Merceología 5º 1

RESUMEN MERCEOLOGÍA

QUÍMICA ORGÁNICA

Definición antigua: Es la química de la vida. (Los compuestos orgánicos solo son producidos por organismos vivos).

Definición actual: Es la química de los compuestos de carbono.(Salvo excepciones CO2 etc.).

Las moléculas orgánicas cumplen una gran variedad de funciones en los organismos, como también tienen gran utilidad a nivel industrial. Estos son ejemplos de ambas cosas:

La posibilidad de formación de tantos compuestos de debe a las propiedades especiales del carbono.

Forma enlaces covalentes Puede compartir hasta cuatro electrones (formar 4 enlaces) Los enlaces son fuertes, o sea estables. Esta estabilidad permite formar cadenas de varios átomos de

Carbono (moléculas).

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Para cada grupo veremos por ejemplo:

Hidrocarburos Alifáticos Saturados “Alcanos”

1. Nomenclatura (Como se los nombra)

2. Propiedades Físicas

3. Propiedades Químicas

4. Utilidades en Alimentación o biológicas, Industriales, etc.

HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS SATURADOS “ALCANOS”

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Se denominan saturados ya que todos sus átomos de carbono están enlazados al número máximo de hidrógeno y entre los carbono tiene todas uniones sencillas (simples)

1. Nomenclatura

IUPAC: cada nombre de compuesto orgánico tiene 3 partes. Raíz: indica el Nº de átomos de carbono. Prefijo: describe cantidad y tipos de cadenas o anillos

enlazados al grupo principal. Sufijo: el grupo funcional de la molécula “ano” alcano.

2-metil hept ano

Prefijo Raíz Sufijo

Regla: Identificar y elegir la cadena mas larga de átomos de C Numerar los átomos de la cadena principal de modo que las

ramificaciones queden con la numeración mas baja Identifique a que átomo esta unida cada ramificación, y de que

grupo deriva cada ramificación Escriba el nombre de la cadena principal Escriba el nombre de las ramificaciones por orden alfabético,

o por peso molecular con el Nº que indica su unión a la cadena principal.

En caso de tener varias ramificaciones con el mismo Nº de C se utiliza el prefijo “di”, “tri” etc. para indicar la cantidad que se repiten las mismas.

Podemos observar alcanos:a. De cadena lineal

b. Ramificados

Los alcanos son miembros de una familia por que tienen propiedades similares y estas son:

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Cada miembro de al familia posee la misma fórmula general (CnH2n+2)

Cada molécula difiere de las siguientes en una unidad –CH2

Todos los miembros tienen propiedades química semejantes A medida que aumenta la masa molecular (peso), solo hay un

cambio gradual de las propiedades físicas.

2. Propiedades Físicas

Los alcanos son solubles en compuestos orgánicos e insolubles en agua.

Tienen densidades menores que la del agua, por lo que flotan en la superficie del agua.

3. Propiedades Químicas

Son los compuestos más inertes de todos los orgánicos, y esto se debe a la falta de grupos funcionales.

Experimentan reacción de combustión.o Completa: CH4 (g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) + Eo Incompleta: también se forma CO y otros productos

También reaccionan con halógenos

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Se produce una reacción de sustitución entre un hidrogeno, y un halógeno (Br2, Cl2, F2 (reacciona en forma explosiva)

C-H + X C-X + H

4. Utilidades en Alimentación o biológicas, Industriales, etc.

Triclorometano (cloroformo) – Se usó como anestésico Tetraclorometano – Se usó en líquido limpiadores y matafuegos CCl3F y CCl2F2 – En refrigeración Perfluoroalcanos – Sustituyente de la sangre en el transporte de O2

HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS NO SATURADOS “ALQUENOS Y ALQUINOS”

Los alquenos son hidrocarburos que tienen doble enlace carbono-carbono en su molécula. Este doble enlace le da características propias que se denominan grupo funcional.

Los alquinos tienen como grupo funcional el triple enlace carbono-carbono

Los alquenos tienen isomería geométrica, que le da particularidades propias, y que en ciertas moléculas un isómero en particular tiene función biológica y el otro no.

Los alquinos no presentan isomería geométrica ya que la molécula es linealLos miembros del grupo de los alquinos contienen un triple enlace entre dos átomos de carbono de la molécula. Son muy activos químicamente y no se presentan libres en la naturaleza.

1) Nomenclatura

Identifique la cadena continua más larga que contenga el doble enlace. Reemplace la terminación ano por la terminación eno o ino

Numere la cadena de tal manera que los carbonos del doble enlace tengan los menores números posibles, sin importar la numeración de las ramificaciones.

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El número que localiza el doble enlace se escribe separándolo con un guión del nombre del alqueno principal.

Escribir las cadenas con el número que identifica su posición

3-metil-1-buteno

Ramificación ubicación del doble enlace alqueno

2) Propiedades Físicas

Las propiedades de los alquenos son semejantes a los alcanos, por que ambos están compuestos de moléculas no polares.

