(Parte III)
FUNCIONES OXIGENADAS
1. ALCOHOLESØ Son compuestos en los cuales uno o más grupos hidroxilo (-OH) han sustituido a uno o más átomos de
hidrógeno de un hidrocarburo. Son compuestos muy frecuentes en la naturaleza y útiles en la industria y el hogar. El alcohol etílico (etanol) se encuentra en las bebidas alcohólicas, los cosméticos y en tinturas y preparados farmacéuticos; el metanol se utiliza como combustible y disolvente mientras que el alcohol isopropílico se usa como antiséptico y desinfectante de la piel para heridas y al colocar inyecciones. Ø La fórmula general es: R–OH, pudiendo ser R una cadena alifática abierta o cerrada, con o sin
sustituyentes, donde el carbono que contiene el grupo hidroxilo debe tener hibridación sp3. Las
sustancias que tienen el grupo hidroxilo unido a un carbono con enlace doble (sp2) o que tienen 2 grupos
hidroxilo sobre el mismo carbono, no son consideradas alcoholes. Ejemplos:
I. CH3CH=CHCH2CH2OH Sí es alcohol III. CH3CH2CH2C(OH)2CH2CH3 No es alcohol
II. Sí es alcohol IV.
No es alcohol
Ø CLASIFICACIÓN:
§
Por el tipo de carbono que se une al grupo hidroxilo.Alcohol Primario: Cuando el grupo hidroxilo está enlazado a un carbono primario. Alcohol secundario: Cuando el grupo hidroxilo está unido a un carbono secundario. Alcohol terciario: Cuando el grupo hidroxilo se une a un carbono terciario.
Ejemplos:
CH3-CH2-CH2OH CH3-CHOH-CH3 CH3-C(CH3)OH-CH3
Alcohol Primario Alcohol Secundario Alcohol terciario
§
Por el número de grupos hidroxilos unidos a la cadena carbonada principal Monoles: Cuando el grupo hidroxilo es único.Polioles: Cuando hay dos o más grupos hidroxilos: dioles, trioles, etc. Los dioles son llamados glicoles y
en su mayoria son de sabor dulce, los más importantes son el Etanodiol y el 1,2-propanodiol; en los trioles destaca la glicerina o propanotriol (1,2,3-propanotriol)
CH3-CHOH-CH2OH CH2OH-CHOH-CH2OH CH2OH—CH2OH
1,2-propanodiol 1,2,3-propanotriol Etanodiol
(propan-1,2-diol) (Propan-1,2,3-triol) (Etilenglicol) (Glicerina o Glicerol)
NOMENCLATURA IUPAC
§
Si el grupo hidroxilo es el grupo principal, se selecciona la cadena más larga que contenga dicho grupo y se empieza a numerar por el extremo más cercano al –OH, nombrando los sustituyentes en orden alfabético y finalmente la cadena principal con el sufijo OL; DIOL, etc. En caso que la cadena principal contenga enlaces dobles o triples, el grupo hidroxilo tiene mayor prioridad, por lo que su numeración será la más baja.§
Si en la estructura base hay un grupo funcional de mayor jerarquía, el grupo -OH se nombre comosustituyente y se usa el prefijo HIDROXI precedido por el número de posición. Ejemplos: 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
CH3-CHOH-CH2-CH3 CH2OH-CH2-CH=CH2 OHC-CH2-CHOH-CH3
2-butanol 3-buten-1-ol 3-hidroxibutanal
C6H5–CH2–CH(CH3)–CH2–CHOH–CH3
5-fenil-4-metilpenta-2-ol
3-amino-2-secbutilciclohexanol 3-metilciclohexanol
PROPIEDADES FÍSICAS
El metanol, etanol y alcohol isopropílico son líquidos a temperatura ambiente, sin embargo los monoles con más de 11 átomos de carbono son sólidos. Los 3 primeros alcoholes son solubles en agua en cualquier proporción, sin embargo, al aumentar el número de carbonos su solubilidad disminuye. Los polioles son más solubles que los monoles porque pueden formar más enlaces Puente de hidrógeno con el agua.
Los alcoholes tienen elevados puntos de ebullición, debido a que en estado líquido se unen por enlaces Puente de hidrógeno (pueden formar 3 por molécula) ya que contienen el grupo hidroxilo que es muy polar. Al aumentar el número de carbonos aumenta su punto de ebullición gracias al incremento de las Fuerzas de dispersión de London (entre sus partes no polares).
Los alcoholes ramificados tienen menor punto de ebullición que los alcoholes lineales debido a la disminución de la intensidad de las Fuerzas de London.
El orden de acidez de diferentes alcoholes es generalmente Alcohol primario> Alcohol secundario> Alcohol terciario
Los alcoholes son ácidos pues reaccionan con los metales alcalinos formando alcoholatos.
