços però amb diferent
ordenació espaial dels substituents. Es poden aïllar les diferents estructures.
• mmm
ü Isomeria conformacional: Són les diferents formes o conformacions d’una compost pel gir que pot experimentar un enllaç covalent senzill. Exemples • Responsable de la forma que adquireix un polímer: Considerem una cadena
aïllada de polietilè amb 10 000 àtoms de carboni (M = 1.6x105 g/mol).
0.154 nm
llargada: 1260 nm diàmetre: 0.3 nm Magnificant x 106 llargada: 126 cm diàmetre: 0.03 cm
4 cm de diàmetre
CABDELL ESTADÍSTIC
109º
6.35
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria ü Estereoisomeria: Isòmers amb la mateixa fórmula química i enllaços però amb diferent
ordenació espaial dels substituents. Es poden aïllar les diferents estructures.
• mmm
ü Estereoisòmers configuracionals: Per a transformar uno eteroisòmer en un altre, es necesari trencar i formar enlllaços. • La presencia d’un doble enllaç carboni-carboni, crea dues possibles estructures: ü ISOMER CIS: dos àtoms o grups d’àtoms són adjacents entre sí. ü ISOMER TRANS: dos àtoms o grups d’àtoms estan en costats oposats.
• Cada carboni ha de trobar-se enllaçat a dos grups diferents perquè es produeixi aquesta isomeria.
Els alquens CIS són menys estables que els TRANS è tenen una energia superior.
6.36
Derivats de CH2 = CX - CH = CH2
1 2 3 4 CH2 = C - CH = CH2 R
Addició 1,2 R - CH2 - C CH = CH2
Addició 1,4 - CH2 - C = CH - CH2 - R Insaturació en la cadena
principal
Addició 3,4 - CH - CH2 - C = CH2 R
☛ Isotàctic ☛ Sindiotàctic ☛ Atàctic
☛ Isotàctic ☛ Sindiotàctic ☛ Atàctic
☛ Cis ☛ Trans
R ELASTOMER H Polibutadiè Cl Policloroprè CH3 Poliisoprè
R MONOMER H 1,3-butadiè Cl 2-cloro-1,3-butadiè CH3 2-metil-1,3-butadiè
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria Exemple en els polímers
ü Elastomers i termoestables.
6.37
Exemple en els polímers ü Elastomers i termoestables.
• Elastomers diènics: Poliisoprè. Cis-poliisoprè: Baix contingut cristal·linitat: LATEX. Trans-poliisoprè: cristal·linitat mitjana. GUTAPERXA BALATA. Poc elàstic.
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.38 Isomeria
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria ü Estereoisomeria: Isòmers amb la mateixa fórmula química i enllaços però amb diferent
ordenació espaial dels substituents. Es poden aïllar les diferents estructures.
• mmm
ü Enantiòmers: Són aquells en els quals un és l’imatge especular de l’altre. Exemple: • 2-butanol
• Glucosa
6.39
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
Isomeria 6.40
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.41 reaccions compostos orgànics. tipus
Les reaccions més importants en els compostos orgànics són:
ü Segons el canvi estructural produït als reactius: • Addició • Eliminació • Substitució • Transposició
ü Segons el tipus de reacció produït: • Condensació • Hidròlisi
• Hidròlisi àcida: esterificació • Hidròlisi bàsica: saponificació
• Oxidació-reducció • Àcid-base
ü Reacció d’Addició
• És una reacció en la qual elements són addicionats al compost original. (És la reacció oposada a la Reacció d’Eliminació).