Los puntos de ebullición y fusión son similares. Son solubles en solventes no polares, e insolubles en agua

3) Propiedades Químicas

Reacciones de adición: La reactividad de los compuestos insaturados se da en el doble y triple enlace, el cual es atacado por otras sustancias y se rompe el enlace Pi.

+ Cl2

a) Hidrohalogenaciónb) Hidrogenaciónc) Hidrataciónd) Cloracióne) Bromación

Polimerización: El etileno es el material de partida para la polimerización, denominado unidas monomérica, y esta es la que se repite formando grandes cadenas (polímero)

4) Utilidades en Alimentación o biológicas, Industriales, etc.

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Derivados de hidrocarburos insaturados (polímeros de utilización industrial)

HIDROCARBUROS CÍCLICOS

El más simple de los hidrocarburos cíclicos saturados o cicloalcanos es el ciclopropano, C3H6, cuyas moléculas están formadas por tres átomos de carbono con dos átomos de hidrógeno unidos a cada uno de ellos.

1. Nomenclatura

Los hidrocarburos alicíclicos están integrados por 2 grupos:1. Cicloalcanos, sin dobles enlaces2. Cicloalquenos, que pueden tener en su molécula algún doble enlace,

sin que sea este un compuesto aromático.

a) Los cicloalcanos sencillos sin ramificaciones (cadenas laterales) se denominan con el nombre del hidrocarburo correspondiente, precedido con el prefijo “ciclo”

b) Los que tienen cadenas laterales, se indican la posición de esta en el ciclo, enumerando todos los átomos de éste. Luego se agrega al

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prefijo primeramente el número, después el nombre de la cadena lateral y posteriormente el grupo cíclico.

c) Para compuestos cíclicos de 6 átomos se puede usar los prefijos “orto”, “para” y “meta” que indica la posición relativa de las distintas cadenas.

1,2-Dimetilciclohexano

2. Propiedades Físicas

El ciclopropano y el ciclobutano son gases A mayor número de carbono ya son líquidos o sólidos Estos hidrocarburos tienen puntos de ebullición y densidad más altos

que las cadenas abiertas con la misma cantidad de carbonos.

3. Propiedades Químicas

Los ciclos de 5 y 6 átomos de C tienen propiedades similares a los de cadena abierta

Los de 6 Carbonos en presencia de catalizadores específicos (Pd, Se) pueden transformarse en Aromáticos.

Ciertos catalizadores también pueden abrir las cadenas y transformarlos en alcanos.

4. Utilidades en Alimentación o biológicas, Industriales, etc.

a) El ciclopropano es un poco más reactivo que el correspondiente alcano de cadena abierta, el propano, C3H8.

b) Varios cicloalcanos forman parte del petróleo.

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c) Otros hidrocarburos (C10H16), se encuentran en algunos aceites naturales aromáticos y se destilan de los materiales vegetales. Esos hidrocarburos se llaman terpenos e incluyen el pineno (en la trementina) y el limoneno (en los aceites de limón y naranja).

HIDROCARBUROS AROMÁTICOS

Los hidrocarburos aromáticos son compuestos que contienen un anillo bencénico o tienen propiedades semejantes a las del benceno

En realidad los hidrocarburos aromáticos se los denominan como tal según la regla de Hϋckel (4n+2) electrones П deslocalizados en al molécula.

El grupo más importante es el de los aromáticos que se encuentran en el alquitrán de hulla. Aunque los hidrocarburos aromáticos presentan a veces insaturación, es decir, tienden a adicionar otras sustancias, sus principales reacciones producen la sustitución de átomos de hidrógeno por otros tipos o grupos de átomos. Entre los hidrocarburos aromáticos se encuentran el benceno, el tolueno, el antraceno y el naftaleno.

Benceno Tolueno

1. Nomenclatura

La mayoría son derivados del benceno, como el tolueno, clorobenceno, bromobenceno, nitrobenceno.Existen isómeros para los compuestos disustituidos como en el siguiente caso del diclorobenceno, y se puede utilizar los prefijos orto, meta y para.

Clorobenceno Bromobenceno Nitrobenceno

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Fenol Ác. Benzoico Benzaldehído

1,2-diclorobenceno 1,3-diclorobenceno

1,4-diclorobenceno

2. Propiedades Físicas

El benceno al ser una molécula no polar tiene puntos de fusión y ebullición bajos, 5.5 ºC y 80 ºC, por lo que es líquido a temperatura ambiente.

Se utiliza como disolvente de sustancias polares. Es insoluble en agua.

3. Propiedades Químicas

Los compuestos aromáticos son muy estables. Arde muy fácilmente. Dan fácilmente reacción de sustitución (halógenos) Dan reacción de adición tanto de hidrogeno como de halógenos.

4. Utilidades en Alimentación o biológicas, Industriales, etc.

Los derivados halogenados tienen un uso muy difundido como insecticidas (DDT)

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Se usa como herbicida el ácido 2,4-diclorofenoxiacético y ácido 2,4,5-triclorofehoxiacético.

