DATOS DE LA ASIGNATURA Denominación: QUÍMICA ORGÁNICA Código: 57207 Clase: Troncal Curso: 2º Carácter: Anual Cuatrimestre: 1 y 2 Créditos LRU: 12 Teóricos: 9 Prácticos: 3 Créditos ECTS: 11 Horas totales asignatura: 276 Descriptores: (BOE) Estudio de los compuestos de carbono. Estructura y reactividad de compuestos orgánicos. Departamento: QUÍMICA INORGÁNICA, ORGÁNICA Y BIOQUÍMICA Área de conocimiento: QUÍMICA ORGÁNICA Responsable(s): Otros: PROFESORADO Nombre Ubicación Horario tutorías Ángel Díaz Ortíz Ftad. M, J Sonia Merino Guijarro CC.QQ. 11-13 h Ester Vázquez Fdez-Pacheco UCLM 1. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA PLANIFICACIÓN DOCENTE Conocer la estructura, nomenclatura y propiedades físicas, químicas y espectroscópicas de los compuestos orgánicos. Razonar cuál será la reactividad preferente de los distintos grupos funcionales. Comprender los mecanismos de los principales tipos de reacciones orgánicas. Adquirir las aptitudes necesarias para proponer procesos sintéticos sencillos de compuestos orgánicos. Generar en los estudiantes la capacidad de valorar la importancia de la Química Orgánica en múltiples aspectos de la vida cotidiana. Página 1 de 9.
2. COMPETENCIAS Y DESTREZAS TEÓRICO-PRÁCTICAS A ADQUIRIR POR EL ALUMNO Competencias transversales-genéricas: Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Resolución de problemas Habilidades en las relaciones interpersonales Razonamiento crítico Trabajo en equipo Aprendizaje autónomo Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Sensibilidad hacia temas medioambientales Búsqueda de información incluyendo el uso de las nuevas tecnologías Competencias específicas: Conocimiento preciso de los conceptos y fundamentos objeto de estudio en la asignatura Utilización de vocabulario y terminología específica Conectar la información que se aprende con conocimientos ya existentes Capacidad de explicar de manera comprensible fenómenos y procesos relacionados con la Química Orgánica Habilidad en la adquisición y utilización de información bibliográfica y técnica referida a los compuestos orgánicos Recomendaciones para los alumnos: Es fundamental un buen conocimiento de los conceptos básicos de química y de la nomenclatura de los compuestos orgánicos, por ello es recomendable haber superado las asignaturas de primer curso: Fundamentos de Química y Enlace químico y estructura de la materia. 3. TEMARIO TEÓRICO-PRÁCTICO 1. Enlace químico Introducción a la Química Orgánica. Átomos, electrones y orbitales. Enlace iónico. Enlace covalente: Estructuras de Lewis. Cargas formales. Orbitales Moleculares. Orbitales moleculares de la molécula de hidrógeno. Estructura electrónica del átomo de carbono: Hibridación sp 3 : El enlace en el metano. Hibridación sp 2 : El enlace en el etileno. Hibridación sp: El enlace en el acetileno. Enlace covalente polar y electronegatividad. Momento dipolar. Efectos electrónicos: Efecto inductivo. Efecto conjugativo y resonancia. Otros tipos de enlace: influencia en las propiedades físicas de los compuestos orgánicos. Fórmulas estructurales de las moléculas orgánicas. Tipos de isómeros. 2. Perspectiva de las reacciones orgánicas Concepto de grupo funcional. Principales grupos funcionales. Tipos de reacciones orgánicas. Mecanismos de reacción: reacciones iónicas y radicalicas, como se producen. Concepto de electrófilo y nucleófilo. Diagramas de energía y estados de transición. Intermedios de reacción: Página 2 de 9.
