UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ

LIBRO DE QUÍMICA ORGÁNICA

“V” semestre

INGENIERÍA QUÍMICA

1

Índice1. Alcanos (salvador Moreira)2. Alquenos (Rosy Solórzano)3. Alquinos (Cando Gabriela)4. Alcoholes (Viviana palma)5. Éteres (Magno saltos)6. Cetonas (Karen cantos)7. Aldehídos (Caicedo José)2

8. Ácidos carboxílicos (Alberto Quijano)9. Derivados de los ácidos carboxílicos(sales de ácidos

carboxilos) (Andrés Maldonado)10.Haluros de ácidos (willie lozano)11.Amidas (Maritza García)12.Nitrilo o cianuro (Gabriela Cedeño)13.Aminas (Gabriela Cedeño)14.Hidracinas (William Armijos)15.Funciones azufradas (William Armijos)16.Tío éteres (William Armijos)

2

Hidrocarburos

Son compuestos formados exclusivamente por carbono e hidrogenos.

Alcanos

El metano es el primer alcano

Los alcanos son hidrocarburos saturados, están formados exclusivamente por carbono e hidrógeno y únicamente hay enlaces sencillos en su estructura.

Fórmula general: CnH2n+2 donde “n” represente el número de carbonos del alcano.

Esta fórmula nos permite calcular la fórmula molecular de un alcano. Por ejemplo para el alcano de 5 carbonos: C5H [(2 x 5) +2] = C5H12

Serie homóloga.- Es una conjunto de compuestos en los cuales cada uno difiere del siguiente en un grupo metileno (-CH2-), excepto en los dos primeros

Metano

Etano

3

Propano

Butano

La terminación sistémica de los alcanos es ANO. Un compuestos con esta terminación en el nombre no siempre es un alcano, pero la terminación indica que es un compuesto saturado y por lo tanto no tiene enlaces múltiples en su estructura.

Propiedades y usos de los alcanos.-

• El estado físico de los 4 primeros alcanos: metano, etano, propano y butano es gaseoso. Del pentano al hexadecano (16 átomos de carbono) son líquidos y a partir de heptadecano (17 átomos de carbono) son sólidos.

• El punto de fusión, de ebullición y la densidad aumentan conforme aumenta el número de átomos de carbono.

• Son insolubles en agua

• Pueden emplearse como disolventes para sustancias poco polares como grasas, aceites y ceras.

4

• El gas de uso doméstico es una mezcla de alcanos, principalmente propano.

• El gas de los encendedores es butano.

• El principal uso de los alcanos es como combustibles debido a la gran cantidad de calor que se libera en esta reacción. Ejemplo:

Nomenclatura De Los AlcanosLas reglas de nomenclatura para compuestos orgánicos e inorgánicos son establecidas por la Unión Internacional de Química pura y aplicada, IUPAC (de sus siglas en inglés).

A continuación se señalan las reglas para la nomenclatura de alcanos. Estas reglas constituyen la base de la nomenclatura de los compuestos orgánicos.

1.- La base del nombre fundamental, es la cadena continua más larga de átomos de carbono.

2.- La numeración se inicia por el extremo más cercano a una ramificación. En caso de encontrar dos ramificaciones a la misma distancia, se empieza a numerar por el extremo más cercano a la ramificación de menor orden alfabético. Si se encuentran dos ramificaciones del mismo nombre a la misma distancia de cada uno de los extremos, se busca una tercera ramificación y se numera la cadena por el extremo más cercano a ella.

3.- Si se encuentran dos o más cadenas con el mismo número de átomos de carbono, se selecciona la que deje fuera los radicales alquilo más sencillos. En los isómeros se toma los lineales como más simples. El n-propil es menos complejo que el isopropil. El ter-butil es el más complejo de los radicales alquilo de 4 carbonos.

4.- Cuando en un compuesto hay dos o más ramificaciones iguales, no se repite el nombre, se le añade un prefijo numeral. Los prefijos numerales son:

Número Prefijo

2 di ó bi

3 tri

4 tetra

5 penta

6 hexa

7 hepta

6.- Se escriben las ramificaciones en orden alfabético y el nombre del alcano que corresponda a la cadena principal, como una sola palabra junto con el último radical. Al ordenar alfabéticamente, los prefijos numerales y los prefijos n-, sec- y ter- no se toman en cuenta.

5

7.- Por convención, los números y las palabras se separan mediante un guión, y los números entre si, se separan por comas.

La comprensión y el uso adecuado de las reglas señaladas facilitan la escritura de nombres y fórmulas de compuestos orgánicos.

Radicales alquiloSon el resultado de que un alcano pierda un átomo de Hidrógeno. Se nombran sustituyendo, en el nombre del alcano correspondiente, el sufijo -ano por -ilo.

Estos radicales aparecen como ramificaciones sustituyendo átomos de hidrógeno en las cadenas.

Los radicales alquilo de uso más común son:

Las líneas rojas indican el enlace con el cual el radical se une a la cadena principal. Esto es muy importante, el radical no puede unirse por cualquiera de sus carbonos, sólo por el que tiene el enlace libre.

Ejemplos de nomenclatura de alcanos

1)

6

3-ethyl-2-methylheptane

Buscamos la cadena de carbonos continua más larga y numeramos por el extremo más cercano a un radical, e identificamos los que están presentes.

4-ETIL-2-METILHEPTANO

La cadena continua más larga tiene 7 carbonos y se empezó la numeración por el extremo derecho porque es el más cercano a un radical. . Identificamos los radicales y el número del carbono al que están unidos, los acomodamos en orden alfabético y unido el último radical al nombre de la cadena.

2)

7

5-ISOPROPIL-3- METILNONANO

Buscamos la cadena continua de carbonos más larga, la cual no tiene que ser siempre horizontal. Numeramos por el extremo más cercano a un radical, que es el derecho. Ordenamos los radicales en orden alfabético y unimos el nombre de la cadena al último radical.

5-ISOPROPIL-3- METILNONANO

3)

3-METIL-5-n-PROPILOCTANO

Buscamos la cadena de carbonos continua más larga, numeramos por el extremo mas cercano al primer radical, que en este caso es del lado izquierdo. Nombramos los radicales con su respectivo número en orden alfabético y unimos el nombre de la cadena la último radical.

8

3-METIL-5-n-PROPILOCTANO

4)

5-n –BUTIL-4,7-DIETILDECANO

Selecciona la cadena continua de carbonos más larga. Al tratar de numerar observamos que a la misma distancia de ambos extremos hay un radical etil, entonces nos basamos en el siguiente radical, el n-butil para empezar a numerar.

9

3-ETIL-4-METILHEXANO

Recuerde que el n-butil por tener guión se acomoda de acuerdo a la letra b, y no con la n.

5)

3-ETIL-4-METILHEXANO

Al seleccionar la cadena de carbonos continua más larga observamos que a la misma distancia de cada extremo hay un radical, un metil y un etil, entonces iniciamos la numeración por el extremo más cercano al etil ya que es el radical de menor orden alfabético.

3-ETIL-4-METILHEXANO

Cicloalcanos

10

Los cicloalcanos o alcanos cíclicos son hidrocarburos saturados, cuyo esqueleto es formado únicamente por átomos de carbono unidos entre ellos con enlaces simples en forma de anillo. Su fórmula genérica es CnH2n. Por fórmula son isómeros de los alquenos. También existen compuestos que contienen varios anillos, los compuestos policíclico.

Para nombrar los anillos el número de carbonos en el anillo forma la base del nombre y se le añade el prefijo cilco para indicar la existencia de un anillo.

Para formar un anillo un átomo de hidrógeno en cada extremo de los átomos que forma la cadena se pierden para poder formar la nueva unión C-C por lo que la fórmula de los cicloalcanos contiene dos hidrógenos menos que los alcanos lineales correspondientes.

Fórmula general:

• alcanos: CnH2n+2

• cicloalcanos, un anillo: CnH2n

• cicloalcanos, dos anillos: CnH2n-2

• etc.

Reglas de nomenclatura I.

