5. Química orgánica

Friedrich August Kekulé von Stradonitz (Darmstadt, 1829 – Tessin, 1896) fue un químico orgánico alemán. Fue considerado uno de los más prominentes químicos orgánicos europeos desde la década de 1850 hasta su muerte, especialmente en el campo teórico, ya que es considerado uno de los principales fundadores de la Teoría de la Estructura Química.

Gonzalo Mora Pérez

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Berzelius (1807)

Pensaba que los compuestos orgánicos sóloeran producidos por los seres vivos, esdecir, que no se podía obtener en ellaboratorio.

INORGANICOS ORGANICOS

COMPUESTOS

Sintetizados por los seres vivos

Tienen "Fuerza vital"

Friedrich Wölher (1828)

• Primera síntesis orgánica:t i á i t á icompuesto inorgánico compuesto orgánico

NH4OCN calor NH2CONH2

(cianato de amonio) (urea)

August Kekulé (1861)

• QUÍMICA ORGÁNICA:La Química de los “Compuestos del Carbono”.

Gonzalo Mora Pérez

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Química orgánica en la actualidad:

• La Química de los “Compuestos del Carbono”.• También tienen hidrógeno.• Se exceptúan CO CO2 carbonatos cianurosSe exceptúan CO, CO2, carbonatos, cianuros,

bicarbonatos,...• Pueden tener otros elementos: O, N, S, P, halógenos,...

• Número de compuestos:– Inorgánicos: unos 100 000g– Orgánicos: unos 10 000 000

(cada año se descubren unos 100 000 nuevos) Ejemplos: plásticos, insecticidas, jabones, gasolinas,

medicamentos, fibras textiles...

Propiedades Químicas del Carbono• Electronegatividad intermedia

– Enlace covalente con metales y con no metales

• Posibilidad de unirse a sí mismo formando cadenas.

• Tamaño pequeño lo que le posibilita formar enlacesdobles y triples

• Tetravalencia:• s2p2 s p p p• s p s px py pz

400 kJ/mol

• Posterior hibridación sp3

Gonzalo Mora Pérez

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Propiedades Químicas (2)

• Los cuatro enlaces sencillosdel carbono tienen una disposición tetraédrica:

• Se necesitan mucha energía para romper losenlaces intercarbónicos, luego son MUYESTABLES Y POCO REACTIVOSESTABLES Y POCO REACTIVOS.

• Sin embargo, se pueden DESCOMPONER conel calor a temperaturas bajas y ARDEN confacilidad, siendo fuertemente exotérmicas.

Tipos de enlace• Enlace simple: Los cuatro pares de

electrones se comparten con cuatroátomos distintos.(Tetraédrica)Ejemplo: etano: CH3–CH3Ejemplo: etano: CH3 CH3

• Enlace doble: Hay dos pareselectrónicos compartidos con elmismo átomo. (Trigonal plana)Ejemplo: eteno: H2C=CH2

• Enlace triple: Hay tres pareselectrónicos compartidos con elmismo átomo. (Lineal)Ejemplo: etino: HCCH

Gonzalo Mora Pérez

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Propiedades Físicas• La inmensa mayoría de los compuestos del carbono

tienen las propiedades físicas correspondientes a lassustancias con enlaces COVALENTES.

• En condiciones ambientales pueden presentarse en losEn condiciones ambientales, pueden presentarse en lostres estados. Cuanto mayor sea su masa molecular y supolaridad en los enlaces, así como los posibles puentesde hidrógeno, con más facilidad estarán en estadolíquido o sólido.

• Se disuelven bien en disolventes APOLARES y mal enagua. Sin embargo, hay sustancias que tienen grupospolares, como los alcoholes, los ácidos y las aminas, quesí se disuelven en agua.(Su solubilidad disminuye amedida que crece la cadena hidrocarbonada)

Representación de moléculas orgánicas. Tipos de fórmulas.

• Empírica. CH2O• Molecular C3H6O3

• Semidesarrollada (Es la más utilizada en la química orgánica)

No sirven para identificar compuestos

CH3–CHOH–COOH o bien CH3CHOHCOOH

• Desarrollada H O–H 2- hidroxipropanoico

(no se usa demasiado) H–C–C–C=O

H H O–H• Con distribución espacial

(utilizadas en estereoisomería)

Gonzalo Mora Pérez

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Los átomos de carbono, al unirse entre ellos, pueden formar cadenas ABIERTAS, más o menos ramificadas, o CERRADAS, formando ciclos de diferente número de eslabones

Cadenas carbonadas

Aunque las cadenas intercarbónicas se suelen representar horizontalmente, su disposición espacial no es lineal, sino en forma de zig-zag, debido a la orientación tetraédrica de los enlaces C-C:

Cuando el enlace es doble, sería:

Cuando el enlace es triple, sería:

Gonzalo Mora Pérez

Se llaman ALIFÁTICOS a los no aromáticos, es decir, a los acíclicos y los cíclicos saturados (o alicíclicos).

