BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS LICENCIATURA: FARMACIA ÁREA ESPECÍFICA DE: QUÍMICA ORGÁNICA

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1 BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS LICENCIATURA: FARMACIA ÁREA ESPECÍFICA DE: QUÍMICA ORGÁNICA NOMBRE DE LA ASIGNATURA: QUÍMICA ORGÁNICA III CÓDIGO: CCQ 205 FECHA DE ELABORACIÓN: MARZO 2001 NIVEL EN EL MAPA CURRICULAR: TIPO DE ASIGNATURA: BÁSICO BÁSICA PROFESORES QUE PARTICIPARON EN SU ELABORACIÓN: Cabrera Vivas Blanca Martha Durán Espinosa Gerardo González Álvarez Carmen María Gutiérrez García Lucio Gutiérrez Pérez Jaime René Hernández Téllez Ma. Guadalupe Silvia Martínez Barragán Macario Meléndrez Luévano Ruth Meza Reyes Ma. del Socorro Pérez Benítez Aarón Quintero Cortés Leticia Sandoval Ramírez Jesús Vega Baez José Luis HORAS DE TEORIA: 4 HORAS PRÁCTICA: 3 TOTAL DE CRÉDITOS: 11 PRE-REQUISITOS: Química Orgánica II RECOMENDACIONES: Conocimientos previos de Química General I y II, Física y Fisicoquímica. 1

2 PRESENTACION GENERAL DEL PROGRAMA El tercer curso de química orgánica se encuentra ubicado en el nivel básico del currículo de la licenciatura en química, los conocimientos adquiridos en la química orgánica I y II, sirven como base para comprender la reactividad de los compuestos que presentan el enlace C-N, sencillo o múltiple, así como las propiedades ácido-base y la propiedades físicas, la importancia del estudio de estos grupos funcionales estriba en que se encuentran en una gran variedad de productos naturales como: péptidos, proteínas, carbohidratos entre otros y la comprensión de éstos permite profundizar en el estudio de los mismos, como es la síntesis orgánica, y correlacionarlos con otra áreas del conocimiento como la: fisico-química, inorgánica, bioquímica, química analítica, etc. La adquisición de estos conocimientos permite trabajar en el área de investigación básica o aplicada o en la elaboración de productos de interés comercial. OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO Relacionar la estructura molecular de los compuestos con las propiedades físicas y químicas, así como con la reactividad de las moléculas orgánicas que contengan grupos C-N, C=N, C N, C=O, COOR. Proponer métodos sintéticos para los grupos funcionales anteriores, integrando los conocimientos adquiridos en los cursos de Química Orgánica I y II al curso de Química Orgánica III. Obtener los conocimientos básicos de la Química Orgánica, que le permitan introducirse en la investigación y la aplicación de dichos conocimientos en la resolución de problemas que se planteen en el quehacer de un químico. Escribir los mecanismos y predecir la estructura de los productos de reacciones de los grupos estudiados. CONTENIDO Y ESQUEMA DEL CURSO UNIDAD I. ENLACE C N y C = N TEMAS I.1 Nomenclatura, estructura, propiedades físicas e importancia de las aminas. I.2 Basicidad y nucleofilicidad. I.3 Formación de sales de amina I.4 Reactividad: I.4.1 Reacciones de sustitución: a) Alquilación de Hofmann, Eliminación de Hofmann b) Síntesis de Gabriel I.4.2 Adición nucleofílica: a) Compuestos carbonílicos: Formación y reducción de iminas, hidrazonas, oximas, enaminas. b) Reacción de Stork c) Reacción de Wolf-Kishner d) Reacción de Mannich e) Reacción de Eischweiler Clarke f) Arreglo de Beckman 2

3 g) Ácido nitroso (formación de sales de diazonio y su reactividad) I.4.3 Adición-Eliminación: a) Derivados de ácidos carboxílicos (formación y reducción de amida ácidos sulfónicos (sulfas). Escribir el nombre IUPAC de las aminas y sus derivados. Explicar la hibridación y estereoquímica de los compuestos orgánicos nitrogenados unidos al carbono mediante un enlace sencillo y doble. Describir la importancia de los compuestos nitrogenados en la Industria Química y Farmacéutica. Relacionar la basicidad y nucleofilicidad de las aminas con su estructura molecular. Correlacionar la nucleofilicidad del nitrógeno con su reactividad frente a electrófilos. Describir la capacidad del nitrógeno como grupo saliente. Realizar ejercicios que permitan la aplicación de los conocimientos adquiridos en esta unidad. UNIDAD II. ENLACE C N II.1 Nomenclatura, estructura y propiedades físicas. II.2 Reactividad. a) Adición de reactivos de Grignard b) Hidrólisis ácida y básica c) Síntesis de Strecker d) Reducción de nitrilos Escribir el nombre IUPAC de los nitrilos. Relacionar las propiedades físicas grupo C N con su estructura molecular Discutir la reactividad del grupo C N en función de sus características estructurales. Realizar ejercicios que permitan la aplicación de los conocimientos adquiridos en esta unidad. UNIDAD III. ENLACE C = O TEMAS III.1 Nomenclatura, estructura, propiedades físicas e importancia. III.2 El carbonilo como ácido y como base. 3

