Tema 1. Química rgánica FRMULAIÓN DE MPUESTS RGÁNIS. 1. ALANS (HIDRARBURS SATURADS) Son compuestos de arbono e Hidrogeno que solo contienen enlaces simples carbono-carbono y carbono -hidrogeno o 1.1. Alcanos acíclicos o de cadena lineal bedecen a la formula general n H 2n+2 Los cuatro primeros reciben nombres vulgares: H 4 metano -H 2 - propano - etano -H 2 -H 2 - butano Los restantes se nombran mediante un prefijo griego, que indica el número de átomos de carbono, y la terminación -ano. Ejemplos: -H 2 -H 2 -H 2 - pentano -H 2 -H 2 -H 2 -H 2 -H 2 - heptano Indicando entre paréntesis el número de átomos de carbono, tendremos: octano (8), nonano(9), decano(l), undecano (11), dodecano (12), tridecano (13), eicosano (20), triacontano (30), etc. 1.2. Alcanos acíclicos ramificados Definamos primero que se entiende por "radicales" o "sustituyentes". Se llaman así los agregados de átomos que proceden de la perdida de un hidrogeno por un hidrocarburo. Los radicales derivados de los alcanos, llamados radicales alquilo, se nombran sustituyendo la terminación -ano por -ilo : - metilo isopropilo -H 2 - etilo -H 2 -H 2 - propilo R H 2 isobutilo Para nombrar un hidrocarburo ramificado se siguen las siguientes normas: 1. Se escoge la cadena más larga de entre todas las posibles. 2. Se numera dicha cadena de un extremo a otro, de tal forma que se asignen los números localizadores más bajos a los carbonos con sustituyentes (cadenas laterales), independientemente de la naturaleza de los mismos. 1
Tema 1. Química rgánica 3. Para nombrar el compuesto se indica primero el número localizador y, a continuación separado por un guión, el nombre del sustituyente precediendo al nombre del hidrocarburo. Ejemplo: 3-metilheptano H 3 H 2 H H 2 H 2 H 2 4. uando en una cadena hay varios sustituyentes, estos se citan en orden alfabético, sin tener en cuenta los prefijos di, tri, etc, ni otros que veremos mas adelante, como: sec, terc, cis, trans, o, m, p, etc... Ejemplo: 4-etil-2,7-dimetiloctano H 3 H H 2 H H 2 H 2 H H 2 5. uando se obtienen los mismos números localizadores empezando por cualquiera de los dos extremos, se da el número más bajo al sustituyente que se nombra en primer lugar. Ejemplo: 4-etil-5-propiloctano H 3 H 2 H 2 H H 2 H 2 H 3 H 2 H 2 H 2 6. Si se da el caso de que hay varias cadenas de igual longitud, se toma como principal: aquella que tenga el mayor número de cadenas laterales 7. uando los sustituyentes son a su vez cadenas con ramificaciones, estas se indican entre paréntesis, a continuación del número localizador correspondiente. Ejemplo: 3-metil-5-(l-metilpropil)-nonano H 3 H 2 H H 2 H 2 H 2 H 2 H 3 H 3 1.3 Alcanos cíclicos o cicloalcanos H 2 Su fórmula general: n H 2n Se nombran añadiendo el prefijo ciclo al nombre del alcano equivalente de cadena abierta: 2
Tema 1. Química rgánica H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 ciclopropano ciclobutano metilciclopropano H 2 H 2 H 2 1-etil-3-metilciclohexano H H H 3 H 2 H 2 No obstante, hay dos opciones para nombrar los cicloalcanos sustituidos: H 3 H 2-ciclopropilpropano isopropilciclopropano En general, se elige uno u otro sistema de nomenclatura en función de la simplicidad que se consiga en cada caso: H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 1,4-diciclohexil-2-metilbutano 1,1,2-trimetilciclopentano 2. ALQUENS Son hidrocarburos que presentan uno o más enlaces dobles carbono-carbono. Se nombran sustituyendo la terminación -ano del alcano correspondiente por -eno. H 2 =H 2 eteno o etileno -H=H 2 propeno uando sea necesario, la posición del doble enlace (insaturación), se indicará con un localizador, y éste será siempre el más bajo posible: -H 2 -H=H 2 1 -buteno -H 2 =H 2-2-buteno Si hay ramificaciones se torna como cadena principal la más larga de las que contienen el doble enlace y éste tiene prioridad sobre las cadenas laterales a la hora de numerar: Ejemplo: 4,5-dimetil-l-hepteno H 2 H H 2 H H H 2 3