QUIMICA EN ACCION
Intoxicaciones por ingestión de alcoholes
Los problemas de intoxicaciones por ingestión de alcoholes más reportados por los hospitales están relacionados con el metanol, etanol y etilenglicol:
- Las dosis tóxica son:
- Etanol (para conseguir etanolemia> 0.5 g/ L de sangre)
§ 25 mL de etanol puro § 250 mL de vino § 50 mL whisky - Metanol § Tóxica 30 mL ( 0.4 mL / Kg en niños) § Mortal 60 mL ( 0.8 mL / Kg en niños) - Etilenglicol § Tóxica 50 mL ( 0.7 mL / Kg en niños) § Mortal 100 mL ( 1.5 mL / Kg en niños) - Manifestaciones Clínicas - Etanol
La intoxicación por etanol es, probablemente, la más frecuente en nuestro medio. Predomina en varones jóvenes. Los otros alcoholes y glicoles, a pesar de ser productos de amplia distribución, producen intoxicaciones con poca frecuencia.
Cuadro # 1 : Síntomas de la intoxicación etílica aguda y su correlación con la etanolemia en individuos no tolerantes ( Modificado de Dubowski KM. Am JClin Pathol 1980; 74: 749)
Concentración g de
etanol/Lde sangre Estado Clínico Síntomas y Signos
0.5-1 Euforia Sociable, desinhibido,
disminución de la atención
1-2 Excitación Inestabilidad emocional,
aumento del tiempo de reacción
2-3 Confusión Desorientación, mareo,
diplopía, hipostesia,
incoordinación, ataxia
3-4 Estupor Apatía, incapaz de levantarse,
vómitos, incontinencia de esfínteres, adormecimiento
4-5 Coma Inconsciencia completa,
anestesia, abolición de
reflejos, hipotensión,
hipoventilación, hipotermia
>5 Muerte Paro respiratorio
- Metanol
Es el alcohol de mayor toxicidad, con las siguientes manifestaciones clínicas: Intervalo libre de síntomas (12-24 horas)
Aparato digestivo
Náuseas, vómitos y dolor abdominal. Algunos pacientes desarrollan pancreatitis. Toxicidad ocular
Visión borrosa, centelleos, escotomas.
Disminución progresiva de la agudeza visual, con midriasis, hasta la ceguera irreversible por neuritis óptica
Sistema nervioso central
Cefalea, vértigo y agitación en los casos leves.
Desorientación y coma con convulsiones en los más graves.
2. ALDEHÍDOS
Ø Son compuestos formados por un grupo alquilo (R) o arilo (Ar) y un hidrógeno unidos a un grupo carbonilo
( -C=O), se representa por: RCHO
R- C = O H
Los aldehídos son sustancias que en la industria se usan como disolventes y reactivos para la síntesis de otros productos. A pesar de que el formaldehído se suele encontrar en solución (formol), utilizado para preservar muestras biológicas, la mayoría del formaldehído producido en el mundo se utiliza para la fabricación de bakelita, resinas de fenol-formaldehído, pegamentos y otros polímeros. El acetaldehído se usa en la producción de ácido acético, polímeros y medicamentos.
Ø El aldehído más conocido es el metanal o formaldehído (en solución al 40% se llama “formol”) usado para
preservar tejidos, a nivel industrial se emplea en la síntesis de plásticos del tipo fenol-formaldehido. Es el único que tiene como R a un hidrógeno (H).
H- C = O
NOMENCLATURA IUPAC
§
Los nombres de los aldehídos derivan del nombre del alcano con el mismo número de carbonos, cambiando la terminación o por al; como el grupo –CHO siempre está en un carbono terminal (posición 1) no es necesario especificar su posición.§
Para nombrar aldehídos ramificados, se busca la cadena que contenga al grupo –CHO empezando sunumeración por el extremo mas cercano al grupo funcional. Los sustituyentes se nombran en orden alfabético indicando su posición respectiva.
Si en la estructura base hay un grupo funcional de mayor prioridad, el grupo -CHO se nombra como sustituyente y se usa el prefijo OXO o FORMIL (metanoil) precedido por el número de posición. Ejemplos:
COOH
1 2 3 4 4 3 2 1
CH3-CH2-CH2-CHO OHC-CH2-CH=CH2 CH3-CH(CHO)-CH2-COOH
Butanal 3-buten-1-al Ácido–3–oxobutanoico.
CHO CHO Ac-3-oxociclopentancarboxílico CH3 3-metilciclopentanocarbaldehido (CH3)2CHCH2CH(CHO)CH2CH3 2-etil-4-metilpentanal PROPIEDADES FÍSICAS
El formaldehído es gaseoso, los demás son líquidos y los aldehídos superiores son sólidos. Los aldehídos alifáticos más ligeros como el formaldehído, acetaldehído y propionaldehído tienen olores desagradables, en cambio los aromáticos suelen tener olores agradables.