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Tipos de átomos de carbono(en las cadenas carbonadas)

Dependiendo del número de átomos de C a los que se une:

• Primarios (a) CH3 CH3 • Secundarios (b) CH3–C–CH

2–CH–CH3

• Terciarios (c) CH2C t i (d) CH

a a

a

a

a

b

b

d

c

• Cuaternarios (d) CH3

Grupos funcionales.• Grupo funcional: “Es un átomo o grupo de átomos

unidos de manera característica y que determinan,preferentemente, las propiedades del compuesto en queestátán presenttes””.

• Las sustancias que tienen el mismo grupo funcional,suelen tener propiedades muy parecidas.

• Su existencia facilita la nomenclatura.• Son frecuentes los compuestos POLIFUNCIONALES,

que presentan varias funciones orgánicas en la mismamolécula ( al nombrarlas, se sigue un criterio dePRIORIDAD)

Gonzalo Mora Pérez

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Series homólogas.• Serie homóloga: “Es un grupo de compuestos en los

que la única diferencia formal entre sus miembros sel ú d ( il )encuentra en el número de grupos, -CH2-, (metileno)

que contiene”• Aunque sus PROPIEDADES QUÍMICAS son

parecidas, por tener el mismo grupo funcional, susPROPIEDADES FÍSICAS (temperatura de fusión yebullición, solubilidad, densidad,…) van a dependerprincipalmente de la masa molecular.

Se nombra con el sufijo cuando la función es prioritaria. Se nombra con el prefijo cuando no es prioritaria

Gonzalo Mora Pérez

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Orden de prioridad de los principales grupos funcionales

Ácido carboxílico R–COOH > Éster R–OOR’ > > Amida R–CONR’R’’ > Nitrilo R–CN >> Amida R CONR R > Nitrilo R CN >

> Aldehído R–CH=O > Cetona R–CO–R’ >> Alcohol R–OH > Fenol OH >

> Amina (primaria) R–NH2 > (secundaria) R–NHR’ >> (terciaria) R NR’R’’ > Éter R O R’ > Doble> (terciaria) R–NR R > Éter R–O–R > Doble enlace R–CH=CH–R’ > Triple enlace R– C≡C–R’ > > hidrocarburo saturado

Gonzalo Mora Pérez

Los halógenados y el grupo funcional nitro no están incluidos puesto que siempre se nombran como sustituyentes, como veremos más adelante.

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Hidrocarburos y sus tipos• Son compuestos orgánicos que sólo contienen átomos de carbono y

de hidrógeno.• Tienen fórmulas muy variadas: CaHb.• Los átomos de carbono se unen entre sí para formar cadenasp

carbonadas.• Los hidrocarburos alifáticos lineales (cadena abierta):

o Alcanos, parafinas o saturados,CnH2n+2 , enlace simpleo Alquenos u olefinas (son insaturados), CnH2n, con enlace dobleo Alquinos o acetilenos (son insaturados), CnH2n-2, enlace triple

• Los hidrocarburos alifáticos cíclicos (cicloalcanos, cicloalquenosy cicloalquinos)

• Los hidrocarburos aromáticos: al menos un anillo bencénico.

Formulación y nomenclatura:Prefijos según nº de átomos de C.

Nº átomos C PrefijoNº átomos C Prefijo1 met

Nº átomos C PrefijoNº átomos C Prefijo11 undec

2 et 3 prop4 but5 pent6 hex

12 dodec13 tridec14 tetradec15 pentadec20

7 hept 8 oct9 non10 dec

2030 40

eicos triacont tetracont

100 hect

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RECOMENDACIONES DE LA IUPAC 1993

• Aunque todavía permanece las indicaciones de la IUPACde 1979, se debe empezar a usar las de 1993, que lassustituyen. Básicamente, consiste en colocar los numeralesque indican la posición del doble o triple enlace o el grupofuncional, inmediatamente delante de la terminación delnombre. En lo que sigue, sólo se usará la del 93.