Tema 1. Química rgánica 2.1 Isomería cis-trans en alquenos Si bien más adelante trataremos con mayor profundidad las isomerías, aquí destacamos una que hace referencia a los compuestos con dobles enlaces. El doble enlace, a diferencia del enlace sencillo, impide el libre giro de los sustituyentes. Por tanto, los dos compuestos siguientes: H H H 3 H H 3 cis-2-buteno H trans-2-buteno no pueden convertirse el uno en el otro; son compuestos diferentes, aunque isómeros entre si, ya que tienen la misma formula empírica. Para diferenciarlos se recurre a los prefijos cis-, cuando los sustituyentes iguales están al mismo lado del doble enlace y trans-, cuando están a diferente lado. 2.2 Alquenos cíclicos Para nombrarlos se añade el prefijo ciclo al nombre del alqueno. Si hay sustituyentes, el doble enlace tiene preferencia. Ejemplo: 4-metilciclohexeno 2.3 Dienos y polienos uando un hidrocarburo contiene más de un doble enlace se emplea para nombrarlo la terminación -adieno, -atrieno, etc, en lugar de eno. Preceden al nombre los localizadores de dichos dobles enláces. H 2 ==H-H 2 - H 2 =H-H 2 -H=H- 1,2-pentadieno 1,4-hexadieno 4
Tema 1. Química rgánica 3. ALQUINS Son hidrocarburos con triples enlaces carbono-carbono. Para nombrarlos se utiliza la terminación -ino. Ejemplos: H etino o acetileno H 3 2-butino H 2 1-butino H 2 1,4-hexadiino 4. HIDRARBURS N DBLES Y TRIPLES ENLAES Al nombrarlos, debe adjudicarse la numeración más baja posible a las insaturaciones, prescindiendo de considerar si se trata de dobleso triples enláces. uando al numerar la cadena se obtienen los mismos localizadores tanto si se empieza por un extremo como por otro, entonces se da preferencia a los dobles enlaces sobre los triples. Ejemplos: H H H 2 H 2 -octen-1,7-diino H 3 H 2 H H H H H 2 5,7-decadien-2-ino H 2 H H H H 2 H H 2 1, 3, 8-nonatrien-6-ino Radicales alquenilo y alquinilo onsideremos el siguiente compuesto: H 2 H H H H H 2 H H 2 El grupo -H=H 2 debe nombrarse en este caso como sustituyente de la cadena principal. Los grupos o radicales de este tipo adoptan las terminaciones -enilo o -inilo. Ejemplos: H 2 H R vinilo (especial) H 2 H H 2 R 2-propenilo o alilo H 3 H H R 1-propenilo R etinilo Así, el compuesto anterior se nombrará: 3-metil-6-vinil-1,4-decadien-8-ino 5
Tema 1. Química rgánica 5. HIDRARBURS ARMÁTIS El término aromático se asigna a compuestos muy estables, de características análogas a las del benceno, o a derivados de él. Benceno: H H H H H H H H Las condiciones de aromaticidad son las siguientes: - ompuestos cíclicos y planos - ontenido máximo de dobles enlaces conjugados. En realidad, los electrones integrantes de estos dobles enlaces están deslocalizados entre todos los átomos del ciclo. Los hidrocarburos aromáticos pueden ser mono y policíclicos. Su nombre genérico es "areno". Ejemplos: H 2 1-etil-2-metilbenceno (o-etilmetilbenceno) H 2 1-bromo-4-etilbenceno (p-etilbromobenceno) Br Los prefijos orto(o-), meta(m-) y para(p-), indican posiciones 1,2; 1,3; y 1,4; respectivamente para los sustituyentes. Nombres comunes de algunos árenos: H 2 H tolueno o-xileno m-xileno p-xileno estireno (vinilbenceno) Hidrocarburos policíclicos más comunes: 6
Tema 1. Química rgánica Naftaleno Fenantreno Antraceno En ocasiones conviene nombrar un compuesto aromático como sustituyente de una cadena. Se indican a continuación algunos nombres de sustituyentes aromáticos: R H 2 R R fenilo bencilo o-tolilo 2-naftilo 6. DERIVADS HALGENADS Son hidrocarburos que contienen en su molécula átomos de halógeno. Se nombran citando el nombre del halógeno y, a continuación, el nombre de la cadena carbonada. En casos sencillos se puede nombrar el compuesto cono un "haluro de alquilo". Ejemplos: R H 3 H 2 H 2 l H 3 H H H l l l l l 1-cloropropano o cloruro de propilo 4-cloro-2-penteno clorociclobutano o cloruro de ciclobutilo triclorometano o cloroformo (especial) GRUPS FUNINALES Se llana así a un átomo o grupo atómico que confiere a la sustancia que lo contiene unas características propias. Las funciones tienen preferencia sobre las instauraciones. rden de preferencia para los grupos funcionales: 1- Ácidos carboxílicos. 2- Derivados de los ácidos, en el siguiente orden: anhídridos, esteres, haluros de acilo, amidas. 3- Nitrilos. 4- Aldehidos. 5- etonas. 6- Alcoholes, fenoles. 7-Aminas. 8-Éteres. 7
