QUÍMICA ORGÁNICA INTRODUCCIÓN
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QUÍMICA ORGÁNICA 1 QUÍMICA ORGÁNICA INTRODUCCIÓN La química orgánica es el estudio de los hidrocarburos y sus derivados, ya sean producidos por los seres vivos u obtenidos por síntesis. Y el objeto de la misma no es otro que el estudio de los citados compuestos, que existen en gran número. Al ser éstos muy diferentes, en sus propiedades de las combinaciones que tienen los demás elementos, puede fácilmente comprenderse la importancia de esta gran división de la química descriptiva. Durante mucho tiempo, las sustancias orgánicas se produjeron exclusivamente a expensas de los seres vivos animales o vegetales y se llegó a pensar que la intervención de la vida era indispensable para llegar a elaborar está materia. Posteriormente, la realización de síntesis orgánicas, a partir de sustancias minerales, desmintió por completó esta teoría. En la actualidad, la inmensa mayoría de los compuestos orgánicos se pueden obtener por vía sintética, aunque la industria prefiere, en ciertos casos, recurrir a procedimientos de extracción para sustancias como el azúcar, caucho, celulosa, almidón, etc. Sin embargo, algunas síntesis, como las del metanol y el ácido acético, pueden competir desde el punto de vista económico con los procesos de extracción correspondiente. Se conocen moléculas orgánicas que contienen miles de átomos, cuyo ordenamiento puede ser muy complicado, aún en moléculas relativamente pequeñas. Uno de los principales problemas en química orgánica es encontrar cómo se ordenan los átomos en las moléculas, o sea, determinar las estructuras de los compuestos. Hay muchas maneras en que estas complicadas moléculas pueden romperse o reordenarse para generar moléculas nuevas; hay muchas formas de agregar átomos a estas moléculas o de sustituir átomos nuevos por antiguos. Una parte importante de la química orgánica se dedica a encontrar estas reacciones, cómo suceden y cómo pueden emplearse para sintetizar las sustancias que se requieren EL ÁTOMO DE CARBONO Y EL ENLACE QUIMICO El estudio de la química orgánica moderna exige un conocimiento claro de las características fundamentales del átomo de carbono y del enlace covalente El átomo de carbono la base fundamental de la química orgánica estructural es el átomo de carbono. Sus características sobresalientes son: 1) El hecho de ser tetravalente es decir, que se puede ligar con cuatro átomos o grupos, iguales o diferentes. 2) Su capacidad para formar enlaces estables consigo mismo.
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QUÍMICA ORGÁNICA
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QUÍMICA ORGÁNICA
INTRODUCCIÓN
La química orgánica es el estudio de los hidrocarburos y sus derivados, ya sean producidos por los seres
vivos u obtenidos por síntesis. Y el objeto de la misma no es otro que el estudio de los citados
compuestos, que existen en gran número. Al ser éstos muy diferentes, en sus propiedades de las
combinaciones que tienen los demás elementos, puede fácilmente comprenderse la importancia de esta
gran división de la química descriptiva.
Durante mucho tiempo, las sustancias orgánicas se produjeron exclusivamente a expensas de los seres
vivos animales o vegetales y se llegó a pensar que la intervención de la vida era indispensable para llegar
a elaborar está materia. Posteriormente, la realización de síntesis orgánicas, a partir de sustancias
minerales, desmintió por completó esta teoría. En la actualidad, la inmensa mayoría de los compuestos
orgánicos se pueden obtener por vía sintética, aunque la industria prefiere, en ciertos casos, recurrir a
procedimientos de extracción para sustancias como el azúcar, caucho, celulosa, almidón, etc. Sin
embargo, algunas síntesis, como las del metanol y el ácido acético, pueden competir desde el punto de
vista económico con los procesos de extracción correspondiente.
Se conocen moléculas orgánicas que contienen miles de átomos, cuyo ordenamiento puede ser muy
complicado, aún en moléculas relativamente pequeñas. Uno de los principales problemas en química
orgánica es encontrar cómo se ordenan los átomos en las moléculas, o sea, determinar las estructuras de
los compuestos.
Hay muchas maneras en que estas complicadas moléculas pueden romperse o reordenarse para generar
moléculas nuevas; hay muchas formas de agregar átomos a estas moléculas o de sustituir átomos nuevos
por antiguos. Una parte importante de la química orgánica se dedica a encontrar estas reacciones, cómo
suceden y cómo pueden emplearse para sintetizar las sustancias que se requieren
EL ÁTOMO DE CARBONO Y EL ENLACE QUIMICO
El estudio de la química orgánica moderna exige un conocimiento claro de las características
fundamentales del átomo de carbono y del enlace covalente
El átomo de carbono
la base fundamental de la química orgánica estructural es el átomo de carbono. Sus características
sobresalientes son:
1) El hecho de ser tetravalente es decir, que se puede ligar con cuatro átomos o grupos, iguales o
diferentes.
2) Su capacidad para formar enlaces estables consigo mismo.
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3) Su estructura tetraédrica
Estas propiedades hacen del carbono un elemento único y extraordinario, capaz de formar cadenas
extremadamente largas y complejas, lo mismo que anillos carbonados de muy diversas formas y tamaños.
Se conocen ya unos cinco millones de compuestos orgánicos, de los cuales un gran número ha sido
preparado en el laboratorio, y se cree que las posibilidades de síntesis son infinitas
El hecho de que las cuatro valencias del carbono están dirigidas hacia los vértices de un tetraedro regular,
cuyos ángulos son de 109º28´, es la causa de que las cadenas carbonadas no sean lineales sino en forma de
zigzag y con ángulos cercanos al valor teórico
ORBITALES ATÓMICOS
La región en el espacio en la que es probable que se encuentre un electrón se denomina orbital. Este se
evidencia como una expresión matemática que describe el comportamiento de un electrón al moverse en
la cercanía de un núcleo cargado positivamente. Hay diferentes tipos de orbitales, con tamaño y formas
diferentes, y que están dispuestos en torno al núcleo de maneras específicas. El tipo particular de orbital
que ocupa un electrón depende de su energía. Es importante conocer especialmente las formas de estos
orbitales y sus posiciones recíprocas, puesto que determinan la disposición espacial de los átomos de una
molécula e incluso ayudan a determinar su comportamiento químico.
Es útil visualizar un electrón como si se difundiera para formar una nube. La forma de la nube es la forma
del orbital. La nube no es uniforme, sino que es más densa en aquellas regiones en las cuales la
probabilidad de hallar el electrón es máxima, o sea, en aquellas regiones donde la carga negativa
promedio, o densidad electrónica, es máxima.
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Forma de los orbitales atómicos;
Descripción Forma
El orbital correspondiente al nivel
energético más bajo se denomina 1s, y
es una esfera cuyo centro coincide con
el núcleo del átomo,
En el nivel energético siguiente se
encuentra el orbital 2s, que también es
una esfera con su centro en el núcleo
atómico, y es naturalmente mayor que
el 1s: la mayor energía (menor
estabilidad) se debe a la mayor
distancia promedio entre el electrón y el
núcleo, con la consiguiente disminución
de la atracción electrostática.
A continuación hay tres orbitales de
igual energía, llamados orbitales 2p,
ilustrados en la figura. Cada orbital 2p
tiene forma de huso y consta de dos
lóbulos entre los cuales está el núcleo
atómico. El eje de cada orbital 2p es
perpendicular a los ejes de los otros
dos. Se diferencian por los símbolos
2px, 2py y 2pz, en los que x, y, z son
los ejes correspondientes.
Orbitales atómicos
(a) Sección transversal mostrando los
dos lóbulos de un orbital individual.
(b) Forma aproximada de pares de
elipsoides distorsionados.
(c) Representación como pares de
esferas que no llegan a tocarse.
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Un orbital no tiene un límite definido, puesto que hay una probabilidad, aunque muy pequeña, de
encontrar el electrón esencialmente separado del átomo, e incluso sobre otro átomo. Sin embargo, la
probabilidad decrece muy rápidamente más allá de cierta distancia del núcleo.
EL ENLACE COVALENTE
Para que se forme un enlace covalente, deben ubicarse dos átomos de manera tal que el orbital de uno de
ellos solape al orbital del otro; cada orbital debe contener solamente un electrón. Cuando sucede esto,
ambos orbitales atómicos se combinan para formar un solo orbital de enlace ocupado por ambos
electrones, que deben tener espines opuestos, Cada electrón dispone del orbital de enlace entero, por lo
que puede considerarse como perteneciente a ambos núcleos atómicos.
ORBITALES MOLECULARES
Para que se pueda formar un enlace covalente entre dos átomos es necesario que estos se acerquen en tal
forma que el orbital atómico del uno se superponga al del otro y se produzca una interpenetración. Al
combinarse los dos orbitales atómicos, se forma uno nuevo, el orbital molecular que rodea simétricamente
a los dos núcleos. Lo mismo que en el caso de los orbitales atómicos, el orbital molecular sólo puede estar
ocupado por un máximo de dos electrones.
El orbital sigma (σ)
Este orbital de enlace tiene aproximadamente la forma que se espera obtener de la fusión de dos orbitales
s. Tal como indica la figura tiene aspecto de salchicha, cuyo eje mayor coincide con la línea que une los
núcleos; en torno a este eje, es cilíndricamente simétrico, o sea, un corte de esta salchicha es circular. Los
orbitales de enlace que tienen este aspecto, se denominan orbitales σ (orbitales sigma) y los enlaces
correspondientes son los enlaces σ. Se puede visualizar la molécula de hidrógeno como formada por dos
núcleos sumergidos en una sola nube electrónica con forma de salchicha. La densidad máxima de la nube
está en la región entre ambos núcleos, donde la carga negativa es atraída más intensamente por las dos
A manera de ejemplo, considérese la formación de la molécula de hidrógeno, H2, a partir de dos átomos.
Cada átomo de hidrógeno tiene un electrón, el cual ocupa el orbital 1s. Para que se forme un enlace,
ambos núcleos deben acercarse lo suficiente para que se produzca el solapamiento de los orbitales
atómicos (como lo expone la figura). Para el hidrógeno, el sistema más estable resulta cuando la distancia
entre los núcleos es de 0.74 A, denominada longitud de enlace.
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Formación del orbital sigma en la molécula de hidrógeno: (a) Orbitales s separados, (b) solapamiento de
orbitales s, (c) y (d) el orbital de enlace sigma. Como indica el ejemplo, un enlace covalente resulta del
solapamiento de dos orbitales atómicos para formar un orbital de enlace ocupado por un par de electrones.
Cada tipo de enlace covalente se caracteriza por una longitud y una fuerza características.
El orbital pi (π)
Cuando los átomos interaccionantes disponen de orbitales atómicos 2p con electrón solitario, se forma un
orbital molecular diferente que no es rotacionalmente simétrico alrededor del eje que conecta los dos
núcleos. Y se llama orbital molecular pi. La unión resultante es un enlace pi;
El concepto de solapamiento es el que proporciona el puente mental entre orbitales atómicos y de enlace.
El solapamiento de orbitales atómicos significa que el orbital de enlace ocupa gran parte de la región
espacial previamente cubierta por ambos orbitales atómicos. En consecuencia, un electrón de un átomo
puede permanecer en gran medida en su ubicación original, favorable con respecto a su núcleo, y ocupar,
al mismo tiempo, una posición favorable similar con respecto al segundo núcleo; por supuesto, esto
mismo vale para el otro electrón.
HIBRIDACIÓN DE ORBITALES ÁTOMICOS
El concepto de traslape de los orbitales atómicos se puede aplicar también a moléculas poli atómicas. Sin
embargo, un esquema satisfactorio del enlace también debe explicar la geometría molecular. A
continuación se mostraran los aspectos generales que resumen la hibridación:
El concepto de hibridación no se aplica a átomos aislados. Es un modelo teórico que sólo se utiliza
para explicar el enlace covalente
La hibridación es la mezcla de, por lo menos, dos orbitales atómicos no equivalentes, por ejemplo
orbitales s y p. Como consecuencia, un orbital híbrido no es un orbital atómico puro. Los orbitales
híbridos y los orbitales atómicos puros tienen formas muy diferentes.
El número de orbitales híbridos generados es igual al número de orbitales atómicos puros que
participan en el proceso de hibridación.
La hibridación requiere de energía; sin embargo, el sistema recupera de sobra esta energía durante
la formación del enlace
Los enlaces covalentes en las moléculas y en los iones poli atómicos se forman por el traslape de
orbitales híbridos, o de orbitales con orbitales puros. Como consecuencia, el esquema de
hibridación en el enlace está en el contexto de la teoría del enlace de valencia; se supone que los
electrones en una molécula ocupan orbitales híbridos de los átomos individuales
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La siguiente tabla resume las hibridaciones sp, sp2 y sp3
Orbitales
atómicos
puros del
átomo central
Hibridación del
átomo central
Número de
orbitales
híbridos
Forma de los orbitales híbridos Ejemplos
s, p sp 2
Etino
C2H2
s, p, p sp2 3
Eteno
C2H4
s, p, p, p sp3 4
Metano
CH4
El extenso campo de los compuestos del carbono
Actualmente se conocen más de cinco millones de compuestos orgánicos con un ritmo de crecimiento de
100.000 compuestos nuevos al año. Este elevado número de compuestos tienen como elemento básico de
su constitución molecular al átomo de carbono unido, sobre todo, a los elementos oxígeno e hidrógeno,
también a los halógenos y a veces S y P.