• Es trenca un enllaç π i se’n formen dos enllaços σ
• Exemples:
C C
sustrato reactivo producto
+
AB C C
A B
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.42 reaccions compostos orgànics. tipus
Aquest enllaç π es trenca es formen dos enllaços σ
propeno bromo 1,2-dibromopropano CH CH2CH3 + Br Br CH CH2CH3
Br Br
propè brom 1,2-dibromopropà
2-butino bromo 2,3-dibromo-2-buteno
C CCH3 CH3 + Br Br
C CCH3
Br CH3
Br
2-butí brom 2,3-dibrom-2-butè
2-butino bromo 2,2,3,3-tetrabromobutano
C CCH3 CH3 + Br Br C CCH3
Br Br
Br
CH3
Br
2
2-butí brom 2,2,3,3-tetrabrombutà
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.43 reaccions compostos orgànics. tipus
ü Reacció d’Addició. Tipus de reaccions d’addició
H2
HX
X=F,Cl,Br
H2O
X2
KMnO4 + OH-
MnO4- + H2SO4
Reaccions oxidació
X2+ H2O
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.44
ü Reacció d’Eliminació
• És una reacció en la qual s’elimina uns dels elements del compost original per donar lloc a un doble enllaç i una molècula petita. (És la reacció oposada a la Reacció d’Addició).
• Exemples
CH3–CH2OH CH2=CH2 + H2O etanol etè
C C
sustrato reactivo productos
+
ZC C
A B
ZAB +
2,3-dibromobutano
+CH CH CH3CH3
BrBr
C C CH3CH32 KOH 2 KBr 2 HOH+ +
2-butinohidróxido de potasio
2-clorobutano
etanol+CH CH CH3CH3
HCl
CH CH CH3CH3KOH KCl HOH+ +
2-buteno(mayoritario)
hidróxido de potasio
2-clorobutà hidròxid de 2-butè potassi (majoritari)
2,3-dobtomobutà hidròxid de 2-butí potassi
reaccions compostos orgànics. tipus
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.45
ü Reacció de substitució • És una reacció en la qual un àtom, ió o grup en una molècula, és substituït per un altre.
• Exemples:
v CH3Cl + NaOH CH3OH + NaCl
v CH3 – CH2 – OH + HBr CH3 – CH2 – Br + H2O
v C6H6 + HNO3 C6H5NO2 + H2O
Totes són reaccions de substitució, però, es produeixen per mecanismes diferents
H2O
H2SO4
clorometà metanol
etanol bromoetà
benzè nitrobenzè
sustrato reactivo productos
+ +RA B RB A
reaccions compostos orgànics. tipus
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
• Moltes reaccions comuns solen ser convinació de diferents tipus de reacció
reaccions compostos orgànics. tipus
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.47
ü Reacció de condensació
• És una reacció en la qual dues molècules es combinen per a donar lloc a una molècula orgànica més gran i un altre de més petita, normalment aigua.
• Exemple. Policondensació. Obtenció de les poliamides H
n H2N - R1 - NH + n HOOC - R2 - COOH → Exemple, diàcid + diamina:
H HOOC -(CH2)x- COOH + HN -(CH2)y - NH2 → -[OC -(CH2)x- CO - HN-(CH2)y - NH]- + 2 H2O
H -[ NH - R1 - NH - CO - R2 - CO]n-OH + (2n-1) H2O
Niló 66: x = 4 i y = 6; Niló 46: x = 4 i y = 4
amida
reaccions compostos orgànics. tipus
O
ROH + R’COH R’COOR + H2O alcohol àcid carboxílic ester aigua
• Són reaccions reversibles • L’exemple més característic es la preparació del politeraftalat d’etilè a partir de àcid
tereftàlic (àcid p-benzedioic) i el etilenglicol: O O HO–C - - C–OH + HO–CH2–CH2–OH - CO- -COOCH2CH2O - + 2H2O àcid tereftàlic etilenglicol
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.48
ü Reacció d’hidròlisi àcida. Reacció d’esterificació
• És una reacció de condensació catalitzada, entre un alcohol i un àcid dona un ester i aigua:
reaccions compostos orgànics. tipus
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.49
ü Reacció d’hidròlisi bàsica. Reacció de saponificació
• És una reacció entre un triglicèrid i una base per donar l’alcohol i la sal de l’àcid gras corresponent.
• Exemple:
reaccions compostos orgànics. tipus
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.50
ü Reacció d’oxidació-reducció • És una reacció en la qual hi ha un intercanvi d’electrons. • En orgànica existeixen també reaccions redox. • Es més complex determinar el nombre d’oxidació del carboni, ja que en una
mateixa cadena, cada àtom de carboni pot tenir un estat d’oxidació distint. • Como conseqüència, al calcular l’estat d’oxidació, a vegades surten números
fraccionaris, que no són sinó les mitjanes aritmètiques dels estats d’oxidació de cadascun dels àtoms de carbono.
