RESUMEN DE FORMULACIÓN DE QUÍMICA ORGÁNICA

Transcripción

1 RGÁNICA RESUMEN DE FRMULACIÓN DE QUÍMICA RGÁNICA 1. HIDRCARBURS SATURADS (ALCANS) a) Los cuatro primeros tienen por nombres: CH 4 metano; - etano; - CH 2 - propano; - CH 2 - CH 2 - butano. El resto se nombra mediante un prefijo que indica el nº de carbonos y la terminación ano. 5- pentano; 6- hexano; 7- heptano; 8 octano; 9 nonano; 10- decano;... b) Los radicales, formados por la pérdida de un H en un carbono terminal, se nombran sustituyendo la terminación ano por ilo. - metilo; - CH 2 - etilo; - CH 2 - CH 2 - propilo. Cuando forman parte de ramificaciones se les suprime la "o" final: metil; etil; propil. c) En los alcanos ramificados la cadena principal corresponde a la de mayor nº de carbonos; y la estructura se nombra respecto a ella. Para determinar la posición de los sustituyentes se numera la cadena principal mediante localizadores de modo que éstos sean los más bajos posibles. d) Los radicales se nombran por orden alfabético. e) La presencia de radicales idénticos se señala mediante los prefijos: di; tri; tetra; CH 2 - CH - CH - CH 2 - CH - CH 2 4-etil-2,5-dimetilheptano (245 es más pequeño que 346) f) Cuando existen dos radicales sobre el mismo átomo de carbono, se repite el localizador. - CH 2 - C - CH 2-3,3-dimetilpentano g) La fórmula general de los hidrocarburos saturados es: C n H 2n ALQUENS Y ALQUINS. Se trata de hidrocarburos no-saturados con enlaces dobles, C = C (alquenos), o con enlaces triples, C C (alquinos) Alquenos. a) Se nombran sustituyendo la terminación ano de los hidrocarburos saturados por la terminación eno, que indica el doble enlace. b) Se numerará la cadena de modo que el carbono que tiene signado el doble enlace tenga el localizador más bajo. CH 2 = CH 2 eteno (etileno) CH 2 = CH - propeno - CH - CH = CH 2 3-metil-1-buteno CH 2 = CH - radical etenilo (vinilo) 1

2 RGÁNICA c) La fórmula general de los alquenos es: C n H 2n. d) En el caso de que el hidrocarburo posea más de un doble enlace (polienos) debe indicarse con los prefijos correspondientes: di, tri, etc. CH 2 = CH - CH = CH 2 1,3-butadieno 2.2. Alquinos. a) Se nombran sustituyendo la terminación ano de los hidrocarburos saturados por la terminación ino, que indica el triple enlace. CH CH etino (acetileno) CH CH - propino b) La cadena se numera de modo que los carbonos localizadores del triple enlace tengan asignado el nº más bajo posible. - CH CH - 2-butino c) La fórmula general de los alquinos es: C n H 2n CICLALCANS. Son hidrocarburos saturados de cadena cerrada. Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo: CH 2 CH 2 CH 2 ciclopentano CH 2 CH 2 La fórmula general de los cicloalcanos es: C n H 2n. 4. HIDRCARBURS ARMÁTICS a) Se nombran como derivados del benceno, C 6 H 6 : - metilbenceno (tolueno) b) Si hay más de un sustituyente se indican sus posiciones mediante números o prefijos: 1,2-dimetilbenceno (o-dimetilbenceno) 1,3-dimetilbenceno (m-dimetilobenceno) H 3 C 1,4-dimetilbenceno (p-dimetilbenceno) 2

