Universidad de los Andes Departamento de Química QUIMICA ORGANICA TEORIA QUIM-1301-3- CRÉDITOS: II Semestre del año 2008 Profesora: Clara E. Quijano C. Oficina: Q-826 Dirección electrónica: cquijano@uniandes.edu.co Horario: L.M.Mc.J.V. Sección Todas las secciones de 9:00. a 9:50 am Atención a estudiantes. Mirecoles, 2 a 4 pm Texto de guía para el curso: el primero de la lista que se presenta al final del presente programa. Objetivo General Proporcionar los conocimientos fundamentales sobre estructura, nomenclatura, obtención, reactividad de los diferentes grupos funcionales. Objetivos específicos. Desarrollar habilidades para determinar y comprender la estructura molecular entendiendo los principios de la estereoquímica, Comprender las estructuras de las funciones orgánicas y la interrelación entre ellas, junto con los mecanismos de reacción, responsables de las particularidades de los compuestos. Desarrollar capacidades de observación y análisis, formulación y verificación de hipótesis, obtención e interpretación de resultados. Proveer de conocimientos necesarios para interpretar las características de los compuestos orgánicos, Iniciar al estudiante en el conocimiento de los principios de separación de mezclas de sustancias orgánicas mediante diferentes métodos, comprobar sus estructuras por medio de métodos espectroscópicos. Proyectar los conocimientos adquiridos hacia ciencias biológicas, médicas, ambientales y sus aplicaciones industriales. 1
CONTENIDO 1ª Semana Generalidades en Química Orgánica, Nomenclatura de acuerdo a la IUPAC, Grupos funcionales, características. Ejercicios 2ª Semana. Métodos de extracción y separación. Solubilidad. de compuestos, Destilación simple y fraccionada, extracción con solventes L-L, en fase de vapor DES, extracción sólidolíquido. Manejo de Soxhlet, extracción con Fluídos supercríticos, Separación cromatográfica, principios, clases de cromatografía en capa, columna abierta, de gases, líquida, de exclusión por tamaños, iónica y multidimensional. (Harris, Cap 24, 25 y 26. Wade. Cap. 2. Mc. Murry Cap.3) 3ª Semana. Geometría molecular, Formas de representación de estructuras. Fuerzas intermoleculares. (Wade Cap. 1 y 2 Fox Cap. 1, Mc.Murry Cap 1 a 3) 4ª Semana. Conformaciones y su estabilidad. Proyecciones de Newman, representaciones. Estereoquímica. (Wade Cap. 3 y 4, Fox Cap. 4, Mc Murry Cap 4 y 5) 5ª Semana. Moléculas quirales. Isómeros constitucionales y esteroisómeros. Sistema E/Z. Quiralidad. Centros quirales. Enantiómeros. Sistema R/S. Propiedades ópticas. Proyecciones de Fischer, Anómeros, epímeros. (Wade Cap. 3 y 4, Mc Murry Cap.6) 6ª Semana. SEGUNDA UNIDAD. REACCIONES Reacciones en cadena por Radicales libres. Energías de disociación homolítica. Mecanismos en cadena. Energía de enlaces y estabilidad de radicales. Adición Antimarkonikov. Adición de radicales a Alquenos. Halogenación de alcanos y alquinos. Compuestos clorofluorcarbonados. Catalizadores. Aplicación de estas reacciones a la síntesis de polímeros. Pirólisis, Procesos Industriales. (Wade Cap. 4, Fox, Cap. 6 y 7. Mc. Murry. Cap.6 a 8) 7ª Semana. Reacciones iónicas. A- Sustitución Nucleofílica. Sustancias Nucleófilas. Reacciones, Cinética de las reacciones. Factores que afectan la velocidad. Mecanismos S N 2 y 2
S N 1. Unimolecularidad y bimolecularidad. Inversión de la configuración. Factores que favorecen cada mecanismo. Inversión. Racemización. Competencia entre mecanismos. Ejemplos en reacciones. (Wade Cap. 6 y 7. Fox Cap. 7 a 9 ) 8ª Semana. Reacciones iónicas. Reacciones de eliminación. Reacciones de eliminación de haluros de alquilo. Mecanismos de Reacción E2 y E1. Factores que favorecen los mecanismos. Ruptura heterolítica. Regla de Zaitev. Competencia entre ellos. Estabilidad de productos Deshidrohalogenación. Deshidratación. Ejemplos en alquenos y alquinos. (Wade Cap. 6 a 8. Fox Cap. 7 a 9. y Mc Murry 7 y 8) SEMANA DE TRABAJO INDIVIDUAL- 9ª Semana. Reacciones de Adición Iónica a Alquenos y Alquinos. Estructura y enlace. Estabilidad. Hidrohalogenación. Hidratación. Halogenación. Estabilidad de carbocationes. Regla de Markonikov. Adición SIN y ANTI. Ruptura oxidativa de alquenos y alquinos. (Wade Cap. 8 y 9 y Fox Cap. 8,9 y 16. Mc Murry Cap.8). 10ª Semana. Introducción a la Espectrofotometría. Principios. Ley de Lambert-Beer. Espectrofotometría y fotometría Ultravioleta-Visible. Espectroscopia Infrarrojo, Espectrometría de Masas. (Rubbinson Cap. 8,10, 12,Harris, Cap. 18 y 19. Wade. Cap 15) TERCERA UNIDAD. GRUPOS FUNCIONALES 11ª Semana. Hidrocarburos Aromáticos. Aromaticidad. Estabilidad de la resonancia. Principales compuestos. Regla de Hückel. Sustitución electrofílica aromática. Compuestos heterocíclicos aromáticos. Oxidación de alquilbencenos. Espectroscopía de compuestos. (Wade Cap. 15 y16, Fox Cap. 2,4 y 6. Mc.Murry Cap. 16) 12ª Semana. Alcoholes y éteres. Nomenclatura. Propiedades. Principales compuestos. Procesos de Oxidación y reducción. Protección del grupo OH. Formación de alcoholes y éteres. Epóxidos. Reacciones. Aplicaciones en la Industria. (Wade Cap. 10 y 11. Fox Cap.3, 8 y 9) 3