Si el anillo tiene la cadena más larga de átomos de carbono el nombre raiz indicará al anillo.

Cicloalcanos no sustituidos.

(C3H6) Ciclopropano

11

(C5H10 ) Ciclopentano

Ejemplos de cicloalcanos sustituidos donde la cadena más larga está en el anillo.

Etilciclobutano

12

1-etil-2-metilciclopentano

Nota: Los carbonos de los anillos se numeran de la misma forma que se numeran los alcanos acíclicos.

Regla de nomenclatura II.

Cuando la cadena de carbonos en el anillo no es la más larga de la molécula

( y en algunas ocasiones para simplificar el nombre), el anillo forma una ramificación y se nombra como prefijo en el nombre raíz ( el prefijo ciclo se sigue usando en esta ocasión como sustituyente).

13

4-ciclopentiloctano

3-ciclobutil-1-ciclopropil-4-metilpentano

En caso de cicloalcanos multisustituidos se ordenan alfabéticamente los sustituyentes y se indica su posición relativa con un número asignándoles los localizadores más bajos posibles.

14

¿Qué son?

Son hidrocarburos de cadena abierta que se caracterizan por tener uno o más dobles enlaces, C=C.

¿Cómo se nombran?

Se nombran igual que los alcanos, pero con la terminación en "-eno". De

todas formas, hay que seguir las siguientes reglas:

• Se escoge como cadena principal la más larga que

contenga el doble enlace. De haber ramificaciones se toma

15

como cadena principal la que contenga el mayor número de

dobles enlaces, aunque sea más corta que las otras.

3-propil-1,4-hexadieno

• Se comienza a contar por elextremo más cercanoa un doble

enlace, con lo que el doble enlace tiene preferencia sobre las

cadenas laterales a la hora de nombrar los carbonos, y se nombra

el hidrocarburo especificando el primer carbono que contiene ese

doble enlace.

4-metil-1-penteno

• En el caso de que hubiera más de un doble enlace se emplean las

terminaciones, "-dieno", "-trieno", etc., precedidas por los

números que indican la posición de esos dobles enlaces.

1,3,5-hexatrieno

Si nos dan la fórmula

16

Busca la cadena más larga que contenga todos los dobles enlaces, en este caso es de 5 carbonos. Numera los carbonos comenzando por el extremo que tenga más cerca una insaturación, es decir, un doble enlace. Marca los radicales y fíjate a qué carbonos están unidos. Nombra los localizadores seguidos de los nombres de los radicales por orden alfabético. Por último, nombra la cadena principal con el prefijo correspondiente y terminada en -eno.

Si nos dan el nombre

Escribe la cadena más larga de carbonos, en este caso 5 carbonos. Sitúa el doble enlace en el carbono que nos indica el localizador, el 2. Sitúa los radicales sobre la cadena con la ayuda de los localizadores. Completa el esqueleto de carbonos con hidrógenos hasta completar los cuatro enlaces de cada carbono.

Ejemplos

eteno (etileno)

propeno

1-buteno

2-buteno

etenilo (vinilo)

17

2-propenilo (alilo)

1-propenilo

1,3-butadieno

3-etil-4-metil-1-penteno

6-metil-3-propil-1,3,5-heptatrieno

Propiedades físicas.

Punto de ebullición. Los puntos de ebullición de los alquenos no

ramificados aumentan al aumentar la longitud de la cadena. Para

los isómeros, el que tenga la cadena más ramificada tendrá un

punto de ebullición más bajo.

Solubilidad. Los alquenos son casi totalmente insolubles en agua

debido a su baja polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el

hidrógeno.

Estabilidad .Cuanto mayor es el número de grupos alquilo

enlazados a los carbonos del doble enlace (más sustituido esté

el doble enlace) mayor será la estabilidad del alqueno.

Propiedades químicas

18

Debido a la presencia del doble enlace estos compuestos son mucho

más reactivos que los alcanos. Entre las reacciones más características,

se encuentran:

* La adición al doble enlace. Se le añade una molécula

rompiendo el doble enlace.

* Polimerización. Los alquenos pueden polimerizarse fácilmente,

para ello al calentarlos y en presencia de catalizadores se rompe

el doble enlace formando unas especies químicas inestables. Estas

especies químicas se unen entre sí, formando largas cadenas que

son los polímeros.

USOS

La elevada reactividad del doble enlace los hace importantes

intermediarios de la síntesis de una gran variedad de compuestos

orgánicos.

Probablemente el alqueno de mayor uso industrial sea el ETILENO

(eteno) que se utiliza entre otras cosas para obtener el plástico

POLIETILENO, de gran uso en cañerías, envases, bolsas y aislantes

eléctricos. También se utiliza para obtener alcohol etílico, etilen-glicol,

cloruro de vinilo y estireno.

El propileno (propeno) es materia prima del POLIPROPILENO, usado en

la industria textil y para fabricar tubos y cuerdas.

El ISOBUTILENO se utiliza para obtener tetra etilo de plomo, cuestionado

aditivo de las naftas.

19

Modelos moleculares

20

EJERCICIOS

21

4,5 DIBROMO HEXENO

2. 2 DICLORO ETENO

2 – METIL - 3

ALQUINOS

22

Modelo en tercera dimensión del acetileno.

Los alquinos más simples es el acetileno.

Los alquinos son hidrocarburos alifáticos con al menos un triple enlace entre dos átomos de carbono. Se trata de compuestos meta estables debido a la alta energía del triple enlace carbono-carbono. Su fórmula general es CnH2n-2

Nomenclatura

Para dar nombre a los hidrocarburos del tipo alquinos se siguen ciertas reglas.

Se toma como cadena principal la más larga que tenga el triple enlace; ya sea vertical u horizontal.

Si todos los carbonos están unidos entre sí por ligado triple, son insaturados del tipo alquinos y se les nombra con el número ordinal griego, con terminación -ino, excepto los 4 primeros que tienen nombre especial(met- un carbono, et. dos, prop- tres y but- cuatro).

Cuando a los hidrocarburos insaturados tipo alcanos se les quita un hidrógeno en cualquiera de sus extremos resulta un radical hidrocarburo quedando una valencia insatisfecha del carbono y por ahí se une a otro compuesto; su nombre lo toma del carbono saturado con terminación -il o -ilo.

Cuando en las cadenas de carbono existe al menos uno de éstos que esté unido a otro carbono por triple enlace, éste es un alquinos y su terminación es en "-ino". Ejemplo: Propino, Butino, Pentino

Propiedades físicas

Son insolubles en agua, pero bastante solubles en disolventes orgánicos usuales y de baja polaridad: ligroína, éter, benceno, tetra cloruro de

23

carbono. Son menos densos que el agua y sus puntos de ebullición muestran el aumento usual con el incremento del número de carbonos y el efecto habitual de ramificación de las cadenas. Los puntos de ebullición son casi los mismos que para los alcanos o alquenos con el mismo esqueleto carbonado.

Los tres primeros términos son gases; los demás son líquidos o sólidos. A medida que aumenta el peso molecular aumentan la densidad, el punto de fusión y el punto de ebullición.

Los acetilenos son compuestos de baja polaridad, por lo cual sus propiedades físicas son muy semejantes a la de los alquenos y alcanos.

Propiedades químicas

24

Los alquinos pueden ser hidrogenados por dar los cis-alquenos correspondientes con hidrógeno en presencia de un catalizador de paladio sobre sulfato de bario o sobre carbonato cálcico parcialmente envenenado con óxido de plomo. Si se utiliza paladio sobre carbón activo el producto obtenido suele ser el alcano correspondiente.

HC≡CH + H2 → CH2=oc2 + o2 → bH3-oHyo3

Aunque la densidad de electrones y con esto de carga negativa en el triple enlace es elevada pueden ser atacados por nucleófilos. La razón se encuentra en la relativa estabilidad del anión de vinilo formado.

Frente a bases fuertes como el sodio en disolución amoniacal, el bromo magnesiano de etilo etc. reaccionan como ácidos débiles. Ya con el agua sus sales se hidrolizan para dar de nuevo el alquinos libre.