3 RGÁNICA 5. DERIVADS HALGENADS. Se nombran como derivados de los hidrocarburos indicando la posición del halógeno: - CH 2 I yodoetano CH 2 Cl - CH 2 Cl 1,2-dicloroetano CHCl 3 triclorometano (cloroformo) Cl 1,2-diclorobenceno 6. FUNCINES XIGENADAS Alcoholes. Están definidos por el grupo funcional H. En su nomenclatura se agrega la terminación ol al hidrocarburo de referencia, indicando, cuando sea preciso, la posición del grupo -H por medio de localizadores. Se conservan algunos nombres vulgares que están muy arraigados. Cl H - CH 2 H - CH 2 - CH 2 H - CHH - CH - CH - CH CH 2 H - CH 2 H metanol (alcohol metílico) etanol (alcohol etílico) 1-propanol 2-propanol 2-metil-2-propanol 1,2-etanodiol Cuando el grupo H va unido al anillo de benceno el compuesto se denomina fenol: H 6.2. Éteres. Su grupo característico es el intercalado en una cadena de hidrocarburo. Se nombra añadiendo a los nombres de los dos radicales que los constituyen la palabra éter. También se emplea la palabra oxi intercalada entre los nombres de los dos hidrocarburos. - - CH 2 - etil-metil-éter o metano-oxi-etano 6.3. Aldehídos. Su grupo característico es - C (- CH) H En su nomenclatura se agrega la terminación al al hidrocarburo de referencia. HCH -CH metanal (formaldehído) etanal (acetaldehído) - CH CH 2 CH 3-metilbutanal 3

4 RGÁNICA 6.4. Cetonas. Están caracterizadas por el grupo C ( - C - ) En su nomenclatura pueden seguirse dos métodos: a) dándole la terminación ona al hidrocarburo de referencia. b) nombrando los radicales que van unidos al grupo carbonilo y a continuación la palabra cetona. - C - propanona o dimetilcetona (acetona) - C - CH C - CH 2 - CH CH 2 - C - CH 2 - butanona o etilmetilcetona 2-pentanona 3-pentanona 6.5. Ácidos carboxílicos. Su grupo característico es C ( CH) H En su nomenclatura se agrega la terminación oico al hidrocarburo de referencia. HCH - CH - CH 2 - CH HC - CH CH ácido metanoico (ác. fórmico) ácido etanoico (ác. acético) ácido propanoico ácido etanodioico (ác. oxálico) ácido benzoico - CHH - CH 2 - CH ácido 3-hidroxibutanoico 6.6. Ésteres. Son derivados de la sustitución del H del grupo carboxílico por un radical. es decir por una cadena hidrocarbonada C ( - C- R) - R Se nombran como si fuesen sales de alquilo o arilo. - C - CH 2 - C - etanoato (acetato) de etilo benzoato de metilo HC - CH 2 - metanoato (formiato) de etilo 4

5 RGÁNICA 7. FUNCINES NITRGENADAS Aminas. Son derivados del amoníaco, por sustitución de uno o más hidrógenos por radicales. Se nombran posponiendo el término amina al radical. - CH 2 - NH 2 - NH - - N - NH 2 etilamina (amina primaria) dimetilamina (amina secundaria) trimetilamina (amina terciaria) fenilamina (anilina) 7.2. Nitrilos. Son los cianuros orgánicos. Se nombran agregando al nombre del hidrocarburo del que proceden la terminación nitrilo. - C N etanonitrilo - CH - CH 2 - C N 3-metilbutanonitrilo 7.3. Amidas. Se consideran procedentes de la sustitución del H del ácido carboxílico por el grupo amino Se nombran sustituyendo la terminación -oico del ácido por la de amida. - C NH 2 etanamida (acetamida) - CH 2 - CNH 2 HCNH 2 H 2 N - C - NH 2 propanamida metanamida (formamida) carbodiamida (urea) Escribe una posible fórmula para los siguientes compuestos: a) C 3 H 6 b) CH 4 c) C 2 H 3 N d) C 2 H 6 e) C 6 H 12 f) C 2 H 4 2 5

6 RGÁNICA TIPS DE ISMERÍA 1.- Plana de cadena: mismo grupo funcional, pero diferente estructura de la cadena (lineal, ramificada). - CH 2 - CH CH - butano metilpropano 1.2. de posición: mismo grupo funcional colocado en posición diferente en la misma cadena carbonada. - C - CH 2 - CH 2-2-pentanona - CH 2 - C - CH 2-3-pentanona 1.3. de función: distintos grupos funcionales. alcohol / éter - CH 2 H etanol - - dimetil éter aldehído / cetona - CH 2 - C propanal H - C - pronanona ácido / éster -CH 2 - C H CH - C - ácido propanoico acetato de metilo 6

