ÍNDICE Prefacio... xvii Introducción... 1 El ciclo del carbono... 1 Química orgánica... 1 Cómo organizar y entender la química orgánica... 3 Cómo estudiar la química orgánica... 4 1 Enlaces en los compuestos orgánicos... 6 1.1 Elementos y compuestos-átomos y moléculas... 6 1.2 Configuración electrónica... 7 1.3 El enlace iónico... 12 1.4 El enlace covalente... 14 1.5 El enfoque del orbital molecular para el enlace covalente... 21 1.6 Formación de enlaces con oxígeno y nitrógeno... 31 Conexiones 1.1 Diamante, grafito y "Buckybolas"... 33 Comprobación de habilidades... 34 Problemas de final del capítulo... 35 2 Alcanos: estructura y nomenclatura de hidrocarburos sencillos... 38 2.1 Hidrocarburos: introducción... 38 2.2 Fórmulas moleculares y estructurales-isomería... 39 2.3 Isomería de esqueleto en alcanos... 40 2.4 Representaciones de fórmulas estructurales... 45 2.5 Isomería de posición... 46 2.6 Nomenclatura IUPAC de alcanos... 47 2.7 Isomería de conformación... 51 2.8 Cicloalcanos-isomería geométrica y de conformación... 54 2.9 Hidrocarburos: relación entre estructura y propiedades físicas... 60 Conexiones 2.1 Petróleo... 63 Comprobación de habilidades... 65 Problemas de final del capítulo... 66 3 Alquenos y alquinos: estructura y nomenclatura... 70 3.1 Introducción a los alquenos y alquinos... 70 3.2 Nomenclatura de alquenos y alquinos... 71 Conexiones 3.1 Anticonceptivos orales... 74 3.3 Isomería de esqueleto, de posición y funcional en alquenos y alquinos... 76 3.4 La isomería funcional en química orgánica... 77 Conexiones 3.2 La comunicación química en la naturaleza... 79 3.5 Isomería geométrica en alquenos... 81 Conexiones 3.3 Isomería geométrica y visión... 84 3.6 Unidades de insaturación... 84 Comprobación de habilidades... 87
Problemas de final del capítulo... 88 4 Introducción a las reacciones orgánicas... 93 4.1 Principios generales de las reacciones orgánicas... 94 4.2 Sitios de reacciones orgánicas... 96 4.3 Para comenzar... 101 4.4 Halogenación de alcanos: cloración y bromación... 101 Conexiones 4.1 Los clorofluorocarbonos y la capa de ozono... 105 Conexiones 4.2 Anestésicos generales... 106 4.5 Preparación de alquenos y alquinos: reacciones de eliminación... 107 Resumen de reacciones... 112 Comprobación de habilidades... 113 Problemas de final del capítulo... 114 5 Reacciones de alquenos y alquinos... 116 5.1 Reacciones de adición de alquenos... 117 5.2 Reacciones de adición de alquinos... 126 5.3 Polímeros de adición... 129 Conexiones 5.1 La serendipia en el descubrimiento de los polímeros... 132 Conexiones 5.2 Reciclado de plásticos... 134 5.4 Adición electrofílica a dienos conjugados... 134 5.5 Estabilización de intermediarios reactivos por resonancia... 138 5.6 Hule natural y sintético... 138 Conexiones 5.3 Terpenos... 141 5.7 Oxidación de alquenos... 144 5.8 Acidez de alquinos terminales... 145 Conexiones 5.4 El tratamiento de la aterosclerosis... 147 Resumen de reacciones... 148 Comprobación de habilidades... 150 Problemas de final del capítulo... 151 6 Hidrocarburos aromáticos... 156 6.1 Introducción a los hidrocarburos aromáticos... 156 6.2 Benceno: estructura y enlaces... 157 Conexiones 6.1 Cáncer y carcinógenos... 162 6.3 Nomenclatura de compuestos aromáticos... 163 Conexiones 6.2 Gasolina... 167 6.4 Sustitución electrofílica aromática... 169 6.5 Oxidación de alquilbencenos... 183 Conexiones 6.3 Herbicidas... 184 Resumen de reacciones... 185 Comprobación de habilidades... 186 Problemas de final del capítulo... 186 7 Isomería óptica... 192 7.1 Introducción a la isomería óptica... 192 7.2 Isómeros ópticos con un carbono quiral... 195 7.3 Medición de la actividad óptica-el polarímetro... 198
