Algunas reacciones de sustitución, de adición y de eliminación. Reacciones de condensación e hidrlólisis Reacciones de Oxidación y reducción

Transcripción

1 Algunas reacciones de sustitución, de adición y de eliminación. Reacciones de condensación e hidrlólisis Reacciones de Oxidación y reducción

2 Sustituciones en derivados halogenados. Por reacciones de sustitución en un derivado halogenado, se obtienen diversas moléculas como alcoholes, éteres, alcanos de mayor número de carbonos, sales orgánicas, ésteres, aminas primarias, secundarias y terciarias, etc.

3 Sustituciones en derivados halogenados. Los alcoholes primarios pueden obtenerse por reacciones de halogenuros de alquilo con hidróxido de sodio o potasio en presencia de agua. Solución acuosa R-Cl + NaOH R-OH + NaCl CH 3 CH 2 Br + KOH H 2 O CH 3 CH 2 OH + KBr

4 Sustituciones en derivados halogenados. Reacción de Wurtz Por reacciones de sodio metálico sobre bromuros y yoduros de alquilo se forman alcanos con mayor número de carbonos y se liberan moléculas del correspondiente halogenuro de sodio. R-Br + Br-R + 2Na R-R + 2NaBr CH 3 CH 2- I + I - CH 2 CH 2 CH 3 +2Na CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + 2NaI

5 Sustituciones en derivados halogenados. Aminolisis Los derivados halogenados reaccionan con el amoniaco para formar aminas. R-Cl + NH 3 [R-NH 3 ] + Cl - [R-NH 3 ] + Cl - + NH 3 [R-NH 2 ] + NH 4 Cl CH 3 -Cl + NH 3 [CH 3 -NH 3 ] + Cl - Cloruro de metilo + amoniaco cloruro de metil amonio (sal) [CH 3 -NH 3 ] + Cl - + NH 3 [CH 3 -NH 2 ] + NH 4 Cl cloruro de metil amonio + amoniaco metilamina + cloruro de amonio

6 Reacciones de adición. Se adicionan átomos o grupos de átomos, a los carbonos adyacentes de un enlace múltiple. Estas reacciones son características de alquenos y alquinos y siguen un mecanismo de adición electrofílica.

7 Reacciones de adición. Reacciones de adición en alquenos y/o alquinos: Halogenación con X 2 Hidrohalogenación Hidrogenación Hidratación con hidrácido HX

8 Adición de halógenos a un doble enlace

9 Halogenación Al adicionar dos moléculas de halógeno a un triple enlace, se obtiene un alcano tetrahalogenado.

10 Hidrogenación La adición de hidrógeno sobre moléculas insaturadas en presencia de un catalizador como platino, paladio o níquel, conduce a la formación de alcanos

11 Regla de Markonikov Cuando un reactivo asimétrico se adiciona a un alqueno o alquino, al romperse el enlace π, la porción (+) del reactivo se enlaza al carbono con mayor cantidad de hidrógenos. CH 3 CH 3 CH 3 -CH=C-CH 3 + HCl CH 3 -CH-C-CH 3 H Cl

12 Reacciones de adición de hidrácidos en dobles y triples enlaces Propino 2-cloropropeno 2-cloro-2-yodopropano

13 Hidratación La hidratación de un alqueno en medio ácido conduce a la formación de un alcohol. La reacción sigue la regla de Markonikov

14 Reacciones de eliminación. La extracción de un par de átomos o grupos de átomos de carbonos adyacentes, dan lugar a un enlace múltiple (doble o triple). También, puede eliminarse dos átomos de los extremos de una cadena lineal para formar cadenas cíclicas.

15 Reacciones de eliminación. Eliminación en halogenuros de alquilo: 1. Deshalogenación.- Quitar 2 ó 4 átomos de halógenos en presencia de zinc 2. Deshidrohalogenación.- Quitar un átomo de hidrógeno y un halógeno Eliminación en alcoholes 1. Deshidratación de alcoholes.- Quitar una molécula de agua

16 Deshalogenación de derivados di o tetra halogenados en presencia de zinc + ZnBr ZnBr 2

17 Deshidrohalogenación. Al tratar halogenuros de alquilo con hidróxido de sodio o potasio en medio no polar se presenta una reacción de eliminación que origina alqueno, sal y agua CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -Cl + KOH (alcohol) 1-Cloro butano CH 3 CH 2 CH=CH 2 + KCl + H 2 O 1-buteno CH 3 -CH 2 -CH 2 -Br + NaOH éter o alcohol 1 bromo propano 1-propeno CH 3 -CH=CH 2 + H 2 O + NaBr

18 -CH 2 Cl NaOH éter o alcohol =CH 2 + NaCl + H 2 O Si la misma reacción se realiza en un medio con agua se tiene una reacción de sustitución y se forma alcohol -CH 2 Cl NaOH H 2 O -CH 2 OH + NaCl Clorometilciclohexano 1-metanolciclohexano

19 Deshidratación de alcoholes. Un alcohol puede convertirse en alqueno por deshidratación. La deshidratación requiere la presencia de medio ácido y la aplicación de calor. La facilidad de deshidratación es: alcohol 3 > alcohol 2 > alcohol 1

20 Deshidratación de alcoholes

21 2.4.2 Reacciones de Condensación e Hidrólisis Condensación es un tipo de reacción en donde dos moléculas se unen perdiéndose algunos átomos que son liberados en forma de una molécula pequeña (H 2 O ó CH 3 OH generalmente)