7 RGÁNICA 2. Estéreo isomería geométrica: no hay libre rotación en torno a un doble enlace. Se requiere que los dos grupos unidos a cada carbono del doble enlace sean diferentes entre sí. H 3 C C = C Cl H cis-2-cloro-2-buteno H 3 C H C = C Cl trans-2-cloro-2-buteno 2.2. óptica: relacionada con la presencia de carbonos "asimétricos" en una molécula. Poseen las mismas propiedades físicas y químicas, diferenciándose únicamente en el distinto comportamiento frente a la luz polarizada. Los isómeros ópticos (enantiómeros) son imágenes especulares. CH HC ácido 2-cloropropanoico C C Cl Cl H H 3 C H 7

8 RGÁNICA REACCINES QUÍMICAS MÁS IMPRTANTES 1. Alcanos ( h. saturados) xidación (calor de combustión): C H + 5 3C + 4H Halogenación fotoquímica luz UV CH + Cl CH Cl + HCl Mecanismo de "radicales libres": luz UV iniciación : Cl2 2Cl (átomo de cloro) (radical libre metilo) propagación: Cl + CH4 HCl + CH3 CH + Cl CH Cl + Cl F: reacción violenta I: demasiado inerte clorometano En algunos casos se producen isómeros de posición: CH3 CH2 CH3 + Cl2 luz UV 1-cloropropano CH CH CH Cl CH CHCl CH cloropropano 2. Alquenos y alquinos (h. insaturados) Adición electrófila A B δ+ δ C = C + A B C C Los electrones del enlace π atraen al extremo electrófilo del reactivo ( A δ+ ), a continuación el enlace π se rompe para formar un ion carbonio que reacciona con el resto nucleófilo del reactivo (:B δ ): A A B C = C δ+ A C C :B C C a) Adición de hidrógeno: catalizador metálico CH = CH + H CH CH b) Adición de halógenos: CCl4 CH2 = CH2 + Br 2 CH2Br CH2Br 1,2-dibromoetano Un ensayo rápido para enlaces dobles, C = C, consiste en añadir gota a gota una solución roja de bromo en tetracloruro de carbono. El ensayo es positivo si se decolora inmediatamente. 8

9 RGÁNICA c) Adición de halogenuros de hidrógeno: CH2 = CH2 + HCl CH3 CH2Cl (regla de Markownikoff: en la adición de moléculas asimétricas, el hidrógeno queda unido al carbono que tiene mayor nº de hidrógenos): CH3 CH = CH2 + HCl CH3 CHCl CH3 2-cloropropano Los alquinos adicionan dos moléculas: CH CH + Cl CHCl CHCl ,1,2,2-tetracloroetano HC CH + HCl CH CHCl (Markownikoff) 1,1-dicloroetano 3. Aromáticos Sustitución electrófila: + X Y -X + HY HS 2 4 a) nitración: + HN3 - N + 2 H 2 nitrobenceno reactivo electrófilo: N + 2 (ion nitronio) AlCl 3 b) halogenación: +Cl2 -Cl + HCl clorobenceno reactivo electrófilo: Cl + (ion cloronio) c) sulfonación + HS 2 4 conc. -S 3 H + N + 2 ácido bencenosulfónico reactivo electrófilo: S 3 En la nitración y sulfonación el exceso de H2S4 H 2 que podría inactivar a los agentes electrófilos atacantes. Polisustitución (efecto orientador): a) orto y para: -H ; - NH 2, - ; - ; -Cl b) meta: - N 2 ; -CN ; -S 3 H ; - CH ; - CH ; - C actúa como deshidratante eliminando el 9