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A diferencia de los compuestos inorgánicos, los orgánicos presentan las siguientes características:
1 La gran mayoría de enlaces son de tipo covalente.
2 Puntos de fusión y de ebullición bajos respecto a los compuestos inorgánicos.
3 Poco solubles en agua.
4 Moléculas apolares o poco polares.
5 Presentan reacciones lentas y complejas.
6 Estructuras moleculares complicadas, especialmente las de origen natural.
7 Se descomponen al calentarlos.
TIPOS DE ÁTOMOS DE CARBONO.
Los átomos de carbono se clasifican de acuerdo con el número de átomos de carbono adicionales al cual
están unidos, así:
a) Carbono primario es aquel que esta unido a un solo carbono.
b) Carbono secundario, esta unido a otros dos carbonos.
c) Carbono terciario, esta unido a tres carbonos.
d) Carbono cuaternario, esta unido a cuatro carbonos.
TIPOS DE ÁTOMOS DE HIDRÓGENOS.
Los átomos de hidrógenos se clasifican de acuerdo al tipo de carbono al cual van unidos, así:
a) Hidrógeno primario, cuando esta unido a un carbono del tipo primario.
b) Hidrógeno secundario, cuando esta unido a un carbono del tipo secundario.
c) Hidrógeno terciario, cuando esta unido a un carbono del tipo terciario.
En la siguiente estructura están presentes los siguientes tipos de carbonos e hidrógenos;
a) Carbonos primarios; son los carbonos marcados con los números, 1, 7, 8, 9, 10 y 11.
b) Carbonos secundarios; son los marcados con los números, 3 y 5.
c) Carbonos terciarios: son los carbonos marcados con los números 2 y 6.
d) Carbono cuaternario; es el carbono marcado con el número 4.
a) Hidrógenos primarios, están unidos a los carbonos 1, 7, 8, 9, 10 y 11
b) Hidrógenos secundarios, están unidos a los carbonos 3 y 5.
c) Hidrógenos terciarios, están unidos a los carbonos 2 y 6.
8CH3 9CH3
10CH3
l l l 1CH3 – 2CH – 3CH2 – 4C – 5CH2 – 6CH – 7CH3
l 11CH3
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FÓRMULAS QUÍMICAS EN ORGÁNICA.
Fórmula molecular (Condensada): Se escriben los símbolos de los elementos que forman el compuesto y
el número de átomos de cada uno de ellos por medio de un subíndice.
Fórmula desarrollada (Estructural): Se escriben todos los átomos y todos los enlaces (guiones).
Fórmula semidesarrollada (Estructural condensada): Se escriben todos los átomos, pero, solo se escriben
los enlaces carbono-carbono representados por guiones, los enlaces carbono-hidrógeno no se escriben, van
sobreentendidos.
ISÓMEROS.
“Los compuestos que poseen la misma fórmula molecular, pero diferentes fórmulas desarrolladas
(estructurales) reciben el nombre de isómeros” (del griego, iso, igual; meros, parte). El fenómeno que
describe la existencia de estos compuestos se denomina isomería. En el estudio de los compuestos
orgánicos y biológicos se recurrirá a la isomería en muchas ocasiones.
SERIES HOMÓLOGAS.
“Una familia de compuestos semejantes constituye una seria homóloga” (homos, igual). Los miembros
individuales de la serie son homólogos. Las características de una serie homóloga son:
1. Todos los compuestos de la serie contienen los mismos elementos.
2. todos los miembros de una serie homóloga se representan por una fórmula general simple.
3. La fórmula molecular de cada homólogo difiere de la que precede y de la que le sucede en una cantidad
constante – CH2 –
CH4 C2H6 C3H8 C4H10
Metano Etano Propano Butano
CH4 CH3 – CH3 CH3 – CH2 – CH3 CH3 – CH2 – CH2 – CH3
Metano Etano Propano Butano
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EJERCICIOS
1. Describa brevemente el experimento de Wohler y su importancia en el desarrollo de la química
orgánica.
2. ¿Qué propiedad del átomo de carbono explica la existencia de tantos compuestos orgánicos?.
3. Enumere las diferencias entre los compuestos orgánicos e inorgánicos.
4. Represente la estructura del propano, CH3 – CH2 – CH3, empleando una fórmula electrónica de puntos.
(Estructuras de Lewis).
5. Defina los siguientes términos e ilústrelos con un ejemplo adecuado.
a) Fórmula empírica.
b) Fórmula molecular.
c) Fórmula estructural.
d) Isómeros.
e) Grupo funcional.
6. Se determino de que un compuesto orgánico contenía un total de cinco átomos de carbono. La
estructura del mismo no presentaba ramificaciones. Escriba; a) La fórmula desarrollada del mismo. b) La
fórmula semidesarrollada c) La fórmula molecular. d) ¿Qué tipos de carbonos e hidrógenos hay en ese
compuesto y cuantos hay de cada uno?.
7. Un compuesto de naturaleza orgánica solo contiene en su molécula C e H. Se determino que posee una
estructura con dos ramificaciones, de un carbono cada una. El número total de átomos de carbono en el
compuesto es siete. Escriba: a) La fórmula; desarrollada, la semidesarrollada, la molecular. b) ¿Qué tipos
de átomos de carbonos e hidrógenos hay en ese compuesto y la cantidad.
8. Se determino que un compuesto orgánico poseía en su molécula un total de diez átomos de carbono. El
compuesto presentaba tres ramificaciones. Escriba:
a) La fórmula desarrollada.
b) La fórmula semidesarrollada.
c) La fórmula molecular.
d) ¿Cuántos tipos de carbonos e hidrógenos hay presentes en el compuesto?.
e) ¿Cuántos carbonos e hidrógenos hay de cada tipo?-
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ALCANOS.
HIDROCARBUROS:
Son compuestos orgánicos que solo contienen en sus moléculas átomos de carbono e hidrógenos.
LOS ALCANOS.
Son los hidrocarburos que contienen en sus moléculas sólo enlace sencillos carbono-carbono y
carbono-hidrógeno. Constituyen la clase más sencilla y menos reactiva de los compuestos orgánicos, se
conocen también con el nombre de parafinas.
Serie homóloga de los alcanos: “Una serie de compuestos cuyos miembros sólo difieren uno del otro
(consecutivos) en una cantidad constante forman una serie homóloga”. Los alcanos son compuestos con
fórmula general CnH2n+2. El hidrocarburo más simple es el metano CH4 (n = 1). Los hidrocarburos de
cadena lineal se denominan hidrocarburos normales. Los cuatro primeros miembros de la familia de
hidrocarburos lineales son los siguientes:
ISÓMEROS
Dos compuestos químicos diferentes con la misma fórmula molecular se denominan isómeros. El número
de alcanos isoméricos aumenta al aumentar número de átomos de carbono, el fenómeno de la isomería es
muy frecuente en los compuestos orgánicos, existiendo gran cantidad de los mismos.
Hidrocarburo (C e H)
Alifáticos Aromáticos
Alcanos Alquenos Alquinos Ciclo
alcanos
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Existe un único hidrocarburo con la fórmula molecular CH4, uno sólo con la fórmula molecular C2H6 (el
etano), uno sólo con la fórmula molecular C3H8 (el propano), pero sin embargo existen dos alcanos con la
fórmula molecular C4H10: el butano y el 2-metilpropano:
Para la fórmula molecular C5H12 existen tres alcanos isómeros:
n-pentano iso-pentano neo-pentano
En la tabla siguiente se indican los puntos de fusión y de ebullición, así como el número de isómeros de
algunos alcanos de cadena lineal.
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ESTRUCTURA
El alcano más simple es el metano CH4. Desde el siglo pasado se había demostrado mediante hechos
experimentales que la estructura del metano tenía una forma tetraédrica. Sin embargo, la justificación de
esta estructura no pudo hallarse hasta el desarrollo de la teoría mecano cuántica entre los años 1920 y
1930.
Un átomo de carbono en su estado fundamental tiene dos electrones desapareados.
Se debería esperar que en lugar de formar CH4, el carbono se uniera sólo a dos átomos de hidrógeno y
formara CH2, dejando vacío un orbital 2p. El CH2 es una especie química conocida, llamada carbeno, pero
es una sustancia muy reactiva y de tiempo de vida media muy corto. Por adición de 96 kcal/mol de energía
a un átomo de carbono, uno de los electrones 2s puede promocionarse hasta alcanzar el orbital vacío 2p,
dando lugar a la configuración electrónica indicada a continuación:
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Al promocionar un electrón desde el orbital 2s al 2p el átomo de carbono tiene disponibles cuatro
electrones para formar cuatro enlaces covalentes y de esta forma puede conseguir la configuración
electrónica de gas noble.
La formación de un enlace covalente produce un descenso de energía en el sistema. Por ejemplo, la
formación de un enlace C-H produce un descenso de energía de 87 kcal/mol. Por tanto la formación de
dos enlaces covalentes más en el átomo de carbono provoca un descenso de 174 kcal/mol de energía que
compensa sobradamente los 96 kcal/mol que se requieren para promover al átomo de carbono
desde el estado fundamental al estado excitado.
Este razonamiento explica por qué el átomo de carbono tiende a ser tetravalente en lugar de divalente. Sin
embargo, no explica la forma tetraédrica de la molécula de metano. Si admitimos que el átomo de carbono
en la molécula de metano participa con el orbital 2s y los tres orbitales 2p, hay que concluir que se
formarían tres enlaces covalentes por solapamiento C2p-H1s, y el cuarto enlace covalente se formaría por
solapamiento C2s-H1s. Esto significaría que tres de los ángulos H-C-H serían de 90º, y
los otros quedarían indeterminados.
El sistema de un orbital 2s y tres orbitales 2p, mutuamente perpendiculares, es una solución satisfactoria
aproximada para la ecuación de Schroedinger para la capa n=2, pero pueden formularse combinaciones
lineales de estos cuatro orbitales que también sean soluciones satisfactorias para la ecuación de
Schroedinger. Matemáticamente está permitido combinar los orbitales 2s y 2p de cualquier modo, con la
condición de que en la formación de los cuatro orbitales nuevos se empleen exactamente un orbital s y tres
p. Una forma de llevar a cabo tal combinación consiste en formar cuatro orbitales nuevos, cada uno de los
cuales tiene ¼ de carácter s y ¾ de carácter p. Los cuatro orbitales híbridos son entonces equivalentes
entre sí y, teniendo en cuenta que contienen triple carácter p que s, se les denomina híbridos sp3.
El contorno de densidad electrónica de un orbital sp3 presenta dos lóbulos, como un orbital p, pero en este
caso los lóbulos son bastante desiguales en tamaño.
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Para formar un enlace fuerte es necesario que los electrones estén situados entre los núcleos de los átomos.
Un orbital sp3 puede situar mucha más densidad electrónica, en una dirección determinada, que la que
sitúa un orbital s o un orbital p.
Por consiguiente, un enlace covalente que se forme con la participación de un orbital sp3 del átomo de
carbono será más fuerte que un enlace covalente en el que participe un orbital p o un orbital s.
La energía de un enlace covalente que se forma mediante el solapamiento entre el orbital híbrido sp3 del
carbono y el orbital 1s del hidrógeno es de 103 kcal/mol, mientras que los enlaces covalentes
correspondientes C2p-H1s y C2s-H1s tienen una energía de 60 kcal/mol y 80 kcal/mol.
Los cuatro orbitales híbridos sp3 del carbono se sitúan en direcciones tales que forman entre ellos ángulos
de 109.5º, como si se dirigieran hacia los vértices de un tetraedro regular.
Los orbitales híbridos sp3 dan la mejor explicación para la formación de enlaces en los hidrocarburos
saturados porque el átomo de carbono tiene la misma energía, tanto si está hibridizado como si no lo está,
pero la configuración hibridizada puede formar enlaces más fuertes.
La geometría tetraédrica tiene una ventaja adicional puesto que permite que los núcleos de hidrógeno
estén lo más alejados posibles entre sí para una longitud de enlace C-H. Y puesto que estos núcleos están
todos cargados positivamente, cuanto más alejados estén, en igualdad de otras condiciones, menor será la
energía del sistema.
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La molécula del metano es un tetraedro perfecto con ángulos de enlace de 109.5º. La distancia de enlace
C-H es de 1.09 Å. La hibridación sp3 en el átomo de carbono explica la estructura del metano. Cada enlace
C-H se forma por solapamiento de un orbital sp3 del carbono con un orbital 1s del hidrógeno.