13ª Semana. Aldehídos, Cetonas. Hidratos de carbono. Nomenclatura. Propiedades, Principales compuestos. Reacciones de Oxidación-reducción. Reacciones principales. Monosacáridos, Disacáridos. Reacciones de Condensación. Importancia de estos compuestos en Bioquímica y procesos industriales. (Wade Cap 18 y Fox Cap 22) 14ª Semana. Acidos Carboxílícos y sus derivados. Estructura y Nomenclatura. Propiedades. Principales compuestos. Preparación. Reacciones y derivados Anhídridos, Esteres y Amidas, haluros de acilo. Acidos grasos. Saponificación. Aplicaciones industriales. (Wade Cap. 21, 23 Fox Cap. 12, 13 y 18, Mc. Murry Cap 25,) 15ª Semana. Grupos Nitrogenados. Aminas. Aminoácidos. Estructura y Nomenclatura. Propiedades. Principales compuestos. Clasificación. Aminas. Aminoácidos. Estructura de proteínas. Importancia biológica e industrial. (Wade Cap. 24, Fox Cap.28) SISTEMA DE EVALUACIONES El estudiante será evaluado mediante el desempeño individual y en grupo. Individualmente presentará: tres exámenes parciales en las fechas previstas y un examen final. En grupo desarrollarán talleres para resolver en clase. Individualmente se les plantearan ejercicios muy cortos y no necesariamente son avisados. Como complemento tendrán una hora de tutoría semanal obligatoria donde podrán resolverse dudas, hacer ejercicios con modelos moleculares, planteamiento y resolución de problemas, principios de síntesis entre otros. El valor sobre la nota final corresponde a un 10%. Primera parte de la evaluación. El estudiante debe manejar los conocimientos básicos acerca de orbitales atómicos e hibridación, estructura, estereoquímica e isomería, moléculas quirales y las propiedades físicas y químicas derivadas de ellas. Nomenclatura. Hasta la semana quinta son 25 puntos. Segunda parte de la evaluación. Comprende todo lo relacionado con reactividad química, reacciones orgánicas y sus mecanismos, las condiciones que favorecen cada uno de ellos. Los cambios 4
termoquímicos, energéticos, de equilibrio y velocidades de reacción que lo acompañan. Mecanismos por radicales libres. Alcanos, alquenos y alquinos, haluros de alquilo, hidrocarburos cíclicos Hasta la semana 10 se acumularán 25 puntos más. Tercera parte de la evaluación. Se combinan los conocimientos adquiridos para poner de manifiesto las analogías y diferencias de los grupos funcionales y los distintos tipos de reacción. De tal forma se deben manejar el benceno y su aromaticidad, los ácidos carboxílicos y sus derivados, compuestos carbonílicos en general, aminoácidos, péptidos y carbohidratos. A la semana 15 son 25 puntos más. El examen final 20 puntos. Puntaje obtenido en Teoría 1er Parcial 15 puntos 2ª Parcial 15 puntos 3ª Parcial 15 puntos Talleres 25 puntos Tutorias 10 puntos Examen final 20 puntos Total de puntos 100 puntos La nota final corresponde a la suma de los puntos obtenidos durante el semestre los cuales equivalen a la calificación mostrada en la siguiente tabla. Puntaje Calificación Suma de Puntos Nota def. 31 o menos 1,5 32 a 44 2,0 45 a 59 2,5 60 a 63 3,0 64 a 72 3,5 73 a 81 4,0 82 a 90 4,5 91 o más 5,0 BIBLIOGRAFÍA. Wade, L.G. "Química Orgánica" 5a Ed, Pearson. Prentice Hall. Madrid 2004. Fox, M.A. and Whitesell, J. K. " Organic Chemistry " 3a. Ed. Jones and Bartlett Publis. London, 2003 5
Solomons. T. W. G. Química Orgánica 2ª Edición. Universidad del Sur de la Florida. Editorial Limusa. Grupo Noriega Editores. Mexico 1999. Vollhardt. K.P.C. y N.E.Eschore. Organic Chemistry 4º. Edición. WH.Freeman y Cia, N.Y. 1998 (Con CD-ROOM). Harris, D.C. Exploring Chemical Análisis 3ª Edit. N.Y. W.H. Freeman and Co. 2005. Rubinson, K y J, Rubinson, Analisis Instrumental. Madrid, Edit. Prentice Hall. 2000 Skoog, D.A. Análisis instrumental. 4a Edit. Trad. Madrid. McGraw-Hill.1994. Mc. Murry. J. Química Orgánica 3ª Edición. Addison-Wesley Iberoamericana.1994. Bailey. P S. Organic Chemistry 4ª Edit. Allyn and Bacon Inc. 1990 Solomons. T.W.G. Organic Chemistry. 6ª Edición, J. Wiley e hijos. N.Y. 1996 Morrison R.T. y BOYD.R.N. Química Orgánica. 5ª Edic. Addison-Wesley Iberoamericana.1996. Páginas del Web para consulta. http://www.whfreeman.com/ochem/index.htm (Texto Volhardt) http://www.wiley.com/college/chem/solomons190950 (texto Solomons) http://www.noriega.com. mx (texto de Solomons en español) http://www.acdlabs.com (Para practicar con modelos) 6