Así como los alquenos, los alquinos participan en halogenación e hidrohalogenación.

Aplicaciones

La mayor parte de los alquinos se fabrica en forma de acetileno. A su vez, una buena parte del acetileno se utiliza como combustible en la soldadura a gas debido a las elevadas temperaturas alcanzadas.

En la industria química los alquinos son importantes productos de partida por ejemplo en la síntesis del PVC (adición de HCl) de caucho artificial etc.

El grupo alquinos está presente en algunos fármacos citostáticos.

Los polímeros generados a partir de los alquinos, los poli alquinos, son semiconductores orgánicos y pueden ser dotados parecido al silicio aunque se trata de materiales flexibles.

Analítica

Los alquinos decolorean una solución ácida de permanganato de potasio y el agua de bromo. Si se trata de alquinos terminales (con el triple enlace a uno de los carbonos finales de la molécula) forman sales con soluciones amoniacales de plata o de cobre. (Estas sales son explosivas)

25

Estructura electrónica

El triple enlace entre los carbonos es formado por dos orbitales sp y cuatro orbitales p. Los enlaces hacia el resto de la molécula se realizan a través de los orbitales sp restantes. La distancia entre los dos átomos de carbono es de típicamente de 120 pm. La geometría de los carbonos del triple enlace y sus sustituyentes es lineal.

Hibridación: sp sp2 sp3

pKa: 25 44 50.

REACCIONES DE LOS ALQUINOS

1.- Formación de alquinos

(a) Deshidrohalogenación de di halogenuros vecinales

26

Ejemplos:

2,3-dibromo-pentano 2-pentino

2-cloro-2-buteno 2-butino

(b) Alquilación del ion acetiluro

Acetileno Un alquinos terminal

Un Alquinos terminal Un alquinos interno

27

Ejemplos:

Acetileno 1-butino

2.- Reacciones de los alquinos

(a) Adición de HX, donde X = Br o Cl

Ejemplos:

1-butino 2-bromo-2-buteno 1-butino 1-bromo-

1-buteno

(b) Adición de X2, donde X = Br o Cl

28

Ejemplos:

1-butino 1,2-dibromo-1-buteno

1-butino 1,1,2,2,-tertrabromopentano

(c) Hidratación catalizada por sulfato mercúrico

Una metil cetona

Ejemplos:

1-butino butanona

2-pentino 2-pentanona 3-pentanona

(d) Hidrobaración-oxidación

29

Ejemplos:

1-butino butanal

1-ciclopentiletino 2-ciclopentiletanal

(e) Reducción

1.- Por hidrogenación catalítica

Un alqueno cis

Ejemplos:

30

1-ciclopentilpropino propilciclopentano

1-ciclopentilpropino cis-1-ciclopentilpropeno

2.- Por litio en amoniaco

Un alqueno trans

Ejemplo:

1-ciclopentilpropino trans-1-ciclopentilpropeno

(f) Acidez: conversión en aniones acetiluro

Ejemplos:

31

(g) Alquilación de aniones acetiluro

Acetileno Un alquinos terminal

Un Alquinos terminal Un alquinos interno

h) Ruptura oxidativa

Ejemplos:

2-butino ácido acético

2-pentino ácido acético ácido propanoico

32

EJERCICIOS:

• 1-buten-3-ino

• 2,4-nonadi-ino

33

• 1-CICLOPENTEN- 3-INO

34

• 2,6,7- TRIMETIL-1-CICLOOCTEN-4- INO

35

• 4-(3-pentinil)-1,3-nonadien-5,7-diino

36

• 1-3 butadiino

37

• 4-metil-2-pentino

38

• 3-propil-1,4-pentidiino

39

• 3,4,4-trimetil- 1- pentino

1-propil-2-in-benceno

40

AlcoholLos alcoholes son compuestos orgánicos que contienen en su molécula el grupo hidroxilo (OH), unido a la cadena carbonada.

Su formula general es: Cn H2n+OH

Su grupo funcional es: R-OH

Los alcoholes son los derivados hidroxilados de los hidrocarburos, al sustituirse en estos los átomos de hidrogeno por grupos OH.

Etanol

Según el número de grupos OH en la molécula, unido a uno a ellos o a distinto átomo de carbono, se tienen alcoholes mono, di, tri y polivalentes. Los alcoholes alifáticos monovalentes son los más importantes y se llaman primarios, secundarios y terciarios, según el grupo OH se encuentre en un carbono primario, secundario o terciario:

41

PRIMARIO SECUNDARIO TERCIARIO

Alcoholes primarios, secundarios y terciarios

1. Alcohol primario: los alcoholes primarios reaccionan muy lentamente. Como no pueden formar carbocationes, el alcohol primario activado permanece en solución hasta que es atacado por el ión cloruro. Con un alcohol primario, la reacción puede tomar desde treinta minutos hasta varios días.

2. Alcohol secundario: los alcoholes secundarios tardan menos tiempo, entre 5 y 20 minutos, porque los carbocationes secundarios son menos estables que los terciarios.

3. Alcohol terciario: los alcoholes terciarios reaccionan casi instantáneamente, porque forman carbocationes terciarios relativamente estables.

Nomenclatura

Los alcoholes se designan siguiendo las reglas de la IUPAC. Se consideran como derivados de los alcanos en los cuales se sustituye la terminación ano por ol o se les designa con el nombre común, anteponiendo al nombre del grupo alquílico la palabra alcohol.

Además se siguen los siguientes pasos:

Se elige como cadena principal la de mayor longitud que contenga el grupo –OH.

42

Se numera la cadena principal para que el grupo –OH tome el localizador más bajo. El grupo hidroxilo tiene preferencia sobre cadenas carbonadas, halógenos, dobles y triples enlaces.

Ejemplos:

Fenol

43

2-etil-hexen-3-eno-1-ol

Ciclo propanol

Oxidación de alcoholes

• Alcohol primario: se utiliza la Piridina (Py) para detener la reacción en el aldehído Cr03 / H+ se denomina reactivo de Jones, y se obtiene un ácido carboxílico.

• Alcohol secundario: se obtiene una cetona + agua.

• Alcohol terciario: si bien se resisten a ser oxidados con oxidantes suaves, si se utiliza uno enérgico como lo es el permanganato de potasio, los alcoholes terciarios se oxidan dando como productos una cetona con un número menos de átomos de carbono, y se libera metano.

Deshidratación de alcoholes

La deshidratación de alcoholes es el proceso químico que consiste en la transformación de un alcohol para poder ser un alqueno por procesos de eliminación. Para realizar este procedimiento se utiliza un ácido mineral para extraer el grupo hidroxilo (OH) desde el alcohol, generando una carga positiva en el carbón del cual fue extraído el Hidroxilo el cual tiene una

44

interacción eléctrica con los electrones más cercanos (por defecto, electrones de un hidrógeno en el caso de no tener otro sustituyente) que forman un doble enlace en remplazo.

Por esto, la deshidratación de alcoholes es útil, puesto que fácilmente convierte a un alcohol en un alqueno.

Un ejemplo simple es la síntesis del ciclohexeno por deshidratación del ciclohexanol. Se puede ver la acción del ácido (H2SO4) ácido sulfúrico el cual quita el grupo hidroxilo del alcohol, generando el doble enlace y agua.

SINTESIS DE LOS ALCOHOLES.

Síntesis de Alcoholes a partir de Haloalcanos

Los alcoholes se pueden obtener a partir de Haloalcanos mediante reacciones SN2 y SN1

Síntesis de alcoholes mediante SN2

Los Haloalcanos primarios reaccionan con hidróxido de sodio para formar alcoholes. Haloalcanos secundarios y terciarios eliminan para formar alquenos.

Síntesis de Alcoholes por reducción de carbonilos

Tanto el borohidruro de sodio (NaBH4) como el hidruro de litio y aluminio (LiAlH4) reducen aldehídos y cetonas a alcoholes.

45

El etanal [1] se transforma por reducción con el borohidruro de sodio en etanol [2].