4 III.3 Reactividad. III.3.1 Adición nucleofílica: a) Estereoquímica de las reacciones de adición de carbonilo: Regla de Cram. b) Agua, alcoholes (cetales y acetales). c) Cianuro de hidrógeno, bisulfitos. d) Reacción de Cannízzaro e) Condensación benzoínica f) Iluros (reacción de Wittig) g) Hidruros h) Organometálicos: organomagnesio, organolitio, organocuprosos y organozinc III.3. 2 Oxidación a) Permanganato y dicromato de potasio b) Tollens, y Fehling c) Baeyer-Villiger. III.3.3 Reactividad de los hidrógenos alfa: a) acidez de los hidrógenos alfa b) Ion enolato y tautomería ceto-enol. c) Halogenación alfa (medio ácido y medio básico) d) Reacción del haloformo, e) Condensación aldólica y cetólica f) Condensación de Perkin III.3.4 Adición 1, 4 a) Ácido cianhídrico b) Ácido bromihídrico c) Adición de Michael d) Anelación de Robinson Escribir el nombre IUPAC de los aldehídos y cetonas. Describir la hibridación y estructura del grupo carbonilo (aldehídos y cetonas). Enunciar las propiedades físicas del grupo carbonilo. Describir la importancia de los compuestos carbonílicos en la Industria Química y Farmaceútica. Relacionar la reactividad del grupo carbonilo como nucleófilo y electrófilo en función de su estructura. Reconocer y fundamentar la reactividad de los hidrógenos alfa al grupo carbonilo. Escribir equilibrios tautoméricos ceto-enol. Escribir los productos de oxidación de los compuestos carbonílicos. UNIDAD IV. GRUPO CARBOXILO Y SUS DERIVADOS IV.1 Nomenclatura, estructura, propiedades físicas IV-2 Acidez de los ácidos carboxílicos IV-3 Sales de ácidos carboxílicos 4

5 IV.4 Reactividad de los ácidos carboxílicos a) Reacción con cloruro de tionilo, tribromuro, tricloruro, pentabromuro y pentacloruro de fósforo. b) Reacción con alcoholes (Reacción de Fischer) c) Reacción con aminas. d) Reacción con diazometano. e) Reacción con organolitio f) Halogenación alfa. Reacción de Hell-Volhard-Zelinzki. g) Reactividad de los derivados de ácidos h) Hidrólisis de derivados de ácido. i) Descarboxilación. j) Saponificación. Nombrar sistemáticamente los compuestos carboxílicos y derivados y representar sus estructuras a partir de los nombres. Establecer la correlación entre la acidez y estructura molecular de los ácidos carboxílicos. Discutir la reactividad del grupo carboxílico. Escribir las estructuras de los productos de las reacciones de los derivados de ácidos como electrófilos. Realizar ejercicios para aplicar los conocimientos adquiridos. UNIDAD V. ENOLATOS DE ÉSTERES V.1 Acidez. V.2 Reactividad a) Condensación de Claisen: Claisen cruzada. b) Condensación de Dieckman c) Síntesis de cetonas sustituidas d) Síntesis malónica. e) Síntesis acetoacética Escribir las ecuaciones de los diferentes métodos de generación de enolatos de éster. Describir la acidez de los compuestos β-dicarbonílicos en fución de su estructura molecular. UNIDAD VI. HETEROCÍCLICA VI.1 Anillo de 5 miembros con un heteroátomo (Pirrol, Tiofeno y Furano) 5

6 VI.1.1 Nomenclatura. VI.1.2 Conceptos básicos de Reactividad. VI.2 Anillos de 6 miembros con uno y dos heteroátomos (Piridina, Quinoleína, Isoquinoleína, Bases Púricas y Pirimídicas) VI.2.1 Nomenclatura. VI.2.2 Conceptos básicos de Reactividad. Nombrar lo anillos heterocíclicos de 5 y 6 miembros. Describir la estructura de los heterociclos de 5 y 6 miembros con uno y dos heteroátomos. Relacionar la reactividad de los compuestos heterocíclicos de 5 y 6 miembros con uno y dos heteroátomos con su estructura molecular. METODOLOGÍA: Conferencias Seminarios Trabajo en equipo Discusiones dirigidas Resolución de ejercicios individuales y grupales Dinámica de grupo INSTRUMENTACIÓN DIDÁCTICA A UTILIZAR: Pizarrón Acetatos, díapositivas, presentaciones en Power Point y multimedia. Modelos moleculares. CRITERIOS DE EVALUACIÓN: Parte teórica: (80%) Asistencia Participación en clase Resolución de problemas Presentación de trabajos Tareas Exámenes Para acreditar el curso se requiere: Asistencia a clases del 80% Cursar y aprobar el laboratorio el cual tendrá un valor del 20% de la calificación final de la materia 6

7 BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: 1. L.G. Wade, Jr. QUÍMICA ORGÁNICA, (1993); 2ª. Edición, Prentice-Hall Hispanoamérica, S.A. 2. T.W.G. Solomons QUÍMICA ORGÁNICA, (1999); 3ª. Edición, Academic Press. 3. M.A. Fox & Whitsell QUÍMICA ORGÁNICA, (1997); 2ª Edición, Addison Wesley. 4. R.T. Morrison, R. N. Boyd QUÍMICA ORGÁNICA, (1998); Addison Wesley Longman. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: 1. T.L. Gilchrist QUÍMICA HETEROCÍCLICA, (1992); Capítulos 5, 6 y 7; 2ª Edición, Longman Group (Unidad VI) 2. F.A. Carey QUÍMICA ORGÁNICA, (1999); 3ª. Edición. Mc. Graw Hill. 3. B. Miller ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY: Reactions and Mechanism, (1998); Capítulo 5, 17, 19. Prentice Hall. (Unidad I, II, III, IV y V) 7