Reacciones orgánicas por tipos 1.-SUSTITUCIÓN A.-Alcanos
Dan reacciones de sustitución alifática
Halogenación
Se sustituyen átomos de H por átomos de halógeno procedentes de moléculas de halógeno (X2) hυ ó luz
Ejemplo: CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl hυ ó luz
Ejemplo: CH3-CH3 + Cl2 CH3-CH2Cl + HCl hυ ó luz
Ejemplo: CH3-CH2-CH3 + Br2 CH3-CH2-CH2Br + HBr
B.-Aromáticos: benceno
El benceno da reacciones de sustitución electrofílica (SAE ) . Las principales reacciones de SAE del benceno son:
1)Halogenación
Se emplean catalizadores. Se sustituye un hidrógeno del benceno por un halógeno
2)Nitración
Se sustituye un hidrógeno del benceno por un grupo nitro. Está catalizado por H2SO4
3)Sulfonación
Se produce calentando el benceno con H2SO4 fumante (o con SO3)
4)Sustitución por radicales alquílicos por medio de derivados halogenados
C.-Derivados halogenados
Dan reacciones de sustitución nucleófila
En ellas, el átomo de halógeno es sustituido por otro átomo o grupo de átomos de carácter nucleófilo (Nucleófilo: especie química que aporta o dona electrones)
1)Sustitución por grupos hidróxilo
Se producen alcoholes por hidrólisis en medio básico
Ejemplo: CH3Cl + Na+ OH- CH3OH + NaCl
Ejemplo: CH3 – CH2Br + KOH CH3-CH2-OH + KBr
2)Sustitución por grupos amino o amoniaco
El ataque del NH3 da aminas primarias. El ataque por aminas da otras aminas secundarias o terciarias
Ejemplo: CH3Cl + NH3 CH3NH2 + HCl
Ejemplo: CH3 – CH2Cl + CH3NH2 CH3-CH2-NH-CH3 + HCl
3)Sustitución por grupos cianuro
Se producen nitrilos
Ejemplo: CH3-CH2Br + CN- CH3-CH2-CN + Br -
D.-Alcoholes y fenoles
Se usa para obtener derivados halogenados a partir de alcoholes
CH3─CH2OH + HCl CH3─CH2Cl + H2O
2.-ADICIÓN A.-Alquenos
Dan reacciones de adición electrófila
La adición de un reactivo a un doble enlace rompe en enlace doble u forma enlaces sencillos
\ / │ │ C═C + A─B A─C─C─B / \ │ │
1)Hidrogenación
Es adición de un átomo de H a cada átomo de carbono del doble enlace obteniéndose alcanos. Es catalizado por metales como Ni, Pd ó Pt
Ni ó catalizador
Ejemplo: CH3-CH=CH-CH3 + H2 CH3-CH2-CH2-CH3
2)Halogenación
Se produce la adición de un átomo de halógeno a cada átomo de carbono del doble enlace. Se forman derivados halogenados
Ejemplo: CH3-CH=CH2 + I2 CH3-CHl-CH2l
En general: R-CH=CH-R´ + X2 R-CHX-CHX-R´
3)Adición de halogenuros de hidrógeno, HX (H+ X- )
Se forman derivados halogenados. Se sigue en este caso la regla de Markonikov: el hidrógeno del reactivo se une al átomo de carbono del doble enlace que posee más hidrógeno
Br |
Ejemplo: CH3-CH=CH2 + HBr CH3-CH-CH3
4)Adición de agua, H2O ( H+ OH- )
Se forman alcoholes. Es catalizada por ácidos. Se sigue en este caso la regla de Markonikov: el hidrógeno del reactivo se une al átomo de carbono del doble enlace que posee más hidrógeno
OH H2SO4 |
Ejemplo: CH3-CH=CH2 + H2O CH3-CH-CH3
B.-Alquinos
Dan reacciones de adición electrófila
Similar a los alquenos, pero en cada triple enlace se pueden adicionar dos moléculas de reactivo. En la primera adición se forma el derivado de un alqueno, y en la segunda, el de un alcano
1)Hidrogenación
Es adición de hidrógeno. Se cataliza con metales como Ni, Pt ó Pd
H2 H2
Ejemplo: CH3-C≡ C-CH3 CH3-CH= CH-CH3 CH3-CH2 -CH2-CH3 Pd/Pt Pd/Pt
O escrito de otra manera:
Pd/Pt
CH3-C≡ C-CH3 + 2 H2 CH3-CH2 -CH2-CH3
2)Halogenación
Es similar a los alquenos:
+ Br2 + Br2
Ejemplo: CH3-C≡ C-CH3 CH3-CBr= CBr-CH3 CH3-CBr2 -CBr2-CH3
3)Adición de halogenuros de hidrógeno, HX (H+ X- )
Se sigue en este caso la regla de Markonikov: el hidrógeno del reactivo se une al átomo de carbono del doble enlace que posee más hidrógeno