Estructura de carbocationes, radicales libres, carbaniones y carbenos. Estabilidad de carbocationes. Estabilidad de radicales libres. Estabilidad de carbaniones. 3. Alcanos y cicloalcanos Clases de hidrocarburos. Introducción a los alcanos. Fuentes de alcanos y cicloalcanos. Concepto de isomería: Butanos, pentanos y alcanos superiores. Nomenclatura IUPAC de alcanos y cicloalcanos. Concepto de radical: Grupos alquilo. Propiedades físicas de alcanos y cicloalcanos. Combustión de alcanos. Oxidación-reducción en Química Orgánica: Estados de oxidación. 4. Conformaciones de alcanos y cicloalcanos Concepto de conformación: isómeros conformacionales. Análisis conformacional del etano, butano y alcanos superiores. Análisis conformacional de cicloalcanos. Anillos pequeños: ciclopropano y ciclobutano. Ciclopentano. Ciclohexano: Enlaces axiales y ecuatoriales, Inversión de anillo, Análisis conformacional de ciclohexanos monosustituídos. Análisis conformacional de ciclohexanos disustituídos. Anillos medianos y grandes. Sistemas policíclicos. Compuestos heterocíclicos. 5. Estereoquímica Actividad óptica. Polarímetro. Quiralidad. Moléculas con un centro quiral: Enantiómeros. Racémico. Centro quiral y átomo de carbono asimétrico. Simetría en estructuras aquirales. Configuración absoluta y relativa. Fórmulas de proyección de Fischer. Sistema de notación R-S de Cahn-Ingold-Prelog. Moléculas quirales con dos centros estereogénicos: Diastereoisómeros. Formas meso. Propiedades físicas de los estereoisómeros. Centros pseudoasimétricos. Epímeros. Centros estereogénicos distintos al carbono. Quiralidad sin centros quirales. Resolución de racémicos. 6. Alquenos Nomenclatura. Estructura y enlace. Estereoisomería E-Z. Reglas de secuencia. Propiedades físicas. Estabilidades relativas de alquenos: calores de combustión. Preparación de alquenos: reacciones de eliminación. Hidrogenación. Estereoquímica. Reacciones de adición electrófila: Mecanismo y orientación. Adición de haluros de hidrógeno. Regioselectividad: regla de Markovnikov. Transposiciones. Adición de ácido sulfúrico. Hidratación de alquenos catalizada por ácido. Oximercuriación-Desmercuriación. Hidroboración-oxidación. Mecanismo. Adición de halógenos. Mecanismo: Iones halonio. Conversión de alquenos en halohidrinas. Oxidación de alquenos: Hidroxilación. Epoxidación. Ozonolisis. Oxidación con agentes oxidantes fuertes. Adición radicálica del bromuro de hidrógeno: mecanismo. Reacciones de polimerización. 7. Alquinos Nomenclatura. Estructura y enlace. Fuentes de alquinos. Propiedades físicas. Acidez del acetileno y alquinos terminales. Métodos de preparación: Alquilación del acetileno y alquinos terminales. Reacciones de eliminación. Reacciones de alquinos: Adición de halógeno. Adición de haluros de hidrógeno. Adición de agua. Hidroboración-oxidación. Hidrogenación. Reducción con metal-amoniaco. Ruptura oxidativa de alquinos. 8. Conjugación El grupo alilo. Tipos de dienos. Enlace en alenos. Estabilidades relativas de alcadienos. Deslocalización electrónica de dienos conjugados. Preparación de dienos. Adición de haluros de hidrógeno a dienos conjugados. Adición de halógenos a dienos. Reacciones de Diels-Alder. Estereoselectividad. 9. Arenos y aromaticidad Nomenclatura. Fuentes de hidrocarburos aromáticos. Benceno: estructura y estabilidad. Formulación de Kekulé de la estructura del benceno. Descripción del enlace del benceno por resonancia. Aromaticidad: regla de Hückel. Ciclobutadieno y ciclooctatetraeno. Anulenos. Iones Página 3 de 9.