• Habitualment, s’utilitza el concepte de oxidació com augment en la proporció d'oxigen i reducció como disminució es la proporció d’oxigen.
• Tipus de reaccions redox. • Oxidació de alquens • Ozonòlisis. • Oxidació de alcohols. • Oxidació i reducció d'aldehids i cetones. • Combustió.
oxidació
reducción
CH4 CH3OH HCHO HCOOH CO2 E.O. –4 –2 0 +2 +4
reaccions compostos orgànics. tipus
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.51
ü Reacció d’oxidació-reducció • Tipus de reaccions redox.
• Oxidació de alquens: – Els alquens s'oxiden i formen dialcohols – Si no es prenen precaucions l’oxidació pot acabar donant aldehid i/o cetones
• Exemple: CH3–CH=CH–CH3 CH3 –CHOH–CHOH–CH3
2-butè 2,3-butadiol
reaccions compostos orgànics. tipus
• Combustió.
es crema un compost orgànic amb un excés d’oxigen per a obtenir diòxid de carboni i aigua i energia tèrmica.
• Exemple: 2 C6H6 (l) + 15 O2 (g) è 12 CO2 (g) + 6 H2O (l) + 6535 kJ
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.52
ü Reacció àcid-base:
• És una reacció entre una espècie àcida i una de bàsica.
• Pren especial rellevància el concepte de àcid i base de lewis:
- àcid de lewis: compost amb àtoms amb orbitals buits que poden acceptar parells d’electrons.
- base de lewis: compost amb àtoms amb parells d'electrons que poden ser cedits a un àtom amb un dèficit d'electrons.
• La reacció entre un àcid de lewis i una base de lewis és la formació d’un enllaç covalent.
• Exemples:
CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O
reaccions compostos orgànics. tipus
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.53
ü Reacció àcid-base
• Alguns àcids de lewis: compost amb àtoms amb orbitals buits que poden acceptar parells d’electrons.
H2O HCl HNO3 H2SO4
C
H
H
H
CO
O H
OH
C
H
H
H
C
H
H
O
H
Li+ Mg2+ AlCl3 BF3 FeCl3
reaccions compostos orgànics. tipus
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.54
ü Reacció àcid-base
• Algunes bases de lewis: compost amb àtoms amb parells d'electrons que poden ser cedits a un àtom amb un dèficit d’electrons (àcid de lewis)
C
H
H
H
CO
O H
C
H
H
H
C
H
H
O
H
C N C
H
H
H
H
H
H H
C C H
H
H
H
O
C C C
H
H
H
H
H
H
O
C
H
H
H
CO
O C
H
H
H
C O C
H
H
H
H
H
H
reaccions compostos orgànics. tipus
Funció Fórmula Reaccions característiques
Alcans C–C, C–H Substitució (de H, normalment per Cl o Br) Combustió (conversió a CO2 y H2O)
Alquens C=C–C–H Addició Substitució (de H)
Alquins C≡C–H Addició Substitució (de H)
Halurs d’alquil H–C–C–X Substitució (de X) Eliminació (de HX)
Alcohols H–C–C–O–H Substitució (de H); Substitució (de OH) Eliminació (of HOH); Oxidació (eliminació de 2H)
Èters (α)C–O–R Substitució (de OR); Substitució (de α–H)
Amines C–NRH Substitució (de H); Addició (a N); Oxidació (de N)
ü Reaccions característiques dels diferents grups funcionals
T
ema
7. C
ompo
stos
Org
ànic
s
reaccions compostos orgànics. tipus
ü Reaccions característiques dels diferents grups funcionals
T
ema
7. C
ompo
stos
Org
ànic
s
reaccions compostos orgànics. tipus
Funció Fórmula Reaccions característiques
Benzè (anell) C6H6 Substitució (de H)
Aldehids (α)C–CH=O Addició Substitució (de H or α–H)
Cetones (α)C–CR=O Addició Substitució (de α–H)
Àcids Carboxílics (α)C–CO2H Substitució (de H); Substitució (de OH) Substitució (de α–H); Addició (a C=O)
Derivats Carboxílics (α)C–CZ=O (Z = OR, Cl, NHR, etc.)