Hidrocarburos de cadena abierta•• ALCANOSALCANOS:: Prefijo (nº C) + sufijo “ano”

– Ejemplo: CH3–CH2–CH3: propano•• ALQUENOS: ALQUENOS: Prefijo (nº C) + sufijo “eno”

indicando la posición del doble enlace si éste puedeindicando la posición del doble enlace si éste puedecolocarse en varios sitios.– Ejemplo: CH3–CH =CH–CH3: but-2-eno

•• ALQUINOS: ALQUINOS: Prefijo (nº C) + sufijo “ino”indicando la posición del triple enlace si éste puedeindicando la posición del triple enlace si éste puedecolocarse en varios sitios.– Ejemplo: CH3–CH2–CCH: but-1-ino

Gonzalo Mora Pérez

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Hidrocarburos ramificadosRegla I:La cadena principal es la más larga que contiene el grupo funcional (el doble o triple enlace). El resto de grupos unidos a la cadena principal y que no sean H, se denominan SUSTITUYENTES.

Un RADICAL es un átomo o grupo de átomos que posee un electrón NO APAREADO y puede formar un enlace con otro grupo que tenga un electrón sin aparear. Un radical alquílico se obtiene cuando un alcano, alqueno o alquino, pierde un átomo de hidrógeno.

Gonzalo Mora Pérez

CH3–CH––CH–CH=CH2| | | |CH3 CH3

Si la molécula tiene dos o más cadenas de igual longitud, la principal será la cadena con mayor número de sustituyentes.Se numera por el extremo más próximo al grupo funcional (doble, con preferencia, o triple enlace) y, si no hubiera, por el que la ramificación tenga el nº más bajo.

• Por ejemplo, CH3–CH2–CH=CH2 se nombrabut-1-eno yy no but-3-eno.

3 2 14

Regla II:Nombrar todos los grupos unidos a la cadena principal como sustitutentes alquilo.

La ramificación se nombra, antes que la principal, terminando en:

–il o –ilo (si proviene de un alcano),–enil o –enilo (si de un alqueno)–inil o –inilo (si de un alquino), precedida de su nº localizador.

CH3–CH–CH=CH2|CH2–CH3

O también:

se nombra 3-metilpent-1-eno

CH3CH2CH(CH3)CH=CH2

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| | || | |CH3–CH–CH3 CH2 CH3–CH –CH3 –CH3

isopropilo | sec-butiloCH3–CH–CH3

isobutilo

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Regla III: Se numera de un extremo a otro, asignando los nº más bajos posibles, a los carbonos con cadenas laterales.

CH3–CH––CH–CH––CH–CH32| | | |CH3 CH3

se nombra 2,3-dimetilhexanoy NO 4,5-dimetilhexano

Regla IV: Si un mismo átomo de carbono tiene dos radicales distintos, se pone el número localizador delante de cada grupo por orden alfabético, un guión y, a continuación, el nombre de la cadena principal.

Si hay dos o más radicales diferentes en distintos carbonos, se nombran por orden alfabético, anteponiendo su nº localizador a cada radical.

Si un mismo radical se repite en varios carbonos, se separan los números localizadores por comas y se antepone al radical el prefijo di-, tri-, tetra-,...

CH3C(CH3)2CH(CH2CH3)CH2CH2CH3

se nombra 3-etil-2,2-dimetilhexano

•

• Si hubiera más de un doble enlace, se emplean las terminaciones –dieno, -trieno, …,precedidas por los nº localizadores.

• A menudo se usa el prefijo n (normal) para indicar un hidrocarburo sin ramificaciones.

• La IUPAC admite denominaciones tradicionales, como:

En los insaturados, si hubiera ramificaciones, se toma como principal la que contenga mayor número de dobles enlaces, aunque sea más corta.

Cuando hay dobles y triples enlaces en la cadena, se nombran de forma que loslocalizadores de las insaturaciones sean los más bajos posibles, sin distinguir entreellos. Si la numeración coincidieran, tiene preferencia el doble frente al triple.

•

CH2=CHCH2C≡CH se nombra pent-1-en-4-ino

RECORDAD: Entre número y letra se escribe guión y, entre dos números, se escribe una coma.

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Hidrocarburos cíclicos

Compuestos polifuncionales• En el caso de que haya varios grupos funcionales se da prioridad al principal.

•

•• Cíclicos: Cíclicos: forman cadenas cerradas o anillos con un nº variable de carbono.Se nombran igual que los de cadena abierta, pero anteponiendo la palabra“ciclo”.

• Los carbonos se numeran de modo que las insaturaciones (doble o tripleenlace) tengan localizadores bajos.Igual para los sustituyentes.– Ejemplo: CH2–CH2| | ciclo buteno

CH =CHCH3

CH3 1-etil-1,4-dimetilciclohexanoCH2 CH3

Hidrocarburos aromáticos• Suelen tener olores intensos. Se pueden considerar derivadosdel benceno C6H6• El benceno es una molécula cerrada, hexagonal, con tresdobles enlaces alternados. Se suele representar por :

bi l ll di l il• También se les llaman ARENOS y a sus radicales arilos.El radical del benceno, por pérdida de un hidrógeno,

se le llama fenil (o).• Se nombra primero el radical y luego la palabra benceno .• Si hay dos sustituyentes se indica mediante números o prefijos

R R R R´

R´R´

1,2- orto- o- 1,3- meta- m- 1,4- para- p-• Si tiene más sustituyentes, se numera para que los localizadores sean los más

bajos posibles.