Se mezcla en cierta proporción con gasolina. La anilina se utiliza como colorante. El fenol fue el primer desinfectante quirúrgico, y se utiliza en la

fabricación de explosivos, insecticidas, plásticos, detergentes, etc. Aldehídos aromáticos se utiliza como materia prima para la

preparación de colorantes. Polifenoles como antisépticos. Sales de ácidos aromáticos se utiliza como expectorantes y

diuréticos. El ácido acetilsalicílico es uno de los medicamentos más conocido

(aspirina). El tanino también es un derivado aromático (ácido digálico) muy

utilizado en la Argentina en el curtido de pieles y para fabricar tinturas.

El benceno es un compuesto altamente cancerigeno.

ALCOHOLES

Los grupos alcoholes se caracterizan por tener en alguna parte de su molécula un grupo -OH (grupo funcional oxidrilo)Los alcoholes pueden ser:

Primarios Secundarios Terciarios

Metanol

1. Nomenclatura

El alcano principal ej. Metano, se remplaza la terminación o, por el sufijo ol. Metanol.

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Para escribir los nombres de los compuestos que poseen isómeros, se debe enumerar la cadena por el extremo mas cercano al grupo –OH, e incluir el número de la ubicación del grupo oxidrilo separado por un guión del nombre del alcohol.

Para compuestos mas complejos utilice la siguiente regla.

Identifique la cadena mas larga que contenga el grupo oxidrilo o la mayor cantidad de grupo oxidrilos.

Remplace la terminación o del alcano principal por ol. Numere la cadena de manera tal que los grupos –OH queden con la

menor numeración. Identifique la posición de los grupos sustituyentes. Escriba el número del átomo que está unido el grupo oxidrilo,

separado por un guión del nombre principal del alcohol.

2. Propiedades Físicas

Los puntos de ebullición son más altos que los alquenos y alcanos con la misma cantidad de átomos de carbono. Esto se debe a la existencia de un grupo polar –OH que es el grupo funcional y le da particularidades especiales.

Es muy soluble en agua debido a estos puentes hidrógeno.

3. Propiedades Químicas

Tiene dos tipos de comportamiento de acuerdo a como se divida el grupo oxidrilo. Ya que puede separarse el hidrógeno como H+ o el OH- dándole cierto carácter anfótero.

Se deshidratan formando alquenos Se pueden oxidar formando el correspondiente aldehído/cetona. Frente a ácidos forman esteres

4. Utilidades en Alimentación o biológicas, Industriales, etc.

El metanol (alcohol de quemar) es muy tóxico. El etanol es el principal producto de la fermentación de azúcares y se

utiliza también como antiséptico

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El alcohol isopropílico se utiliza tanto en la limpieza de pequeñas piezas, como fuera utilizado como antiséptico.

El etilenglicol y el propilenglicol se utiliza como soluciones anticongelantes. El propilenglicol se utiliza como solvente de ciertas drogas.

El glicerol tiene gran importancia como componente de lípidos, y es componente de lociones de manos, humectantes y suavizantes.

El xilitol, sorbitol son polialcoholes muy utilizado en la industria alimenticia, y también son laxantes suaves.

Los azucares mas conocidos (sacarosa, glucosa, fructosa) tienen numerosas funciones alcoholes como parte de su molécula.

El fenol (alcohol aromático) fue un agente antiséptico muy utilizado que actualmente esta en desuso ya que es tóxico y produce quemaduras severas.

ALDEHÍDOS Y CETONAS

Los aldehídos y cetonas son derivados de hidrocarburos que contienen oxigeno unido a un átomo de carbono mediante un doble enlace. A este se denomina grupo carbonilo, y es el que le da las características particulares a estos compuestos.

1. Nomenclatura

Para la denominación de los aldehídos se remplaza la terminación o del alcano correspondiente por el sufijo al.

A los aldehídos aromáticos se les designa nombres derivados del aldehído aromático más simple, ej. (Benzaldehído)

Para las cetonas se remplaza la terminación o por ona. Para cetonas con varios átomos de carbono, se debe numerar estos, e

indicar con este número indicar en el nombre el lugar de la cadena en donde se encuentra el grupo carbonilo.

2. Propiedades Físicas

Estos tienen punto de fusión y ebullición mas bajos que los mismo alcoholes, por que no forman tan fácilmente puente hidrógeno por

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falta de este en el grupo carbonilo, pero si tienen mayor que los correspondientes alcanos.

Solo los de bajo peso molecular son solubles en agua. Los de alto peso molecular son insolubles en agua.

3. Propiedades Químicas

Dan reacciones de adición (hidrógeno, agua, organomagnésicos, etc.).

Dan reacción de condensación con eliminación de agua. Sus hidrógenos cercanos tienen cierta movilidad característica (ceto-

enólica).

Los aldehídos dan reacciones particulares que no dan las cetonas, y que son de particular importancia para su reconocimiento:

Los primeros términos de los aldehídos tiene la capacidad de polimerizarse como por ej. trioximetileno y paraformaldehído. Los aldehídos tienen la capacidad de oxidarse a ácidos, que no tienen las cetonas.

4. Utilidades en Alimentación o biológicas, Industriales, etc.

Metanal: se utiliza como conservante de preparados biológicos, fabricación de bakelita, paneles de pared, formica, etc.