Substitució (de Z); Substitució (de α–H) Addició (a C=O)
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.57 hidrocarburs
Hidrocarburs alifàtics. Alcans
Fórmula general: CnH2n+2
L’àtom de carboni te hibridació sp3
OBTENCIÓ:
A partir del petroli (mescla d’hidrocarburs)
NOMENCLATURA
Ø Lineal. El nom es basa en el nombre d’àtoms de carboni amb l’acabament “a”
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.58 hidrocarburs
Hidrocarburs alifàtics. Alcans
Fórmula general: CnH2n+2
NOMENCLATURA
Ø Ramificat
2,4-dimetilhexà
3-metil-4-etilheptà
RADICALS
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.59 hidrocarburs
Hidrocarburs alifàtics. Alcans
Fòrmula general: CnH2n+2
PROPIETATS FÍSIQUES
Ø Menys volàtils a mida que augmenta la massa molar.
Ø Menys carbonis (C1 a C4) són gasos; després líquids.
Ø Insolubles en aigua
Ø PF i PE augmenten amb la massa molar a causa de les forces de London.
100
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.60 hidrocarburs Hidrocarburs alifàtics. Cicloalcans
Són alcans en els quals els àtoms de C formen anells.
Fòrmula general : CnH2n
Moltes substàncies d’importància biològica: colesterol, testosterona, progesterona...) contenen un o més d’aquests sistemes cíclics.
Els cicloalcans més simples són:
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.61 hidrocarburs Hidrocarburs alifàtics. Cicloalcans
Són alcans en els quals els àtoms de C formen anells.
Fòrmula general : CnH2n
Moltes substàncies d’importància biològica: colesterol, testosterona, progesterona...) contenen un o més d’aquests sistemes cíclics.
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.62 hidrocarburs Hidrocarburs alifàtics. Cicloalcans
Són alcans en els quals els àtoms de C formen anells.
Fòrmula general : CnH2n
Moltes substàncies d’importància biològica: colesterol, testosterona, progesterona...) contenen un o més d’aquests sistemes cíclics.
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.63 hidrocarburs Hidrocarburs alifàtics. Cicloalcans
Són alcans en els quals els àtoms de C formen anells.
Fòrmula general : CnH2n
Moltes substàncies d’importància biològica: colesterol, testosterona, progesterona...) contenen un o més d’aquests sistemes cíclics.
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.64 hidrocarburs
Hidrocarburs alifàtics. Alquens
Són hidrocarburs que contenen un doble enllaç. També se'ls hi diu “olefines”.
Fórmula general: CnH2n
L’àtom de carboni que forma un doble enllaç te hibridació sp2
NOMENCLATURA
S’anomenen com els alcans però canviant la terminació à per è.
Per nomenar els alquens s’indiquen les posicions dels dobles enllaços:
CH2=CH2 (etè o etilè)
CH2=CH-CH3 (propè)
CH2=CH-CH2-CH3 (1-butè) CH3-CH=CH-CH3 (2-butè)
CH2=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 (1-heptè) CH3-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH3 (3-heptè)
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.65 hidrocarburs
Hidrocarburs alifàtics. Alquins
Són hidrocarburs que contenen un triple enllaç.
Fórmula general: CnH2n-2
NOMENCLATURA
S’anomenen com els alcans però canviant la terminació à per í.
Per nomenar els alquins s’indiquen les posicions dels triples enllaços:
HC≡CH2(etí o acetilè)
CH3C≡CH (propí)
CH3CH2C≡CH (1-butí)
CH3C≡C-CH3 (2-butí)
Podem trobar alquins amb més d’un triple enllaç:
HC≡C-CH2-C≡C-CH2-CH3 1,4-heptadií
Podem trobar hidrocarburs amb dobles i triples enllaços.