Gonzalo Mora Pérez

–CHOH–COOH Ácido 2-hidroxipropanoico3CH

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Hidrocarburos aromáticos–CH3 -OH -CH =CH2

metilbenceno (tolueno) hidroxibenceno (fenol) etenilbenceno (estireno) CH3

CH3

CH3–CH–CH=CH2

CH3

1,2-dimetilbenceno 3-fenilbut-1-eno(o-dimetilbenceno) naftaleno antraceno

Los compuestos aromáticos suelen ser perjudiciales para los seres vivos. Pero, también hay muchos de interés biológico, que tienen el anillo: la hemoglobina, la clorofila, al, ggunas vitaminas,, adrenalina…Algunos derivados se usan como insecticidas como el DDT (DicloroDifenilTricloro etano) aunque hoy en día está prohibido por sus efectos cancerígenos.También como herbicidas, como el llamado “agente naranja”

Derivados halogenados o halogenuros o haluros• No son hidrocarburos propiamente dicho, al no estar formados únicamente

por hidrógeno y carbono.• Se nombran citando, en primer lugar, el halógeno seguido del nombre del

hidrocarburo indicando, si es necesario, la posición que ocupa el halógeno en lacadena.

• Si aparece el mismo halógeno repetido, se usan los prefijos di, tri, tetra,…• Cuando hay un solo átomo de halógeno también puede nombrarse con

la terminación –uro, seguido del nombre del radical.

CH3CHCl CH2CH3 CH3Cl 2-clorobutano Clorometano o cloruro de metilo

CHCl3 triclorometano (cloroformo)

CH3CHBr2 1,1-dibromoetanoLos CFCs o freones, derivados del metano, como el freón-11 (CCl3 F), usado como refrigerante y, hoy en día, prohibido por colaborar en la destrucción del ozono.Los perfluoralcanos, usados como sustituyente de la sangre o el teflón, polímero usado como aislante (…-CF2- CF2- CF2-…)

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CH3CH2CH2CH2CH3

Ejercicio: Formular los siguientes hidrocarburos:• Pentano

CH3CH=CHCH2CH2CH3

CH≡C–CH3

CH≡CCH(CH3)CH3

• hex-2-eno

• propino• metilbutino

CH3CH =C(CH2CH3)CH2CH3• 3-etilpent-2-eno

CH CH CH CH CH CH hexano

Ejercicio: Nombrar los siguientes hidrocarburos:

CH3CH2CH2CH2CH2CH3

CH3CCCH2CCH

CH2=CHCH2CH3

hexanohexa-1,4-diino

but-1-eno

CH3CH2CH(CH3)CH2CH 3-metilpentano3

CH3C(CH3) = C H CH(CH3)CH3 2,4-dimetilpent-2-eno

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Compuestos oxigenados (1)OHOH

ÁCIDOS [Grupo ÁCIDOS [Grupo ––C=O (carboxilo)]: (sólo en carbono primario)C=O (carboxilo)]: (sólo en carbono primario)

• Los ácidos grasos (el aceite de oliva, de girasol, de soja,…) son ácidos carboxílicosde largas cadenas, como el á. oleico, palmítico, margárico,…Estos ácidos con sosad j bdan jabones. COOH

COOH O-CO-CH3

ácido benzoico aspirina o ácido acetilsalicílico

Formación de ésteres.OO––RR

ÉSTERESÉSTERES [Grupo[Grupo ––C=O]C=O]:: Prefijo (nº C) + sufijo “ato” denombre de radical terminado en -ilo

Ejemplo: CH3–COO–CH2–CH3: acetato de etilo• Tienen olor a frutas (por eso se usa como ambientador)• Los poliésteres son polímeros artificiales.• Las grasas son ésteres naturales. Las sólidas (mantequilla, sebo)

son saturadas y las líquidas (aceites vegetales) son insaturados.• Se obtienen como deshidratación de un ácido:

Ácido orgánico + alcohol éster + aguaÁcido orgánico + alcohol éster + aguaEjemplo: CH3–CH2–COOH + CH3OH

CH3–CH2–COO–CH3 + H2Opropanoato de metilo

Gonzalo Mora Pérez

Ácido + + Prefijo (nº C) + sufijo “oico”.Ejemplos: CH3–COOH : ácido etanoico (acético) (en el vinagre)HCOOH: ácido metanoico o fórmico (las hormigas)COOH-COOH : ácido etanodioico (ácido oxálico) (en el trébol)COOH- CHOH-CHOH –COOH á. dihidroxibutanodioico (tartárico) (en la uva)

SALES ORGÁNICAS: Se nombran como el ácido del cual derivan quitando la palabra ácido, cambiando la terminación ioco por oato y seguida del nombre del metal que sustituye al H del grupo OH.