Conexiones 7.1 Descubrimiento de la isomería óptica... 201 7.4 Representación de enantiómeros... 202 7.5 Isómeros ópticos con dos carbonos quirales... 205 7.6 Isomería óptica en compuestos cíclicos... 209 Conexiones 7.2 Isomería óptica en el mundo biológico... 209 7.7 Especificación de la configuración... 212 7.8 Resolución de enantiómeros... 218 7.9 Isomería óptica y reacciones químicas... 219 Comprobación de habilidades... 221 Problemas de final del capítulo... 221 8 Compuestos orgánicos halogenados... 226 8.1 Estructura, nomenclatura y propiedades físicas... 226 8.2 Métodos de preparación de compuestos orgánicos halogenados... 228 8.3 Usos de compuestos orgánicos halogenados... 229 Conexiones 8.1 Diseño de fármacos... 230 8.4 Sustitución nucleofílica... 231 8.5 Reacciones de eliminación de halogenuros de alquilo... 246 8.6 Sustitución contra eliminación... 250 Conexiones 8.2 Hormona tiroidea... 251 Resumen de reacciones... 252 Comprobación de habilidades... 253 Problemas de final del capítulo... 254 9 Alcoholes, fenoles y éteres... 257 9.1 Estructura y nomenclatura... 257 9.2 Propiedades físicas-enlaces de hidrógeno... 261 Conexiones 9.1 Alcoholes metílico, etílico e isopropílico... 264 9.3 Usos de alcoholes, éteres y fenoles... 266 Conexiones 9.2 Neurotransmisores-el meollo del problema... 269 9.4 Preparación de alcoholes y éteres... 271 9.5 Sitios de reacción en alcoholes, fenoles y éteres... 272 9.6 Reacciones en las que interviene el enlace O-H en alcoholes y fenoles... 273 Conexiones 9.3 Insecticidas y gases que atacan el sistema nervioso... 279 9.7 Reacciones de alcoholes y éteres con halogenuros de hidrógeno: reacción del enlace C-O por sustitución nucleofílica... 280 9.8 Deshidratación de alcoholes por eliminación E 1 : reacción del enlace C-O... 286 9.9 Oxidación de alcoholes: reacción de los enlaces C-O y O-H... 288 Conexiones 9.4 Envenenamiento con metanol y etilenglicol... 289 9.10 Epóxidos... 290 9.11 Análogos de azufre de alcoholes y éteres... 292 Resumen de reacciones... 293 Comprobación de habilidades... 295 Problemas de final del capítulo... 296 10 Aminas... 302 10.1 Estructura de las aminas... 303 10.2 Nomenclatura de aminas... 303 Conexiones 10.1 Descongestionantes nasales, píldoras para adelgazar y estimulantes... 305
10.3 Propiedades físicas de las aminas... 307 Conexiones 10.2 Anestésicos locales y cocaína... 309 10.4 Basicidad de las aminas... 309 10.5 Métodos de preparación de aminas... 315 Conexiones 10.3 Acetilcolina y bloqueo neuromuscular... 317 10.6 Reacciones de aminas para formar amidas... 319 10.7 Sales de diazonio aromáticas... 321 Conexiones 10.4 Colorantes y tinción... 325 10.8 Aminas heterocíclicas... 327 Resumen de reacciones... 330 Comprobación de habilidades... 332 Problemas de final del capítulo... 332 11 Aldehídos y cetonas... 336 11.1 Estructura de aldehídos y cetonas... 336 11.2 Nomenclatura de aldehídos y cetonas... 337 Conexiones 11.1 Formaldehído y polímeros sintéticos... 340 11.3 Algunos métodos de preparación de aldehídos y cetonas... 342 11.4 Reacciones de aldehídos y cetonas-oxidación de aldehídos... 343 11.5 Reacciones de adición de aldehídos y cetonas... 344 11.6 Reacciones en las que intervienen hidrógenos... 359 Resumen de reacciones... 365 Comprobación de habilidades... 366 Problemas de final del capítulo... 367 12 Ácidos carboxílicos... 372 12.1 Estructura de los ácidos carboxílicos... 372 12.2 Nomenclatura de ácidos carboxílicos... 373 12.3 Propiedades físicas de los ácidos carboxílicos... 376 12.4 Acidez de los ácidos carboxílicos... 378 Conexiones 12.1 Conservadores para alimentos... 383 12.5 Métodos de preparación de ácidos carboxílicos... 383 12.6 Reacciones de los ácidos carboxílicos... 385 Resumen de reacciones... 386 Comprobación de habilidades... 387 Problemas de final del capítulo... 387 13 Derivados de ácidos carboxílicos... 390 13.1 Estructura y nomenclatura de derivados de ácidos carboxílicos... 