El etano CH3-CH3 está compuesto por dos grupos metilo. Cada átomo de carbono presenta una
hibridación sp3 y se une a los átomos de hidrógeno mediante un enlace s formado por solapamiento del
orbital 1s del hidrógeno con un orbital sp3 del carbono. Además, existe un enlace sigma C-C formado por
el solapamiento de un orbital sp3 de un carbono con el otro orbital sp3 del otro átomo de carbono. Los dos
grupos metilo no están fijos en una posición determinada, sino que pueden girar con relativa
libertad alrededor del enlace sigma que mantiene unidos a los dos átomos de carbono. El enlace s
mantiene el solapamiento lineal cuando giran los átomos de carbono.
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NOMENCLATURA DE LOS ALCANOS
Si todos los hidrocarburos saturados fueran alcanos normales (lineales) se podrían nombrar fácilmente por
cualquier método que reflejara el número de carbonos de cada uno de ellos. Sin embargo, los alcanos con
más de tres átomos de carbono pueden existir como isómeros estructurales. Generalmente se nombran los
alcanos bajo el criterio de dos sistemas de nomenclatura;
A) Sistema común.
Los tres primeros alcanos reciben sus nombres triviales:
Sin embargo, es posible escribir dos (y sólo dos) fórmulas estructurales para el butano, en realidad existen
dos compuestos distintos de fórmula C4H10.
iso-butano
Para la fórmula molecular C5H12 se pueden escribir tres fórmulas estructurales diferentes, y para eso se
utilizan tres prefijos distintos, uno para cada compuesto.
n-pentano iso-pentano neo-pentano
Para los homólogos superiores de esta serie, así como para otras clases de compuestos orgánicos, el
sistema que emplea prefijos resulta inadecuado. Para abordar este problema, en 1892, se realizó una
reunión de químicos en Ginebra, de la reunión salió un sistema simple, sin ambigüedades, para dar
nombre a todos los compuestos orgánicos.
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B) Sistema IUPAC.
El sistema esta basado en una serie de reglas de estricto cumplimiento, las cuales son:
Regla 1. Identificar la cadena principal (cadena más larga continúa de átomos de carbono). A ella le
corresponderá el nombre base del hidrocarburo principal. Para los cuatro primeros se conservan sus
nombres triviales; metano, etano, propano y butano. A partir de cinco carbonos el nombre se forma a
partir de una raíz de origen griego que indica el número de átomos de carbono de la cadena. Por ejemplo,
cinco átomos se nombran utilizando el prefijo penta, para seis carbonos hexa, para siete hepta, para ocho
octa, para nueve nona, mientras que una de diez átomos se nombra mediante el prefijo deca. Para
completar el nombre fundamental de un alcano se añade a la raíz la terminación ano. Si hay dos o más
cadenas con igual número de carbonos, se escoge la que tenga mayor número de ramificaciones.
Por ejemplo, el compuesto que se representa enseguida se designará como un hexano, porque la cadena
continua más larga contiene seis carbonos.
La cadena continua más larga no siempre será obvia en la representación de la fórmula. Obsérvese por
ejemplo el alcano que se muestra a continuación.
Éste se identifica como heptano porque la cadena más larga contiene siete átomos de carbono.
Regla 2. Numerar los átomos de la cadena principal, de tal modo, que los números que se le asignen a las
cadenas laterales (sustituyentes) sean los más bajos posibles.
Aplicando esta regla, se numeran los dos alcanos cuyas fórmulas se representan enseguida.
Regla 3. El compuesto será un alquilalcano. Para nombrar a las cadenas laterales se cambia la terminación
ano, que le correspondería al hidrocarburo, por la terminación ilo. Por ejemplo, un grupo CH3- unido a la
cadena principal se le denomina metilo, un grupo CH3-CH2- se denomina etilo y así sucesivamente. A
continuación se indica la numeración de la cadena principal y la nomenclatura de un hidrocarburo
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3
l CH3
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3
l CH2 – CH3
6 5 4 3 2 1
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3
l CH3
7 6 5 4 3
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3
l 2CH2 – 1CH3
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ramificado. Se nombra el sustituyente y se indica su posición en la cadena principal por medio de un
número.
El nombre base se coloca en último término y el grupo sustituyente, precedido por el número que designa
su posición en la cadena, se coloca en primer lugar. Los números se separan de las palabras mediante un
guión.
Regla 4. Cuando hay dos o más sustituyentes, dar a cada sustituyente un número correspondiente a su
posición en la cadena más larga. Por ejemplo el compuesto que se representa a continuación;
Los grupos pueden enumerarse en orden de complejidad (o sea, metilo antes de etilo) o alfabéticamente
(etilo, antes de metilo).
Regla 5. Cuando hay dos o más sustituyentes en el mismo carbono, se utilizará ese número dos veces.
Regla 6. Cuando en la cadena principal hay dos o más grupos iguales se utiliza un prefijo di, tri, tetra etc.
Para separar los números entre sí se utilizan comas. Por ejemplo:
6 5 4 3 2 1
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3
l
CH3
2 - Metilhexano
7 6 5 4 3
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3
l
2CH2 – 1CH3
3 - Metilheptano
1 2 3 4 5 6 7
CH3 – CH – CH2 – CH2 – CH – CH2 – CH3
l l CH2 – CH3 CH3
2-Etil-5-metilheptano o 5-Metil-2-etilheptano
CH3
1 2 l 4 5 6 7
CH3 – CH2 – 3C – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
l CH2 – CH3
3-Etil-3-metilheptano o 3-Metil-3-etilheptano
CH3
1 2 l 4 5 6 7
CH3 – CH2 – 3C – CH2 – CH – CH2 – CH3
l l CH2 CH3
3,3,5-Trimetilheptano
QUÍMICA ORGÁNICA
19
La aplicación de estas seis reglas permite dar nombre a la mayoría de los alcanos que se encontrarán en
este material. Sin embargo, en algunas ocasiones se requerirán tres reglas más.
Regla 7. Cuando existan dos cadenas de igual longitud que puedan seleccionarse como cadena base, se
escogerá aquella que tenga mayor número de sustituyentes.
Regla 8. Cuando la primera ramificación se presente a una distancia igual de cualquier extremo de la
cadena más larga, escójase el nombre que dé la combinación de números más bajo posible.
Regla 9. Por último, si las cadenas laterales son complejas, se nombran de forma independiente y se
colocan, encerradas dentro de un paréntesis. Para el grupo sustituyente complejo se toma la cadena más
larga como grupo alquilo básico, a este se le numera iniciando con el átomo de carbono que esta unido a la
cadena principal, los sustituyentes del grupo alquilo básico se nombran con sus números apropiados.
CH3 CH3
1 2 l 4 l 6 7
CH3 – CH – 3CH – CH – 5CH – CH2 – CH3
l l CH3 CH2 – CH2 – CH3
2,3,5-Trimetil-4-npropilheptano
CH3 CH3
1 2 l 4 5 l 7
CH3 – CH – 3CH – CH – CH2 – 6CH – CH3
l CH3
2,3,6-Trimetilheptano
No 2,4,5-Trimetilheptano
QUÍMICA ORGÁNICA
20
En la siguiente tabla se dan los nombres no sistemáticos de algunos sustituyentes alquilo: Con frecuencia
se emplea el símbolo R- para representar cualquier grupo alquilo (radical), de forma que R-H simboliza
cualquier alcano.
CH3 CH3
l l
1CH – 2CH – 3CH3
1 2 3 4 l 6 7 8 9
CH3 – CH – CH2 – CH – 5CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
l l CH3 CH2 – CH3
5-(1,2-dimetilpropil)-4-etil-2-metil-nonano
QUÍMICA ORGÁNICA
21
H2C
H2C CH2
C
C CH H
HH
H H
CICLOPROPANO
Ciclobutano Ciclopentano Ciclohexano Cicloheptano
CICLO ALCANOS
Son hidrocarburos de cadena cerrada, donde existen enlaces simples de carbono-carbono. Para representar
a los cicloalcanos, se puede utilizar representaciones prácticas, donde cada vértice nos indica un átomo de
carbono y cada segmento que los une nos representa un enlace simple. En este caso utilizaremos figuras
geométricas (Polígonos).
Por ejemplo: Ciclo propano
Serie homóloga de los cicloalcanos. Los cicloalcanos forman una serie homóloga cuyos miembros
responden a la fórmula general: CnH2n. Obsérvese que el cicloalcano tiene dos átomos de hidrógeno
menos que el alcano correspondiente a igual número de carbono.
NOMENCLATURA PARA CICLO ALCANOS
1 Para ciclo alcanos que no tienen grupos sustituyentes. Se nombran usando el prefijo CICLO y el nombre
del alcano correspondiente a igual número de carbonos.
2 Para cicloalcanos sustituidos:
a) Para cicloalcanos mono sustituidos: se nombra el sustituyente y se da el nombre del anillo. No es
necesario numerar el anillo.
QUÍMICA ORGÁNICA
22
CH3
CH3
CH3
Br
Cis,Trans-1,2,4-trimetilciclohexano 4-bromo-1-etil-2-metilciclooctano
b) Para cicloalcanos con dos o más sustituyentes. Se numera el anillo, la numeración se realiza de modo
que se asignen los números más bajos a los sustituyentes. En caso de no decidir, se numera teniendo en
cuenta el orden alfabético de los sustituyentes.
3 Los ciclos alcanos también se comportan como radicales cicloalquilos. Cuando la cadena lateral no
cíclica contiene más carbonos que el anillo, a la parte cíclica se le da el nombre de sustituyente
cicloalquilo en la cadena no cíclica.
4-etil-6-ciclohexil-2-metiloctano
4 Para cicloalcanos polisustituidos.
QUÍMICA ORGÁNICA
23
ISOMERÍA GEOMÉTRICA EN LOS CICLOALCANOS (Cis y Trans).
a) El enlace sencillo C – C del tipo σ (sigma) permite la libre rotación alrededor de dicho enlace en los
alcanos de cadena abierta.
b) La estructura de un anillo de cicloalcano es rígida y la libre rotación esta impedida, por lo tanto un
cicloalcano presenta dos caras o lados distintos.
c) Si dos sustituyentes en un cicloalcano apuntan hacia la misma cara, el isómero es Cis.
d) Si dos sustituyentes en un cicloalcano apuntan hacia caras opuestas, el isómero es Trans.
Trans-1,2-dimetilciclopentano Cis-1,2-dimetilciclopentano
Trans-1,2-dibromociclohexano
QUÍMICA ORGÁNICA
24
EJERCICIOS
ALCANOS Y CICLO ALCANOS
1. Escriba las fórmulas estructurales y los nombres IUPAC de todos los isómeros que corresponden a las
siguientes fórmulas:
a) C8H18 (octanos)
b) C7H16 (heptanos)
2. Escriba las fórmulas estructurales de los siguientes compuestos:
(a) isobutano (g) 2,2,4-trimetilpentano
(b) neopentano (h) 3,3-dimetilpentano
(c) 4-isopropiloctano (i) 3,4-dietil-4,6-dimetilnonano
(d) 4-metilheptano (j) 1,4-dietil-2-metilcicloheptano
(e) 3-etil-2,2-dimetilhexano (k) 1,1-dimetilciclobutano
(f) 3,4-dimetil-4-n-propilheptano (l) 1-etil-3-n-propilciclohexano
3. ¿Cuál es la equivocación existente en los siguientes nombres. Dé la estructura y el nombre correcto de
cada compuesto.
(a) 4,4-dimetilhexano (g) 1,2-dimetil-3-etilpropano
(b) 2-n-propilpentano (h) 2-metil-3-etilbutano
(c) 1,1-dietilbutano (i) 3-isopropil-4-metilpentano
(d) 2,8-dimetiloctano (j) 3,5,5-trimetilhexano
(e) 5-n-butiloctano (k) 1,4-dimetilciclobutano
(f) 1,1,2-trimetilbutano (l) 2,3,3-trimetilbutano
4. Mediante ejemplos apropiados, establezca la diferencia entre los siguientes términos
(a) grupo alquilo y alcano
(b) cadena continua y cadena ramificada
(c) alcano cíclico y alcano no cíclico
(d) posición axial y posición ecuatorial
5. Representar las estructuras de cada uno de los compuestos siguientes:
(a) cis-1-etil-2-isopropilciclohexano
(b) trans-1-etil-2-isopropilciclohexano
(c) cis-1-etil-3-metilciclohexano
(d) trans-1-etil-3-metilciclohexano
6. Escriba la fórmula estructural de todos los isómeros que responden a la fórmula general C5H10 (solo
ciclo alcanos). De el nombre IUPAC de todos ellos. Recuerde la presencia de isómeros Cis-Trans.
