DEPARTAMENTO: QUÍMICA PROGRAMA DE: QUIMICA ORGANICA I TEÓRICAS HORAS DE CLASE PRÁCTICAS CARRERA: LICENCIATURA EN QUÍMICA CÓDIGO: Q 11 ÁREA: QUÍMICA ORGÁNICA PROFESORES RESPONSABLES POR SEMANA POR CUAT./AÑO POR SEMANA POR CUAT./AÑO DR. MARIANO VERA 4 64 6 96 ASIGNATURAS CORRELATIVAS PRECEDENTES FINAL APROBADO CURSADA APROBADA CALCULO I (M 172) QUÍMICA GENERAL (Q44) ALGEBRA (M 176) CALCULO II (M 177) CONTENIDOS MÍNIMOS: Relación entre estructuras y propiedades físicas y químicas de las moléculas orgánicas. Enlaces. Fuerzas intermoleculares. Teoría de Orbitales Moleculares. Ácidos y bases. Efectos electrónicos y estéricos. Isomería. Estereoquímica. Reacciones fundamentales. Mecanismos: reacciones iónicas y radicalarias. Grupos funcionales: Alcanos y ciclo-alcanos. Alquenos, dienos y polienos. Alquinos. Derivados halogenados de los hidrocarburos. Sustitución alifática. Aromaticidad. Benceno. Sustitución aromática electrofílica. Alcoholes, éteres y epóxidos. Aplicaciones bioquímicas VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA AÑO PROFESOR RESPONSABLE AÑO PROFESOR RESPONSABLE VISADO DIRECTOR DEPARTAMENTO SECRETARIO ACADÉMICO DECANO FECHA: FECHA: FECHA:
CARRERA: LIC. EN QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA I ÁREA: QUÍMICA ORGÁNICA Tema 1: ESTRUCTURA, PROPIEDADES Y NOMENCLATURA. Reglas de nomenclatura. Teoría estructural clásica y teoría electrónica de valencia. La mecánica cuántica y breve introducción de orbitales atómicos y moleculares. La unión covalente. Orbitales híbridos. Fuerzas intra e intermoleculares. Energía de disociación de enlace, homólisis y heterólisis. Polaridad de los enlaces y de las moléculas. Estructura y propiedades físicas. ácidos y bases. Isomería Tema 2. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE MECANISMOS DE REACCIONES ORGÁNICAS. Hidrocarburos. Estructura del metano. Propiedades físicas. Obtención. Reacciones. Oxidación, por combustión y por cloración. Halogenación: mecanismo de la reacción. Radicales libres. Reacciones en cadena. Inihibidores. Energía de activación. Variación de la energía durante una reacción. Teoría del estado de transición. Estructura del radical metilo. Reactividad y desarrollo del estado de transición. Reactividad relativa con distintos halógenos. Tema 3: ALCANOS. Clasificación. Estructura. Libre rotación alrededor del enlace simple C-C. Análisis conformacional. Tensión torsional y estérica. Diferentes clases de átomos de carbono e hidrógeno en un alcano. Propiedades físicas. Obtención: métodos industriales y de laboratorio. Compuestos Organometálicos.. Halogenación: mecanismo, orientación, reactividad relativa, estabilidad de los radicales libres. Orientación y reactividad. Reactividad y selectividad. Combustión. Pirólisis: cracking. Determinación de estructuras. Tema 4: CICLOALCANOS. Nomenclatura. Obtención. Reacciones. Teoría de las tensiones de Baeyer. Estabilidad relativa de los cicloalcanos. Factores que afectan la estabilidad de los confórmeros. Enlaces ecuatoriales y axiales. Isomería cis-trans. Análisis conformacional. Tema 5: ESTEREOQUÍMICA Estereoisomería. Carbono tetraédrico. Actividad óptica. Luz polarizada. El polarímetro. Rotación específica. Enantiómeros. El carbono asimétrico. Quiralidad. Modificación racémica. Configuración R y S. Reglas secuenciales. Estructuras meso. Confórmeros. Reacciones que involucran estereoisómeros. Generación de un centro quiral. Reacciones de moléculas quirales con compuestos ópticamente activos. Resolución de una mezcla racémica. Tema 6: HALOGENUROS DE ALQUILO. SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA ALIFÁTICA. Reacciones