aromáticos. Compuestos aromáticos heterocíclicos. Hidrocarburos aromáticos policíclicos. Propiedades físicas. Reacciones de reducción. Reacciones de la cadena lateral: Halogenación de alquilbencenos por radicales libres. Oxidación de alquilbencenos. Preparación de alquenilbencenos. Reacciones de adición de alquenilbencenos. Polimerización de estireno. 10. Reacciones de arenos. Sustitución electrófila aromática Sustitución electrófila aromática del benceno. Mecanismo de la sustitución electrófila aromática. Nitración. Sulfonación. Halogenación. Alquilación y acilación de Friedel-Crafts. Síntesis de alquilbencenos por acilación-reducción. Velocidad y orientación de la sustitución electrófila aromática. Efectos de los sustituyentes en la sustitución electrófila aromática: sustituyentes activantes y desactivantes. Halógenos como sustituyentes. Síntesis regioselectiva de compuestos aromáticos disustituidos y polisustituidos. Síntesis de compuestos aromáticos policíclicos. Sustitución en el naftaleno. Sustitución en compuestos aromáticos heterocíclicos. 11. Haluros de alquilo Clasificación y nomenclatura. Propiedades físicas: Fuerzas intermoleculares en moléculas polares. Preparación por halogenación de alcanos: Mecanismo. Halogenación de alcanos superiores. Regioselectividad. Halogenación alílica. Preparación a partir de alcoholes. 12. Reacciones de haluros de alquilo Reacciones de sustitución nucleófila en derivados halogenados. Sustitución nucleófila bimolecular (S N 2). Estereoquímica y cinética. Mecanismo. Factores que influyen en la velocidad de la reacción S N 2: Sustrato, Efectos estéricos. Nucleófilo, Grupo saliente, Disolvente. Sustitución nucleófila unimolecular (S N 1). Estereoquímica y cinética. Mecanismo. Factores que influyen en la velocidad de la reacción S N 1: Sustrato. Transposiciones de carbocationes, Nucleófilo, Grupo saliente. Disolvente. Reacciones de eliminación en derivados halogenados. Mecanismos E2 y E1: cinética, mecanismo y estereoquímica. Factores que influyen en la eliminación: Sustrato, Efectos estéricos, Base, Disolvente. Competencia sustitución-eliminación. 13. Haluros de arilo. Enlace. Fuentes de haluros de arilo. Propiedades físicas. Reacciones. Sustitución nucleófila en haluros de arilo. Mecanismo de adición eliminación. Reacciones de sustitución nucleófila aromática relacionadas. Mecanismo de eliminación-adición. Bencino. Reacción de Diels-Alder del bencino. 14. Espectroscopia. Radiación electromagnética. Estados de energía cuantizados. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear de protón ( 1 H-RMN). Apantallamiento nuclear y desplazamiento químico. Desplazamiento químico y estructura molecular. Interpretación de los espectros de RMN de protón. Acoplamiento espín-espín. Esquemas de desdoblamiento. Resonancia magnética nuclear de carbono-13 ( 13 C-RMN). Interpretación de espectros. Espectroscopia de infrarrojo (IR). Espectroscopia de ultravioleta-visible (UV-VIS). Espectrometría de Masas. 15. Compuestos organometálicos Enlaces carbono-metal en compuestos organometálicos. Nomenclatura. Compuestos organolíticos. Reactivos de Grignard. Los compuestos organolíticos y organomagnésicos como bases de Brønsted. Aplicación a la síntesis de alcoholes alifáticos y acetilénicos. Síntesis de alcanos que usan reactivos organocúpricos. Reacción de Simmons-Smith: Carbenos y carbenoides. 16. Alcoholes, dioles y tioles Nomenclatura. Estructura y propiedades físicas. Puentes de Hidrogeno. Análisis espectroscópico de alcoholes. Fuentes de alcoholes. Preparación de alcoholes: Reducción de aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos y ésteres. Preparación de alcoholes a partir de epóxidos. Preparación de dioles. Acidez de los alcoholes. Preparación de alcóxidos. Reacciones de alcoholes: Síntesis de Página 4 de 9.