QUÍMICA ORGÁNICA
25
7. Escriba la estructura y proporcione los IUPAC de un alcano o cicloalcano con la fórmula:
a) C5H12 que sólo tenga hidrógenos primarios.
b) C5H12 que sólo tenga un hidrógeno terciario.
c) C5H12 que sólo tenga hidrógenos primarios y secundarios.
d) C5H10 que sólo tenga hidrógenos secundarios.
e) C6H14 que sólo tenga hidrógenos primarios y terciarios.
8. Se utiliza otro sistema de nomenclatura para los alcanos en el cual los compuestos de alta simetría se
consideran metanos sustituidos con grupos alquilos. En este sistema, el 2-etilpentano se llamaría
trietilmetano.
Los siguientes nombres están basados en este sistema. Proporcione sus estructuras y sus nombres IUPAC.
a) Triisopropilmetano.
b) Tetraetilmetano.
c) Tetraisobutilmetano.
d) Tri-sec-butilmetano.
e) Di-ter-butilmetano.
f) Tetra-n-butilmetano.
5 4 3 2 1
CH2 – CH2 – CH – CH – CH3
l
CH2 – CH3
3-Etilhexano o (trietilmetano)
QUÍMICA ORGÁNICA
26
ALQUENOS
Los alquenos son hidrocarburos con un doble enlace carbono-carbono. El doble enlace es un enlace más
fuerte que el enlace sencillo, sin embargo, paradójicamente el doble enlace carbono-carbono es mucho
más reactivo. A diferencia de los alcanos, que generalmente muestran reacciones más bien no específicas,
el doble enlace es un grupo funcional en el que tienen lugar muchas reacciones con marcado carácter
específico.
Históricamente, los hidrocarburos con un doble enlace se conocían con el nombre de olefinas. Este
nombre, más bien raro, proviene del latín oleum, aceite, y ficare, hacer, producir, y surgió porque los
derivados de tales compuestos tenían, a menudo, apariencia oleaginosa.
Serie homóloga de los alquenos. Forman una serie homóloga cuya fórmula general es: CnH2n. Observe
que los alquenos poseen la misma fórmula general que los cicloalcanos, por lo que son isómeros
funcionales (representan funciones químicas diferentes).
ESTRUCTURA DE LOS ALQUENOS
La estructura geométrica del etileno, el alqueno más sencillo, es ampliamente conocida gracias a los
experimentos espectroscópicos y de difracción. La molécula es plana y de acuerdo con la estructura de
Lewis del etileno, el doble enlace de caracteriza por ser una región con dos pares de electrones.
Según la descripción orbitálistica de las moléculas, se necesita un orbital por cada par de electrones. Es
decir, se necesitan dos orbitales entre ambos carbonos para alojar el número total de electrones de un
doble enlace. El modelo orbitálico del etileno comprende dos híbridos sp2 de cada carbono que se usa para
formar un sencillo Csp2-Csp2. Hasta ahora, se ha utilizado el orbital s y dos de los orbitales p de cada
carbono, pero cada carbono aún posee un orbital p. Estos orbitales p son perpendiculares al plano de los
seis átomos, son paralelos entre sí y tienen zonas de solapamiento por encima y por debajo del plano
molecular. Este tipo de unión en la que hay dos zonas de enlace, por encima y por debajo del plano nodal,
se llama enlace . Esta notación se usa para distinguirla de la del tipo que corresponde al solapamiento de
dos orbitales sp2. Dicho enlace carece de nodos y se denomina enlace .
QUÍMICA ORGÁNICA
27
NOMENCLATURA DE LOS ALQUENOS
A) Sistema de los nombres comunes. Para los alquenos más sencillos se emplean casi siempre los
nombres vulgares; etileno, propileno e isobutileno.
B) Sistema IUPAC. Las reglas para la nomenclatura de alquenos son similares en muchos aspectos a las
correspondientes a los alcanos. Para nombrar sistemáticamente a los alquenos hay que seguir una serie de
reglas que se indican a continuación.
Regla 1. Seleccionar la cadena principal de carbono más larga que contenga el doble enlace (o el mayor
número de dobles enlaces) para tener el nombre base. El nombre fundamental del alqueno se generará
cambiando la terminación ano, correspondiente al alcano con el mismo número de carbonos, por la
terminación eno (propeno, buteno, octeno, ciclohexeno, etc).
Regla 2. Numerar la cadena principal empezando por el extremo más próximo al doble enlace. La
posición del doble enlace se señala utilizando como prefijo el número que corresponda al primer carbono
que lo forma así; 1-buteno, 2-buteno.
Regla 3. Se nombran los sustituyentes alquilos y se indican sus posiciones por medio del número del
átomo de carbono al cual se encuentran unidos a la cadena principal.
Regla 4. Si el compuesto tiene dos enlaces dobles será un dieno. Un trieno contiene tres enlaces dobles,
un tetraeno cuatro, etc. En alquenos que contienen más de un doble enlace, la cadena principal es la que
contiene el mayor número de enlaces dobles. La numeración de la cadena se efectúa de manera que a los
enlaces dobles se les asigne los números más bajos posibles.
CH2 = CH2
Etileno
CH3
l CH2 = C – CH3
Isobutileno
CH2 = CH – CH3
Propileno
1 2 3 4 5 6
CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH – CH3
l
CH3
5-Metil1-1-hexeno
QUÍMICA ORGÁNICA
28
Regla 5. Los cicloalquenos sustituidos se numeran de tal forma que se dé a los átomos de carbono del
doble enlace las posiciones 1 y 2 y a los grupos sustituyentes los números más pequeños en el primer
punto de referencia. Con los cicloalquenos sustituidos no es necesario especificar la posición del doble
enlace.
Regla 6. Dos grupos alquenos, que se encuentran con frecuencia, se consideran como sustituyentes. Estos
son el grupo vinilo y el grupo alilo.
ISOMERÍA GEOMÉTRICA, NOMENCLATURA CIS-TRANS.
A diferencia de lo que ocurre en los enlaces simples, en los enlaces dobles C=C no hay libre rotación. Este
es el origen de la isomería cis-trans.
1. Si dos grupos semejantes enlazados a diferentes carbonos del doble enlace están del mismo lado, el
alqueno es el isómero Cis.
2. Si los dos grupos están en lados opuestos del doble enlace, el alqueno es el isómero Trans.
3. Si uno de los carbonos del doble enlace tiene dos grupos idénticos, la molécula no presenta isomería
geométrica.
Por ejemplo, hay dos alquenos que responden al nombre de 2-buteno: el cis-2-buteno y el trans-2-buteno:
CH3
l CH3 – C – CH3
1 2 l 4 5 6
CH2 = CH – 3CH – CH2 – CH = CH2
3-ter-butil-1,5-hexadieno
CH2 = CH – CH2 –
Grupo alilo
CH2 = CH –
Grupo vinilo
QUÍMICA ORGÁNICA
29
SISTEMA Z / E
Para alquenos tetra sustituidos, no se puede determinar si el isómero es Cis o Trans. Este es el caso del
1-Bromo-2-cloropropeno, el cual presente isomería geométrica (ninguno de los carbonos del doble enlace
contiene dos grupos iguales) pero no se pueden comparar dos grupos idénticos para nombrarlos como Cis
o como Trans.
Para diferenciar estos isómeros se diseño el sistema conocido como la convención de Cahn-Ingold-Prelog
que asigna las letras Z y E. Para este sistema se utilizan una serie de reglas secuenciales, las cuales son:
1. Se asignan prioridades del 1 al 2 a los átomos unidos directamente a los carbonos del doble enlace, de
acuerdo al número atómico de dicho átomo de carbono.
2. Al de mayor número atómico se le asigna prioridad 1, al de menor número atómico se le asigna
prioridad 2.
3. Si los dos átomos de mayor prioridad están del mimo lado del plano de referencia se le asigna la letra Z
(del alemán zusammen).
CH3
l CH3 – C = CH – CH3
2-metil-2-buteno
(No presenta isomería Cis/Trans)
CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH3
1-penteno
(No presenta isomería Cis/Trans)
Cl Br
l l CH3 – C = CH
1-bromo-2-cloropropeno
(Presenta isomería geométrica)
QUÍMICA ORGÁNICA
30
4. A la configuración en la que los dos átomos de mayor prioridad están en lados opuestos del plano de
referencia se le denomina E (del alemán entgegen). A continuación se indican una serie de ejemplos:
NOTA: Si el alqueno tiene más de un doble enlace, se debe especificar la estereoquímica en cada doble
enlace.
ALQUINOS
ESTRUCTURA
Los alquinos son hidrocarburos que contienen un triple enlace carbono-carbono. Se les denomina también
hidrocarburos acetilénicos porque derivan del alquino más simple que se llama acetileno (etino). La
estructura de Lewis del acetileno muestra tres pares de electrones en la región entre los núcleos de
carbono.
El acetileno tiene una estructura lineal que se explica admitiendo una hibridación sp en cada uno de los
átomos de carbono. El solapamiento de dos orbitales sp entre sí genera el enlace sigma C-C. Por otra
parte, el solapamiento del orbital sp con el orbital 1s del hidrógeno forma el enlace sigma C-H. Los dos
enlaces pi se originan por solapamiento de los dos orbitales p que quedan en cada uno de los dos átomos
de carbono. El solapamiento de estos orbitales forma un cilindro de densidad electrónica que circunda
al enlace sigma C-C.
QUÍMICA ORGÁNICA
31
La longitud del enlace C-C en el acetileno es de 1.20 Å y cada uno de los enlaces C-H tiene una distancia
de 1.06 Å. Los dos enlaces, tanto el C-C como el C-H, son más cortos que los enlaces correspondientes en
el etano y en el etileno.
El triple enlace es relativamente corto debido al solapamiento de los tres pares
de electrones y al elevado carácter s de los orbitales híbridos sp (50% de carácter s),
lo que aproxima más a los átomos de carbono que forman el enlace sigma del acetileno.
NOMENCLATURA DE LOS ALQUINOS
Para la nomenclatura sistemática de los alquinos hay que seguir las siguientes reglas:
Regla 1. Se elige como cadena principal la cadena más larga que contenga el mayor número de enlaces
triples así se obtiene el nombre base. El nombre fundamental del alquino se obtiene cambiando la
terminación ano, correspondiente al alcano con el mismo número de átomos de carbono, por la
terminación ino. La cadena se numera desde el extremo más cercano al triple enlace y la posición del
triple enlace se indica mediante el número más bajo posible.
Regla 2. Si el compuesto contiene enlaces dobles y triples la cadena principal será la que contenga el
mayor número de enlaces dobles y triples. El compuesto se nombra como enino. La cadena principal se
numera de manera que los números de los enlaces dobles y triples sean los más bajos posibles, se procura
que sea más bajo el número del triple enlace. En caso de opción el doble enlace tiene preferencia sobre el
triple enlace.
QUÍMICA ORGÁNICA
32
Regla 3. Si hay dos o más cadenas con igual número de insaturaciones la cadena principal es la que
contiene el mayor número de átomos de carbono:
Regla 4. Si hay dos o más cadenas con igual número de insaturaciones e igual número de átomos de
carbono la cadena principal es la que contiene el mayor número de enlaces dobles:
QUÍMICA ORGÁNICA
33
EJERCICIOS DE
ALQUENOS Y ALQUINOS
7._ Escriba las fórmulas estructurales de los siguientes compuestos:
a) 2-penteno g) 3,3-dimetilciclobuteno
b) 4-octino h) 3-etil-2-metil-1-hexeno
c) 3-n-propil-2-hepteno i) 5-etil-4-metil-1-hepteno
d) ciclopenteno j) 3,3-dimetil-1-butino
e) 3-etil-3-hepteno k) 1,2-dimetilciclopenteno
f) 2-cloro-1,3-butadieno l) 1,3,5,7-ciclooctatetraeno.
8._ Sin considerar la isomería geométrica, hay 13 hexilenos C6H12) isómeros.
a) Dibújese la estructura y dése el nombre IUPAC de cada uno.
b) Indíquese cuál de ellos presenta isomería geométrica.
9._ Escríbanse las estructuras de los siete alquinos isómeros de fórmula C6H10. Dénse
los nombres IUPAC y comunes (si es posible) de cada uno.
10._ ¿Cuál es el error existente en los siguientes nombres?. Escriba la estructura y el
nombre correcto para cada compuesto.
a) 3-metil-2-buteno
b) 5-etilciclopenteno
c) 2-n-propil-1-propeno
d) 2-isopropil-3-hepteno
11._ Indíquese cuáles de los siguientes compuestos presentan isomería geométrica (cis y
trans ); dibújese las estructuras isómeras y especifíquese cada una como Z o E.
a) 1-buteno g) 2-penteno
b) 2-buteno h) 1-cloropropeno
c) 1,1-dicloroeteno i) 1-cloro-2-metil-2-buteno
d) 1,2-dicloroeteno j) 4-etil-3-metil-3-hexeno
e) 2-metil-2-buteno
f) 1-penteno
QUÍMICA ORGÁNICA
34
ISOMERÍA EN LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS
ISÓMEROS ESTRUCTURALES; Se clasifican en isómeros de cadena, posición, función y
geométricos.
