ALCANOS. Cicloalcanos: P. f., p. e. y densidad más altos que el alcano con el mismo número de carbonos. Constituyentes del petróleo.

Transcripción

1 ALCANOS. Nombre Fórmula P. f. ( 0 C) P. e. ( 0 C) Densidad (g/ml) a 25 0 C Metano CH Etano (20 0 C) Propano CH Butano (CH 2 ) (20 0 C) Pentano (CH 2 ) Hexano (CH 2 ) Heptano (CH 2 ) Octano (CH 2 ) Nonano (CH 2 ) Decano (CH 2 ) Isobutano ( ) 2 CH Isopentano ( ) 2 CHCH Neopentano ( ) 4 C Isohexano ( ) 2 CH(CH 2 ) Metilpentano CH 2 CH( )CH ,2-Dimetilbutano ( ) 3 CCH 2 CH ,3-Dimetilbutano ( ) 2 CHCH( ) Cicloalcanos: P. f., p. e. y densidad más altos que el alcano con el mismo número de carbonos. Constituyentes del petróleo. Fracción Temperatura de destilación Número de carbonos Gas Bajo 20 0 C C 1 C 4 Éter de petróleo C C 5 C 6 Ligroína (nafta ligera) C C 6 C 7 Gasolina natural C C 5 C 10, y cicloalcanos Queroseno C C 12 C 18, y aromáticos Gasóleo Sobre C C 12 y superiores Aceite lubricante Líquidos no volátiles Cadenas largas unidas a estructuras cíclicas Asfalto o coque de petróleo Sólidos no volátiles Estructuras policíclicas 5

2 Resumen de nomenclatura IUPAC ordenada según prioridad numérica decreciente. Clase Fórmula Sufijo Prefijo Cationes R 4 N + R 4 P + R 3 S + -amonio -fosfonio -sulfonio Amonio- Fosfonio- Sulfonio- Ácidos carboxílicos O Ácido oico Carboxi- Anhídridos de ácidos carboxílicos Ésteres de ácidos carboxílicos Haluros de acilo Amidas C O O Anhídrido oico C O C O -oato de alquilo Alcoxicarbonil- C O O Haluro de oílo Halogenoalcanoíl- C O X -amida Amido- (Carbamoíl-) C NH 2 Nitrilos C N -nitirilo Ciano- Aldehídos O -al Oxo- (Alcanoíl-) C H (-aldehído) Cetonas O -ona Oxo- C Alcoholes -ol Hidróxi- Mercaptanos SH -tiol Mercapto- Aminas N -amina Amino- Alquenos C C -eno* Alquenil- Alquinos C C -ino* Alquinil- Alcanos -ano* Alquil- C Éteres O (éter) Alcoxi- Éter Sulfuros S (sulfuro) Alquiltio- Alquilsulfanil- Sulfuro Haluros X -- Haluro de Nitro NO 2 -- Nitro- *Sufijos sobre una raíz. Los nombres de los alcanos, alquenos y alquinos son los nombres principales a partir de los cuales se derivan otros nombres por adición de sufijos y prefijos. 6

3 Nomenclatura de alcanos (Nombre de alcanos por número de carbonos) 1 Metano 15 Pentadecano 29 Nonacosano 2 Etano 16 Hexadecano 30 Triacontano 3 Propano 17 Heptadecano 31 Hentriacontano 4 Butano 18 Octadecano 32 Dotriacontano 5 Pentano 19 Nonadecano 33 Tritriacontano 6 Hexano 20 Icosano 40 Tetracontano 7 Heptano 21 Henicosano 50 Pentacontano 8 Octano 22 Docosano 60 Hexacontano 9 Nonano 23 Tricosano 70 Heptacontano 10 Decano 24 Tetracosano 80 Octacontano 11 Undecano 25 Pentacosano 90 Nonacontano 12 Dodecano 26 Hexacosano 100 Hectano 13 Tridecano 27 Heptacosano 132 Dotriacontahectano 14 Tetradecano 28 Octacosano Dé el nombre o dibuje la estructura para los siguientes compuestos: 1-Etil-3-metilciclopentano 4-Etil-5-metiloctano cis-1-cloro-3-metilciclohexano 3-Metilpentano 7