Tema 1. Química rgánica 7. ALHLES, FENLES y ÉTERES Si en una molécula de agua se sustituyen uno o los dos hidrógenos por grupos alquilo o arilo, se obtienen estos grupos funcionales: H H Agua R R' R H Alcohol R Ar Ar H Fenol Ar Ar' Éter 7.1. Alcoholes Se pueden nombrar de dos maneras: 1) Añadiendo la terminación -ol al nombre del hidrocarburo de referencia. 2) Nombrando primero la función alcohol y luego el radical como si fuera un adjetivo. Ejemplos: H 3 H Metanol o alcohol metílico H 3 H 2 H Etanol o alcohol etílico H 3 H H 2 2-butanol o H alcohol sec-butílico 3-penten-1-ol (La función alcohol tiene preferencia sobre las instauraciones) H H 2 H 2 H 2 H 1-3-propanodiol H 3 H H H 2 H 2 H H 3-ciclopenten-1-ol uando en un compuesto el grupo H no es el grupo funcional más importante, debe nombrarse como sustituyente, en cuyo caso se utiliza el prefijo hidroxi- 7.2 Fenoles Para nombrar los fenoles se utiliza, como en los alcoholes, la terminación -ol : H H H fenol m-clorofenol 2-naftol l 8
Tema 1. Química rgánica 7.3 Éteres Se admiten dos maneras de nombrar los éteres: 1) El grupo R-0 se nombra como sustituyente (acabado en oxi) del grupo R, siendo este último el radical más complejo. 2) Se nombran los dos radicales en orden alfabético y, por último, la palabra éter. Ejemplos: Forma 1 Forma 2 H 3 H 2 metoxietano etil metil éter H 2 H H 2 etoxietileno etil vinil éter metoxibenceno fenil metil éter 8. ALDEHÍDS Y ETNAS Se caracterizan por tener un doble enlace carbono-oxígeno (grupo carbonilo). La diferencia entre aldehidos y cetonas reside en que en los primeros el grupo carbonilo se encuentra en el extremo de la cadena: R H Aldehídos R R' etonas 8.1 Nomenclatura de aldehidos Se emplea la terminación al. Ejemplos: Nombre sistemático H Nombre usual metanal formaldehído H o H H H 3 H etanal acetaldehído H 3 H 2 H propanal propionaldehído H 2 H H 2,3-dihidroxipropanal gliceraldehído H H H 2 H H propenal acroleína H 2 H H 2 H 3-butenal H H etanodial H benzaldehído uando en un compuesto hay otras funciones que tienen prioridad sobre la función aldehído, se utiliza el prefijo formil- para nombrarlo como sustituyente. 9
Tema 1. Química rgánica 8.2 Nomenclatura de cetonas Se admiten dos tipos de nomenclatura: 1) Se nombra el hidrocarburo sustituyendo la terminación por ona. 2) Se citan los radicales unidos al grupo carbonilo y, a continuación la palabra cetona". Forma 1 Forma 2 H 3 H 3 H 2 H 2 H 3 H H 2 propanona 2-pentanona 3-buten-2-ona ciclohexanona dimetil cetona (acetona) metil propil cetona metil vinil cetona H 3 H H H 5-hidroxi-3-hexen-2-ona difenil cetona H 3 H 2 H 2 2,4-hexanodiona uando en un compuesto hay otras funciones que tienen prioridad sobre la función cetona, se utiliza el prefijo oxo- para nombrarlo como sustituyente. 9. ÁIDS ARBXÍLIS Presentan el grupo funcional: R H Se nombran con la terminación -oico unida al nombre del hidrocarburo de referencia. Ejemplos: Nombre sistemático Nombre usual H acido metanoico ácido fórmico H H 3 ácido etanoico ácido acético H H H 2 H 2 H ácido butanodioico 10
Tema 1. Química rgánica H 2 H ácido propenoico ácido acrílico H H ácido benzoico H H ácido etanodioico ácido oxálico uando se trata de compuestos cíclicos o de poliácidos, se supone la molécula desglosada en un grupo H (carboxílico) y un resto carbonado. Así, el ácido benzoico sería el ácido bencenocarboxilico. tros ejemplos: H ácido ciclopentanocarboxílico H ácido o-bencenodicarboxílico H 10. DERIVADS DE LS ÁIDS ARBXÍLIS 10.1 Esteres Tienen la estructura: R R' donde R y R pueden ser cualquier cadena carbonada. Puede apreciarse que derivan de los ácidos por sustitución del H del grupo carboxílico por un radical alquilo o arilo. Por su analogía con las sales (sustitución del hidrogeno ácido por átomos metálicos), se nombran como tales: 11