1 Isómeros de cadena
Se distinguen por la diferente estructura de las cadenas carbonadas. Un ejemplo de este tipo de isómeros
son el butano y el isobutano.
2 Isómeros de posición
El grupo funcional OH (alcohol) ocupa una posición diferente en cada isómero. El 1-butanol y el
2-butanol son isómeros de posición.
3 Isómeros de función
El grupo funcional es diferente. El 2-butanol y el dietil éter presentan la misma fórmula molecular, pero
pertenecen a familias diferentes, alcohol y éter, por ello se clasifican como isómeros de función.
Isómeros de fórmula C4H10
CH3
l CH3 – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – CH – CH3
Butano Isobutano
Isómeros de fórmula C4H10
CH3
l CH3 – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – CH – CH3
Butano Isobutano
Isómeros de fórmula C4H10O
OH OH
l l CH3 – CH2 – CH2 – CH2 CH3 – CH – CH2 – CH3
1-Butanol 2-butanol
Isómeros de fórmula C4H10O
OH
l CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 CH3 – CH – CH2 – CH3
Dietiléter 2-butanol
QUÍMICA ORGÁNICA
35
4 Isómeros geométricos (Cis/Trans)
Isomería cis/trans en alquenos
La isomería cis-trans o geométrica es debida a la rotación restringida entorno a un enlace carbono-
carbono. Son compuestos que difieren en la disposición espacial de sus grupos. Se llaman cis los isómeros
geométricos que tienen los grupos idénticos al mismo lado y trans los que lo tienen a lados opuestos.
Cis y trans-2-Buteno
Isómeros cis y trans del 2-Buteno
Isomería cis/trans en cicloalcanos
Los compuestos cíclicos, debido a su rigidez, también presentan isomería geométrica. Así, el
1,2-dimetilciclohexano puede existir en forma de dos isómeros. Se llama isómero cis el que tiene los
hidrógenos al mismo lado y trans el que los tiene a lados opuestos.
QUÍMICA ORGÁNICA
36
ESTEREOISÓMEROS
En los estereoisómeros no sólo existen el mismo número de átomos de cada clase, sino que, además, están
unidos entre sí secuencialmente de la misma manera; la diferencia entre sus moléculas es consecuencia de
una disposición espacial diferente de los átomos.
Existen dos clases de estereoisómeros
ESTEREOISÓMEROS CONFORMACIONALES
Se interconvierten unos en otros por rotación en torno a enlaces simples c-c, a temperatura ambiente se
produce la interconversión de unos confórmeros en otros, por ello, hay quien no considera a estas especies
como verdaderos isómeros (no son aislables a temperatura ambiente)
Conformación eclipsada Conformación alternada
Etano: Animación: rotación en torno a enlace simple C-C. Entre las infinitas conformaciones posibles a
causa de la rotación en torno al enlace simple C-C, las conformaciones alternada y eclipsada representan
la más estable y la más inestable de ellas.
QUÍMICA ORGÁNICA
37
ESTEREOISÓMEROS CONFIGURACIONALES
No se pueden ínter convertir unos en otros por simple rotación en torno a enlaces simples c-c, para
superponer dos estereoisómeros configuracionales es necesario romper enlaces y volver a formarlos. En
consecuencia, son aislables a temperatura ambiente
(E)-2-Buteno (Z)-2-Buteno
Estereoisómeros del 1-Bromo-1-cloroetano
QUIRALIDAD MOLECULAR Y ENANTIÓMEROS
La palabra quiral fue introducida por William Thomson (Lord Kelvin) en 1894 para designar objetos que
no son superponibles con su imagen especular. Aplicado a la química orgánica, podemos decir que una
molécula es quiral cuando ella y su imagen en un espejo no son superponibles.
La quiralidad está a menudo asociada a la presencia de carbonos asimétricos. Un carbono asimétrico es
aquel que se une a cuatro sustituyentes diferentes. Un ejemplo de carbono asimétrico lo tenemos en la
molécula de Bromocloroyodometano. El carbono está unido a bromo, cloro, yodo e hidrógeno, cuatro
sustituyentes diferentes que lo convierten en quiral o asimétrico. La molécula y su imagen en un espejo
son diferentes, ningún giro permite superponerlas. La relación entre una molécula y su imagen especular
no superponible es de enantiómeros.
En estos dibujos podemos ver la molécula de Bromocloroyodometano y su enantiómero reflejado en el
espejo.
QUÍMICA ORGÁNICA
38
ENANTIÓMEROS. Definición de Enantiómeros; Los enantiómeros son imágenes especulares no
superponibles. Se caracterizan por poseer un átomo unido a cuatro grupos distintos llamado asimétrico.
Ejemplo de enantiómeros: (R) y (S)-1-Bromo-1-cloroetano
En los modelos moleculares puede verse que las dos moléculas son distintas, no se superponen.
La presencia de un carbono asimétrico (con sustituyentes distintos: metilo, hidrógeno, cloro y bromo) hace
posible que la molécula y su imagen especular sean distintas.
Ejemplo de enantiómeros: (R) y (S)-Alanina
La (R) y (S)-Alanina son otro ejemplo de enantiómeros
PROYECCIÓN DE FISCHER
¿Cómo hacer una proyección de Fischer?. Proyectar consiste en dibujar en dos dimensiones (plano) una
molécula. En la proyección de Fischer la molécula se dibuja en forma de cruz con los sustituyentes con los
sustituyentes que van al fondo del plano en la vertical y los grupos que salen hacia nosotros en la
horizontal, el punto intersección de ambas líneas representa el carbono proyectado.
CH3 – CH – COOH
l NH2
Br
l Cl – C – H
l
CH3 1-Bromo-1-cloroetano
Br
l H – C – Cl
l
CH3 1-Bromo-1-cloroetano
COOH
l H2N – C – H
l
CH3
Alanina
COOH
l H – C –NH2
l
CH3
Alanina
Proyección de Fischer del
2-clorobutano.
(CH3 – CHCl – CH2 – CH3
QUÍMICA ORGÁNICA
39
Proyección de Fischer del 2-Bromo-3-clorobutano. La proyección de Fischer puede hacerse para varios
carbonos de la molécula. El primer paso consiste en dibujar la molécula eclipsada y en segundo lugar
girarla dejando unos grupos hacia nosotros y otros al fondo del papel.
NOMENCLATURA DE ENANTIÓMEROS
Para dar notación R/S a un centro quiral es necesario asignar prioridades a los sustituyentes mediante las
siguientes reglas secuenciales:
Regla 1 Las prioridades de los átomos unidos al quiral se dan por números atómicos. En el caso de
isótopos, tiene prioridad el de mayor masa atómica.
Se asigna a cada grupo unido al carbono quiral un número de prioridad de 1 a 4. La prioridad se asigna
primero en basa al número atómico del átomo que está directamente unido al carbono quiral. Al grupo con
el menor número atómico se le da el menor número de prioridad, 4; al grupo con el siguiente número
atómico se le da el siguiente número de prioridad, 3, y así sucesivamente, el de mayor número atómico
recibe prioridad, 1.
La aplicación de esta regla puede ilustrarse con el enantiómero I del 2-butanol.
El oxígeno tiene el número atómico más alto y se le da la prioridad más
alta, 1. El hidrógeno tiene el número atómico menor y se le asigna la
menor prioridad, 4, a los grupos metilo y etilo no pueden asignárseles
prioridades porque en ambos el átomo que está directamente unido al
carbono quiral es un átomo de carbono.
CH3
1 l 4
HO – C – H l CH2 l CH3 2-Butanol (I)
QUÍMICA ORGÁNICA
40
Regla 2 Cuando no puede asignarse una prioridad en base al número atómico de los átomos directamente
unidos al carbono quiral entonces se examinan los siguientes conjuntos de átomos en los grupos y se
continúa este proceso hasta que pueda hacerse una decisión.
Regla 3 Ahora se hace girar la fórmula o modelo de manera que el grupo de menor prioridad (4) está en la
posición más alejada del observador.
Entonces se traza un círculo empezando por el grupo que tiene prioridad 1, al 2, al 3. si al hacer esto, la
dirección del lápiz o el dedo sigue la de las manecillas de un reloj se da al enantiómero la designación R.
Si la dirección va en contra de las manecillas del reloj, el enantiómero se identificará como S.
En base a estas reglas el enantiómero I del 2-butanol será el R-2-butanol.
Cuando se examina el grupo metilo del enantiómero I, se encuentra que el
siguiente conjunto de átomos está formado por tres hidrógenos (H, H, H). En el
grupo etilo de I, el siguiente conjunto de átomos consta de carbono y dos
hidrógenos (C, H, H). El carbono tiene un mayor número atómico que el
hidrógeno, de manera que se asigna al grupo etilo la mayor prioridad, 2, y al
grupo metilo la menor prioridad, 3.
3
CH3
1 l 4
HO – C – H l 2CH2 l CH3 2-Butanol (I)
QUÍMICA ORGÁNICA
41
Regla 4
Los enlaces dobles y triples se desdoblan considerándolos como si fueran enlaces sencillos.
DIASTERÓMEROS. Definición de Diasterómeros; Son estereoisómeros que se diferencian por la
disposición espacial de los grupos, pero que no son imágenes especulares entre si. Un tipo de
diastereoisómeros son los isómeros geométricos (alquenos cis y trans). Para que dos moléculas sean
diastereoisómeros es necesario que al menos tengan dos centros quirales. En uno de los centros los
sustituyentes están dispuestos igual en ambas moléculas y en el otro deben cambiar.
Pareja de diasterómeros. Por ejemplo, el 2-bromo-3-clorobutano tiene dos átomos de carbono quirales,
se deben hacer estructuras de Fischer para todos los estereoisómeros.
Enantiómeros Enantiómeros
NOTA: A cada centro asimétrico o quiral se le asigna una configuración R o S, esto se hace con cada
centro a la vez.
CH3
l Br – C – H
l
Cl – C – H
l
CH3
(I)
CH3
l H – C – Br
l
H – C – Cl
l
CH3
(II)
CH3
l Br – C – H
l
H – C – Cl
l
CH3
(III)
CH3
l H – C – Br
l
Cl – C – H
l
CH3
(IV)
QUÍMICA ORGÁNICA
42
Las relaciones entre los cuatro estereoisómeros son las siguientes;
I y II son pares de enantiómeros, por ser imágenes especulares entre si.
III y IV son pares de enantiómeros, por ser imágenes especulares entre si.
I y III son diasterómeros, porque no son imágenes especulares.
I y IV son diasterómeros.
II y III son diasterómeros.
II y IV son diasterómeros.
ESTRUCTURAS MESO. Definición de forma meso; Molécula aquiral debido a la presencia de un
elemento de simetría, estos estereoisómeros son imágenes especulares superponibles una con la otra. Por
ejemplo el 2,3-dibromobutano, del cual deben hacerse todos los estereoisómeros en estructuras de Fischer.
Par de enantiómeros
Aunque las formas meso presentan carbonos asimétricos, el plano de simetría elimina su quiralidad y por
tanto su capacidad para rotar la luz polarizada.
Fórmula para determinar el número se estereoisómeros; El número de estereoisómeros posibles queda
determinado por la siguiente fórmula:
Numero de estereoisómeros = 2n en donde n es igual al número de carbonos asimétricos. Cuando hay
estructuras meso se resta una.
CH3
l Br – C – H
l
Br – C – H
l
CH3
(I)
CH3
l H – C – Br
l
H – C – Br
l
CH3
(I)
CH3
l Br – C – H
l
H – C – Br
l
CH3
(II)
CH3
l H – C – Br
l
Br – C – H
l
CH3
(III)
Estructura meso, son
imágenes especulares
superponibles
QUÍMICA ORGÁNICA
43
EJERCICIOS DE ESTEREOISOMERÍA
1._ Definir brevemente cada uno de los términos siguientes y dar un ejemplo.
(a) Cis y trans (g) Estereoisómeros
(b) (R) y (S) (h) Enantiómeros
(c) Isómeros estructurales (i) Diasterómeros
(d) Proyección de Fischer (j) Meso
(e) Isómeros ópticos (k) Carbono quiral
(f) Quiral y no quiral (l) Isómeros geométricos
2._ Para cada una de las siguientes estructuras
(1) Marcar con un asterisco todos los átomos de carbono quirales
(2) Identificar cada átomo de carbono quiral como R o S
(3) Representar los pares de enantiómeros.
(4) Identificar si la estructura es quiral o aquiral
(5) Identificar todas las estructuras meso y pares de diasterómeros
a) 2-clorobutano.
b) 2-butanol.
c) 2,3-dibromopentano.
d) 2,3-dibromobutano.
e) 1,2-dicloropropano
f) 2,4-dicloropentano.
g) 1,2-propanodiol.
3._ Trazar una representación tridimensional correspondiente a cada una de las
moléculas siguientes.
a) (S)-2-clorobutano.
b) (2R, 3S)-2,3-dibromohexano.
c) Meso-3,4-dibromohexano
d) (R)-2-bromopentano.