Cl
+ HCl | + HCl
Ejemplo: CH3-C≡CH CH3-C=CH2 CH3-CCl2-CH3
4)Adición de agua, H2O (H+ OH- )
Esta reacción es catalizada por ácidos y Hg2+ Sigue la regla de Markonikov: el hidrógeno del reactivo se une al átomo de carbono del doble enlace que posee más hidrógeno Se forman enoles (alcohol con doble enlace) y evoluciona por una reacción de transposición hacia compuestos carbonílicos
3.-ELIMINACIÓN A.-Derivados halogenados
Dan reacciones de eliminación
Se forman alquenos. Se realiza con KOH disuelto en alcohol (o en presencia de base fuerte y calor, Δ)
en etanol
Ejemplo: CH3-CH2Cl + KOH CH2=CH2 + KCl + H2O
En la reacción de eliminación se sigue la regla de SAYTZEV: si se pueden formar varios compuestos posibles, se formará el alqueno más sustituido, es decir, se forma antes un doble enlace en un carbono terciario que en un secundario, y a su vez más en un carbono secundario que en un carbono primario De forma práctica: se elimina más fácilmente el H unido al átomo de carbono adyacente que esté unido al menor número de átomos de hidrógeno
Como ejemplo de aplicación de regla de Saytzev:
KOH en etanol
CH3—CH2— CHBr— CH3 CH3—CH═CH—CH3 + CH3—CH2—CH═CH2 + KBr + H2O (producto Saytzev: mayoritario)
KOH , Δ
CH3─CHCl─CH2─CH3 CH3─CH═CH─CH3 + CH2═CH─CH2─CH3
(producto Saytzev: mayoritario)
B.-Alcoholes y fenoles
1)Formación de alquenos
Al calentar alcoholes con un agente deshidratante , como el H2SO4 y calor (180º) experimenta una deshidratación intramolecular, eliminando agua y produciendo alquenos.
H2SO4 y calor(180º)
Ejemplo: CH3-CH2OH CH2=CH2 + H2O
CH3 CH3 | H2SO4 y calor(180º) ||
Ejemplo: CH3-C―OH CH3-C | |
CH3 CH3
En la reacción de eliminación de agua, en los alcoholes secundarios y terciarios se aplica la regla de SAYTZEFF: se elimina más fácilmente el H unido al átomo de carbono adyacente que esté unido al menor número de átomos de hidrógeno
H2SO4 y calor(180º)
Ejemplo: CH3—CHOH— CH2— CH3 CH3—CH═CH— CH3 + H2O (producto Saytzev: mayoritario)
(También se obtiene CH2═CH─CH2— CH3 pero es minoritario)
2)Reacción de eliminación o de deshidratación de alcoholes para formar éteres
También con H2SO4 pero a temperatura más baja que 180ºC que era la necesaria para deshidratarlo a alqueno, se forman éteres por deshidratación se elimina agua intermolecular (sobre todo en alcoholes primarios)
CH3-CH2―OH H2SO4 y calor(140º) CH3-CH2 \ + H2O
CH3-CH2―OH O /
CH3-CH2
4.-CONDENSACIÓN A.-Ácidos carboxílicos
Forman ésteres a través de la reaccíón de esterificación
Consiste en la reacción siguiente:
O O // //
R-C R´- O – H R – C + H2O \ \
O-H O – R´
Ácido + Alcohol Éster + agua
A la reacción directa () se le llama esterificación
A la reacción inversa () se le llama saponificación
En esta reacción se produce la sustitución del grupo hidroxi por el grupo alcoxi. En catálisis ácida se produce la salida del grupo hidróxi como molécula de agua (formada por el OH del ácido y H del alcohol)
Ejemplo:
O O // //
CH3-C CH3- O – H CH3 – C + H2O \ \
O-H O – CH3
Ácido etanoico + Etanol Acetato de etilo + agua
La reacción de esterificación es un ejemplo de una reacción de condensación. En ellas, se unen dos moléculas y se desprende una molécula sencilla o pequeña. En nuestro caso, se une el alcohol y el ácido orgánico y forma el éster y se desprende una molécula pequeña de agua
B.-Aminas
Las aminas primarias y secundarias y el amoniaco reaccionan con los ácidos carboxílicos para dar amidas. Es una reacción de condensación en la que se libera agua. Su inversa, la reacción de hidrólisis, permite obtener la amina y el ácido correspondiente.