Síntesis de Alcoholes por hidrogenación de Carbonilos

Otro método para preparar alcoholes consiste en la reducción de aldehídos o cetonas a alcoholes. El método más simple es la hidrogenación del doble enlace carbono-oxígeno, utilizando hidrógeno en presencia de un catalizador de platino, paladio, niquel o rutenio.

El etanal [1] se transforma por hidrogenación del doble enlace en etanol [2]

46

Síntesis de Alcoholes a partir de Epóxidos

Los alcoholes se pueden obtener por apertura de epóxidos (oxaciclopropanos). Esta apertura se puede realizar empleando reactivos organometálicos o el reductor de litio y aluminio.

Los oxaciclopropanos [1] se transforman por reducción con hidruro de litio y aluminio en etanol [2].

Síntesis de Alcoholes por Hidratación de Alquenos

Un método de síntesis para alcoholes, ya estudiado en la sección de alquenos, consiste en hidratar el alqueno. La adición del -OH puede ser en el carbono más sustituido del alqueno (Markovnikov), o bien, en el carbono menos sustituido (antiMarkovnikov).

Síntesis de alcoholes por reducción de ácidos y ésteres

Los ácidos carboxílicos y los ésteres se reducen a alcoholes con el hidruro de litio y aluminio. Reductores más suaves como el borohidruro de sodio son incapaces de reducir estos compuestos.

47

El ácido etanoico [1] se transforma por reducción con hidruro de litio y aluminio en etanol [2].

Propiedades generales de los alcoholes

Los alcoholes son líquidos incoloros de baja masa molecular y de olor característico, solubles en el agua en proporción variable y menos densa que ella. Al aumentar la masa molecular, aumentan sus puntos de fusión y ebullición, pudiendo ser sólidos a temperatura ambiente. También disminuye la solubilidad en agua al aumentar el tamaño de la molécula, aunque esto depende de otros factores como la forma de la cadena alquílica. Algunos alcoholes (principalmente polihidroxílicos y con anillos aromáticos) tienen una densidad mayor que la del agua. Sus puntos de fusión y ebullición suelen estar muy separados, por lo que se emplean frecuentemente como componentes de mezclas anticongelantes.

Por ejemplo, el 1,2-etanodiol tiene un punto de fusión de -16 °C y un punto de ebullición de 197 °C.

1,2-etanodiol

48

Propiedades químicas de los alcoholes:

Las propiedades químicas de los alcoholes están relacionados con el grupo -OH, que es muy polar y capaz de establecer puentes de hidrógeno con sus moléculas compañeras, con otras moléculas neutras, y con aniones.

Los alcoholes son especies anfóteras (anfipróticas), pueden actuar como ácidos o bases.

Alcoholes importantes.

Nomenclatura

Modelo molecular Descripción

CH3OH Metanol

Se denomina alcohol de madera porque se obtiene

de ella por destilación seca. Se utiliza como disolvente

para pinturas y como combustible. Es muy

venenoso y produce ceguera cuando se ingieren o inhalan pequeñas cantidades. Una dosis de 30 ml resulta letal.

Metabólicamente se transforma en formaldehido y ácido fórmico que impide el transporte de oxígeno en

la sangre.

49

CH3CH2OH Etanol

Se obtiene por fermentación de carbohidratos (azúcares y almidón). La fermentación se inhibe al producirse un 15% de alcohol. Para conseguir

licores es necesaria la destilación (forma un

azeótropo con el agua de composición 95:5

alcohol/agua). Para evitar el consumo se adicionan

sustancias desnaturalizadoras. Es muy

venenoso y produce la muerte a concentraciones

superiores al 0.4% en sangre. Se metaboliza en el

hígado a razón de 10 ml/hora. Se utiliza como

antídoto contra el envenenamiento por

metanol o etilenglicol.

Isopropanol

Se mezcla con agua y todos los disolventes orgánicos. Se

emplea como antihielo, disolvente, limpiador,

deshidratante, agente de extracción, intermedio de

síntesis y antiséptico. Es un producto tóxico por vía oral,

inhalación o ingestión.

Etilenglicol

Recibió el nombre de glicol porque Wurtz, que lo

descubrió en 1855, notó un cierto sabor dulce. Se utiliza

como disolvente, anticongelante, fluido

hidráulico, intermedio de síntesis de explosivos,

plastificantes, resinas, fibras y ceras sintéticas. Es tóxico

por ingestión.

50

Glicerina

Descubierta en 1779 por Scheele. Su nombre también proviene de su sabor dulce.

Es una sustancia muy viscosa, soluble en el agua y

no tóxica. La hidrólisis alcalina de triglicéridos

(grasas) produce glicerina y jabones. El nitrato triple es la nitroglicerina, explosivo de

enorme potencia.

Ácido Láctico

El Ácido láctico, presente en los derivados de la leche.

Este compuesto es sintetizado por nuestro

metabolismo: todos hemos podido comprobar la olor

característica de pies sudados a causa de la

presencia de este ácido.

El fenol es un compuesto utilizado en la fabricación de herbicidas, desinfectantes,

colorantes, resinas... También interviene en el

proceso de producción de la aspirina.

Fuentes

Muchos alcoholes pueden ser creados por fermentación de frutas o granos con levadura, pero solamente el etanol es producido comercialmente de esta manera, principalmente como combustible y como bebida. Otros alcoholes son generalmente producidos como derivados sintéticos del gas natural o del petróleo.

Usos

51

Los alcoholes tienen una gran gama de usos en la industria y en la ciencia como disolventes y combustibles. El etanol y el metanol pueden hacerse combustionar de una manera más limpia que la gasolina o el gasoil. Por su baja toxicidad y disponibilidad para disolver sustancias no polares, el etanol es utilizado frecuentemente como disolvente en fármacos, perfumes y en esencias vitales como la vainilla. Los alcoholes sirven frecuentemente como versátiles intermediarios en la síntesis orgánica.

EJERCICIOS DE FORMULACION

Propanol

2-metil Butanol

52

Fenil metanol

2-propen- 1 ol

2-Bromo Pentanol

53

5-bromo-6-cloro Heptanol

Butano Gen triol

Ciclo octanol

54

55

Éteres

En química orgánica y bioquímica, un éter es un grupo funcional del tipo R1-O-R2, en donde R1y R2 son grupos que contienen átomos de carbono, estando el átomo de oxígeno unido y se emplean pasos intermedios:

R1OH + HOR2 → R1OR2 + H2O

Se obtienen mediante la deshidratación de 2 alcoholes primarios

OHCH3

OHCH3

CH3

O CH3OH2++

Al igual que los ésteres, no forman puentes de hidrógeno. Presentan una alta hidrofobicidad, y no tienden a ser hidrolizados. Los éteres suelen ser utilizados como disolventes orgánicos.

Suelen ser bastante estables, no reaccionan fácilmente, y es difícil que se rompa el enlace carbono-oxígeno. Normalmente se emplea, para romperlo, un ácido fuerte como el ácido yodhídrico, calentando, obteniéndose dos halogenuros, o un alcohol y un halogenuro. Una excepción son los oxiranos (o epóxidos), en donde el éter forma parte de un ciclo de tres átomos, muy tensionado, por lo que reacciona fácilmente de distintas formas.

El enlace entre el átomo de oxígeno y los dos carbonos se forma a partir de los correspondientes orbitales híbridos sp³. En el átomo de oxígeno quedan dos pares de electrones no enlazantes.

Los dos pares de electrones no enlazantes del oxígeno pueden interaccionar con otros átomos, actuando de esta forma los éteres como ligandos, formando complejos. Un ejemplo importante es el de los éteres corona, que pueden interaccionar selectivamente con cationes de elementos alcalinos o, en menor medida, alcalinotérreos.

R2R1

O

Grupo funcional Éter

56

Nomenclatura IUPAC

• Se nombra primero un radical seguido del sufijo oxi mas el otro radical restante

• Un compuesto sencillo, como por ejemplo CH3-O-C6H6 según las normas de la IUPAC se llamaría:

Metoxibenceno

CH3 O

methoxybenzene

57

58

Tradicional o clásica

• Especifica que se debe nombrar por orden alfabético los sustituyentes o restos alquílicos de la cadena orgánica al lado izquierdo de la palabra éter.