Etanal: se utiliza para prepara el paraldehído que se utiliza como sedante e hipnótico.

Propanona (acetona): se usa como solvente, removedor de esmaltes, colorantes, fabricación de cloroformo y explosivos.

Gliceraldehído: azúcar simple que interviene en el metabolismo de los carbohidratos.

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Etanal

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ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

Tienen como grupo funcional el grupo carboxilo:

Grupo Carboxilo

Ácido carboxílico son compuesto orgánico que contiene uno, dos o más grupos carboxilo (—COOH). Estos compuestos pueden ser saturados o no saturados, y de cadena abierta (alifáticos) o cerrada.

El más simple es el ácido metanoico (ácido fórmico), y uno de los más familiares es el ácido etanoico (ácido acético), que en estado diluido e impuro forma parte del vinagre. Los ácidos carboxílicos con un único grupo carboxilo y, generalmente, de cadena lineal se denominan ácidos grasos; la cadena hidrocarbonada puede ser saturada o bien contener uno o más enlaces dobles. Muchos ácidos carboxílicos son esenciales en la química de los organismos vivos. Otros son productos químicos de gran importancia industrial.

Nomenclatura

Se elije la cadena carbonada mas larga que tenga el o los distintos grupos carboxilos, y se remplaza la terminación o por oico, y se antepone la palabra ácido. Por ejemplo el derivado del metano, se denomina ácido metanoico.Los nombres comunes (triviales) de los ácidos, provienen de la fuente principal que se encuentran, o de la primera de la cual se aisló.

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Propiedades físico-químicas.

Los ácidos de masa molar baja (hasta ocho átomos de carbono) son líquidos y el resto sólidos. Sus puntos de fusión y ebullición crecen al aumentar la masa molar.También es alto debido a que forma dímeros a través de enlaces hidrógeno entre 2 moléculas de ácido.

Desde el punto de vista químico, los ácidos carboxílicos son muy reactivos. Reaccionan, por ejemplo, con los alcoholes para dar ésteres y agua; la reacción es reversible. La formación del éster se llama reacción de esterificación y la inversa, de saponificación.La acidez característica de estos compuestos se debe a la ionización de sus moléculas. Esta ionización no es completa, por lo que se produce un equilibrio químico característico de cada ácido.

Productos

Es ácido fórmico es altamente irritante, y es un compuesto común de defensa de las hormigas y abejas.

Es ácido acético es un acidulante de uso común en alimentos Las sales del ácido propiónico se utiliza como conservante en

alimentos. El benzoato de sodio sirve como inhibidor para el crecimiento de

hongos, y se utiliza en bebidas carbonatadas, mermeladas, drogas y cosméticos.

El ácido oxálico resulta muy toxico para el organismo, ya que reacciona con el Ca y produce sales insolubles. (espinacas y ruibarbo)

Los jabones, son sales de ácidos grasos con sodio o potasio. El palmitato de sodio es la más común.

Lípidos

Son un grupo heterogéneo de sustancias orgánicas que se encuentran en los organismos vivos. Se distinguen de otros tipos de compuestos orgánicos porque no son solubles en agua (hidrosolubles) sino en disolventes orgánicos (alcohol, éter).

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Esterificación

Esterificación, reacción entre un alcohol y un ácido, en presencia de ácido sulfúrico como catalizador, y mediante la cual se obtienen un éster y agua.

+ +

Alcohol + ácido éster + agua

Saponificación. Jabones.

Saponificación, reacción de hidrólisis en medio alcalino que consiste en la descomposición de un éster en el alcohol y la sal alcalina del ácido carboxílico correspondientes. Es la reacción inversa a la esterificación.

Muchos ácidos carboxílicos se encuentran en los productos naturales, pero no como ácidos libres, sino combinados con alcoholes, generalmente glicerina, en forma de ésteres. Así, la mayor parte de las grasas naturales son ésteres de la glicerina con ácidos carboxílicos alifáticos de cadena larga, por lo que se les suele llamar ácidos grasos. Por saponificación de estas grasas en una disolución acuosa de un álcali, como el hidróxido de sodio, se obtienen los jabones, que son las sales alcalinas de los ácidos grasos de cadena larga. Por ejemplo, la saponificación de la palmitina, que es el éster de la glicerina y el ácido palmítico, permite obtener palmitato de sodio y glicerina.

Lípidos de importancia biológica.

Entre los lípidos más importantes se hallan los fosfolípidos, componentes mayoritarios de la membrana de la célula. Los fosfolípidos limitan el paso de agua y compuestos hidrosolubles a través de la membrana celular, permitiendo así a la célula mantener un reparto desigual de estas sustancias entre el exterior y el interior.

Las grasas y aceites, también llamados triglicéridos, son también otro tipo de lípidos. Sirven como depósitos de reserva de energía en las células animales y vegetales. Cada molécula de grasa está formada por cadenas de ácidos grasos unidas a un alcohol llamado

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glicerol o glicerina. Cuando un organismo recibe energía asimilable en exceso a partir del alimento o de la fotosíntesis, éste puede almacenarla en forma de grasas, que podrán ser reutilizadas posteriormente en la producción de energía, cuando el organismo lo necesite. A igual peso molecular, las grasas proporcionan el doble de energía que los hidratos de carbono o las proteínas.