4 5-Metil-4-propilnonano 4-Etil-3,3-dimetilheptano 2,5-Dimetil-4-(2-metilpropil)heptano 3,3-Dietil-2,5-dimetilnonano 1-Isopropil-2-metilciclobutano 8

5 -CH 2 -CH 2 -CH 2 - RMN- 13 C (15.09 MHz, CDCl 3 ) RMN- 1 H (89.56 MHz, CDCl 3 ) Desplazamientos en ppm: C , C , C Desplazamientos en ppm: HC , HC , HC

6 -CH 2 -CH 2 -CH 2 - IR cm -1 C-H cm -1 CH cm -1 EM 10

7 Serie de Problemas de Química Orgánica I (Alcanos). 1. Dibuje y dé los nombres de por lo menos 5 de las estructuras de los isómeros del C 7 H Dibuje y dé los nombres de por lo menos 5 de las estructuras de los isómeros del C 6 H Dé los nombres, de acuerdo con la IUPAC de los compuestos siguientes: a) CH 2 e) (CH 2 ) 4 b) CH f) g) (CH 2 ) 3 CH( ) 2 CH 2 CH 2 CH c) C h) CH( )CH( )CH( ) d) CH(CH 2 )CH(CH 2 ) i) ( ) 2 CHCH(CH 2 )CH(CH 2 ) 2 4. Dibuje las tres conformaciones alternadas posibles alrededor del enlace C 2 -C 3 en el 2,3-dimetilbutano. 5. Cada uno de los nombres incorrectos siguientes proporciona información suficiente para dibujar una estructura única. Dibuje cada compuesto, y luego determine por qué el nombre es incorrecto de acuerdo con las reglas de la IUPAC. Indique el nombre correcto del compuesto. a) 1,1,1-Trimetilbutano b) 3-Dimetilbutano c) 3-Propilpentano d) 2-Isopropilheptano 6. Ordene los siguientes hidrocarburos de acuerdo con sus puntos de ebullición decrecientes, sin referirse a las tablas: a) 3,3-Dimetilpentano b) Heptano c) 2-Metilheptano d) Pentano e) 2-Metilhexano f) 3-Metilheptano g) 1-Cloroheptano h) 1-Yodoheptano i) Octano 7. De cada uno de los siguientes pares de compuestos, escoja el compuesto que tenga el mayor punto de ebullición: a) Isopentano o pentano b) Pentano o butano c) 2,3-Dimetilpentano o 2-metilpentano d) Butano o 2-metilpentano e) 3,3-Dimetilpentano o 3-metilhexano 8. Indique las estructuras de todos los monocloro y dicloropropanos que se forman durante la cloración por radicales libres del propano. 9. Escriba el mecanismo por radicales libres de bromación del etano. 11