heterolíticas. Efectos de los solventes. Solventes próticos y apróticos. Polaridad y constante dieléctrica de un solvente. Grupo funcional. Propiedades fisicas de los halogenuros de alquilo, preparación y reacciones. Cinética de las reacciones de sustitución nucleofílicas: reacciones de 1er. y 2do. orden. Reacciones SN2: mecanismo, estereoquímica, inversión de la configuración. Reacciones estereoespecíficas y estereoselectivas. Reacciones SN1: mecanismo, carbocationes, su estructura y reactividad relativa. Estabilización. Estereoquímica. Facilidad de formación y reordenamiento de carbocationes. Tema 7: ALQUENOS. ESTRUCTURA Y PREPARACIÓN. ELIMINACIÓN. Hidrocarburos insaturados. Estructura del etileno y homólogos. Hibridización. Isomería geométrica. Propiedades físicas. Obtención: métodos industriales y de laboratorio. Deshidrogenación de halogenuros de alquilo: eliminación 1,2, su cinética. Mecanismos E1 y E2; evidencias de cada uno de ellos. Orientación y reactividad. Estereoquímica y efectos conformacionales. Eliminación E2 vs. E1. Eliminación vs. Sustitución. Tema 8: ALQUENOS. REACCIONES. ADICIÓN ELECTROFÍLICA Y DE RADICALES LIBRES. Reacciones. Hidrogenación, relación con la estabilidad de los alquenos, Hidrogenación en fase heterogénea y en fase homogénea, complejos con metales de transición, estereoquímica de la hidrogenación de fases homogéneas. Adición de haluros de hidrógeno. Reacciones regioselectivas. Reglas de Markonikov. Adición de bromuro de hidrógeno. Efecto peróxido. Adición de ácido sulfúrico y de agua. Adición electrofílica: mecanismo, reordenamientos, orientación y reactividad. Adición de halógenos: mecanismo y estereoquímica. Formación de halohidrinas. Adición de alquenos, dimerización. Adición de alcanos, Alquilación. Adición por radicales libres. Adición de carbenos, cicloadición. Hidroxilación. Ozonólisis. Determinación de las estructuras de degradación.
CARRERA: LIC. EN QUIMICA QUIMICA ORGÁNICA I ÁREA: QUIMICA ORGÁNICA Tema 9: CONJUGACIÓN Y RESONANCIA. DIENOS. Halogenación de alquenos por radicales libres: sustitución vs. adición. Sustitución por radicales libres en alquenos. Reordenamiento alílico. Simetría del radical alilo, resonancia, el radical como híbrido de resonancia, su estabilidad, representación orbital. Estabilización de resonancia de los radicales alquilo. Hiperconjugación. El catión alilo como híbrido de resonancia. Sustitución nucleofílica en sustratos alílicos y vinílicos. Dienos: estructura y propiedades. Estabilidad de dienos conjugados. Resonancia en alquenos. Hiperconjugación. Formación de dienos conjugados, orientación de la eliminación. Adición 1, 2 vs. 1,4. Velocidad vs. equilibrio. Adición por radicales libres a dienos conjugados: orientación y reactividad. Tema 10: ALQUINOS. Estructura del acetileno. Alquinos superiores. Propiedades físicas. Fuente industrial y preparación. Reacciones: reducción a alquenos. Adición electrofílica. Hidratación. Tautomería. Acidez de los alquinos. Reacciones de los acetiluros metálicos. Análisis. Tema 11: POLÍMEROS Y POLIMERIZACIÓN Polimerización de alquenos y dienos por radicales libres. Caucho y substitutos. Isopreno. Copolimerización. Polimerización, Polimerización iónica. Polimerización por coordinación. Análisis de dienos. Tema 12: ALCOHOLES, PREPARACIÓN Y PROPIEDADES FÍSICAS. Estructura y clasificación. Propiedades físicas. Fuente industrial. Alcohol etílico. El reactivo de Grignard: reaccione. Preparación de alcoholes: oximerculración-desmercuración, hidroboración oxidación. Hidroboración, mecanismo y estereoquímica. Introducción al estudio de aldehídos y cetonas. Síntesis de Grignard. Los