QUÍMICA ORGÁNICA
44
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
El benceno es un hidrocarburo poliinsaturado de fórmula molecular C6H6, con forma de anillo (se le llama
anillo bencénico, o aromático, ya que posee un olor particularmente llamativo para cierto tipo de
individuos) y puede considerarse una forma poliinsaturada del ciclohexano. En el benceno cada átomo de
carbono ocupa el vértice de un hexágono regular, ocupa dos valencias con los dos átomos de carbonos
adyacentes, una tercera valencia con un átomo de hidrógeno y la cuarta denominada oculta dirigiéndola
hacia el centro del anillo hexagonal formada en algunos casos de carbono y en otros de alguna base
nitrogenada. Cada átomo de carbono comparte su electrón libre con toda la molécula (según la teoría de
orbitales moleculares), de modo que la estructura molecular adquiere una gran estabilidad y elasticidad.
El benceno es un líquido incoloro de aroma dulce y sabor ligeramente amargo, similar al de la hiel. Se
evapora al aire rápidamente y es poco soluble en agua. Es sumamente inflamable, volátil y se forma tanto
en procesos naturales como en actividades humanas.
Del benceno se derivan otros hidrocarburos de este tipo entre los que se encuentran: el tolueno, el orto-
xileno, el meta-xileno y el para-xileno y otros llamados policíclicos que son el naftaleno, el fenantreno,
antraceno y el pireno.
Molécula de Benceno, el compuesto aromático más reconocido.
El máximo exponente de la familia de los hidrocarburos aromáticos es el benceno (C6H6), pero existen
otros ejemplos, como la familia de anulenos, hidrocarburos monocíclicos totalmente conjugados de
fórmula general (CH)n.
ESTRUCTURA. REPRESENTACIÓN DEL BENCENO
Resonancia del Benceno
La representación de los tres dobles enlaces se debe a Friedrich Kekulé, quien además fue el descubridor
de la estructura anular de dicho compuesto y el primero que lo representó de esa manera.
QUÍMICA ORGÁNICA
45
De todas formas, fue el Premio Nobel de Química, Linnus Pauling quien consiguió encontrar el verdadero
origen de este comportamiento, la resonancia o mesomería, en la cual ambas estructuras de Kekulé se
superponen.
Normalmente se representa como un hexágono regular con un círculo inscrito para hacer notar que los tres
dobles enlaces del benceno están deslocalizados, disociados y estabilizados por resonancia. Es decir, no
"funcionan" como un doble enlace normal sino que al estar alternados, esto es, uno sí y uno no,
proporcionan a la molécula sus características tan especiales. Cada carbono presenta en el benceno
hibridación sp2. Estos híbridos se usarán tanto para formar los enlaces entre carbonos como los enlaces
entre los carbonos y los hidrógenos. Cada carbono presenta además un orbital Pz adicional perpendicular
al plano molecular y con un electrón alojado en su interior, que se usará para formar enlaces pi.
Resonancia del Benceno. Cada carbono tiene tres electrones enlazados y el cuarto localizado en gira
alrededor del anillo.
Una característica de los hidrocarburos aromáticos como el benceno, anteriormente mencionada, es la
coplanaridad del anillo o la también llamada resonancia, debida a la estructura electrónica de la molécula.
Al dibujar el anillo del benceno se le ponen tres enlaces dobles y tres enlaces simples. Dentro del anillo no
existen en realidad dobles enlaces conjugados resonantes, sino que la molécula es una mezcla simultánea
de todas las estructuras, que contribuyen por igual a la estructura electrónica. En el benceno, por ejemplo,
la distancia interatómica C-C está entre la de un enlace σ (sigma) simple y la de uno π(pi) (doble).
Todos los derivados del benceno, siempre que se mantenga intacto el anillo, se consideran aromáticos. La
aromaticidad puede incluso extenderse a sistemas policíclicos, como el naftaleno, antraceno, fenantreno y
otros más complejos, incluso ciertos cationes y aniones, como el pentadienilo, que poseen el número
adecuado de electrones π y que además son capaces de crear formas resonantes.
APLICACIÓN
Entre los hidrocarburos aromáticos más importantes se encuentran todas las hormonas y vitaminas,
excepto la vitamina C; prácticamente todos los condimentos, perfumes y tintes orgánicos, tanto sintéticos
como naturales; los alcaloides que no son alicíclicos (ciertas bases alifáticas como la putrescina a veces se
QUÍMICA ORGÁNICA
46
clasifican incorrectamente como alcaloides), y sustancias como el trinitrotolueno (TNT) y los gases
lacrimógenos. Por otra parte los hidrocarburos aromáticos suelen ser nocivos para la salud, como los
llamados BTEX, benceno, tolueno, etilbenceno y xileno por estar implicados en numerosos tipos de
cáncer o el alfa-benzopireno que se encuentra en el humo del tabaco, extremadamente carcinogénico
igualmente, ya que puede producir cáncer de pulmón.
NOMENCLATURA EN COMPUESTOS AROMÁTICOS.
Derivados monosustituidos del Benceno
I. Cuando el grupo sustituyente no le confiere a la molécula nombre especial; se nombra como prefijo y se
antepone al nombre de la estructura base, benceno.
Ejemplos:
Etilbenceno t-butilbenceno bromobenceno nitrobenceno
Etoxibenceno Clorobenceno
II. El grupo sustituyente le confiere a la molécula un nombre especial. Hay algunos compuestos cuyos
nombres comunes son tan usados que estos se prefieren a los sistemáticos. Muchos de los bencenos
monosustituidos tienen nombres comunes aceptados universalmente.
Tolueno Cumeno Anisol Estireno Anilina
Fenol Benzofenona acetofenona Benzaldehido Acido benzoico
QUÍMICA ORGÁNICA
47
III Si el anillo de benceno se encuentra en una cadena que se va a usar de estructura base el anillo de
benceno será un prefijo y se nombrara como fenilo:
Ejemplo:
Ácido 5-fenilpentanoico 3-fenildecano
Bencenos Disustituidos
I Solo hay tres isómeros posibles en cualquier benceno disustituido debido a la simetría planar del anillo,
para identificar estos la nomenclatura de la IUPAC prefiere el uso de los números 1,2; 1,3; 1,4
El sistema de prefijos está ampliamente difundido y se usa cuando hay disustitución
Orto - o - para el isómero 1,2
meta - m - para el isómero 1,3
para - p - para el isómero 1,4
Ejemplos:
1,2-diclorobenceno 1,3-dibromobenceno, 1-bromo-4-clorobenceno
o-diclorobenceno m-dibromobenceno p-bromoclorobenceno
1,3-dinitrobenceno o m-dinitrobenceno
II Cuando existe un nombre común para el benceno monosustituido este se usa como nombre base y el
otro sustituyente se nombra como prefijo
Acido 2-nitrobenzoico 3-aminofenol, 4-metoxianilina
ácido o-nitrobenzoico m-aminofenol p-metoxianilina
QUÍMICA ORGÁNICA
48
III Hay algunos compuestos disusituidos que tienen nombres comunes.
o-Xileno m-cumeno
También: meta y para xilenos También: orto y para cumeno
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS POLICÍCLICOS
Un hidrocarburo aromático policíclico (HAP o PAH, por sus siglas en inglés) es un compuesto químico
que se compone de anillos aromáticos simples que se han unido, y no contiene heteroátomos ni lleva
sustituyentes. Los HAPs se encuentran en el petróleo, el carbón y en depósitos de alquitrán y también
como productos de la utilización de combustibles (ya sean fósiles o biomasa). Como contaminantes han
despertado preocupación debido a que algunos compuestos han sido identificados como carcinógenos,
mutágenos y teratógenos.
También se encuentran en el medio interestelar, en cometas y en meteoritos, y son candidatos a moléculas
básicas en el origen de la vida.
Compuestos HAP
Naftaleno Antraceno Fenantreno Criseno Trifenileno
Coranuleno Benzo[a]pireno Naftaceno Pentaceno Pireno
Ovaleno Coroneno
QUÍMICA ORGÁNICA
49
HIPÓTESIS DEL MUNDO DE HAP
La hipótesis del mundo de HAP sobre el origen de la vida propone que el uso de hidrocarburos
aromáticos policíclicos fue el paso intermedio que creó las bases en el pre-mundo de ARN para el origen
de la vida. Fue propuesta por Simon Nicholas Platts en 2005. Hasta ahora no ha sido probada, aunque en
2007 la sonda Cassini-Huygens encontró la presencia de iones negativos de tolinas en las regiones
superiores de la atmósfera de Titán.
Se sabe que los hidrocarburos aromáticos policíclicos son los constituyentes probables del océano
primordial. Los HAPs no son normalmente muy solubles en el agua de mar, pero cuando son sometidos a
radiación ionizante como la luz solar ultravioleta, los átomos más externos de hidrógeno pueden
eliminarse y reemplazarse por grupos hidroxilo, haciendo que éstos sean muchísimo más solubles en agua.
EJERCICIOS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS
1. Escriba la fórmula estructural de los siguientes compuestos aromáticos:
a) m-xileno.
b) p-xileno.
c) o-xileno.
d) o-clorofenol.
e) p-dinitrobenceno.
f) 2,3,4-trinitrotolueno.
g) 2-bromo-1,3-dimetilbenceno.
h) p-cloroyodobenceno.
i) 2-fenil-2-buteno.
j) Fenilacetileno.
2. Dé el nombre de los siguientes compuestos aromáticos:
3. Dibuje y de el nombre a todos los isómeros aromáticos de fórmula general C9H12 (son ocho).
4. Dé las fórmulas estructurales y los nombres de todos los isómeros de:
a) Las nitroanilinas.
b) Los tribromobencenos.
c) Los tribromoclorobencenos.
d) Los trimetilbencenos.
QUÍMICA ORGÁNICA
50
ALCOHOLES
Historia
La palabra alcohol proviene del árabe «al» (el) y «kohol» que significa «sutil». Los árabes conocieron el
alcohol extraído del vino por destilación. Sin embargo su descubrimiento se hace remontar a principios del
siglo XIV, atribuyéndose al médico Arnau de Villanova, sabio alquimista y profesor de medicina en
Montpellier. La quinta esencia de Raimundo Lulio no era otra cosa que el alcohol rectificado a una más
suave temperatura. Lavoisier fue quien dio a conocer el origen y la manera de producirse el alcohol por
medio de la fermentación vínica, demostrando que bajo la influencia de la levadura de cerveza el azúcar
de uva se transforma en ácido carbónico y alcohol. Fue además estudiado por Scheele, Gehle, Thénard,
Duma y Boullay y en 1854 Berthelot lo obtuvo por síntesis.
Estructura: La estructura de los alcoholes es semejante a la del agua, en donde un grupo alquilo (R)
reemplaza uno de los átomos de hidrógeno del agua.
H – O – H R – OH
Agua Alcohol
Clasificación: Los alcoholes se clasifican de acuerdo al tipo de átomo de carbono enlazado al grupo
– OH, así;
1 Alcohol primario: El grupo hidróxilo esta enlazado a un carbono del tipo primario.
Ejemplo CH3 – CH2 – OH CH3 – CH2 – CH2 – OH
Alcohol etílico Alcohol n-propílico
2 Alcohol secundario: El grupo hidróxilo esta enlazado a un carbono del tipo secundario.
Ejemplo.
3 Alcohol terciario: El grupo hidróxilo esta enlazado a un carbono del tipo terciario.
Ejemplo.
OH
|
CH3 – CH – CH3
Alcohol isopropílico
CH3
|
CH3 – C – CH3
|
OH
Alcohol terbutílico
QUÍMICA ORGÁNICA
51
NOMENCLATURA DE ALCOHOLES
A. Nombres comunes: Se nombra la palabra alcohol y a continuación se da el nombre del grupo alquilo
al cual va unido el grupo hidróxilo.
Si la estructura del grupo alquilo es muy compleja, el nombre común se vuelve complicado y se debe
emplear la nomenclatura sistemática o IUPAC.
B. Sistema IUPAC. Esta fundamentado en una serie de reglas;
Regla 1. Se elige como cadena principal la de mayor longitud que contenga el grupo -OH. Esto nos dará
el nombre base. El nombre del alcohol se construye cambiando la terminación -o del alcano con igual
número de carbonos por –ol.
Regla 2. Se numera la cadena principal para que el grupo -OH tome el número más bajo posible. El grupo
hidroxilo tiene preferencia sobre cadenas carbonadas, halógenos, dobles y triples enlaces. La posición del
grupo – OH se señala por medio de un número que es el del carbono al cual va unido.
Regla 3. Se nombran todos los sustituyentes y se dan sus números tal como se haría para un alcano o un
alqueno.