éteres. Esterificación. Oxidación. Ruptura oxidativa de dioles vecinales. Deshidratación de alcoholes. Transformación en derivados halogenados. Tioles: Preparación, Propiedades físicas y químicas. 17. Fenoles Nomenclatura. Estructura y enlace. Propiedades físicas. Análisis espectroscópico de fenoles. Fuentes de fenoles. Fenoles de origen natural. Acidez de fenoles: Efecto de los sustituyentes. Reacciones de fenoles: Sustitución electrófila aromática. Acilación de fenoles. Carboxilación de fenoles. Aspirina y reacción de Kolbe-Schmitt. Preparación de aril-éteres. Oxidación de fenoles: Quinonas. 18. Éteres, epóxidos y sulfuros Nomenclatura. Estructura y enlace. Propiedades físicas. Análisis espectroscópico de éteres. Éteres corona. Preparación de éteres. Reacciones de éteres: Ruptura catalizada por ácido de éteres. Ruptura de aril éteres por haluros de hidrógeno. Transposición de Claisen de alil aril éteres. Preparación de epóxidos. Reacciones de epóxidos: Apertura de epóxidos en medio ácido y en medio básico. Epóxidos en procesos biológicos. Preparación de sulfuros. Oxidación de sulfuros: sulfóxidos y sulfonas. Alquilación de sulfuros: sales de sulfonio. 19. Aminas y derivados nitrogenados Nomenclatura. Estructura y enlace. Propiedades físicas. Análisis espectroscópico de aminas. Basicidad de aminas. Sales de tetraalquilamonio como catalizadores de transferencia de fase. Reacciones que conducen a aminas: Alquilación del amoniaco, síntesis de Gabriel, preparación de aminas por reducción, aminación reductiva, Transposición de Hofmann. Reacciones de las aminas: N-alquilación, eliminación de Hofmann, N-acilación, sustitución electrófila aromática en arilaminas, nitrosación de alquilaminas y arilaminas, transformaciones sintéticas de sales de arildiazonio, reacciones de copulación. 20. Aldehídos y cetonas. Adición nucleófila al grupo carbonilo Nomenclatura. Estructura y enlace: el grupo carbonilo. Propiedades físicas. Análisis espectroscópico de aldehídos y cetonas. Fuentes de aldehídos y cetonas. Síntesis de aldehídos y cetonas. Reacciones de aldehídos y cetonas: Adición nucleófila al grupo carbonilo. Reacción con agua. Reacción con alcoholes. Acetales como grupos protectores. Reacción con ácido cianhídrico. Reacción con reactivos de Grignard. Reacción con aminas primarias. Adición nucleófila-eliminación. Reacción con aminas secundarias: enaminas. Reacción con hidroxilamina: Oximas. Transposición de Beckmann. Reacción con hidrazinas: Hidrazonas. Reacción de Wittig. Adición estereoselectiva a grupos carbonilo. Oxidación de aldehídos. Oxidación de Baeyer-Villiger de cetonas. Reducción de aldehídos y cetonas. Reacción de Cannizzaro. 21. Ácidos carboxílicos Nomenclatura. Estructura y enlace. Propiedades físicas. Análisis espectroscópico de ácidos carboxílicos. Acidez de ácidos carboxílicos. Sales de ácidos carboxílicos. Sustituyentes y fuerza de los ácidos. Ionización de ácidos benzoicos sustituidos. Ácidos dicarboxílicos. Ácido carbónico. Fuentes de ácidos carboxílicos. Síntesis de ácidos carboxílicos. Reactividad. Esterificación: Mecanismo, Formación intramolecular de ésteres: lactonas. Descarboxilación del ácido malónico y compuestos relacionados. 22. Derivados de ácidos carboxílicos. Sustitución nucleófila en acilo Clasificación de los derivados de ácidos. Estructura y propiedades físicas. Características espectroscópicas. Reactividad general: Sustitución nucleófila en el acilo. Clases de sustitución nucleófila en el acilo: Hidrólisis, Alcoholisis, Aminolisis, Reducción, Reacción con compuestos Página 5 de 9.
organometálicos. Síntesis de derivados de ácidos: Síntesis de haluros de ácido, Síntesis de anhídridos, Síntesis de ésteres, Síntesis de amidas, Síntesis de nitrilos. 23. Enoles y enolatos El átomo de carbono y sus hidrógenos. Tautomería ceto-enólica. -Halogenación de aldehídos y cetonas. Mecanismo. Reacción del haloformo. α-halogenación de ácidos: Reacción de Hell-Volhard-Zelinsky. Enolización catalizada por base. Aniones enolato. Alquilación de aniones enolato. Condensación aldólica. Condensaciones aldólicas mixtas. Conjugación en aldehídos y cetonas -no saturados. Adición nucleófila 1,2 y 1,4 a compuestos carbonílicos -no saturados: Nucleófilos débiles, Reactivos organometálicos, Carbaniones conjugados (Adición de Michael y Anelación de Robinson). 24. Enolatos de ésteres y derivados de ácido Condensación de Claisen, Thorpe, Knoevenagel y Perkin. Reacción de Dieckman. Condensaciones de Claisen mixtas. Síntesis acetilacética. Síntesis malónica. Barbituratos. - Desprotonación de compuestos carbonílicos con dialquilamiduros de litio. 25. Nitrocompuestos Nitrocompuestos. Tautomería nitro-aci. Preparación de nitrocompuestos. Acidez de los hidrógenos en. Reacción de Nef. Reducción. Página 6 de 9.