Otros lípidos importantes son las ceras, que forman cubiertas protectoras en las hojas de las plantas y en los tegumentos animales. También hay que destacar los esteroides, que incluyen la vitamina D y varios tipos de hormonas.

Esteroles.

Son sustancias formadas por el grupo perhidrociclopentanofenantreno. La diferencia en una ramificación no da colesterol animal o citoesterol vegetal.

Forman parte de las membranas de las células, y es de gran importancia en la formación de hormonas femeninas.

La membrana celular mientras más compuestos insaturados tenga, es más fluida, por lo que el colesterol hace de cuña, y le da rigidez.

Determinación de grasas.

Las grasas se pueden determinar por diferentes métodos.

Método SoxhletMétodo de Rose-GottliebMétodo butirométrico de gerber

También se puede evaluar se estado (rancidez)

Índice de acidezÍndice de yodoÍndice de saponificaciónMétodos de estabilidad.

a) De oxigeno activo.b) De incubación en estufa.

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AMINAS

Las aminas pueden considerarse derivados del amoniaco.Una clasificación esta dada de acuerdo a la cantidad de hidrógenos sustituidos.

1 hidrogeno sustituido AMINA PRIMARIA

2 hidrógenos sustituidos AMINA SECUNDARIA

3 hidrógenos sustituidos AMINA TERCIARIA

Nomenclatura IUPACLas aminas primarias se nombran como derivados de hidrocarburos de la cadena principal, se señala el carbono donde se encuentra el grupo NH2 y se lo nombra con el prefijo amino. Las aminas secundarias y terciarias se nombran anteponiendo un prefijo compuesto que contiene los nombres de todos los grupos alquilo, excepto el mayor.

1-aminometano 1-metilamino-3-metilpentano

Nomenclatura TRIVIAL

Las aminas sencillas se nombran indicando el o los grupos alquilo unidos al nitrógeno, seguido de la palabra amida. Las más complejas se nombran a menudo colocando al nombre de la cadena matriz el prefijo amino.

metil-etil-amina aminoetanol

trimetilamina

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Las aminas aromáticas se nombran generalmente como derivados de las mas sencilla “La anilina”. Algunos nombres triviales han sido aceptados por el sistema IUPAC

Anilina o aminobenceno p-toluidina o p-aminotolueno

N-N dimetilanilina N-fenilanilina o difenilamina

CHEMICAL ABSTRACS

En este sistema el nombre del alcano se modifica sustituyendo su o final por el sufijo amina. En el caso de las aminas secundarias y terciarias se toma como cadena principal al grupo alquilo de mayor número de carbonos, y si existen dos cadenas iguales prevalece aquella con mayor número de sustituyentes, los grupos restantes se nombran como sustituyentes utilizando el prefijo N para indicar que están unidos al nitrógeno.

N-etil-2-aminobutano

Ej:

DibutilaminaCiclohexilaminaN-N-dipropil-4-aminopentanoN-metil-2-aminopropano

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PROPIEDADES FÍSICAS

Las aminas de bajo peso molecular tienen olor fuerte a amoniaco.Las aminas aromáticas no tiene olor desagradable, se absorben por piel y son altamente tóxicas y cancerigenas.Las aminas de alto peso molecular tienen olor desagradable, y algunas derivan de la degradación bacteriana de proteínas como la cadaverina y putrecina.

Punto de ebullición: Las aminas primarias y secundarias son compuestos polares y pueden formar puente hidrogeno entre si, lo que le da punto de ebullición mas elevados que compuestos de similares peso molecular como los esteres, pero inferior a los alcoholes.

Dietileter: 34ºCDietilamina: 56ºC1-Butanol: 117ºC

Solubilidad: Las aminas que pueden formar puentes hidrógeno entre ellas también lo pueden hacer con moléculas de agua.

Propiedades básicas: Las aminas que se disuelven en agua pueden dar sales de amonio al igual que el amoniaco. Funcionan como base debido a un par de electrones que tiene sin compartir el Nitrógeno.Las aminas alifáticas son más básicas que las aminas aromáticas, y dentro de las alifáticas son más básicas las 3º que las 2º, y estas que las 1º.

Las aminas aromáticas no son básicas por que su carga se deslocaliza en el anillo aromático.

MÉTODOS DE OBTENCIÓN

Alquilación de amoníaco o aminasA partir de nitrilosReducción de amidasReducción de nitrocompuestos

Las aminas frente a ácidos forman sales de amina de carácter iónico, solubles en agua, por lo que las aminas son siempre solubles en agua en medio ácido, y no en agua pura.

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Reacción exclusiva de las aminas primarias.

La presencia de 2 átomos de hidrógeno sobre el nitrógeno (NH2) permite una reacción característica con el ácido HNO2, la diazotación.No se emplea en realidad HNO2 que es inestable, sino nitrito sódico NaNO2 en presencia de ácido clorhídrico, por lo que es lo mismo.