Tema 1. Química rgánica Nombre sistemático Nombre usual H H 3 H2 H2 H3 metanoato de metilo formiato de metilo etanoato de propilo acetato de propilo H 3 H H 2-butenoato de isopropilo benzoato de fenilo 10.2 Anhídridos Provienen de los ácidos por pérdida de una molécula de agua entre dos grupos carboxilo. En general, se nombran igual que los ácidos de procedencia: H 3 H H H 3 anhídrido acético H 3 - H 3 H 2 H anhídrido ftálico H -H 2 10.3 Haluros de ácido En este caso, un halógeno reemplaza al H del grupo carboxílico. El nombre genérico de estos compuestos es haluro de acilo: Ejemplos: H 3 cloruro de acetilo l 12
Tema 1. Química rgánica Br bromuro de benzoilo I yoduro de ciclohexanocarbonilo 11. MPUESTS NITRGENADS 11.1 Aminas Pueden considerarse derivados del amoníaco por sustitución de uno, dos o los tres hidrógenos por radicales alquilo o arilo: NH 3 R NH 2 amina primaria R NH R' amina secundaria R N R' R'' amina terciaria Se nombran anteponiendo a la palabra amina los nombres de los radicales, citados en orden alfabético: H 3 NH 2 metilamina H 3 NH etil isopropil amina N trifenilamina (anilina) uando el grupo NH 2 debe nombrarse como sustituyente, se utiliza el prefijo amino-: H 3 H ácido 2-aminocarboxílico NH 2 H 13
Tema 1. Química rgánica 11.2 Nitrilos o cianuros A los compuestos orgánicos análogos al H-N (cianuro de hidrogeno o ácido cianhídrico) se les da el nombre genérico de nitrilos o cianuros. Hay varios sistemas de nomenclatura. A continuación se dan algunos e ejemplos: Forma 1 Forma 2 H 3 N etanonitrilo cianuro de metilo H 3 H 2 N propanonitrilo cianuro de etilo N benzonitrilo cianuro de fenilo uando el grupo -N debe nombrarse como sustituyente, se utiliza el prefijo ciano-. 11.3 Amidas Pueden considerarse derivados de los ácidos carboxílicos por sustitución del grupo H por un grupo NH2, -NH-R, o R-N-R' obteniéndose así anidas primarias, secundarias o terciarias, respectivamente. La letra N como localizador indica que el sustituyente está en el nitrógeno. Veamos a continuación cómo se nombran algunas amidas: H 3 Acetamida o etanamida NH 2 Benzamida NH 2 H 3 N-metilacetamida NH H 3 H 2 N N,N-dimetilpropanamida 14
Tema 1. Química rgánica 11.4 Nitrocompuestos El grupo nitro -N 2 siempre se nombra como sustituyente: N + - nitrobenceno - H 3 N + - nitrometano N + N + - 2,4,6-trinitrotolueno(TNT) N + - ISMERÍAS La isomería es un fenómeno que consiste en que dos o más compuestos tienen la misma fórmula molecular (igual número de átomos de cada elemento), pero distintas estructuras moleculares, lo que hace que posean diferentes propiedades. A los compuestos que presentan isomería se les denomina isómeros. Existen varios tipos de isomería, cuya clasificación vamos a analizar: ISMERÍA ESTRUTURAL Este tipo se debe a diferencias existentes en la unión y en la ordenación de los átomos de las moléculas. A su vez hay de tres tipos: Isomería de cadena: Los isómeros de este tipo se caracterizan por la diferente posición de los átomos de carbono que forman la cadena carbonada. Ej. Para la formula 5 H 12 hay dos isómeros: 15
Tema 1. Química rgánica Isomería de posición: Se caracteriza porque los isómeros tienen la misma cadena carbonada, pero se difieren en la posición en la que se encuentra el grupo funcional o la insaturación. Ej. Para el pentanol hay al menos estos dos isómeros de posición:. Isomería de función: La presentan los compuestos que teniendo la misma fórmula molecular, se diferencian en el grupo funcional que presentan. (Típicamente parejas de aldehídos-cetonas o alcoholes-éteres) Ej. ESTEREISMERÍA Se diferencia de las Isomerías estructurales en que los compuestos solo se diferencian por la orientación espacial de sus átomos (a esta disposición espacial se le denomina configuración). La configuración de las moléculas no entra dentro de los contenidos por lo que apenas vamos a estudiar este tipo de isomería. Solo mencionaremos que hay dos tipos: Isomería óptica: Se presenta en compuestos que no tienen ningún plano de simetría. Reciben este nombre por su comportamiento frente a la luz polarizada. Isomería geométrica: La pueden presentar los compuestos con dobles enlaces y da lugar a isómeros cis-trans que ya estudiamos en el apartado de formulación de alquenos. 16