CH3–COOH + NaOH → CH3–COONa +H 2O etanoato de sodio

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CH3CH2CH2CH2COOH

Ejercicio: Formular los siguientes ácidos carboxílicos y ésteres:

ácido pentanoicoCH3CH2CH2COOCH3

CH3CH=CHCOOH

CH CH(CH3)COOH

butanoato de metiloácido but-2-enoico

ácido metilpropanoico 3 3

CH3CH(CH3)COOCH3

metilpropanoato de metilo

ácido but-2-inoico

Ejercicio: Nombrar los siguientes ácidos carboxílicos y ésteres:

CH3CCCOOH

propanoato de etilo

ácido propanodioico

CH3CH2COOCH2CH3

HOOCCH2COOH

2-metilbutanoato de etilo

3-metilbutanoato de metilo

CH3CH(CH3)CH2COOCH3

CH3CH2CH(CH3)COOCH2CH3

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Compuestos oxigenados (2)•• ALDEHÍDOS [Grupo C=O (carbonilo) en un carbonoALDEHÍDOS [Grupo C=O (carbonilo) en un carbono

terminal]: terminal]: Prefijo (nº C) + sufijo -al.– Ejemplo: CH3–CH2 –CH2 –CHO: butanal– HCHO : metanal o formaldehído

• Hay que tener en cuenta que la cadena se empieza a nombrar por elextremo que lleva el carbonilo

• Cuando el grupo –CHO no es el grupo principal entonces senombra con el prefijo –formil: CH3–CH –CH2 –COOH

Ácido 3-formilbutanoico | CHO• Cuando el grupo –CHO, siendo el grupo principal, se encuentraCua do e g upo C O, s e do e g upo p c pa , se e cue t a

unido a un sistema cíclico, el nombre se forma indicando el sistemacíclico seguido de la terminación –carbaldehído.

Bencenocarbaldehído –CHO

•• CETONA [Grupo C=O (carbonilo) en un carbono noCETONA [Grupo C=O (carbonilo) en un carbono noterminal]: terminal]: Número del C en el que está el grupo (si es necesario)+ + Prefijo (nº C) + sufijo -ona.

Ejemplo: CH3–CO–CH3: propanona o acetona, popular di l t d l lt d l ñ (t bié ldisolvente del esmalte de las uñas (también se usa en la fabricación de plásticos, explosivos,…)

o Cuando el grupo carbonilo no es el principal, se nombra con elprefijo –oxo.CH3COCH2COCH3 Pentano-2,4-dionaCH3COCH2CH3 butanona3 3

CH3CH2CH2COCHO 2-oxopentanalo Los azúcares (glucosa, fructosa,…) son polialcoholes

aldónicos o cetónicos

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CH3CH2CH2 CH2CHO

Ejercicio: Formular los siguientes aldehídos y cetonas:

pentanal

CHOCH2CHO

CH3COCH2CH=CH2

CH CH(CH )CHO

propanodial

pent-4-en-2-ona

til CH3CH(CH3)CHO

CH3C(CH3) 2COCH3

metilpropanal

dimetilbutanona

but-3-enal

Ejercicio: Nombrar los siguientes aldehídos y cetonas:

CH2=CHCH2CHO

pentano-2,4-diona

Metanal

CH3COCH2COCH3

CH2O

metilbutanona

2,3-dimetilbutanal

CH3CH(CH3)COCH3

CH3CH(CH3)CH(CH3)CHO

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Compuestos oxigenados (3)•• ALCOHOLES [Grupo ALCOHOLES [Grupo ––OH (hidroxilo)]: OH (hidroxilo)]: Número del C en el que

está el grupo (si es necesario) + + Prefijo (nº C) + sufijo -ol. No puede haber dos grupos OH en el mismo C. Pueden ser primarios, secundarios o terciarios.p

Ejemplo: CH3–CH2–CH2OH: propan-1-ol H3COH : metanol o alcohol metílico (muy tóxico: con pequeña

dosis puede producir ceguera o la muerte) En general, tienen puntos de fusión y ebullición mucho mayores

que los hidrocarburos, debido a la posibilidad que tienen los gruposOH de formar puentes de hidrógenoOH de formar puentes de hidrógeno.