4. DISTRIBUCIÓN DE ACTIVIDADES L ICENCIADO EN Q UÍMICAS. C URSO 2007-08. H O R A S Tiempo presencial Factor aplicable Tiempo personal TOTAL Clases magistrales 51 1,5 76,5 127,5 Laboratorio 3 0 0 3 Tutoría obligatoria 7 1,5 10,5 17,5 Seminario / talleres 42 1 42 84 Trabajo individual 3 4 12 15 Evaluaciones continuas 2 1,5 3 5 Exámenes periodos 6 3 18 24 establecidos Tiempos totales 114 162 276 5. PLANIFICACIÓN TEMPORAL Códigos para las tareas: C = clase magistral; A = actividades; T = tutoría; Ts = test 15 min; S = seminario; TI = trabajo individual; evaluaciones continuas; EX = examen. Septiembre Octubre Noviembre Diciembre S C S C S S S C S C C C A S T/Ts C S S C S S T/Ts C C C A C C C S T C C S C C S S S C C S S T/Ts C TI E C C C C C C = 5 A = 1 S = 2 TI = EX = C = 10 A = 1 T/Ts = 2 S = 6 EX = C = 6 S = 6 T = 1 TI = 1 S/Ts = 1 (1 hora) C = 5 A = T/Ts = 1 S = 4 EX = 3 h (enero) Febrero Marzo Abril Mayo TI C C S S S/Ts C C C S S/Ts C C C S S C C S S C S S T C S S C S C S S/Ts TI C C E C S S T/Ts C C C S T S C S C A S S C C S C C = 5 S = 5 T = 1 TI = S/Ts = 1 EX = C = 6 A = S = 5 TI = 1 EX = C = 8 S = 6 S/Ts = 1 TI = 1 y T = 1 A = 1 1 (1 hora) C = 6 S = 5 T/Ts = 1 S/Ts = 1 EX = 3 h (mayo) Página 7 de 9.
6. METODOLOGÍA DOCENTE L ICENCIADO EN Q UÍMICAS. C URSO 2007-08. Impartición teórica de los temas que componen la asignatura empleando la pizarra y los medios y programas necesarios. Empleo de modelos moleculares plásticos para facilitar la visión tridimensional de las moléculas orgánicas. Resolución de ejercicios prácticos por parte de los alumnos. Trabajos guiados y tutorías especializadas. 7. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Modalidad de evaluación continuada (ECTS): Para optar a este tipo de evaluación se requiere la asistencia continuada y participación en seminarios en un 90 %. Se realizarán las siguientes pruebas: 7 test de 15 minutos (total 1.4 puntos) 2 pruebas de 1 hora (una en cada cuatrimestre) (total 2.5 puntos) 2 exámenes en periodos establecidos (al final de cada cuatrimestre) sobre los aspectos teóricos prácticos abordados en cada cuatrimestre (total 5 puntos) Participación en seminarios (0.6 puntos) Trabajo en equipo (0.5 puntos) 8. BIBLIOGRAFÍA 8.1. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA 1. Wade, L. G. Química Orgánica, 5ª ed. (Castellano) Prentice-Hall, 2004. 2. Carey, F. A. Química Orgánica, 6ª Ed. (Castellano) McGraw Hill, 2006 3. McMurry, J. Química Orgánica, 6ª Ed. (Castellano) Thomson, 2005 4. Solomons, T. W. Organic Chemistry, 8ª Ed. (Inglés) Wiley, 2004 5. Meislich, H.; Nechamkin, H.; Sharefkin, J. y Hademenos G. Química Orgánica (1806 problemas resueltos) McGraw Hill, 2001 6. Riguera, R. y Quiñoa, E. Ejercicios de Química Orgánica. Una guía de estudio y autoevaluación McGraw-Hill, 1994. Página 8 de 9.
8.2. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA L ICENCIADO EN Q UÍMICAS. C URSO 2007-08. 1. Bruice, P. Y. Organic Chemistry, 2ª Ed (Inglés) Prentice Hall, 1998. 2. Morrison, R. T. y Boyd, R. N. Química Orgánica, 5ª Ed. (Castellano) Addison-Wesley, 1990 3. Quiñoa, E. Nomenclatura y representación de los compuestos orgánicos: una guía de estudio y autoevaluación McGraw Hill, 1996 Página 9 de 9.