CH3
|
CH3 – C – CH3
|
OH
Alcohol terbutílico
OH
|
CH3 – CH – CH3
Alcohol isopropílico
CH3 – OH CH3 – CH2 – OH
Alcohol metílico Alcohol etílico
OH
l CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH – CH3
l
CH2 – CH3
Cadena de siete carbonos
OH
l CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH2 – CH2
l CH3
Cadena de ocho carbonos
OH
l 7CH3 – 6CH2 – 5CH2 – 4CH2 – 3CH –2CH – 1CH3
l
CH2 – CH3
OH
8 7 6 5 4 3 2 l CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH2 – 1CH2
l CH3
OH
8 7 6 5 4 3 2 l CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH2 – 1CH2
l CH3
3-metil-1-octanol
OH
l 7CH3 – 6CH2 – 5CH2 – 4CH2 – 3CH –2CH – 1CH3
l
CH2 – CH3
3-etil-2-heptanol
QUÍMICA ORGÁNICA
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Regla 4. El grupo -OH es prioritario frente a los alquenos y alquinos. La numeración otorga el número
más bajo al -OH y el nombre de la molécula termina en -ol.
6-metil-2-ciclohexen-1-ol
Regla 5. Los alcoholes cíclicos se nombran con el prefijo ciclo, se supone que el grupo hidróxilo está en
el carbono 1.
Cis-3-clorociclopentanol
Regla 6. Se utilizan los sufijos -diol, -triol... según la cantidad de grupos OH que se encuentren se pone un
número para indicar la posición de cada uno.
Ejemplo: 1,2,3-propanotriol, glicerol o glicerina:
OH
8 7 6 5 4 l CH3 – CH2 – CH2 – CH – CH2 – 3CH – 2CH – 1CH3
l l CH3 CH3
2,5-Dimetil-3-octanol
OH
l 6CH2 – 5CH2 – 4CH2 – 3CH –2CH – 1CH3
l
CH3
3-metil-2-hexanol
OH
l 6CH ≡ 5C – 4CH = 3C –2CH – 1CH3
l
CH3
5-ino-3-hexen-2-ol
OH
l 5CH2 = 4CH - 3CH2 –2CH – 1CH3
4-penten-2-ol
QUÍMICA ORGÁNICA
53
Regla 7. Cuando en la molécula hay grupos funcionales de mayor prioridad, el alcohol pasa a ser un mero
sustituyente y se llama hidróxi. Son prioritarios frente a los alcoholes: ácidos carboxílicos, anhídridos,
ésteres, haluros de alcanoilo, amidas, nitrilos, aldehídos y cetonas.
Serie homóloga: Los monoalcoholes derivados de los alcanos forman una serie homóloga, y todos sus
miembros responden a la fórmula general CnH2n + 2 O
ÉTERES
En química orgánica y bioquímica, un éter es un grupo funcional del tipo R - O - R' , en donde R y R' son
grupos alquilos que contienen átomos de carbono, estando el átomo de oxígeno unido a cada uno de ellos
por medio de un enlace sencillo.
Dinpropil éter
NOMENCLATURA DE ÉTERES.
A. Nombres comunes. La nomenclatura funcional nombra los éteres como derivados de dos grupos
alquilo, ordenados alfabéticamente, terminando el nombre con la palabra éter.
OH
l 5CH3 -4CH - 3CH2 –2CH2 – 1COOH
Ácido 4-hidroxipentanoico
OH
l 5CH2 - 4CH - 3CH2 –2CO – 1CH3
4-hidroxi-2-pentanona
QUÍMICA ORGÁNICA
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B. Sistema IUPAC. Los éteres pueden nombrarse como alcoxi derivados de alcanos (nomenclatura
IUPAC sustitutiva) según las recomendaciones de 1993 de la IUPAC. Se toma como cadena principal la
de mayor longitud y se nombra el alcóxido como un sustituyente. Se debe especificar al grupo funcional
éter como de menor prioridad frente a la mayoría de cadenas orgánicas.
C. Para éteres cíclicos. Los éteres cíclicos se forman sustituyendo un -CH2- por -O- en un ciclo. La
numeración comienza en el oxígeno y se nombran con el prefio oxa- seguido del nombre del ciclo.
EJERCICIOS DE ALCOHOLES Y ÉTERES
1 Dibuje y dé el nombre a todos los alcoholes de fórmula molecular; a) C5H12O b) C6H14O. Señale cada
isómero como alcohol primario, secundario o terciario.
2 Dibuje y dé el nombre de todos los éteres isómeros de fórmula molecular; a) C5H12O b) C6H14O.
3 Dibuje y dé el nombre a todos los isómeros alifáticos de fórmula molecular C4H10O.
4. Escriba las fórmulas estructurales de los siguientes compuestos:
a) 4-metil-2-pentanol.
b) Trans-2-cloro-3-isopropilciclohexanol.
c) 2,4,4-trimetil-2-heptanol.
d) éter metil isopropílico.
e) Alcohol bencílico.
f) 2,2,5,5-tetrametilciclopentanol.
g) Etoxipropano.
5 ¿Cuál es el error existente en los siguientes nombres? Dé la estructura y el nombre correcto de cada
compuesto.
a) 1,1-dimetil-1-propanol. b) 4-metil-4-hexanol. c) 1-etil-2-etanol.
d) 2-npropil-2-pentanol. e) 2,2-dimetil-3-cloro-3-butanol.
QUÍMICA ORGÁNICA
55
ALDEHÍDOS Y CETONAS
Aldehídos y cetonas se caracterizan por tener el grupo carbonilo el cual es uno de los grupos funcionales
de mayor importancia en química orgánica.
El grupo funcional carbonilo aparece en los compuestos orgánicos de origen natural conocidos como
aldehídos y cetonas.
La fórmula general de los aldehídos es
La fórmula general de las cetonas es
ALDEHÍDOS.
Los aldehídos son compuestos orgánicos caracterizados por poseer el grupo funcional -CHO.
o R – CHO
Es decir, el grupo carbonilo 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 (también hay otros métodos en los
que se emplea Cr en el estado de oxidación +6). El dicromato se reduce a Cr3+ (de color verde).
Esquemáticamente el proceso de oxidación es el siguiente:
Etimológicamente, la palabra aldehído proviene del inglés aldehyde y a su vez del latín científico alcohol
dehydrogenatum (alcohol deshidrogenado).
OH
l 5CH3 - 4CH2 - 3CH2 –2CH2 – 1CH2
1-pentan-ol
5CH3 - 4CH2 - 3CH2 –2CH2 – 1CHO
Pentanal
QUÍMICA ORGÁNICA
56
Nomenclatura de aldehídos.
A. Nombres comunes.
Los nombres comunes de los aldehídos derivan de los ácidos carboxílicos y reflejan con frecuencia la
palabra latina o griega de la fuente original del ácido o del aldehído. Ver tabla 1.
Tabla 1 Nombres comunes e IUPAC de algunos aldehídos.
Número de
carbonos
Nomenclatura
IUPAC
Nomenclatura
trivial Fórmula
Nombre del
ácido
carboxílico
1 Metanal Formaldehído HCHO
Ácido
fórmico
(hormiga)
2 Etanal Acetaldehído CH3CHO
Ácido
acético
(ácido)
3 Propanal Propionaldehído
Propilaldehído C2H5CHO
Ácido
propiónico
(primera
grasa)
4 Butanal n-Butiraldehído C3H7CHO
Ácido
butírico
(mantequilla)
5 Pentanal
n-Valeraldehído
Amilaldehído
C4H9CHO Ácido
valeriánico
6 Hexanal Capronaldehído
C5H11CHO
Ácido
caproíco
(cabra)
QUÍMICA ORGÁNICA
57
B. Nombres sistemáticos o IUPAC.
Regla 1. Se escoge la cadena continua más larga de átomos de carbono que contenga al grupo carbonilo,
esto nos da el nombre base. Reemplazamos la terminación ano del alcano de igual número de carbonos
por al.
CHOH CHOCH 3 CHOCHCH 23
Metanal Etanal Propanal
Regla 2. Se numera la cadena principal empezando por el carbono carbonílico el cual siempre será el
número 1.
NOTA. Para los nombres comunes de los aldehídos se emplean letras griegas para indicar la posición de
los sustituyentes. La primera letra alfa (α) la recibe el átomo de carbono vecino del grupo carbonilo.
Regla 3. Se nombran los grupos sustituyentes siguiendo las reglas establecidas en los alcanos y demás
compuestos estudiados.
Regla 4. El grupo funcional carbonilo de los aldehídos es de mayor jerarquía que cualquier grupo
funcional estudiado anteriormente.
Br
| 5CH3 – 4CH – 3CH2 – 2CH – 1CHO
|
CH3
4-bromo-2-metilpentanal
OH
|
4CH2 – 3CH2 – 2CH – 1CHO
|
CH3
4-hidroxi-2-metilbutanal
Br
| δCH3 – γCH – βCH2 – αCH – CHO
|
CH3
γ-bromo-α-metilvaleraldehído
CH2
| 5CH3 – 4CH2 – 3CH2 – 2C – 1CHO
|
CH3
2,2-Dimetilpentanal
Br
| δCH3 – γCH – βCH2 – αCH – CHO
|
CH3
γ-bromo-α-metilvaleraldehído
5
OHC – 4CH2 – 3CH2 – 2CH2 – 1CHO
Pentanodial
QUÍMICA ORGÁNICA
58
Regla 5. Cuando el grupo CHO es sustituyente se utiliza el prefijo formal. También se utiliza el prefijo
formil cuando hay tres o más funciones aldehídos sobre el mismo compuesto .En esos casos se puede
utilizar otro sistema de nomenclatura que consiste en dar el nombre de carbaldehído a los grupos CHO
(los carbonos de esos CHO no se numeran, se considera que no forman parte de la cadena).Este último
sistema es el idóneo para compuestos con grupos CHO unidos directamente a ciclos.
Serie homóloga de los aldehídos. Los aldehídos saturados forman una serie homóloga cuya fórmula
general es: CnH2nO.
Usos
Los 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 el metabolismo 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 numerosos compuestos
químicos como la baquelita, la melamina etc.
QUÍMICA ORGÁNICA
59
CETONAS
El segundo grupo de compuestos carbonílicos corresponden a la familia orgánica cetonas.
o R – CO – R
En esta función el carbonilo esta unido a dos grupos alquilos.
Nomenclatura de las cetonas.
A. Nombres comunes.
Se forman mencionando los dos grupos alquilos enlazados al grupo carbonilo en orden alfabético y la
palabra cetona. Para señalar la posición de los sustituyentes se utiliza el alfabeto griego (al igual que los
aldehídos) comenzando con el carbono adyacente al carbono carbonílico.
B. Nombres sistemáticos o IUPAC.
Regla 1. Se escoge la cadena continua más larga de átomos de carbono que contenga al grupo carbonilo,
esto nos da el nombre base. Se cambia la terminación ano del alcano de igual número de carbonos, por
ona.
Regla 2. Se numera la cadena principal, de tal forma, que el grupo carbonilo reciba el número más bajo
posible.
Regla 3. Se nombran todos los sustituyentes siguiendo las reglas establecidas en los compuestos
estudiados anteriormente.
Regla 4. Cuando el grupo carbonilo cetónico está frente a un grupo funcional de mayor jerarquía, debe
nombrarse como sustituyente oxo.
Regla 5. En las cetonas cíclicas, al átomo de carbono carbonílico se le asigna el número 1.
CH3 – CH2 – CH2 – CO – CH3
Metil npropil cetona
CH3 CH3
| |
CH3 – CH2 – CH – CO – CH – CH3
Secbutil isopropil cetona
Br CH3
| | βCH3 – αCH – CO – CH – CH3
α-bromoetil isopropil cetona
CH3 – CO – CH3
Acetona
Dimetilcetona
QUÍMICA ORGÁNICA
60
Serie homóloga de las cetonas. Las cetonas forman una serie homóloga cuya fórmula general es:
CnH2nO. Puede observarse que las cetonas y los aldehídos poseen la misma fórmula general por lo que son
isómeros funcionales.
ORDEN DE JERARQUIA DE LOS GRUPOS FUNCIONALES
Ácido carboxílico > Aldehído > Cetona > alcohol > alqueno > alquino > alcano > éteres
EJERCICIOS DE ALDEHÍDOS Y CETONAS
1 Dibuje y dé el nombre de los compuestos carbonílicos isómeros de fórmula molecular; a) C5H10O
b) C6H12O.
2 Escriba la fórmula estructural de los siguientes compuestos:
a) 3,3-dimetilbutanal.
b) Propionaldehído.
c) 2-pentenal.
d) 4-hexen-2-ona.
e) Ciclopentanona.
f) Ciclohexanona.
g) 2-etil-3-yodoheptanal.
h) 2-metoxi-3-heptanona.
i) 2,3-butanodiona.