Por la misma causa, también son solubles en agua aunquedisminuye con la masa molecular (con más de 10 C son insolubles)

CH2OH–CHOH–CH2OH propanotriol o glicerina o glicerol,componente básico en la formación de los triglicéridos (lípidos)

•• FENOLES [Grupo FENOLES [Grupo ––OHOH–– (hidroxilo(hidroxilo)]: el grupo sustituye a loshidrógenos de los hidrocarburos aromáticos.

• Se nombran como los alcoholes, con la terminación –ol añadida alnombre del hidrocarburo, aunque también se considera válido usarel prefijo hidroxi acompañando el nombre del hidrocarburoel prefijo hidroxi- acompañando el nombre del hidrocarburo.

OH fenol o hidroxibenceno

•• ÉTERES [Grupo ÉTERES [Grupo –O– (oxi)]: )]: Se nombran los radicales alquilos o arilos (terminados en“il”) por orden alfabético seguidos de la palabra “éter”. También se pueden nombrar anteponiendo oxi entre los dos radicales, considerando el compuesto como derivado del radical más complejo.

– Ejemplo: CH3–O–CH2–CH3: etil metil éter o metoxietano

O difenil éter

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CH3CH2CH2CH2OH

Ejercicio: Formular los siguientes alcoholes y éteres:

butan-1-ol

CH3CH2CH=CHCH2OH

CH3CH(CH3)CH2OH

pent-2-en-1-ol

metilpropanmetilpropan-1-ol

but-3-en-2-ol

Ejercicio: Nombrar los siguientes alcoholes y éteres:

CH2=CHCHOHCH3

propano-1,2-diol

dimetil éter

CH3CHOHCH2OH

CH3OCH3

CH3CH(CH3 )CHOHCH3 3-metilbutan-2-olCH3CH(CH3 )CHOHCH3

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etenil fenil éter

OH

CH3

m-Metilfenol (1,3-Metilfenol)

OH

CH3o-metilfenol

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AMIDASSe considera que derivan de los ácidos carboxílicos por sustitución

de su grupo –OH, por un grupo: R

-NH2 -NH-R -NAmida Amida RR´́Sencilla N-sustituida

Amida N,N-disustituida

• Excepto la metanamida (H–CONH2) que es líquida, las amidas son sólidas:debido a la unión por puentes de hidrógeno.

• Las más sencillas son solubles en agua.• Se nombran como el ácido, pero con la terminación –amida.

NH2–CONH2 urea (diamida del ácido carbónico) o diaminocetona.Los poliuretanos son polímeros usados como plástico, goma, espuma.

Compuestos nitrogenados Gonzalo Mora Pérez

CH3–CO–NH–CO–CH3: diacetamida

Si es sustituida, se especifica el radical unido al nitrógeno con la letra N.

CH3–CONH2 : etanamida (acetamida)

•

CH2=CH–CO–NH–CH3 : N-metilprop-2-enamida

Cuando no es la función principal, el grupo –CONH2 se nombra con el prefijo carbamoil- y el grupo –CO–NH–CH3 como metilcarbamoil-:

Se usa el sufijo -carboxamida para el grupo –CONH2 cuando el ácido de referencia se nombra usando carboxílico:

NH2CO–CH2–CH(CONH2)–CH2–CH2–CONH2 : butano-1,2,4-tricarboxamida

•

•

CH3–CH2–CH(CONH2)–CH2–CH2–COOH : ácido 4-carbamoilhexanoico

–CONH2 : benzamida

–CONHCH3 : N-metilbenzamida

CH3–CH2–CH2–CON(CH3)2 : N,N-dimetilbutanamida

CH3–CH2–CONH2 : propanamida

NITRILOSNITRILOS Tienen el grupo ciano: –C≡N

También se les denominan cianuros de alquilo (al sustituir el H del ácido cianhídrico o metanonitrilo, H –C≡Ν, por un radical)

El metanonitrilo es un líquidoq ,, volátil, , de olor a almendras,, único decarácter ácido, y muy venenoso (0,05 g es mortal). En disolución acuosa se llama ácido prúsico.

Se nombran añadiendo al nombre del hidrocarburo el sufijo -nitrilo

CH3–CH2 –CH2 –CN: butanonitrilo o cianuro de propilo CH3–CH2 –CN : propanonitrilo o cianuro de etilo

CH3 –CN : etanonitrilo (o cianuro de metilo o acetonitrilo)

CH2=CH–CN propenonitrilo ( o cianuro de vinilo)

–C≡N benzonitrilo (o cianuro de fenilo)

Cuando el grupo –C≡N no es el principal, se nombran con el prefijo -ciano.