NaNO2 + HCl = HNO2 + NaCl

La reacción de diazotación corresponde al siguiente balance:

R-NH2 + NaNO2 +2HCl – R-N2 + Cl- + NaCl + 2H2O

Su mecanismo puede representarse de la siguiente manera.

R-NH2 + HO-N=O R-NH2 –

Se forma una sal de diazonio, R-N+2Cl- cuya estructura es mesómera entre dos formas límites.

R-N=NCl R-N=N Cl -

En la serie alifática el ion alquil-diazonio es inestable y reacciona inmediatamente con el agua.

R-N2+ Cl + H2O R-OH + N2 + HCl

En definitiva, se ha remplazado simplemente –NH2 por –OH; a esta transformación se la llama desaminación nitrosa.

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AMIDAS

Son derivados del NH3, de aminas 1º y 2º

Amida 1º Amida 2º Amida 3º

Nomenclatura: Se cambia la palabra “Ácido” por “Amida”

Etanoamida N-Metiletanoamida N-N-Dimetilbenzamida

Propiedades Físicas

Las amidas, como todos los derivados de ácidos, contienen en su molécula al unión C=O, lo que las convierte en moléculas polares.Son capaces de formar puente hidrógeno que produce un aumento en el punto de ebullición y ser soluble en agua las moléculas de bajo peso molecular.

Obtención: Se puede obtener por acilación de aminas 1º, cloruros de ácido o ésteres en medio ácido.

Propiedades Químicas

Las amidas, a diferencia de las aminas, son bases muy débiles que no son capaces de dar sales estables. El par electrónico del N no está libre como en el NH3 o en las aminas. La estructura electrónica es plana con hibridación sp2. Los orbitales son perpendiculares al plano y se produce un solapamiento lateral de los mismos, produciendo una deslocalización de los electrones Π.

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C, N, O están en el mismo planoHidrólisis: Se utiliza para obtener ácidos en medio ac. o alcalino

Deshidratación: Reacción característica que conduce a la formación de nitrilos.

Reducción: Se generan Poliamidas de alto peso molecular. También Sulfonamidas (bactericida)

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AMINOÁCIDOS

El término aminoácido o ácido aminado, designa compuestos en cuya molécula se encuentran reunidas una función amina y una función ácido carboxílico. La función amina puede ser primaria, secundaria o terciaria, la posición relativa de las dos funciones puede variar (ácidos alfa aminados, beta aminados, etc.)

Ej: Ácido β-aminado

Entre todas las diferentes estructuras, 2 presentan mayor interés.

Los ácidos ω-aminados primarios, es decir los que llevan una función amina primaria en el extremo de la cadena que lleva la función ácido, y que permite policondensación dando lugar a las poliamidas sintéticas.

Los ácidos α-aminados con una función amina primaria, que juega un papel principal en la constitución de los tejidos de los seres vivos.

Algunos α-aminoácidos tienen estructura simple, y algunos la estructura es mas compleja. Hay apenas unos 20 de estos de gran importancia biológica para el hombre. Estos tienen nombres particulares, por eso no se consideran las reglas de nomenclatura sistemática.

Aminoácidos neutros

Glicina Alanina

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Valina Leucina

Isoleucina Serina

Treonina Metionina

Cisteína Triptófano

Tirosina Fenilalanina

Iminoácidos

Prolina

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Aminoácidos ácidos

Ac. Aspártico Ac. Glutámico

Aminoácidos Básicos

Lisina

Arginina

Histidina

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1 Alanina Ala2 Arginina Arg3 Asparagina Asn4 Ac. Aspártico Asp5 Cisteína Cys6 Glutamina Gln7 Ac. Glutámico Glu8 Glicina Gly9 Histidina His10 Isoleucina Ile11 Leucina Leu12 Lisina Lys13 Metionina Met14 Fenilalanina Phe15 Prolina Pro16 Serina Ser17 Treonina Thr18 Triptófano Trp19 Tirosina Tyr20 Valina val

Tipo de estructura CaracterísticasPrimaria Establece los aminoácidos que

componen una proteína y el orden en que se encuentra (secuencia)

Secundaria Determina la posición espacial en una dirección de los aminoácidos

que componen la proteína. Existen dos tipos de estructura: α hélice y

lamina plegada βTerciaria Determina la disposición

tridimensional de la estructura secundaria. Existen dos tipos:

Globular y FibrosaCuaternaria Determina la unión mediante

enlaces débiles, de varias cadenas polipeptídicas, idénticas o no, lo que

origina un complejo proteico. El colágeno, la queratina y la

hemoglobina poseen este tipo de estructura.

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PROTEÍNAS

Estas macromoléculas son el resultado de la polimerización, mediante enlaces peptídico de los 20 aminoácidos anteriores. Todas sus propiedades nutritivas, físicas, químicas dependen de la concentración y la secuencia de aminoácidos que la integran. Dos proteínas podrán estar compuestas por aminoácidos iguales, y en cantidades semejantes, pero si el orden en que se encuentran éstos es diferente, las proteínas muestran propiedades distintas.Las proteínas cumplen un papel importantísimo en la nutrición, y es el elemento de mayor escasez en los países subdesarrollados.Algunas proteínas que son de gran utilidad para algunos organismos, son de mucha toxicidad para otros, y este caso se suele dar en una misma especie. Por ejemplo: La β lactoglobulina de la leche, y la ovoalbúmina del huevo.