6CH3 – 5CH2 – 4CH2 – 3CH – 2CO – 1CH3
|
CH3
3-metil-2-hexanona
QUÍMICA ORGÁNICA
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ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
Los ácidos carboxílicos constituyen un grupo de compuestos que se caracterizan porque poseen un grupo
funcional llamado grupo carboxilo o grupo carboxi (–COOH); se produce cuando coinciden sobre el
mismo carbono un grupo hidroxilo (-OH) y carbonilo (C=O). Se puede representar como de diversas
formas;
Estructura de un ácido carboxílico, donde R es un hidrógeno o un grupo orgánico.
Nomenclatura
A Nombres comunes.
Algunos ácidos carboxílicos alifáticos se conocen desde hace cientos de años y tienen nombres comunes.
Los nombres de los ácidos carboxílicos se designan según la fuente natural de la que inicialmente se
aislaron. Se clasificaron así:
Nombres y fuentes naturales de los ácidos carboxílicos
Estructura Nombre IUPAC Nombre común Fuente natural
HCOOH Ácido metanoico Ácido fórmico Destilación destructiva de
hormigas (formica en latín)
CH3COOH Ácido etanoico Ácido acético Fermentación del vino
CH3CH2COOH Ácido propanoico Ácido propiónico Fermentación de lácteos (pion
en griego)
CH3CH2CH2COOH Ácido butanoico Ácido butírico Mantequilla (butyrum, en latín)
CH3(CH2)3COOH Ácido pentanoico Ácido valérico Raíz de la valeriana officinalis
CH3(CH2)4COOH Ácido hexanoico Ácido caproico Dolor de cabeza
-COOH -CO2H
QUÍMICA ORGÁNICA
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En los nombres comunes, las posiciones de los sustituyentes se indican con letras griegas. Note que la
asignación de letras comienza en el átomo de carbono adyacente al carbono carboxílico.
B Nombres IUPAC
Regla 1 Se escoge la cadena continúa de átomos de carbono que contenga al grupo carboxilo, esto nos
dará el nombre base. Se utiliza al prefijo ácido y se cambia la terminación ano del alcano con igual
número de carbonos por oico.
Regla 2 Cuando el ácido tiene sustituyentes, se numera la cadena de mayor longitud dando el número 1
(más bajo) al carbono del grupo carboxilo. Los ácidos carboxílicos son prioritarios frente a otros grupos,
que pasan a nombrarse como sustituyentes.
Regla 3 Se nombran todos los sustituyentes siguiendo las reglas establecidas.
C – C – C – C – C – COOH
ε δ γ β α
Cl
l CH3 – CH – COOH
β α
Ácido α – cloropropiónico
NH2
l CH2 – CH2 – CH2 – COOH
γ β α
Ácido γ – aminobutírico
CH3
l CH3 – CH2 – CH2 – COOH
γ β α
Ácido β – metilbutírico
OH CH3
l l 5CH3 -
4CH – 3CH – 2CH2 – 1COOH
Ácido 4-Hidroxi-3-netilpentanoico
Br l 7CH3 – 6CH2 -
5CO - 4CH – 3CH – 2CH – 1COOH
Ácido 2-bromo-5-oxoheptanoico
QUÍMICA ORGÁNICA
63
Regla 4 Los ácidos carboxílicos también son prioritarios frente a alquenos y alquinos. El nombre de un
ácido no saturado se forma con el nombre del alqueno correspondiente, anteponiendo la palabra ácido y
sustituyendo la terminación “o” por la terminación “oico” y se utiliza un número para indicar la ubicación
del doble enlace. Los términos estereoquímicos Cis y trans o Z y E se emplean como con los demás
alquenos.
Regla 5 Cuando el grupo ácido va unido a un anillo, se toma el ciclo como cadena principal y se termina
en la palabra carboxílico.
Regla 6 Los ácidos aromáticos se nombran como derivados del ácido benzoico. Como con otros
compuestos aromáticos, los prefijos orto, meta y para se pueden emplear para especificar las posiciones de
otros sustituyentes.
Ácido benzoico Ácido p-aminobenzoico Ácido salisílico Ácido m-metilbenzoico Aspirina
NH2
l 4CH2 – 3CH2 – 2CH2 – 1COOH
γ β α
Ácido 4-aminobutanoico
Ácido γ – aminobutírico
CH3
l 4CH3 – 3CH – 2CH2 – 1COOH
γ β α
Ácido 3-metilbutanoico
Ácido β – metilbutírico
4CH ≡ 3CH – 2CH2 – 1COOH
Ácido 3-butinoico
6CH2 -
5CH = 4CH – 3CH2 – 2CH2 – 1COOH
Ácido 4-hexenoico
QUÍMICA ORGÁNICA
64
Regla 6 Para los ácidos dicarboxílicos se utilizan los dos sistemas de nomenclatura estudiados;
a) Nombres comunes, los cuales se emplean con más frecuencia.
Nombre IUPAC
Nombre común
Fórmula
Etanodioco Oxálico HOOC – COOH
Propanodioico Malónico HOOC – CH2 – COOH
Butanodioico Succínico HOOC – CH2 – CH2 – COOH
Pentanodioico Glutárico HOOC – CH2 – CH2 – CH2 – COOH
Hexanodioico Adípico HOOC – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH
Heptanodioico Pimélico HOOC – (CH2)5 – COOH
Cis-2-butenodioico Maléico Cis – HOOC – CH = CH – COOH
Trans-2-butenodioico Fumárico Trans – HOOC – CH = CH – COOH
b) Nombres IUPAC, Moléculas con dos grupos ácido se nombran con la terminación
dioico.
DERIVADOS DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
Nomenclatura de Anhídridos Los anhídridos proceden de condensar dos moléculas de ácidos carboxílicos. La condensación de dos
moléculas del mismo ácido da lugar a anhídridos simétricos.
Que se nombran reemplazando la palabra ácido por anhídrido.
5 HOOC - 4CH – 3CH2 – 2CH2 – 1COOH
Ácido pentanodioico
R – COOH + HOOC – R R – CO – O – CO – R + H2O
Ácido carboxílico ácido carboxílico anhídrido
QUÍMICA ORGÁNICA
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Nomenclatura de Ésteres
Los ésteres proceden de condensar ácidos con alcoholes y se nombran como sales del ácido del que
provienen.
La nomenclatura IUPAC cambia la terminación -oico del ácido por -oato, terminando con el nombre del
grupo alquilo unido al oxígeno.
Nomenclatura de Amidas
Las amidas proceden de condensar ácidos con amoníaco libre o con grupo o grupos alquilos.
Las amidas se nombran como derivados de ácidos carboxílicos sustituyendo la terminación -oico del ácido
por amida.
R – COOH + H2N – R R – COO – NH – R + H2O
Ácido carboxílico amina Amida
R – COOH + HO – R R – COO – R + H2O
Ácido carboxílico alcohol éster
QUÍMICA ORGÁNICA
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EJERCICIOS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y SUS DERIVADOS
1. Dibuje y dé el nombre y, donde sea posible utilice un segundo nombre, de todos los ácidos y ésteres
isómeros de fórmula molecular; a) C4H8O2 b) C5H10O2
2. Dibuje y de el nombre de todas las amidas de fórmula molecular; C5H9ON.
3. Escriba la fórmula estructural y, donde sea posible, un segundo nombre (de un sistema diferente al
IUPAC) para cada uno de los compuestos siguientes;
a) Ácido isovaleriánico.
b) Ácido trimetil acético.
c) Ácido acético.
d) Ácido α,β-dimetil caproico.
e) Ácido 2-metil-4-etiloctanoico.
f) Ácido fenil acético.
g) Ácido γ-fenilbutírico.
h) Ácido adípico.
i) Ácido p-hidroxibenzoico.
j) Ácido benzóico.
k) Ácido p-clorobenzoico.
l) Ácido p.bromofenilacético.
m) Ácido 2-bromobutanoico.
n) Ácido cis-4-fenil-2-butenoico.
4. Escriba la fórmula estructural de cada uno de los ésteres siguientes;
a) Acetato de metilo.
b) Acetato de isopropilo.
c) Acetato de npropilo.
d) Acetato de nbutilo.
e) Acetato de secbutilo.
f) Acetato de isobutilo.
g) Acetato de terbutilo.
h) Propanoato de isobutilo.
i) Butanoato de terbutilo.
j) Pentanoato de isopropilo.
5. Escriba la fórmula estructural de cada una de las amidas siguientes.
a) Propanamida.
b) 2-metilpropanamida.
c) N-metilpropanamida.
d) N,N-dimetilpropanamida.
e) N-metil-N-isopropilpropanamida.
f) Butanamida.
g) 2,3-dimetilbutanamida.
h) 2,3-dimetil-N-metilbutanamida.
i) N-terbutilbutanamida.
j) N-secbutil-N-isobutilpantanamida.
QUÍMICA ORGÁNICA
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AMINAS
Las aminas se consideran como derivadas del amoniaco (NH3) en donde uno o más grupos alquilo o arilos
están unidos al átomo de nitrógeno (por sustitución de los hidrógenos en el amoniaco).
Clasificación. Las aminas se clasifican de acuerdo con el número de grupos alquilo o arilo enlazados al nitrógeno.
a) Amina primaria; un grupo alquilo sustituye un hidrógeno en al amoniaco.
b) Amina secundaria; dos grupos alquilos sustituyen dos hidrógenos en el amoniaco. Los grupos pueden
ser iguales o distintos.
c) Amina terciaria; Tres grupos alquilos sustituyen los tres hidrógenos del amoniaco. Los grupos pueden
ser iguales a distintos.
Nomenclatura de Aminas
A Nombres comunes.
Se mencionan primero los grupos alquilo unidos al nitrógeno, seguido del sufijo amina. Se pueden
emplear los prefijos di, tri y tetra para indicar a dos, tres o cuatro sustituyentes idénticos.
CH3 – NH2
CH3 – NH – CH3 CH3 – NH – CH2 – CH3
CH3 – N – CH3 CH3 – N – CH2 – CH3 CH3 – N – CH2 – CH3
l l l CH3 CH3 CH3 – CH – CH3
CH3 – N – CH3 CH3 – N – CH2 – CH3 CH3 – N – CH2 – CH3
l l l CH3 CH3 CH3 – CH – CH3
Trimetil amina Etil dimetil amina Etil isopropil metil amina
QUÍMICA ORGÁNICA
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B Nombres IUPAC.
Regla 1 La nomenclatura IUPAC para las aminas es semejante a la correspondiente a los alcoholes. El
nombre de la raíz lo determina la cadena continua más larga de átomos de carbono. La terminación o del
nombre del alcano se cambia a la terminación amina.
Regla 2 Se numera la cadena y se emplea un número para indicar la posición del grupo amino en ella.
Regla 3 A los sustituyentes a lo largo de la cadena de carbonos se les asignan números para especificar
sus ubicaciones, y se usa el prefijo N para cada sustituyente en el átomo de nitrógeno.
Regla 4 Al dar el nombre s las aminas con estructura más complicada, al grupo – NH2 se le llama grupo
amino y se nombra como cualquier sustituyente, con un número u otro símbolo que indique su posición
en la cadena matriz. Con este sistema, las aminas secundarias y terciarias se nombran clasificando átomo
de nitrógeno como grupo alquilamino.
CH3 – NH – CH3 CH3 – NH – CH2 – CH3
Dimetil amina Etil metil amina
NH2 NH2 NH – CH3
l l l 4CH3 – 2CH2 – 2CH2 – 1CH2
4CH3 – 3CH2 – 2CH – 1CH3 4CH3 – 3CH2 – 2CH – 1CH3
1- Butanamina 2- Butanamina N-metil-2-butanamina
CH3 CH3
l l 6CH3 – 5CH2 – 4CH – 3CH – 2CH – 1CH3
2CH3 – 1CH2 – N – (CH2 – CH3)2
l N,N-dietiletanamina
N – (CH3)2
2,4,N,N-tetrametil-3-hexanamina
N – (CH3)2
l 6CH3 – 5CH2 – 4CH2 – 3CH – 2CH – 1CH2 – OH
3-dimetilamino-1-hexanol
QUÍMICA ORGÁNICA
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A las aminas aromáticas y heterocíclicas se les conoce por lo general por sus nombres históricos. Por
ejemplo;
A continuación se muestran los nombres y estructuras de algunos heterociclos comunes con nitrógeno y
sus derivados. Por lo general se asigna la posición 1 al heteroátomo (Se les llama heteroátomos al
oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo).
QUÍMICA ORGÁNICA
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EJERCICIOS DE AMINAS
1. Dibuje y dé el nombre de todas las aminas isómeras de fórmula molecular;
a) C4H11N.
b) C5H13N.
2. Escriba la fórmula estructural de las siguientes aminas;
a) Anilina.
b) Acetanilida.
c) n-butilamina.
d) 2-amino-2-metil-1-propanol.
e) Dimetil-npropilamina.
f) Triterbutilamina.
g) Ciclopentilamina.
h) Di-nbutilamina.
i) Disecbutil-metilamina.
j) Pirrol.
k) Piridina.
l) Trimetilamina.
m) Triisobutilamina.
n) Isopropil-n-propil-secbutilamina.