10 RGÁNICA 4. Alcoholes xidación: K2Cr2 7 ; KMn 4 (en medio ácido) ( ) ( ) alcohol primario: CH3 CH2H CH3 CH CH3 CH etanol etanal ácido acético ( ) alcohol secundario: CH3 CHH CH3 CH3 C CH 2-propanol propanona 3 los alcoholes terciarios resisten la acción de los oxidantes. Eliminación: Calentando a temperaturas moderadas con un catalizador ácido (H2S4 ) HS 2 4 CH CH H CH = CH reactividad: terciario > secundario > primario mecanismo: E1: H (ion carbonio) + + HS 2 4 CH CH H CH C H H + HS CH C H H CH C H CH3 C H2 + CH3 CH2H CH2 = CH2 + CH3 C H2H2 (regla de Saytzeff: el doble enlace se forma predominantemente con el carbono que tiene mayor nº de sustituyentes) 5. Aldehídos Ensayos cualitativos: reactivo de Fehling (complejo cúprico-tartárico) H - R - C + Cu(H) 2 + H - R - C + Cu 2 + H 2 precipitado rojo reactivo de Tollens (complejo amoniacal de plata) R - C + Ag(NH 3 ) H - R - C + Ag + NH 3 + H 2 H - + NH 4 espejo de plata 10

11 RGÁNICA 6. Ácidos carboxílicos Acidez: Son ácidos débiles típicos R - CH + H 2 R - C - + H 3 + ion carboxilato Si en lugar de agua se usa una base fuerte (H - ) la reacción se favorece: R - CH + H - R - C - + H 2 El ion carboxilato puede hidrolizarse parcialmente: R - C - + H 2 R - CH + H - (reacción básica) Los ácidos carboxílicos pueden reaccionar con bicarbonato de sodio (base débil): R - CH + Na + HC 3 - R - C - Na + + C 2 + H 2 soluble en agua Los ácidos carboxílicos insolubles en agua, como el benzoico, se pueden reconocer por su facilidad para disolverse en disoluciones diluidas de NaHC 3. La acidez se explica por la deslocalización de carga del ion carboxilato: R - C - R - C - H - C H - C - 12,3 nm 16,6 nm 12,7 nm (los dos enlaces son equivalentes) + Ka = H 3 RC RCH pka = -log Ka pka R - CH 5 Ar - CH 4,2 Ar - H 10 H,75 C 6 H 5 - CH 4,19 - CH 4,72 CH 2 Cl - CH 2,85 CHCl 2 - CH 1,26 CCl 3 - CH 0,64 11

12 RGÁNICA Esterificación: HS 2 4 R - C + H - R R - C + H 2 H - R 7. Aminas Basicidad: Son bases débiles típicas: NH 2 + H 2 NH H - ion metilamonio pkb NH 3 4,75 NH 2 3,36 ( ) 2 NH 3,29 ( ) 3 N 4,28 C 6 H 5 - NH 2 9,38 - CNH

13 RGÁNICA PLÍMERS Polímero = molécula muy grande (macromolécula), constituida por una unidad que se repite muchas veces. Los polímeros se pueden clasificar atendiendo a su: a) procedencia b) composición c) propiedades físicas (a) PRCEDENCIA (b) CMPSICIÓN (c) PRPIEDADES FÍSICAS naturales (caucho, látex) sintéticos (polietileno, PVC) homopolímero: único tipo de monómeros: [... A-A-A-A-A...] copolímero: más de una clase de monómero: [... A-B-A-B-A-B...] (alternante, al azar, por bloques,...) plásticos: (a) termoplásticos (se pueden moldear en caliente en repetidas ocasiones), ej: polietileno (b) termoestables (una vez moldeados y endurecidos, no pueden moldearse de nuevo), ej: resinas, como baquelita, araldit,... fibras: se pueden tejer en hilos, ej: tergal, nylon elastómeros: comparten la elasticidad del caucho, ej: neopreno Preparación de polímeros sintéticos: Polimerización por adición. Se forman por unión sucesiva de varias unidades de monómero y son el resultado de la reorganización de sus enlaces. n CH 2 =CH 2 [ CH 2 CH 2 ] n polietileno Polimerización por condensación. Se forman a través de una reacción en la que dos moléculas se combinan mediante la pérdida de otra molécula más pequeña, como la de agua. H (CH 2 ) n H + HC (CH 2 ) m CH... [ (CH 2 ) n C (CH 2 ) m C ] poliéster H 2 H (CH2) n C (CH 2 ) m CH... Polímeros orgánicos: Poliolefinas eteno monómero polietileno polímero CH 2 =CH 2 [-CH 2 -CH 2 ] n propeno polipropileno CH 2 =CH- [-CH 2 -CH-] n 13