CLASIFICACIÓN

Se puede clasificar las proteínas de distintas maneras, pero generalmente se basa en 4 criterios fundamentales: Composición, forma, solubilidad, y función biológica. Dentro de una clasificación puede estar incluida cualquiera de las otras, por eso que se las llama “no excluyente”

Composición:Pueden ser simples (homoproteína) o conjugadas (heteroproteína). La primera es el caso de la insulina.Las conjugadas tienen una parte no proteica llamada grupo “prostético” las cuales son ej: las metaloproteínas, las glucoproteínas, fosfoproteínas, las lipoproteínas y las nucleoproteínas.Las metaloproteínas contienen un metal (cobre o hierro) unido en forma covalente a un determinado aminoácido o formando parte de un grupo como ocurre en la hemoglobina y mioglobina. Las glucoproteínas contienen también un hidrato de carbono, como ser un monosacárido ej: en la caseína k de la leche, inmunoglobulina, fracción 7s de la soja.Las fosfoproteínas, contienen un grupo fosfato inorgánico unido por ejemplo a la treonina o a la serina. Se encuentra en la caseína de la leche, flavoproteínas, pepsina.Las lipoproteínas se encuentran en forma natural en los alimentos en emulsiones, en la sangre, en las membranas de muchas células. Los triglicéridos, los fosfolípidos los triacilglicéridos y el colesterol son las porciones lipídicas que lo integran.

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Forma:Las proteínas hasta ahora mencionadas también se pueden clasificar por su forma, en globulares o fibrosas.Globulares. Presentan una estructura esférica por el doblamiento de sus cadenas, por lo que forman un modelo tridimensional redondo. Esta forma es típica de enzimas, y los polipéptidos de reserva en los tejidos vegetal.Fibrosas. Son las que proporcionan rigidez a los tejidos, y están formadas por varias cadenas de polímeros unidos a lo largo de un eje recto, produciendo fibras muy estables e inertes a agentes químicos, físicos y enzimáticos: El colágeno que se encuentra en los huesos y cartílago pertenece a este tipo, también la queratina, que le da dureza a ciertos tejidos como las uñas, el cabello, las pezuñas, los cuernos, las plumas y la lana.Esta gran estabilidad se debe a los enlaces disulfuros de la cisteína, y se suele subclasificar en proteínas suaves y fuertes dependiendo en la cantidad de grupos disulfuros.

Solubilidad:De acuerdo a este criterio se han dividido en albúminas, globulinas, histonas, glutelinas, prolaminas y escleroproteínas.La solubilidad depende del tipo de aminoácidos que contenga, si contienen muchos grupos hidrófobos, tendera a ser menos soluble en agua, que el que tenga elevado grupos hidrófilos. Esta solubilidad permitirá que estas proteínas sean separadas en distintos disolventes.

Las albúminas son solubles en soluciones salinas diluidas y en agua, y precipitan en sulfato de amonio a 50 % (α lactalbúmina de la leche, las albúminas del suero sanguíneo, la ovalbúmina de la clara del huevo)

Las globulinas son insolubles en agua, pero si en soluciones salinas diluidas (miosina del tejido muscular, la β lactoglobulina de la leche, la glicinina de la soja, la araquinina del maní.

Las histonas por tener muchos aminoácidos básicos, son solubles en ácidos y en agua, aunque no se encuentran generalmente en alimentos.

Las glutelinas son insolubles en agua, en etanol y en soluciones salinas, y solo se solubilizan en ácidos (pH 2) y bases (pH 12). Junto con las prolaminas se encuentran en la mayoría de los trigos y maíz.

Las escleroproteínas son proteínas fibrosas insolubles en todo disolventes, son muy resistentes a agentes químicos, y enzimáticos.

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Biológicas

Estructurales: Forman parte del cuerpo, y son las llamadas proteínas B2. Miosina.

Enzimas: Catalizan reacciones biológicas, como las lipasas, proteasas.

Hormonas: Son mensajeros químicos. Insulina y glucagón.

Toxinas: Son proteínas dañinas generadas por microorganismos. Toxina botulínica

Anticuerpos: Son proteínas protectoras elaboradas por el organismo. α Globulina de la sangre.

Transporte: Trasportan oxigeno de los pulmones a los tejidos. Hemoglobina.Almacén de oxigeno en el músculo. Mioglobina.