Ejemplo:

Dietil éter

CH3

O

CH3

59

Los éteres sencillos de cadena alifática o lineal pueden nombrarse al final de la palabra éter el sufijo -ílico luego de los prefijos met, et, but,

60

según lo indique el número de carbonos. Un ejemplo ilustrativo sería el siguiente:

Éter etil propílico

CH3

O CH3

61

CetonasSu grupo funcional es:

O

C

R1 R2

Su formula general es: CnH2nO

Una cetona es un compuesto orgánico caracterizado por poseer un grupo funcional carbonilo.

El grupo funcional carbonilo consiste en un átomo de carbono unido con un doble enlace covalente a un átomo de oxigeno, y además unido a otros dos átomos de carbono.

El tener dos átomos de carbono unidos al grupo carbonilo, es lo que lo diferencia de los ácidos carboxílicos, aldehídos, esteres. El doble enlace con el oxigeno, es lo que lo diferencia de los alcoholes y éteres

62

Nomenclatura.

Cuando el grupo funcional es el de mayor relevancia en dicho compuesto orgánico, las cetonas se nombran agregando el sufijo-ona al hidrocarburo del cual provienen (hexano, hexanona; heptano, heptanona; etc.).

Propanal

También se puede nombrar posponiendo cetona a los radicales a los cuales está unido (por ejemplo: di fenil cetona).

Di fenil cetona

Cuando el grupo carbonilo no es el grupo prioritario, se utiliza el prefijo oxo- (ejemplo:2-metil-3).

63

2-metil-3-oxo butanal

Obtención de cetonas.

Hidratación de alquinos.

En presencia de sulfato mercúrico y acido sulfúrico diluido, como catalizadores, se adiciona una molécula de agua al triple enlace de un alquino, con lo que se forma primero un enol que, al ser inestable, se isomeriza por reagrupamiento en un compuesto carbonilico. Únicamente cuando se utiliza acetileno como producto de partida se obtiene acetaldehído, según la reacción:

Este es el procedimiento industrial más utilizado en la actualidad para la fabricación de acetaldehído, que es la materia prima de un gran número de importantes industrias orgánicas. Cuando se utilizan acetilenos alquilsustituidos el producto final es una cetona.

64

Reacción de Friedel y Crafts .

Se emplea para la obtención de aldehídos y cetonas aromáticas. Consiste en hacer reaccionar un cloruro de acido o un anhídrido con un compuesto aromático apropiado.

Para obtener una cetona se procederá así:

Ozonización de alquenos.

La ozonización de alquenos da lugar a aldehídos o cetonas, según que el carbono olefinico tenga uno o dos sustituyentes hidrocarbonados. Esta reacción no suele utilizarse con fines preparativos, sino más bien en la determinación de estructuras para localizar la posición de los dobles enlaces.

Aplicaciones de las cetonas.

Las cetonas figuran entre los solventes más utilizados industrialmente.

Son buenos solventes de las materias grasas, aceites, ceras, de ciertas resinas naturales, numerosos polímeros sintéticos y colorantes.

Las cetonas forman el alcanfor (cetona natural sacada de la corteza del mismo nombre) usado por sus propiedades medicinales como analgésico usado en linimentos.

Otras dos cetonas naturales son la beta-ionona y muscona utilizadas en perfumería.

65

La cetona industrial más importante es la acetona utilizada como solvente de resinas, plásticos, barnices, fibras, medicamentos y otros productos químicos.

La metilcetona se usa para eliminar las ceras de los aceites lubricantes y como quita esmalte de las uñas.

La Metiletilcetona se usa en la fabricación de cola, nitrocelulosa y resinas vinilicas.

La ciclohexanona se utiliza en solventes para pintura, barniz y tintas (toxico).

Cetonas más utilizadas.

Los miembros mas utilizados son la acetona, la Metiletilcetona (MEK) y la Metilisobutilcetona (MIBK)

Acetona (CH3 (CO) CH3): líquido incoloro y volátil que hierve a 56 °C de olor característico. Se evapora fácilmente, es inflamable y es soluble en agua.

Metiletilcetona: liquido incoloro, inflamable, de olor dulzón y penetrante.

Se encuentra en la naturaleza como sustancia en el reino vegetal (arboles, frutos y vegetales)

Metilisobutilcetona: se utiliza en la industria de tintas y barnices, adhesivos, extracción de metales y aceites, productos para ingrediente farmacéutico.

66

Ejercicios de formulación• Propanona

Ciclo pentanona

3-pentanona

67

3, 5- di metal-2-heptanona

2-hexanona

3, 4 Hexano di ona

68

3-etil-3- terbutil-2-butanona

69

AldehídoLos aldehídos son compuestos orgánicos caracterizados por poseer el grupo funcional -CHO. Se denominan como los alcoholes correspondientes, cambiando la terminación -ol por -al :

CH2O

Es decir, el grupo carbonilo H-C=O está unido a un solo radical orgánico.

Se pueden obtener a partir de la oxidación suave de los alcoholes primarios. Esto se puede llevar a cabo calentando el alcohol en una disolución ácida de dicromato de potasio. El dicromato se reduce a Cr3+ (de color verde). Etimológicamente, la palabra aldehído proviene del inglés aldehyde y a su vez del latín científico alcohol dehydrogenatum (alcohol deshidrogenado).

•

Propiedades

Propiedades físicas• La doble unión del grupo carbonilo son en parte

covalentes y en parte iónicas dado que el grupo

70

carbonilo está polarizado debido al fenómeno de resonancia.

• Los aldehídos con hidrógeno sobre un carbono sp³ en posición alfa al grupo carbonilo presentan isomería tautomérica. Los aldehídos se obtienen de la deshidratación de un alcohol primario, se deshidratan con permanganato de potasio la reacción tiene que ser débil, las cetonas también se obtienen de la deshidratación de un alcohol , pero estas se obtienen de un alcohol secundario e igualmente son deshidratados como permanganato de potasio y se obtienen con una reacción débil , si la reacción del alcohol es fuerte el resultado será un ácido carboxílico.

Propiedades químicas• Se comportan como reductor, por oxidación el aldehído

da ácidos con igual número de átomos de carbono.

La reacción típica de los aldehídos y las cetonas es la adición nucleofílica.

NomenclaturaSe nombran sustituyendo la terminación -ol del nombre del hidrocarburo por -al. Los aldehídos más simples (metanal y etanal) tienen otros nombres que no siguen el estándar de la IUPAC pero son más utilizados (formaldehído y acetaldehído, respectivamente) estos últimos dos son nombrados en nomenclatura trivial.

Número de carbonos

Nomenclatura IUPAC

Nomenclatura trivial

Fórmula

P.E.°C

1 Metanal Formaldehído HCHO -212 Etanal Acetaldehído CH3CHO20,2

3 Propanal PropionaldehídoPropilaldehído

C2H5CHO

48,8

4 Butanal n-Butiraldehído C3H7CHO

75,7

5 Pentanal n-ValeraldehídoAmilaldehído

C4H9CHO

103

71

n-Pentaldehído

6 HexanalCapronaldehídon-Hexaldehído

C5H11CHO

7 HeptanalEnantaldehídoHeptilaldehídon-Heptaldehído

C6H13CHO

8 OctanalCaprilaldehídon-Octilaldehído

C7H15CHO

9 NonanalPelargonaldehídon-Nonilaldehído

C8H17CHO

10 DecanalCaprinaldehídon-Decilaldehído

C9H19CHO

Fórmula general: CnH2n+1CHO (n = 0, 1, 2, 3, 4, ...)

UsosLos usos principales de los aldehídos son:

• La fabricación de resinas

• Plásticos

• Solventes

• Pinturas

• Perfumes

• Esencias

Los aldehídos están presentes en numerosos productos naturales y grandes variedades de ellos son de la propia vida cotidiana. La glucosa por ejemplo existe en una forma abierta que presenta un grupo aldehído. El acetaldehído formado como intermedio en la metabolización se cree responsable en gran medida de los síntomas de la resaca tras la ingesta de bebidas alcohólicas.