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.66 hidrocarburs Hidrocarburs aromàtics
Son compostos derivats del benzè
El benzè va ésser descobert l’any 1826 per Michael Faraday
Recordar estructura molecular en base a:
• Fórmula: C6H6
• Molècula plana hexagonal
• Tots els angles formen 120 º (híbrids sp2)
• Tots els enllaços són idèntics amb dc-c = 1.40 Å(distints de C-C = 1.54 Å i C=C = 1.34 Å)
CONCLUSIÓ: “El benzè té 5 estructures de ressonància, la combinació de les quals ens dóna idea de l’estructura real de la molècula”, com ja havíem vist
Propietats del benzè
-Líquid incolor, inflamable, que s’obté del petroli i del quitrà d’hulla.
-Poc reactiu. Estable degut a deslocalització electrònica.
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.67 hidrocarburs Hidrocarburs aromàtics
Alguns compostos aromàtics:
Anells benzènics mono substituïts, s’anteposa el nom del substituent a la paraula benzè.
Dos substituents, la posició relativa es pot indicar per mitjà dels nombres 1,2-, 1,3-, 1,4- o per mitjà de prefixos o- (que vol dir orto, en angle recte), m- (meta, d’una altra mena, diferent dels altres), p- (para, en posició ambtrària)
Grups Funcionals
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.68 grups funcionals
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.69 grups funcionals
COMPOSTOS que tenen algun àtom diferent del carboni, el qual li confereix les propietats al compost Els àtoms s’anomenen GRUP FUNCIONAL i determinen la nomenclatura del compost
HIDROCARBURS Compostos C i H
halogens Oxigen
Derivats halogenats: R- X
GRUPS FUNCIONALS altres àtoms
Compostos del tipus: C-O
Alcohols R-OH Éters R-O-R’ Epoxids O
C - C
Nitrogen
Compostos del tipus: C=O
Aldehids R- COH Cetones R-CO-R’ Àcid R-COOH Esters R-COOR’ Anhídrid R-CO-O-CO-R’ Halogenur d’àcid R-COX Amida R- amb
R’
R’’
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.70 grups funcionals
COMPOSTOS que tenen algun àtom diferent del carboni, el qual li ambfereix les propietats al compost Els àtoms s’anomenen GRUP FUNCIONAL i determinen la nomenclatura del compost
HIDROCARBURS Compostos C i H
halogens Oxigen
GRUPS FUNCIONALS altres àtoms
Nitrogen
Compostos del tipus: C≡N Compostos del tipus: C-N
Amines -R-N- Nitrils (cianurs) R-CN
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.71 grups funcionals
Classificació dels grups funcionals per ordre de prioritat Funció Nom. grup Grup Nom.
(princ.) Nom.
(secund) Àcid carboxílic carboxilo R–COOH àcid …oic carboxi (inclou C) Éster éster R–COOR’ …at de …il …oxicarbonil Amida amido R–CONR’R amida amido Nitril nitril R–C≡N nitril ciano (incluye C) Aldehid carbonil R–CH=O …al formil (incluye C) Cetona carbonil R–CO–R’ …ona oxo Alcohol hidroxil R–OH …ol hidroxi Fenol fenol –C6H5OH …fenol hidroxifenil
Amina (primaria) (secundaria) (terciaria)
Amino “ “
R–NH2 R–NHR’ R–NR’R’’
…ilamina …il…ilamina …il…il…ilamina
amino
Éter Oxi R–O–R’ …il…iléter oxi…il Hidr. etilènic Alquè C=C …en …en Hidr. acetilènic alquí C≡C …in Ino (sufijo)
Nitrocompostps Nitro R–NO2 nitro… nitro Halurs halógen R–X X… X Radical alquil R– …il …il
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.72 grups funcionals
Derivats halogenats: carboni unit a un halogen: F, Cl, Br,I
CH3 - CH2 - CH2Cl