8 10. Escriba las estructuras de todos los radicales libres que se pueden producir por eliminación de un átomo de hidrógeno del 2,4-dimetilpentano y ordénelos de menor a mayor estabilidad. 11. a) Qué alcano espera obtener por la acción del agua sobre el cloruro de propilmagnesio? b) y sobre el cloruro de isopropilmagnesio? 12. Diseñe dos posibles síntesis del 2-metilhexano a partir de compuestos de tres carbonos. 13. El paso final en la comprobación de la estructura de un alcano desconocido fue la síntesis por acoplamiento de cuprodi(t-butil)litio con bromuro de butilo. Cuál era el alcano? 14. Un método importante para hacer alcoholes es la reacción de un aldehído con el reactivo de Grignard. a) Por qué debe secarse escrupulosamente el aldehído? b) Por qué no se prepararía un reactivo de Grignard a partir de BrCH 2 CH 2? 15. Escriba ecuaciones para la preparación del butano a partir de: a) Bromuro de butilo b) Bromuro de sec-butilo c) Cloruro de etilo d) But-2-eno e) But-1-eno f) Cloruro de propilo 16. Si se derrama gasolina en un lago, se forma rápidamente una mancha aceitosa que flota en la superficie. Qué propiedades de los alcanos dan origen a estas manchas aceitosas? 17. Ordene los siguientes compuestos de acuerdo a su punto de ebullición decreciente (es decir, el que hierve a la temperatura más elevada, al principio; el que hierve a la temperatura más baja, al final): a) 2-Metilbutano b) 2-Metilpentano c) Yoduro de pentilo d) Cloruro de pentilo e) 2,2-Dimetilpropano f) Pentano 18. Por conversión en el reactivo de Grignard, seguido del tratamiento con agua, cuántos bromuros de alquilo darían: a) 2-metilbutano, b) 2,3-dimetilbutano. Escriba las estructuras para cada caso. 19. Escriba ecuaciones balanceadas para las siguientes reacciones: a) Bromuro de isobutilo + Mg b) Producto de (a) + H 2 O c) Bromuro de t-butilo + Mg d) Producto de (c) + H 2 O e) Cloruro de sec-butilo + Li, luego CuI f) Producto de (e) + bromuro de etilo 20. Escriba el mecanismo de reacción por radicales libres de cloración del 2-cloropropano. 21. Escriba las ecuaciones para la obtención del 2,3-dimetilheptano a partir de: a) Bromuro de propilo b) (Z)-5-Cloro-2,3-dimetilhept-3-eno 22. Cuando se derrama petróleo en el mar, se forma rápidamente una mancha que flota en la superficie. Qué propiedades del petróleo dan origen a estas manchas? 12

9 23. Qué tipo de hibridación presentan los átomos de carbono en los alcanos? Escriba la 12 configuración electrónica para el átomo de carbono ( 6 C ) en este tipo de compuestos. 24. Escriba las ecuaciones para la obtención del 2-metilhexano a partir de: a) Bromuro de propilo b) (E)-2-Bromo-2-metilhex-3-eno 25. Escriba el mecanismo de reacción por radicales libres de cloración del propano. 26. Escriba el mecanismo de reacción por radicales libres de monocloración de un alcano (dibuje la molécula del producto más estable que se obtiene si se monobromara el ciclohexano). 27. Escriba las ecuaciones para la obtención del 2-metilpropano a partir del 1-cloro-2- metilpropano con magnesio y después agua. 28. La cloración del pentano con luz hν da lugar a una mezcla de tres productos monoclorados. Dibuje las estructuras de dichos compuestos y prediga la proporción en que se formarán estos productos monoclorados. Escriba el mecanismo, por radicales libres, de la reacción que ocurre al calentar metano y bromo. 29. Diseñe una ruta de síntesis para obtener el 1,3-dimetilciclohexano, a partir de cualquier reactivo que usted mismo elija. 30. Dibuje un anillo de ciclohexano en conformación de silla e identifique todas las posiciones axiales o ecuatoriales. 31. Qué producto se obtendrá de la monobromación del siguiente compuesto? CH 2 CH 2 CH Br 2 / Δ 32. El pristano es un alcano que está presente, alrededor de 14%, en el aceite e hígado de tiburón. El nombre de la IUPAC es 2,6,10,14-tetrametilpentadecano. Dibuje su fórmula estructural.? 33. Dé los nombres de la IUPAC de cada uno de los siguientes alcanos H H H H H H CH 2 (a) H 3 C H (b) H CH 2 CH( ) 2 H (c) (H 3 C) 3 C H 13

10 34. Escriba una ecuación química balanceada para la combustión de cada uno de los siguientes compuestos: a) Decano b) Ciclodecano c) Metilciclononano d) Ciclopentilciclopentano 35. Por qué el ciclohexano cis-1,2-disustituido, como el cis-1,2-diclorociclohexano debe tener un grupo axial y uno ecuatorial? Cl Cl 36. Un ciclohexano trans-1,2-disustituido debe tener ambos grupos axiales o ecuatoriales. Explique por qué. Cl Cl 37. El mio-inositol, uno de los isómeros del 1,2,3,4,5,6-hexahidroxiciclohexano, actúa como factor de crecimiento en animales y microorganismos. Dibuje su conformación de silla más estable. 14

11 Chemoku de Química Orgánica Basado en los nueve isómeros del heptano (C 7 H 16 ). 15