390 Conexiones 13.1 Aspirina y otros analgésicos... 393 13.2 Reacciones de sustitución nucleofílica acílica... 395 13.3 Reacciones de sustitución nucleofílica acílica de cloruros de ácido... 398 13.4 Reacciones de sustitución nucleofílica acílica de anhídridos de ácido... 400 13.5 Reacciones de sustitución nucleofílica acílica de ácidos carboxílicos... 402 13.6 Reacciones de sustitución nucleofílica acílica de ésteres... 404 13.7 Reacciones de sustitución nucleofílica acílica de amidas... 407 13.8 Poliamidas y poliésteres... 408 13.9 Reacciones de adición nucleofílica de derivados de ácidos carboxílicos... 409 13.10 Reacciones de derivados de ácidos en las que intervienen carbaniones... 411
Conexiones 13.2 Barbitúricos... 414 Resumen de reacciones... 415 Comprobación de habilidades... 418 Problemas de final del capítulo... 419 14 Espectroscopia... 423 14.1 Espectroscopia... 423 14.2 Espectroscopia en el infrarrojo... 426 14.3 Espectroscopia en el ultravioleta visible... 431 14.4 Resonancia magnética nuclear: rmn de 1H... 432 14.5 Rmn de carbono 13... 440 Conexiones 14.1 MRI: Formación de imágenes por resonancia magnética... 441 14.6 Espectrometría de masas... 442 Comprobación de habilidades... 447 Problemas de final del capítulo... 447 15 Carbohidratos... 451 15.1 Naturaleza química de los carbohidratos-aldehídos y cetonas polihidroxilados... 451 15.2 Nomenclatura de carbohidratos... 451 15.3 Estructuras de monosacáridos... 452 Conexiones 15.1 Diabetes... 454 15.4 Algunas reacciones de los monosacáridos... 461 Conexiones 15.2 Vitamina C... 464 15.5 Disacáridos y polisacáridos... 465 Conexiones 15.3 Edulcorantes bajos en calorías... 469 Conexiones 15.4 Nitrocelulosa y rayón... 472 Comprobación de habilidades... 473 Problemas de final del capítulo... 474 16 Lípidos... 476 16.1 La naturaleza de los lípidos... 476 16.2 Ceras--ésteres simples de alcoholes y ácidos de cadena larga... 477 16.3 Grasas y aceites-triésteres de glicerol... 478 Conexiones 16.1 Errores en el metabolismo de los ácidos grasos -Aceite de Lorenzo... 482 16.4 Reacciones de grasas y aceites... 482 16.5 Jabones y detergentes... 486 16.6 Biolípidos-estructuras y funciones... 490 Conexiones 16.2 RU-486... 495 Comprobación de habilidades... 499 Problemas de final del capítulo... 500 17 Proteínas... 502 17.1 Estructura de los aminoácidos... 502 17.2 El enlace peptídico: formación de polipéptidos y proteínas... 508 17.3 La jerarquía de la estructura de las proteínas... 510 Conexiones 17.1 Anemia drepanocítica-una enfermedad bioquímica... 520 17.4 Funciones de las proteínas... 522
Conexiones 17.2 Pruebas para detección de fármacos, embarazo y SIDA... 526 Conexiones 17.3 Hormona del crecimiento... 527 17.5 Determinación de la estructura proteínica... 527 17.6 Síntesis orgánica de polipéptidos... 532 Comprobación de habilidades... 535 Problemas de final del capítulo... 536 18 Ácidos nucleicos... 538 18.1 La estructura química de los ácidos nucleicos... 538 18.2 Otras estructuras en las que participan nucleótidos... 541 18.3 La jerarquía de la estructura de los ácidos nucleicos... 544 18.4 El código genético... 547 Conexiones 18.1 El proyecto del genoma humano... 549 18.5 Características de transcripción y traducción... 555 18.6 Mutación del DNA... 556 18.7 Virus... 556 Conexiones 18.2 Síndrome de inmunodeficiencia adquirida: SIDA... 557 18.8 Oncogenes... 558 18.9 DNA recombinante y biotecnología... 558 Comprobación de habilidades... 559 Problemas de final del capítulo... 560 Apéndice-resumen de la nomenclatura IUPAC... A1 I Nomenclatura de compuestos no aromáticos... Al II Nomenclatura de aminas y amidas sustituidas... A5 III Nomenclatura de derivados de ácidos carboxílicos... A6 IV Nomenclatura de hidrocarburos aromáticos... A6 Glosario... G1 Índice alfabético... I1