CH3–CH2 –CH(CH3) –CN: 2-metilbutanonitrilo

CH3–CH2–CH(CN)–CH2–COOH : ácido 3-cianopentanoico

•

•

•

•

24

25

AMINASAMINAS Se consideran derivadas del amoniaco NH3 al sustituir uno, dos o los tres átomos de hidrógeno por radicales alquilos o arilos.Son gaseosas las más sencillas, pasando a líquidas o sólidas al aumentar su masa molecular.Las de menos masa molecular son solubles en agua debido a la polaridad del enlace N-H.Tienen carácter básico: reaccionan con los ácidos orgánicos dando sales.

Tienen muy mal olor: se forman en la descomposición de las proteínas.

Las aminas primarias se nombran añadiendo al nombre del radical el sufijo–amina

CH3–CH2–NH2: etilamina –NH2 : fenilamina (anilina)(industria de colorantes)

• En las aminas secundarias o terciarias, se escoge el radical mayor y los demásse nombran anteponiendo la letra N, en cursivaCH3–NH–CH2–CH3 : N-metiletilamina(CH3)2 N–CH=CH2 : N,N-dimetiletenilamina

• Si el grupo amino, –NH2, forma parte de una cadena compleja, su posición seindica con el localizador más bajo.

CH3–CH=CH–CH–CH3 CH3–CH–COOH| |

NH2pent-3-en-2-amina

NH2ácido 2-aminopropanoico

La mayoría tienen el grupo amino en el carbono más próximo al grupo carboxílico y se llaman α-aminoácidos.

Las proteínas están formadas por aminoácidos enlazados en cadena.

Gonzalo Mora Pérez

CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH3 : 1,2-dimetilpropilamina

•

CH3–CH2–CH(NH2)–COOH : ácido 2-aminobutanoico

Éste último es un aminoácido, un ácido orgánico en cuya molécula uno o más átomos de hidrógeno están sustituidos por el grupo amino, -NH2.

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NITRODERIVADOSNITRODERIVADOSSe consideran derivados de hidrocarburo, al sustituir un hidrógeno por el grupo nitro, -NO2. Se nombran indicando su posición con un localizador.CHCH3–CHCH2 –CHCH2 –NONO2 : 11-nititropropano

CH3–CH–CH2 –CH3 : 2-nitrobutano| NO2

NONO22

CH3 NO2 2,4,6-trinitrotolueno (TNT o trilita)NO2

22 22 22CH CH CH CH CONH22

Ejercicio: Formular los siguientes derivados nitogenados

33

CH3CH2NHCH3

CH3CH=CHCN

CH3CH2N(CH2CH3)CH2CH3

CH3CH(CH3)CN

pentanamida

N-metiletilamina

but-2-enonitrilo

N-metilprop ppanamida

trietilamina

metilpropanonitrilo

CH3 2CH CONHCH3

Gonzalo Mora Pérez

NONO22

NO2 1,3-dinitrobenceno

NONO22

HO NO2 2,4,6-trinitrofenolNO2

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N-metilbut-2-enamidaN-etiletanamida

Etanonitrilo

N-metilpropilamina

CH3CH=CHCONHCH3

CH3CONHCH2CH3

CH3C≡N

CH3CH2CH2NHCH3

N,N-dietilpropanamida

2-metilpropilamina(isobutilamina)

3 2 2 3

CH3CH2CON(CH2CH3)CH2CH3

CH3CH(CH3)CH2NH2

ISOMERÍAISOMERÍA (compuesto distintos con la misma fórmula molecular)

a

TIPOS DE ISOMERÍA

De cadena

De posición

ESTRUCTURAL

cis-trans

Isomería óptica

ESTEREOISOMERÍA

De función

mezcla racémica

dextro (+) levo (-)

Gonzalo Mora Pérez

Ejercicio: Nombrar los siguientes derivados nitogenados

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ISOMERÍA ESTRUCTURALISOMERÍA ESTRUCTURAL (diferente ordenación y/o unión de los átomos: distinta fórmula semidesarrollada).

•• De cadenaDe cadena: distinta posición de los átomos decarbono– (C4H10) metilpropano CH3CH(CH3)CH3(C4H10) metilpropano CH3CH(CH3)CH3

– y butano CH3CH2CH2CH3•• De posiciónDe posición: Un mismo grupo funcional en

distinta posición–propan-1-ol CH3CH2CH2OH

y CH CHOHCH– y CH3CHOHCH3

•• De funciónDe función: distinto grupo funcional– propanal CH3CH2CHO– y propanona CH3COCH3

Isomería CIS-TRANS O GEOMÉTRICA O ETILÉNICA(se diferencian por la orientación espacial de sus átomos en la molécula:

distinta fórmula desarrollada).