compuestos organometálicos en la formación del enlace carbono- carbono. Planificación de una síntesis de Grignard y sus limitaciones. Tema 13: ALCOHOLES. REACCIONES. La química del grupo oxhidrilo. Reacciones. Ruptura del enlace C--OH, efecto de grupos vecinos. Los alcoholes como ácidos y como bases. Deshidratación de alcoholes. Formación de sulfonatos. Oxidación de alcoholes. Preparaciones que utilizan alcoholes. Análisis de alcoholes. Tema 14: ÉTERES Y EPOXIDOS. ÉTERES: estructura, propiedades físicas, preparación industrial y de laboratorio. Reacciones, Éteres cíclicos. EPÓXIDOS: preparación, reacciones. Ruptura catalizada por ácidos: hidroxilación anti. Ruptura catalizada por bases. Reacción con reactivos de Grignard. Orientación en la ruptura de epóxidos. Análisis de éteres. Tema 15: AROMATICIDAD. BENCENO. Compuestos alifáticos y aromáticos. Estructura del benceno. Estabilidad del anillo bencénico. Reacciones del benceno. Interpretación por la teoría de resonancia y la teoría de orbitales. Carácter aromático. Regla de Hückel. Tema 16: SUSTITUCIÓN AROMÁTICA ELECTROFÍLICA. Efecto de grupos sustituyentes: orientación y reactividad relativa. Clasificación por grupos sustituyentes. Orientación en bencenos disustituidos. Orientación y preparaciones. Mecanismo de las reacciones de SAE: nitración, sufonación, alquilación, y acilación de Friedel y Crafts, halogenación, desulfonación. Mecanismo de protonación. Teoría de la reactividad y orientación. Efecto de los halógenos sobre la SAE. Compuestos aromáticos polinucleares: Nomenclatura. Características de los enlaces. Reacciones de oxidación y de reducción. Naftalenos: sustitución electrofílica. Orientación de la sustitución en los derivados del naftaleno. Tema 17: ARENOS: Estructura. Propiedades físicas. Obtención industrial y de laboratorio de alquilbencenos, Alquilación de Friedel y de Crafts: mecanismo y limitaciones. Reacciones de alquilbencenos: oxidación, SAE, Halogenación. (anillo vs. cadena). Estabilidad del trifenilmetilo, radical libre estable. Estabilidad del catión bencilo. Sustitución nucleofílica en sustratos bencílicos. Derivados de alquilbencenos. Analísis de arenos,. Preparación de alquilbencenos. Sustitución Nucleofílica Aromática.
CARRERA: LIC. EN QUIMICA QUÍMICA ORGÁNICA I ÁREA: QUÍMICA ORGÁNICA I Tema 18: ESPECTROSCOPÍA Y ESTRUCTURA Métodos espectroscópicos para la determinación de estructuras. El espectro electromagnético. El espectro infrarrojo: hidrocarburos, alcoholes éteres. El espectro de resonancia magnética nuclear. RMN: número de señales, protones equivalentes y no equivalentes. Posición de las señales. Acoplamiento espín-espín. Constantes de acoplamiento. Espectros complicados. Marcación con deuterio. Espectros RMN de alcoholes. El puente de hidrógeno. Intercambio de protones. SEMINARIOS 1. Nomenclatura. 2. Estructura y propiedades. 3. Alcanos. 4. Estereoisomería. 5. Cicloalcanos. 6. Halogenuros de alquilo. 7. Alquenos I 8. Alquenos II 9. Dienos, conjugación, resonancia, efecto inductivo. 10. Alcoholes. 11. Éteres y epóxidos. 12. Alquinos, bencenos y aromaticidad. 13. Sustitución aromática arenos. Trabajos Prácticos 1) Experimento integrado de extracción, cristalización y destilación. I 2) Experimento Integrado de extracción, cristalización y destilación. II 3) Comportamiento de solventes y solutos 4) Cromatografía I 5) Obtención de cloruro de t-butilo 6) Hidrólisis del cloruro de t-butilo 7) Preparación y propiedades de etileno y acetileno 8) Reacciones de alcoholes y fenoles 9) Síntesis de ácido pícrico y picratos 10) Compuestos Aromáticos 1. Bibliografía (básica y complementaria).