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Tipos de estructuras

Estructura primaria

Es la ordenación de los aminoácidos en la cadena, y está controlada genéticamente, por lo que se cree que la estructura de proteínas de funciones similares de distintas especies están relacionas. Debido a esta hipótesis se puede asociar que tanto aves como mamíferos tienen un tronco en común.Estas proteínas con función similar, y de distintas especies se denominan Homólogas, y poseen secuencias homólogas de aminoácidos. Por ej: existe una secuencia homóloga entre la insulina humana y la porcina, por eso se puede suministrar insulina porcina a personas diabéticas.Sin embargo hay proteínas homologas interespecie, que son detectadas por el sistema inmunológico como una proteína extraña, y genera anticuerpos contra ella. Por eso es preferible suministrar insulina humana y no porcina, para que no halla una posible respuesta inmunitaria.Algunas enzimas y hormonas se conocen su estructura por medio de técnicas cromatográficas, junto con la utilización de enzimas que degradan el enlace peptídico (proteasas). Esto permite conocer sus propiedades, y comportamientos ante agentes, como también su estabilidad, su solubilidad, etc.Las proteínas con grandes proporciones de hidroxiprolina y prolina, no permite la formación de cadenas del tipo helicoidal, o sea α hélice. Las cadenas con presencia de grupos ionizables próximos entre si, generan fuerzas de repulsión entre sí, lo que produce una torción de la molécula.Por ultimo, algunas enzimas en el intestino delgado, son muy especificas, por lo que solo podrán actuar sobre algunos sustratos específicos de polipéptidos, haciendo que estas proteínas tengan un menor o mayor aprovechamiento biológico. Esta estructura primaria es muy estable a las altas temperaturas y a condiciones drásticas de pH.

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Estructura Secundaria

Esta estructura se refiere a la ordenación periódica que está estabilizada por distintas fuerzas como ser: Electrostáticas, puente hidrógeno, interacciones hidrófobas, y dipolo-dipolo.

La mayoría de los polímeros forman estructura secundaria de α hélice, en la que se produce una vuelta completa de la hélice cada 3,6 aminoácidos, y los grupos radicales de los a.a. quedan orientados perpendiculares hacia el exterior del eje central.Esta estructura es la mas estable, y solo contienen L-aminoácidos, y en forma de dextro hélice.Los grupos carbonilos y los iminos de los enlaces peptídicos forman puente hidrógeno intramoleculares entre vueltas consecutivas de la cadena, entre 3.6 aminoácidos. (entre el H del N-H de un enlace peptídico, y el oxigeno carbonílico del tercer aminoácido que le sigue). A medida que aumenta estas interacciones, aumenta la estabilidad de la molécula.

Otro tipo de estructura es la conformación β que es la proteína de la queratina y otras proteínas fibrosas. Tiene forma de zigzag extendida en forma paralela o antiparalela, y produce láminas plegadas unidas por puentes hidrógeno intermoleculares.

Existe una estructura que se encuentra en las proteínas colágenas del tejido conectivo, y que le da rigidez a la piel y resistencia. Esta es una triple hélice de cadenas polipeptídicas que se unen también por puente hidrógeno.

Estructura Terciaria

Los distintos doblamientos de las proteínas formados por otros tipos de interacciones además del puente hidrogeno forman pliegues hacia adelante y hacia atrás produciendo una estructura terciaria. Las interacciones son: Los puentes disulfuros

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covalentes, Las cadenas hidrofóbicas laterales, Las fuerzas de Van der Waals, y las Interacciones iónicas.Este tipo de estructura puede llegar a alterarse por distintos tipos de agentes, pero muchas veces pueden volverse a regenerar, y recuperar la funcionalidad de la proteína.

Estructura Cuaternaria.

Es el resultado de la relación entre distintas estructuras terciarias de subunidades polipeptídicas. Estas estructuras suelen variar, de acuerdo al estado de funcionamiento de la misma. Por ejemplo la estructura cuaternaria de la hemoglobina varia se está trasportando oxigeno o no.

Puente Hidrógeno: Interacción entre el hidrógeno de una parte de una molécula y el oxigeno de otra.

Puente disulfuro: Se forma entre distintas cisternas y mantienen un polipéptido doblado en una porción.

Cadenas hidrofóbicas: Son agregados de partes de las moléculas que no tienen afinidad por el agua, y que tienden hacia el interior de la proteína, plegándola en este proceso.

Fuerza de van der Waals: Estabilizan interacciones entre residuos hidrofóbicos.

Interacciones Iónicas: tienen lugar entre cadenas cargadas positiva o negativamente, dentro de la proteína, formando una especie de puente de sal.

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Los aminoácidos al poseer dos grupos, uno carboxílico (ácido) y otro amino (básico), reaccionan como base cuando se le agrega un ácido, y como ácido frente a una base. Es decir tienen comportamiento anfótero.Se produce una auto-neutralización, el carboxilo pierde su protón (H+) y se aloja en el grupo amino (par de electrones no enlazante) quedando el aminoácido como ión dipolar. Esto le confiere características especiales muy importantes en el concepto de PUNTO ISOELÉCTRICO.

Punto isoeléctrico

Es el punto en el cual los aminoácidos o las proteínas tienen iguales cantidades de cargas eléctricas, de modo que estas quedan balanceadas, y en el caso de las proteínas en solución, tienden a decantar. Este punto es característico para cada aminoácido, y para cada proteína en particular, lo que permite poder identificarla, como también separarlas, empleando un método llamado electroforesis, basado justamente en el pI característico.

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