CH3 - CHBr - CH3
CH ≡ C - CH - C ≡ CH2Br
CH3
CH2 =CHCl
CHCl3
CCl4
Nomenclatura Substitutiva 1-cloropropà 2-bromopropà
6-bromo-3-metil-1,4-haxadií
cloroetè
cloroform
tetraclorur de carboni
Nomenclatura Funció-radical clorur propílic bromur isopropílic
clorur vinílic (de vinil)
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.73 grups funcionals
Compostos del tipus: C-O : ALCOHOLS, FENOLS I ÉTERS:
presència d’enllaços senzills C-O. Ø R - OH Alcohol( R és un radical alifàtic) Ar – OH Fenol( Ar és un radical aromàtic)
NOMENCLATURA. 1) Nomenclatura substitutiva. Més general. Nom compostOL 2) Nomenclatura funció radical. Per compostos senzills. Alcohol nomradical Exemples: CH3-CH2-CH2OH CH3-CHOH-CH3 C6H5OH Ø R - O - R’ R - O - Ar Ar - O - Ar ( R i Ar són radicals alifàtic i aromàtic)
NOMENCLATURA Nomenclatura funció radical. Més correcte en català. Nom dels dos radicals units a l’oxigen seguit de la paraula èter
Nom. Funció-radical etil metil èter propil vinil èter etil fenil èter
CH3-O-CH2-CH3 CH2=CH-O-CH2-CH2-CH3 C6H5-O-CH2-CH3
1-propanol alcohol propílic 2-propanol fenol
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.74 grups funcionals
Compostos del tipus: C=O : ALDEHIDS I CETONES:
presència d’enllaços dobles C=O.
NOMENCLATURA.
Ø Aldehids Nom compostAL
Ø Cetones
Grup preferent. 1) Nomenclatura substitutiva. Nom compostONA 2) Nomenclatura funció radical. S’anomenen els grups units al grup CO seguits del nom CETONA Exemples: H-CHO metanal CH3-CHO etanal CH3 -CO-CH3 propanona, dimetilcetona CH3-CO-CH2-CH2-CH3 2-pentanona “acetona” metil propil cetona
R - C=O Aldehid R - C=O Cetona H R’
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.75 grups funcionals
Compostos del tipus: C=O : ÀCIDS CARBOXÍLICS I ÉSTERS
NOMENCLATURA.
Ø Àcids S’anomena posant la paraula ÀCID NOM DE L’HIDROCARBUR i la terminació IC Exemples: Nom comú
HCOOH CH3-COOH CH3-CH2-CH2-COOH CH2=CH-COOH
R - C=O OH
R - C=O O-R’
àcid metanoic àcid fòrmic àcid etanoic àcid acètic àcid butanoic àcid propenoic
HOOC-COOH HOOC-CH2-COOH HOOC-CH2-CH2-COOH
àcid etanodioic àcid propanodioic àcid butanodioic
àcid benzoic -COOH
-COOH HOOC-
Àcid p-benzedioic COOH
Àcid o-benzedioic
HOOC Àcid m-benzedioic
àcid oxàlic àcid malònic àcid succínic
àcid ftàlic
àcid isoftàlic àcid tereftàlic
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.76 grups funcionals
Compostos del tipus: C=O : ÀCIDS CARBOXÍLICS I ÉSTERS
NOMENCLATURA.
Ø Ésters
R - C=O OH
R - C=O O-R’
S’anomena NOM DE L’ÀCID amb la terminació AT seguit del nom del radical R’ Exemples:
HCOOCH3 CH3-COOCH3 CH3-CH2-COOC6H5 CH2=CH-COOCH3 CH2=C-COOCH3 CH3
Metanoat de metil etanoat de metil propanoat de fenil propenoat de metil metil propenoat de metil
Nom més comú formiat de metil acetat de metil propionat de fenil acrilat de metil metacrilat de metil
Tem
a 7.
Com
post
os O
rgàn
ics
6.77 grups funcionals
Compostos del tipus: C-N : AMINES I AMIDES Ø Amines
NOMENCLATURA.
Amines primàries
Nom radical AMINA
Exemples: CH3-NH2 metilamina C6H5NH2 fenilamina
Ø Amides
NOMENCLATURA. Nom de l’àcid corresponent amb el sufix AMIDA
Exemples:
R - NH2 Primàries R - NH - R’ Secundàries R - N - R’ Terciàries R’’
O R - C - NH2
CH3-CO - NH2 CH3-CH2-CH2-CO-NH2
etanamida o acetamida butanamida
top related