CARRERA: LIC. QUIMICA QUIMICA ORGÁNIA I ÁREA: QUIMICA ORGANICA BIBLIOGRAFÍA DE LA PARTE TEÓRICA (NÚMERO DE EJEMPLARES EN LA BIBLIOTECA CENTRAL Y EN LA BIBLIOTECA DEL DEPARTAMENTO) - Wade, L. G., jr. Química Orgánica. Prentice Hall Hispanoamericana, 2 da edición en español. 1993. ( 6) - Morrison, R. T. y Boyd, R. N., Química Orgánica. Ed. Fondo Educativo Interamericano, 2 da edición en español. 1985. (10) - Morrison, R. T. y Boyd, R. N., Química Orgánica. Ed. Fondo Educativo Interamericano, 5 ta edición en español. 1998. ( 2) - Morrison, R. T. and Boyd, R. N., Organic Chemistry. Prentice Hall International, Inc. New York, 6 th edition. 1992. - Carey, F. A. and Sundberg, R. J., Advanced Organic Chemistry. Part A and B. Plenum Press, New York, 3 rd edition. 1990. ( 1) - Carey, F. A. and Sundberg, R. J., Advanced Organic Chemistry. Part A and B. McGrawHill Companies New York, 4 th edition. 2001. - Otros libros sobre Química Orgánica : - MSU Virtual textbook of Organic Chemsitry. William Reusch - http://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/virttxtjml/intro1.htm On line Química Orgánica. J. McMurray, Thomson Editores 5ta Ed 2000 - March, J. Advanced Organic Chemistry. Reactions, mechanisms and structure. 4 th edition. 1992. ( 2) - Advanced Organic Chemistry. Reactions, mechanisms, and structure. Michael B. Smith and Jerry March. Wiley- Interscience; John Wiley & Sons, Inc. New York. 5 th edition. 2001. - BIBLIOGRAFÍA DE LA PARTE PRÁCTICA - Brewster, R. O., Vanderwert, C. A., McEwen, W. E. Curso Práctico de Química Orgánica. Ed. Alhambra. 1979. ( 3) - Vogel, A. Textbook of Practical Organic Chemistry. Longman, London and New York, 4 th edition. 1978. ( 1) - Vogel, A. Textbook of Practical Organic Chemistry. Longman, London and New York, 5 th edition. 1989. ( 2) - Adams, R.; Johnson, J. R. and Wilcox, C. F., Jr. Laboratory Experiments in Organic Chemistry. MacMillan Publishing CO., Inc. New York, 7 th edition. 1979. ( 1) - Todd, D. Experiments in Organic Chemistry. Prentice Hall. 1979. ( 1) - Galagovsky Kurman. L. Química Orgánica. Fundamentos Teórico-Prácticos para el Laboratorio. Eudeba, Bs. As., 4 ta edición. 1992. ( 3) - Galagovsky Kurman. L. Química Orgánica. Fundamentos Teórico-Prácticos para el Laboratorio. Eudeba, Bs. As., 5 ta edición. 1995. ( 1) - Mayo, D. W. Microscale Techniques for the Organic Laboratory. J. Wiley & Sons, Inc. New York. 1991. ( 1) - Durst, H. D. and Okel, G. W. Experimental Organic Chemistry, 2 nd edition. 1987. ( 1) - Pasto, D.; Johnson, C. and Miller, M. Experiments and Techniques in Organic Chemistry. Prentice Hall. 1992. ( 1) - Brieger, Química Orgánica Moderna. Curso Práctico de Laboratorio. 1970. ( 1) - Crosby, D. G.; Environmental Toxicology and Chemistry ; Oxford University Press, Inc.; 1998. ( 1) - Duffus, J. H. y Worth, H. G. J.; Fundamental Toxicology for Chemists ; The Royal Society and Chemistry; 1996. ( 1) - Riddick, J. A.; Bunger, W. B.; Sakano, T. K.; Organic Solvents, Volume II; Wiley- Interscience Publication; Cuarta edicion; 1986. ( 1) - Manahan, S. E.; Fundamentals of Environmental Chemistry ; Lewis Publishers; 1993. ( 1) - Kirk, R. E. y Othmer, D. F.; Enciclopedia de Tecnología Química ; UniónTipográfica Editorial Hispano- Americana; Primera edición; 15 tomos; 1962. ( 1) - Ullmann F.; Enciclopedia de Química Industrial ; Ediciones G. Gili, S.A. Segunda edición; varios tomos; 1950. ( 1) Dictionary of Organic Compounds; Chapman and Hall Editorial; Quinta edición; 1983. ( 1)