14 RGÁNICA vinilbenceno (estireno) -CH=CH 2 poliestireno [-CH-CH 2 ] n cloroeteno (cloruro de vinilo) CH 2 =CHCl PVC [-CH 2 -CH-] n Cl tetrafluoroeteno CF 2 -CF 2 teflón [-CF 2 -CF 2 ] n propenonitrilo (acronitrilo) CH 2 =CH-CN poliacronitrilo [-CH 2 -CH-] n CN metacrilato de metilo CH 2 =C-C polimetacrilato de metilo [-CH 2 -C-] n C El caucho natural está constituido por cadenas de poli-cis-isopreno (cis-2-metil-1,3-butadieno): H n CH 2 =C( ) CH=CH 2 C = C CH 2 CH 2 tro polímero natural es la gutapercha, constituida por cadenas de poli-trans-isopreno: CH 2 H C = C CH 2 El caucho sintético, buna-s (SBR), se obtiene por copolimerización del butadieno y del estireno: El neopreno se obtiene por polimerización del 2-cloro-1,3-butadieno (cloropreno): n CH 2 =CCl CH=CH 2 CH Cl 2 C = C H CH 2 14

15 RGÁNICA Poliésteres H 2 H CH 2 CH 2 H + HC CH 1,2-etanodiol ácido tereftálico (ácido 1,4-bencenodicarboxílico)...H CH 2 CH 2 C CH [ CH 2 CH 2 C poliéster: tergal C ] Poliamidas H 2 HC (CH 2 ) 4 CH + H 2 N (CH 2 ) 6 NH 2 ácido hexanodioico (adípico) 1,6-hexanodiamina HC (CH 2 ) 4 C NH (CH 2 ) 6 NH [ C (CH 2 ) 4 C NH (CH 2 ) 6 NH ] poliamida: nylon 6,6 El primer número significa de átomos de carbono de la diamina y el segundo el número de átomos del ácido dicarboxílico. Una fibra de poliamida de características excepcionales es el kevlar: resistencia del acero y gran estabilidad frente a temperaturas elevadas (guantes, chalecos antibala, material deportivo de alta resistencia): H 2 HC CH + H 2 N NH 2 ácido 1,4-becenodicarboxílico (tereftálico) 1,6-diaminobenceno... [ C C NH NH ] poliamida: kevlar 15

16 RGÁNICA Características de los polímeros sintéticos más comunes: nombre nombre comercial siglas propiedades aplicaciones polimetacrilato de metilo plexiglás PMMA rígido, resistente, transparente, aspecto vítreo, estabilidad al aire rótulos, iluminación, mobiliario libre poliuretano poliuretano PU termoestables espumas, aislantes en construcción, calzado deportivo, barnices poliamidas nylon resistencia al impacto, dureza, flexibilidad, facilidad para formar fibras, resistencia al agua y disolventes orgánicos politetrafuoroeteno teflón PTFE sólido duro y flexible, aislante, excelente resistencia a los agentes químicos resinas melamínicas politerftalato de etileno polieteno formica terfatalato de polietileno polietileno de alta densidad PET HDPE termoestables, resistentes a los agentes mecánicos, fácilmente coloreables buena resistencia a agentes químicos, barato y fácil de procesar fibras textiles, cepillos, redes juntas, material de laboratorio tableros, laminados, muebles, material eléctrico envases y botellas envases, botellas, embalajes, cables, materiales de construcción bolsas, menaje, juguetes polietileno de LDPE baja densidad policloruro de cloruro de PVC rígido muy amplios vinilo polivinilo polipropeno polipropileno PP análogas al polietileno, resiste hilos y cordajes, mayores temperaturas, no se envoltorios, debilita por flexión automóviles polivinilbenceno poliestireno PS transparente, rígido, barato menaje, embalaje y aislamiento (espuma) resinas fenolformaldehído resinas de poliéster baquelita termoestable, resistente a agentes mecánicos y químicos ligeras, buena resistencia a la intemperie el primer polímero comercial (1907), hoy se usa muy poco carrocerías, cascos de embarcaciones, tanques para productos químicos 16