El formaldehído es un conservante que se encuentra en algunas composiciones de productos cosméticos. Sin embargo esta aplicación debe ser vista con cautela ya que en experimentos con animales el compuesto ha demostrado un poder cancerígeno. También se utiliza en la fabricación de

72

numerosos compuestos químicos como la baquelita, la melamina etc.

Ejemplos:

CH3

O

propanal

73

CH2 O

but-3-enal

OO

butanedial

74

O

O

pent-2-enedial

CH3

O

but-2-ynal

75

O

CH3

Cl

3-chlorobutanal

76

Cl

Br Cl

O

5-bromo-3,6-dichlorohexanal

CH3

CH3

CH3

O

2,4-dimethylhexanal

77

CH3

CH3

CH3

Br

O

3-bromo-4,5-dimethylhexanal

78

O

CH3

CH3

CH3 CH3

CH3

O

2 -e th y l-4 -m e th y l-3 -(p ro p a n -2 -y l)-2 -p ro p y lh e x a n e d ia l

79

Ácidos Carboxílicos.

80

Los ácidos carboxílicos constituyen un grupo de compuestos que se caracterizan porque poseen un grupo funcional

-COOH

Llamado carboxilo, se produce cuando se une un grupo hidroxilo (-OH) y carbonilo ( C=O). Se puede representar como COOH ó CO2H.

Nomenclatura Los nombres de los ácidos carboxílicos se designan según la fuente natural de la

que inicialmente se aislaron.

Nombres y fuentes naturales de ácidos carboxílicos.

Estructura Nombre IUPAC Nombre común Fuente natural

HCOOH Ácido metanoico Ácido fórmico

Procede de la destilación

destructiva de hormigas (fórmica es

hormiga en latín)

CH3COOH Ácido estanoico Ácido acético Vinagre (acetum es vinagre en latín)

CH3CH2COOH Ácido propanoico Ácido propiónicoProducción de

lácteos (pion es grasa en griego)

CH3CH2CH2COOH Ácido butanoico Ácido butíricoMantequilla (butyrum,

mantequilla en latín)

CH3(CH2)3COOH Ácido pentanoico Ácido valérico Raíz de valeriana

CH3(CH2)4COOH Ácido hexanoico Ácido caproicoOlor de cabeza

(caper, cabeza en latín)

81

En el sistema IUPAC los nombres de los ácidos carboxílicos se forman reemplazando la terminación “o” de los alcanos por “oico”, y anteponiendo la palabra ácido.

El esqueleto de los ácidos alcanoicos se enumera asignando el N° 1 al carbono carboxílico y continuando por la cadena más larga que incluya el grupo COOH.

Ejemplo:

Ácido 2-bromopropanoico.

Ácido5-butil-6-cloroheptanoico

PROPIEDADES FISICAS .

El grupo carboxilo es fuertemente polar, debido al doble enlace carbono-oxígeno, que es polarizable, y al hidroxilo, que forma puentes de hidrógeno con otras moléculas polarizadas como agua, alcoholes u otros ácidos carboxílicos, estos ácidos son completamente solubles en agua. Como líquidos puros o incluso en disoluciones

82

bastante diluidas, en disolventes aprótico, los ácidos carboxílicos existen en forma de dímeros unidos por puentes de hidrógeno, con una interacción O-H ... O cuyo valor energético oscila entre 6 y 8 Kcal/mol.

DERIVADOS DE LOS ACIDOS CARBOXÍLICOS

SALES DE ÁCIDOS ORGÁNICOS

GRUPO FUNCIONAL

R-COOM (METAL)

83

Aunque mucho más débiles que los ácidos minerales fuertes (sulfúrico, clorhídrico, nítrico), los ácidos carboxílicos son sustancialmente más ácidos que los orgánicos muy débiles estudiados hasta el momento (alcoholes, acetileno); son mucho más ácidos que el agua, por lo que los hidróxidos acuosos los convierten en sus sales con facilidad, y los ácidos minerales acuosos reconvierten las sales en los ácidos carboxílicos correspondientes. Como es poco lo que podemos hacer con ácidos carboxílicos sin tropezar con esta conversión en sus sales, y viceversa, vale la pena examinar las propiedades de estas últimas.

Al igual que todas las sales, las de los ácidos carboxílicos con sólidos cristalinos no volátiles, constituidas por iones positivos y negativos, y sus propiedades corresponden a dichas estructuras. Las considerables fuerzas electrostáticas que mantienen a los iones en el retículo cristalino, sólo pueden superarse por un calentamiento a temperatura elevada o por medio de un disolvente muy polar. La temperatura requerida para fundirlas es tan alta que antes de lograrla se rompen los enlace carbono-carbono y se descompone la molécula, generalmente entre los 300-400 ºC. Raras veces es útil un punto de descomposición para la identificación de una sustancia, pues normalmente sólo refleja la velocidad de calentamiento y no la identidad del compuesto.

Las sales de metales alcalinos de los ácidos carboxílicos (sodio, potasio, amonio) son solubles en agua, pero no en disolventes no polares; la mayoría de las sales de metales pesados (hierro, plata, cobre, etc.) son insolubles en agua.

Podemos apreciar así que, salvo en el caso de ácidos de cuatro carbonos o menos, solubles tanto en agua como en disolventes orgánicos, los ácidos carboxílicos y sus sales de metales alcalinos exhiben un comportamiento de solubilidad exactamente opuesto. Debido a la fácil interconversión de ácido y sus sales, este comportamiento se puede utilizar de dos formas importantes: para la identificación y para la separación.

NOMENGLATURA

Cambiamos la terminación “oico” del acido por “oato” seguido dl nombre del metal

H-COOK METANOATO DE POTACIO

CH3-COOK ETANOATO DE POTACIO

84

OBTENCION

Al reaccionar un acido carboxílico con una base fuerte

O

OH+ Na OH

O

O Na

+ OH2

EJERCICIOS

85

O

OLi

benzoato de litio

CH3

O

O

CH3

CH3CH3

CH3

Fr

3 etil, 4 terc butil heptanoato de francio

CH3

O

O

O

OH

O

Na

6 carboxi, 3 fenil, 2 metil ol, heptanoato de sodio

Haluro de ácido

Un haluro de ácido (o haluro de acilo) es un compuesto derivado de un ácido al sustituir el grupo hidroxilo por un halógeno.

Si el ácido es un ácido carboxílico, el compuesto contiene un grupo funcional -COX. En ellos el carbono está unido a un radical o átomo de hidrógeno (R), a un oxígeno mediante un doble enlace y mediante un enlace simple (sigma) a un halógeno (X).

Al resto procedente de eliminar el grupo OH se lo llama acilo. Los halogenuros de ácido se nombran, entonces, anteponiendo el nombre del halógeno al del resto acilo, el cual se nombra reemplazando la terminación "oico" del ácido del que deriva por "ilo" Por ejemplo, el resto acilo derivado del ácido acético (CH3-CO-) es el acetilo. El cloruro de ácido

86

derivado del acetico, se nombrara por lo tanto, cloruro de acetilo.

Estos compuestos dan reacciones de sustitución nucleofílica con mucha facilidad y son utilizados en reacciones de acilación (como la de Frieldel-Crafts).

El grupo hidroxilo del ácido sulfónico también puede ser reemplazado por un halogeno, dando lugar a un ácido halosulfonico. Por ej., el ácido clorosulfonico resulta de reemplazar un grupo hidroxilo por un atomo de cloro.

Preparación

Los métodos de laboratorio más comunes para la preparación de halogenuros de acilo incluyen la reacción del ácido carboxílico con cloruro de tionilo (SOCl2), pentacloruro de fósforo (PCl5) o cloruro de oxalilo ((COCl)2) para obtener el cloruro de acilo y con tribromuro de fósforo para el bromuro de acilo.