O O // //
R-C + R´- NH – R´´ ⇆ R – C + H2O \ \
O-H N – R´
\ R´´
hidrólisis
Ácido + Amina ⇆ Amida + agua condensación
Ejemplo
CH3─COOH + CH3─NH2 CH3─CONH─CH3 + H2O
Esta reacción es un ejemplo de una reacción de condensación. En ellas, se unen dos moléculas y se desprende una molécula sencilla o pequeña. En nuestro caso, se une el ácido y la amina y forma la amida y se desprende una molécula pequeña de agua
5.-REACCIONES REDOX
Todos los compuestos orgánicos dan reacciones de combustion con O2 , que conducen a la formación de CO2 y H2O. Además, los compuestos nitrogenados forman compuestos de nitrógeno
Compuesto orgánico + O2 CO2 + H2O.
Además se dan las siguientes reacciones:
A.-Alquenos
A diferencia de los alcanos, los alquenos se pueden oxidar con una disolución diluida de KMnO4. En condiciones suaves (en frío y con el oxidante diluido), se forman dioles. En condiciones enérgicas (en caliente y con el oxidante concentrado), la cadena del alqueno se rompe por el doble enlace produciendo dos moléculas de ácidos carboxílicos ( y cetonas en caso de ramificación)
KMnO4 diluido
Ejemplo: CH3-CH2-CH=CH-CH3 CH3-CH2-CHOH-CHOH-CH3
KMnO4 concentrado y en caliente
Ejemplo: CH3-CH2-CH=CH-CH3 CH3-CH2-COOH HOOC-CH3
oxidante
Ejemplo produciendo cetonas: R-C=CH3 R-C=O + CO2 | |
R´ R´
B.-Alcoholes
Un compuesto orgánico se oxida cuando aumenta su proporción de átomos de O o cuando disminuye la de átomos de H; en caso contrario se reduce
En el caso de los alcoholes, estas reacciones pueden usarse para distinguir los alcoholes primarios de los secundarios y los terciarios.
-Cuando un alcohol primario se oxida (se usa como oxidantes: K2Cr2O7, KMnO4, etc) produce un aldehido que a su vez , puede oxidarse a ácido.
Oxidante Oxidante
R-CH2―OH R-CHO R-COOH Aldehido Ácido
Ejemplo:
K2Cr2O7 K2Cr2O7
CH3-CH2―OH CH3-CHO CH3-COOH KMnO4 KMnO4
En el caso del metanol, CH3OH, se oxida hasta CO2
-Cuando un alcohol secundario se oxida, da lugar a las cetonas
oxidante
R-CHOH-R´ R-CO-R´
Cetona
K2Cr2O7
Ejemplo: CH3-CH2-CHOH-CH2-CH3 CH3-CH2-CO-CH2-CH3
Si siguieramos oxidando hasta ácido , se rompería la cadena formando una mezcla de ácidos carboxílicos;
CH3-CH2-COOH y CH3-COOH
-Cuando el alcohol es terciario, no hay reacción (no se oxidan) , solo se oxida en condiciones muy enérgicas, originando ruptura de las cadenas
CH3 CH3 CH3 | HNO3 | HNO3 |
Ejemplo: CH3-C-OH C=CH2 C=O + CO2 + H2O | | |
CH3 CH3 CH3
C.-Aldehidos y cetonas Dan las siguientes reacciones:
1)Reducción a alcoholes
Los aldehídos pueden reducirse a alcoholes primarios , y las cetonas a alcoholes secundarios. La reducción puede producirse mediante reductores como los hidruros, LiAlH4 o NaBH4
LiAlH4
Ejemplo CH3-CH2-CHO CH3-CH2- CH2OH Alcohol primario
LiAlH4
Ejemplo CH3-CO-CH3 CH3-CHOH-CH3 Alcohol secundario
2)Reacción de oxidación a ácidos carboxílicos
Los aldehídos son fácilmente oxidables (carácter reductor) lo que permite diferenciarlos de las cetonas, que son mucho más resistentes a la oxidación. Los oxidantes débiles como el Ag+ (AgNO3 amoniacal o reactivo de Tollens) o el Cu2+ (Cu(OH)2 en disolución alcalina de tartrato de sodio y potasio o reactivo de Fehling) oxidan a los aldehídos pero no a las cetonas
Los aldehídos, con estos oxidantes suaves , originan ácidos carboxílicos: R-CHO R-COOH
Las cetonas, con estos oxidantes suaves, no reaccionan
Es, por tanto, un método para diferenciar aldehídos y cetonas