22 Formación de ésteres. (Reacción de condensación). Los ésteres son compuestos producto de la condensación de un ácido carboxílico y un alcohol en medio ácido. ácido + alcohol éster + agua carboxílico El grupo OH - del ácido junto con el H + del alcohol, forman agua

23 Formación de ésteres (condensación). ácido carboxílico + alcohol éster + agua Formación del acetato de etilo Formación del acetato de isopentilo

24 Formación de ésteres. (Reacción de condensación). Ácido benzoico metanol benzoato de metilo

25 Ésteres Etanoato de propilo Etanoato de pentilo Etanoato de octilo Butanoato de etilo Butanoato de pentilo Pentanoato de pentilo Octanoato de heptilo CH 3 -COO-CH 2 -CH 2 -CH 3 CH 3 -COO-CH 2 -CH 2 - CH 2 -CH 2 CH 3 CH 3 -COO-CH 2 -(CH 2 ) 6 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 2 -COO-CH 2 -CH 3 CH 3 -(CH 2 ) 2 -COO-CH 2 -(CH 2 ) 3 -CH 3 CH 3 -(CH 2 ) 3 -COO-CH 2 -(CH 2 ) 3 -CH 3 CH 3 -(CH 2 ) 6 -COO-CH 2 -(CH 2 ) 5 -CH 3

26 Formación de Éteres. (Reacción de condensación) Un método de obtención de éteres consiste en condensar dos moléculas de alcohol con eliminación de una molécula de agua. CH 3 -CH 2 -OH + HO-CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -O-CH 2 -CH 3 + H 2 O etanol + etanol éter dietílico + agua

27 HIDRÓLISIS Hidrólisis es la reacción de romper una molécula al adicionar agua. La hidrólisis es la reacción inversa a la condensación éster ácido + alcohol H

28 Hidrólisis de un éster La hidrólisis de un éster puede ocurrir en medio ácido o medio básico.

29 Hidrólisis de un éster La hidrólisis del éster reconstituye los componentes que le dieron origen. Puede efectuarse en medio ácido o en medio básico

30 Hidrólisis de un éter CH 3 -O-CH 2 CH 3 CH 3 -OH + CH 3 -CH 2 -OH calor éter etiloximetílico metanol etanol o etilmetíléter H 2 O Por hidrólisis de un éter se obtienen los dos alcoholes que le dieron origen

31 Hidrólisis de una amida La hidrólisis de la amida reconstituye el ácido y el éster: También puede realizarse en medio ácido o básico

32 Reacciones de oxidación La combustión es una reacción de oxidación común en los hidrocarburos, originando CO 2, agua y energía CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O kj CH 3 -CH O 2 2 CO 2 + 3H 2 O kj CH 3 -CH 2 -CH 3 + 5O 2 3 CO 2 + 4H 2 O kJ CH 3 CH 2 CH 2 CH O 2 4CO 2 + 5H 2 O kJ

33 Reacciones de oxidación y reducción. Oxidación y reducción son reacciones que se presentan simultaneamente y son opuestas entre sí. La oxidación es eliminación de hidrógeno, o adición de oxígeno en la molécula. La reducción implica retirar oxígeno o introducir hidrógenos en la molécula.

34 Agentes oxidantes Los agentes oxidantes pueden ser: a) cobre y temperatura arriba de 200ºC b) permanganato de potasio KMnO 4 c) dicromato de potasio K 2 Cr 2 O 7

35 Oxidación con permanganato de potasio Los hidrocarburos saturados (alcanos) son inertes frente a reactivos oxidantes Los hidrocarburos no saturados, fácilmente se oxidan por estos agentes. Los alcoholes primarios y secundarios así como los aldehídos también son oxidables.

36 Oxidación de alcoholes La oxidación de alcoholes primarios, conduce a la formación de aldehídos, la oxidación de los aldehídos lleva a la obtención de ácidos H OH RCH 2 OH oxidación R-C=O oxidación R-C=O alcohol primario aldehido ácido carboxílico

37 Oxidación de alcoholes propanol H CH 3 CH 2 C=O propanal oxidación H 2 SO 4 propanal CH 3 CH 2 COOH Ácido propanoico 2metil, 1butanol H 2 SO 4 ácido 2 metilbutanoico

38 Oxidación de alcoholes secundarios La oxidación de alcoholes secundarios, conduce a la formación de cetonas, éstas ya no pueden oxidarse más 3-heptanol 3-heptanona

39 Oxidación de alcoholes secundarios + H 2 + H 2 3 heptanol 3 heptanona

40 Oxidación de alcoholes terciarios Los alcoholes terciarios no pueden oxidarse OH CH 3 -C-CH 3 CH 3 terbutanol KMnO4 o K2Cr2O7 o Cu a 300ºC NO Hay Reacción

41 Reacciones de oxidación No hay oxidación posterior No hay oxidación 41

42 Reacciones de reducción De manera inversa, la reducción de un ácido carboxílico produce un aldehído y la reducción de éste forma un alcohol primario. RCOOH R-HC=O R-CH 2 -OH Ácido carboxílico Aldehido Alcohol primario La reducción de una cetona produce un alcohol secundario.

43 Reacciones de reducción La reducción se lleva a cabo al adicionar hidrógeno, en presencia de níquel, platino o paladio a un ácido carboxílico, aldehído o cetona O CH 3 C-OH + H-H O CH 3 C-H + HOH ácido etanoico etanal agua (ácido acético) O Ni, Pt o Pd OH CH 3 C-H + H-H Ni, Pt o Pd CH 3 CHH»» CH 3 CH 2 OH etanal etanol (alcohol etílico)