Mecanismo de reacción: R-COCl + SOCl2

Reacciones

Los halogenuros de ácido dan las típicas reacciones de sustitución nucleofílica de los derivados de ácido.

1) Hidrólisis (conversión a ácidos)

87

Esta reacción es un ejemplo típico del tipo de reacciones de sustitución nucleófila acílica mediante el mecanismo de adición-eliminación.[1] El mecanismo es el siguiente:

Reacción general y mecanimo de la hidrólisis de un cloruro de alcanoílo/acilo.

2) Alcoholisis (conversión a esteres)

3) Amonólisis/Aminolisis (conversión a amidas)

Las aminas primarias, secundarias y el amoníaco reaccionan con los cloruros de acilo para dar una amida más cloruro de hidrógeno. El último, puede ser neutralizado con una base o exceso de amina. En el mecanismo podemos ver que en la última etapa, el nitrógeno pierde un protón resultando la

88

amida, por esto mismo, las aminas terciarias no forman amidas con cloruros de acilo.[2]

Reacción general y mecanismo de formación de amidas a partir de cloruros de acilo/alcanoílo.

4) Conversión a anhídridos de ácido

5) Conversión a cetonas

• 5a. Con reactivo de Gilman

Los compuestos organometálicos dan cetonas pero sin embargo, algunos de ellos pueden seguir reaccionando con las cetonas para terminar dando alcoholes, para prevenir esto, se utilizan diorganocupratos que previenen esto en vez de usar RLi o RMgX que son menos selectivos.[3]

89

Reacción entre un haluro de acilo y el reactivo de Gilman.

• 5b. Acilacion de Friedel-Crafts

6) Conversión a alcoholes terciarios

7) Conversión a aldehídos

Ejemplos

HALOGENUEROS DE ACIDOS

90

+ H2O

+ H2O

91

BROMURO DE CICLOHEXANO CARBONILO

+ H2O

92

YODURO DE ETANOILO

BROMURO DE 2 – HEPTEN -5- INOILO

CLORURO DE CICLOOCTANO CARBONILO

Las amidas son derivados de los ácidos carboxílicos. Todas las amidas contienen un átomo de nitrógeno unido a un grupo carbonilo. La fórmula general de una amida es:

Si uno de los átomos de hidrógeno que está unido al átomo de nitrógeno se remplaza por un grupo R´, se produce una amida monosustituida. Si ambos átomos de hidrógeno se remplazan por grupos R´, se produce una amida disustituida

Formalmente también se pueden considerar derivados del amoníaco, de una amina primaria o de una amina secundaria por sustitución de un hidrógeno por un ácido, dando lugar a una amida primaria, secundaria o terciaria, respectivamente

Nomenclatura radicalPara escribir el nombre, según la IUPAC, de una amida, se remplaza la terminación -oico del nombre IUPAC del ácido precursor por la palabra amida. Puesto que el nombre IUPAC del ácido carboxílico más simple es el ácido metanoico, el nombre de su amida cambia a metanamida. La acetamida cambia a etanamida, la propionamida cambia a propanamida, butiramida a butanamida y por último, isobutiramida cambia a 2-metilpropanamida.

En las amidas sustituidas el nombre del grupo o grupos R se adicionan al nombre. Luego se coloca el prefijo N antes del nombre para identificar los grupos que están unidos al átomo de nitrógeno.

Tipos de AmidasExisten tres tipos de amidas conocidas como primarias, secundarias y terciarias, dependiendo del grado de sustitución del átomo de nitrógeno; también se les llama amidas sencillas, sustituidas o di sustituidas respectivamente.

93

Propiedades Físicas y químicas A excepción de la amida más sencillas (la formamida), las amidas

sencillas son todas sólidas y solubles en agua, sus puntos de ebullición son bastante más altos que los de los ácidos correspondientes

Casi todas las amidas son incoloras e inodoras

Son neutras frente a los indicadores

Los puntos de fusión y ebullición de las amidas secundarias son bastante menores

Por su parte, las amidas terciarias no pueden asociarse, por lo que son líquidos normales, con puntos de fusión y ebullición de acuerdo con su peso molecular

El grupo amida es polar y, a diferencia de las aminas, las amidas son moléculas neutras. El par de electrones no compartido no se localiza sobre el átomo de nitrógeno, sino que se encuentra deslocalizado, por resonancia, en el átomo de oxígeno del grupo carbonilo. La estructura iónica dipolar restringe la libre rotación del enlace carbono-nitrógeno. Esta limitación geométrica tiene importantes consecuencias en la estructura de las proteínas.

Obtención Las amidas se pueden obtener por reacción de aminas con haluros de alcanoílo y anhídridos.El cloruro de etanoílo reacciona con dos equivalentes de metilamina para formar etanamida.

El segundo equivalente de amina se emplea para recoger el ácido clorhídrico y favorecer los equilibrios.

94

El anhídrido etanoico reacciona con amoniaco formando etanamina y ácido etanoico

Hidrólisis acida de amidas

Las amidas se hidrolizan en medios ácidos, bajo calefacción, formando aminas y ácidos carboxílicos.

La etanamida 1 se hidroliza en medio sulfúrica para formar el ácido etanoico 2

Hidrólisis básica de amidas

Las amidas se transforman en aminas y ácidos carboxílicos por tratamiento con sosa acuosa bajo calefacción

La etanamida 1 se hidroliza en presencia de sosa acuosa, para formar etanoato de sodio 2

Usos de las Amidas

La Urea es uno de los compuestos más importantes relacionados con las amidas

La urea es un polvo blanco cristalino utilizado en plásticos y fertilizantes. Es un producto del metabolismo de las proteínas; se encuentra en altas concentraciones en la orina de los animales.

95

La síntesis de urea en un laboratorio fue el hecho que rompió con la idea de que solo se podía sintetizar compuestos orgánicos de forma natural. La producción de la urea ocurre en el organismo, mientras que a nivel industrial se obtiene por reacción de amoniaco y fosfeno.

Por otra parte, el Nylon también pertenece a la familia de las amidas y es considerada como una poliamida.Las amidas no sustituidas de los ácidos carboxílicos alifáticos se utilizan ampliamente como productos intermedios, estabilizantes, agentes de desmolde para plásticos, películas, surfactantes y fundentes. Las amidas sustituidas, como la dimetilformamida y la dimetilacetamida tienen propiedades disolventes muy poderosas. La dimetilformamida se utiliza principalmente como disolvente en procesos de síntesis orgánica y en la preparación de fibras sintéticas. También constituye un medio selectivo para la extracción de compuestos aromáticos a partir del petróleo crudo y un disolvente para colorantes. Tanto la dimetilformamida como la dimetilacetamida son componentes de disolventes de pinturas. La dimetilacetamida se emplea también como disolvente de plásticos, resinas y gomas y en numerosas reacciones orgánicas.La acetamida se utiliza para la desnaturalización del alcohol y como disolvente de numerosos compuestos orgánicos, como plastificante y como aditivo para el papel. También se encuentra en lacas, explosivos y fundentes. La formamida es un ablandador de papel y pegamentos y se utiliza como disolvente en la industria de plásticos y farmacéutica.

EJERCICIOS DE FORMULACION

N-etil etanamida

96

Formamida

Acetamida

97

Butanamida

98

2-metil Propanamida

N-etil benzamida

99

NN METIL- PROPIL BUTANAMIDA

100

Carbonildiamida

101

NN isobutil terbutil hexamida

Hexanamida

102

NITRILO O CIANURO

El grupo ciano está polarizado de tal forma que el átomo de carbono es el extremo positivo del dipolo y el nitrógeno el negativo. Esta polaridad hace que los nitrilos estén muy asociados en estado líquido. Así, sus puntos de ebullición son algo superiores a los de los alcoholes de masa molecular comparable. Exceptuando los primeros términos de la serie, son sustancias insolubles en agua. La mayoría de los nitrilos tienen un olor que recuerda al del cianuro de hidrógeno y son moderadamente tóxicos.