• Cis but-2-eno H H

Cis: cuando los dos sustituyentes o análogos se sitúan “al mismolado” del doble enlace. (el doble enlace impide la rotación)

C=CCH3 CH3

dicloroeteno

• Trans but-2-eno H CH3C=C

CH3 H• Tiene importancia en los seres vivos: feromonas

propan-2-ol

Gonzalo Mora Pérez

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ISOMERÍA ÓPTICA• Surgen por existir moléculas que no son superponibles con las

imágenes que darían en un espejo: moléculas quirales, no tienenplano ni centro de simetría.

• Para que haya isómeros ópticos es necesario que los cuatro sustitu-yentes unidos a un átomo de carbono sean “distintos” (carbonoyentes unidos a un átomo de carbono sean distintos (carbonoasimétrico o estereogénico). Se simbolizan con un asterisco *.

• A las dos formas se les denominan enantiómeros, tienen lasmismas propiedades pero uno desvían la luz polarizada en sentidode las agujas del reloj, positivo (+), dextrógiro, y el otro al contrario(-), levógiro.

• Con frecuencia los enantiómeros tienen diferentes propiedades• Con frecuencia, los enantiómeros tienen diferentes propiedadesbiológicas.

• Una mezcla equimolecular de dos enantiómeros se llama racémica,y es ópticamente inactiva.

• Pueden existir compuestos que posean más de un C asimétrico.

POLARIZACIÓNLa luz ordinaria (no polarizada) se considera que vibra en numerosas direcciones, todasellas formando ángulo recto con la dirección del rayo luminoso. Se denomina luzpolarizada plana a aquella cuyas vibraciones están restringidas a una única dirección en elespacio Luz

polarizada

Lámpara Filtromonocromador

Filtropolarizador

Sustancia a estudiar Analizador

Si el (S)-2-butanol está presente, el efecto se neutraliza(R)-2-butanol

Gonzalo Mora Pérez

30

• Se atribuye un orden de preferencia a los cuatro sustituyentes (porel número atómico).

• Se sitúa el sustituyente de menor preferencia, el 4, hacia atrás y seobserva el triángulo que forman los otros tres. Si el orden 1-2-3sigue las agujas del reloj el isómero se denomina RR (rectus) y si

jsigue el contrario se denomina SS (sinister).2-hidroxi-propanoico (ácido láctico)

OH OHC H H C

CH3 COOH COOH CH3

R S

espejo

R SBromoclorofluorometano

Br BrC H H C

F Cl Cl F

Ejercicio: Formula y nombra todos los isómeros posibles (estructurales y geométricos) del 2-butanol indicando el tipo de isomería en cada caso.butan-2-ol CH3CHOHCH2CH3

De cadena:metilpropan-2-ol CH3COH(CH3)CH3

D i ióDe posición: butan-1-ol CH2CH2CH2CHOH

De función:Dietiléter CH3CH2OCH2CH3

CH3OCH2CH2CH3

OH HO C H H C

H3C C2H5 H5C2 CH3

metilpropiléter Estereoisomería:

R-butan-2-ol S-butan-2-ol

Gonzalo Mora PérezGonzalo Mora Pérez

1

23

4

1

23

4

El petróleo, fuente de hidrocarburos

El petróleo (“aceite de roca”) o crudo es un líquido espeso, menos denso que el agua, de color oscuro y fuerte olor, que se ha ido formando desde hace millones de años por la descomposición, a altas temperaturas y elevadas presiones, de microorganismos, vegetales y animales que vivían en mares poco profundos, en lagunas o en desembocaduras de los ríos.

Químicamente está formado por una mezcla de hidrocarburos ( más de 200), algunos combinados con azufre, nitrógeno,…

Destilación

Consiste en calentar el crudo hasta temperaturas cercanas a los 500ºC: los vapores ascienden por una columna y se van condensando en unas bandejas o platos de condensación (unos 30),situados a diferentes alturas. Los más volátiles, como las gasolinas, se condensan en las bandejas superiores y los menos, como el alquitrán, en las inferiores. Los que nos se condensan, como el propano o el butano, se envasan en tanques de acero.

El craqueo

Consiste en la ruptura (cracking) de las cadenas carbonadas más complejas en otras sencillas, como el butano y gasolinas, que son más demandadas. Puede hacerse de dos formas: por craqueo térmico o catalítico.

El refino

Es un conjunto de tratamiento que se realizan a las fracciones de la destilación, para convertirlas en productos útiles para la comercialización y consumo: eliminación del azufre, agregación de aditivos,…

Gonzalo Mora Pérez

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