Una de las reacciones más utilizadas de los nitrilos es su hidrólisis a ácidos carboxílicos. Esta reacción tiene lugar en presencia de un ácido o de una base fuertes, y en ambos casos el primer producto es una amida, que no puede ser aislada a menos que su velocidad de hidrólisis sea inferior a la del nitrilo inicial.

Los nitrilos se obtienen por acción del cianuro de sodio o de potasio sobre los haluros de alquilo, y también calentando las amidas en presencia de un deshidratante.

*Su grupo funcional es:

R-CΞN*Se caracteriza porque el carbono se une al nitrógeno con un triple enlace.

* Los nitrilos se pueden considerar derivados orgánicos del cianuro de hidrógeno, en los que el hidrógeno ha sido sustituido por un radical alquilo.

*R-CΞN Cianuro Carbonitrilo

*R-CΞN Nitrilo

NOMENCLATURA:

103

Se coloca el nombre del hidrocarburo correspondiente, seguido de la palabra nitrilo.

EJEMPLO: Propano Nitrilo CH3-CH2-CΞN

Para nombrarlo como cianuro se considera a la cadena como radical a excepción del grupo nitrilo R-CΞN.

EJEMPLO: Cianuro de Etilo CH3-CH2-CΞN

Si se considera como sustituyente se utiliza el prefijo ciano.

CIANURO DE PROPILO

CIANURO DE FENILO

104

CICLO HEXANO CARBONITRILO

105

4-FENIL, 2-METIL, 3-PENTENONITRILO

AMINAS

*Grupo funcional:

R-NH2

*Existen 3 clases de aminas: primarias, secundarias y terciarias.

NOMENCLATURA:

Se coloca la palabra amina, seguida del nombre del radical en orden creciente de longitud.

PROPIEDADES

Las aminas primarias y secundarias (pueden formar puentes de Hidrógeno) tienen puntos de ebullición más altos que las terciarias de igual peso molecular.

Las aminas son compuestos eminentemente básicos.

106

FENIL AMINA

2,4 DIAMINO, 1, 3,5 TRIFENIL, 6 HEPTINO

107

2 AMINO, 4 PROPIL, 3 TERBUTIL, 2 NONENO

108

2 AMINA, 5 BROMO, 4 CLORO, 3 METIL HEXANO

109

EJERCICIOS PROPUESTOS

*Butano Nitrilo

*Cianuro de Metilo

*Acetonitrilo

1, 1, 2,2- Etano tetracarbonitrilo

*3-Etil, 2-Metil Pentanonitrilo

*2-Etil, 3,4-Difenil, 5-hexinonitrilo

*Propano Nitrilo

*Terbutil Amina Primaria

*Metil, Etil, Propil Amina Terciaria

*2,2-Di isopropil Amina Secundaria

*2(Metil, Propil) Amina, 4-Cloro, 5 Bromo Hexano

*1-Amino, 4-Fenil, 2-Propil, 3-Terbutil Pentano

*Etil, Fenil, Propil Amina Terciaria

2(Etil, Butil) Amina, 3-4 Dioxo Pentano

*Propano Gem Diamina Secundaria

*Butano Gem Triamina Primaria

2,2-Difenil, 3-Terbutil, 4(Etil, Fenil) Amina, 5,7-Epoxi 8-Noneno

110

Las hidracinas

son sustancias químicas que tienen dos átomos de nitrógeno unidos por un solo enlace covalente. Tres ejemplos de hidracinas son:

• hidracina - conocida también como diamina, diamida, hidracina anhidra e hidracina base

• 1,1-dimetilhidracina - conocida también como dimetilhidracina asimétrica, dimacina y otros nombres

• 1,2-dimetilhidracina - conocida también como dimetilhidracina simétrica, hidrazometano y otros nombres

La hidracina es NH2-NH2 y puede sustituir uno o varios hidrógenos por cadenas

111

Carbonadas formando una serie de compuestos que se conocen con el nombre de hidracinas:

1. HIDRACINAS

○ Son hidracinas los compuestos orgánicos que derivan de la hidracina: NH 2 -NH 2

○ En ella se sustituyen uno o más átomos de hidrógeno por radicales:

Arilo

Alquilo

2. HIDRACINAS (Nomenclatura)

○ Radicales anteponiendo:

N : para los que se unen a un nitrógeno.

N’: para los que se unen al otro

Terminación: HIDRACINAEjm:

112

. Fenil Hidracina

NH

NH2

. Fenil, propil; Hidracina

113

NNH2

CH3

114

. Di etil hidracina

115

. Tri metil hidracina

116

. Tetra propil hidracina

117

. Metil, etil, propil hidracina

118

. Tetra fenil hidracina

119

. Tri cloro hidracina

120

Fluor, bromo, cloro hidracina

Di epoxi hidracina

121

FUNCIONES AZUFRADAS TIOLES .

R SH.

(R-SH) .Si Los tioles se caracterizan por mostrar un grupo tiol (-SH) en sus estructuras R 108.9º H Este grupo se conoce también como mercaptano Nombre común: alquil-mercaptano Nomenclatura IUPAC: sufijo -tiol CH3-(CH2)2-CH2-SH CH3-CH2-CH2-SH Butanotiol

122

Propanotiol, Poseen propiedades físicas semejantes a las de los alcoholes La polaridad del enlace S-H es insuficiente para formar puentes de hidrógeno

.Los tioles son semejantes a alcoholes, pero en lugar de oxígeno contienen azufre. Cuando

el grupo -SH es la función principal, la molécula se nombra con la terminación -tiol;cuando actúa como sustituyente, se utiliza el prefijo mercapto-. Los tioles puedenreaccionar con los ácidos carboxílicos para formar tioésteres.

. Etanotiol

123

. Acido 3 mercapto butanoico

124

. Acido 2,2 di mercapto,4 hexenoico

. 4 Etil heptano, 1 tiol

125

. 2 Buteno 1, tiol

126

. Pentano tiol

. Fenil mercapto

127

. 2Metil, 3 fenil, 3 mercapto Hexanoico

128

129

tioéteres S

R1

R

Dos cadenas hidrocarbonadas pueden estar unidas por un puente de azufre, formando unafunción tioéter . A veces este puente puede estar formado por dos azufres (RS-S-R'), formando lo que se llama un puente disulfuro Un 'tioéter (similar a sulfuro) es un grupo funcional en química orgánica que tiene la estructura R1-S-R2 . Como muchos otros compuestos que contienen azufre, los tioéteres volátiles tienen olores característicos desagradables.Un tioéter es similar a un éter, excepto que un tioéter contiene un átomo de azufre en vez de un átomo de oxígeno. Debido a que el oxígeno y el azufre pertenecen al grupo de los calcógenos en la tabla periódica, las propiedades químicas de los éteres y tioéteres tienen algunos puntos en común. Este grupo funcional es importante en biología, en especial en el aminoácido metionina y el cofactor biotina.

• Los tioéteres suelen prepararse por la alquilación de los tioles:R-Br + HS-R' → R-S-R' + HBr

130

Tales reacciones se aceleran en presencia de una base, la que convierte al tiol en un tiolato, mucho más nucleofílico.

• Un método alternativo de síntesis incluye la adición de tiol a un alqueno, típicamente catalizada por radicales libres:R-CH=CH2 + HS-R' → R-CH2-CH2-S-R'

Los tioéteres también pueden ser preparados vía el rearreglo de Pummerer

Nomenclatura:

• Tioéteres sencillos: consiste en enunciar la palabra tioéter y a continuación, el nombre adjetivado del grupo hidrocarbonado.

• Tioéteres mixtos: primero se enuncia el grupo mas sencillo, después la palabra tio y finalmente el hidrocarburo correspondiente a otro grupo.

• También se puede usar la nomenclatura que los considera como Sulfuros.

131

. Etil, propil sulfuro

CH3 S

CH3

132

. Di propil sulfuro

133

. Etil, butil di sulfuro

134

2 (Metil tio) etanol

135

136

. Iso propil, fenil, sulfuro

137

. Ciclo pentil, etil sulfuro

. Di fenil sulfuro

138

. Fenil, propil di sulfuro

139

140