Los aldehídos de menor peso molecular presentan mucha solubilidad agua, debido a la polaridad del grupo carbonilo y a la formación de enlaces Puente de hidrógeno, sin embargo, al aumentar el número de carbonos la solubilidad disminuye.
Los aldehídos son más polares que los éteres, por lo que presentan mayor punto de ebullición que éstos pero menores que los alcoholes de masa molecular semejante. Los aldehídos en estado líquido no forman enlaces Puente de hidrógeno, se unen por enlaces dipolo-dipolo y Fuerzas de London.
Las temperaturas de ebullición para los miembros inferiores de las series son de 50°C a 80°C más altos que las de los hidrocarburos de la misma masa molecular.
Los aldehídos de masa molar mayor como el cinámico tienen olor agradable y se utilizan en la elaboración de perfumes.
Los aldehídos se oxidan (reductores), con el reactivo de tollens forman el espejo de plata sobre las paredes del recipiente. Con el reactivo de Fehling forman un precipitado rojo ladrillo (Cu2O).
3. CETONAS
Ø Son compuestos de fórmula general: R- C = O
R
Donde R puede ser un grupo alifático o aromático. El grupo carbonilo de las cetonas, a diferencia de los aldehídos no se enlaza a ningún átomo de hidrógeno.
R- C = O Ar- C = O Ar – C = O
R R Ar
Las cetonas son sustancias que en la industria se usan como disolventes y reactivos para la síntesis de otros productos. La acetona (disolvente usado para quitar el esmalte de las uñas) es la cetona comercial más importante con una producción anual promedio de 3 millones de toneladas.
Es un líquido incoloro, de sabor ardiente, olor agradable muy volátil, inflamable, se encuentra en la sangre y orina en mayor proporción en la orina de los que sufren diabaetes.
Tanto la acetona como la etilmetilcetona (2-butanona) son disolventes industriales comunes. Estas cetonas disuelven una amplia variedad de sustancias orgánicas, tienen unos puntos de ebullición apropiados para que sean fáciles de destilar y su toxicidad es baja.
NOMENCLATURA IUPAC
§
Las cetonas alifáticas o aromáticas se nombran añadiendo el sufijo ONA al nombre del hidrocarburoque forma la cadena principal. El grupo carbonilo cetónico debe tener la menor numeración, posición que siempre se indica. En las cetonas cíclicas, el átomo de carbono del grupo carbonilo ocupa la posición número 1, si existe otro sustituyente; en caso contrario no es necesario especificar su posición.
§
Dependiendo del número de grupos carbonilo presentes en la cadena principal se puede tener monocetonas, dionas, trionas, etc. Esta cadena incluirá el mayor número de enlaces múltiples, si los tuviera, en este caso para dar el nombre se sigue el modelo de los alcoholes.§
Si en la estructura base hay un grupo funcional de mayor jerarquía, el grupo carbonilo se nombre como sustituyente y se usa el prefijo OXO precedido por el número de posición. Ejemplos:1 2 3 4 4 3 2 1 1 2 3 4 5 CH3-CO-CH3 CH3-CO-CH=CH2 CH3-CO-CH2-COOH CH3-CO-CH2-CO-CH3
Propanona 3-buten-2-ona Ácido-3-oxobutanoico 2,4-pentanodiona
(acetona) (But-3-en-2-ona)
4-bromo-5-hidroxi-2-pentanona CH3 – CO – CH – CO – CH3 | CH2 – CH = CH2 3–alil–2,4–pentanodiona PROPIEDADES FÍSICAS
Las cetonas alifáticas de 3 a 10 carbonos son líquidas, las superiores son sólidas. Las cetonas de menor masa molecular presentan mucha solubilidad agua, debido a la polaridad del grupo carbonilo y a la formación de enlaces Puente de hidrógeno con el agua, sin embargo, al aumentar el número de carbonos la solubilidad disminuye.
La polaridad del grupo carbonilo es mayor en las cetonas que en los aldehídos, por ello es que muestran un mayor punto de ebullición que los aldehídos pero menores que los alcoholes de masa molecular semejante. Esto debido a la ausencia del enlace Puente de hidrógeno entre moléculas de cetonas.
Las cetonas se unen por enlaces Dipolo-dipolo y Fuerzas de dispersión de London. Al aumentar el número de carbonos, el punto de ebullición de las cetonas aumenta.
Son más estables que los aldehídos.
No se oxidan con los reactivos de Tollens y de Fehling.
No son capaces por sí mismas, de unirse intermolecularmente por medio de puentes de hidrógeno unido al carbono.
3. ÉTERES
Ø Son compuestos de fórmula general:
R-O-R ó R-O-Ar ó Ar-O-Ar Donde R puede ser grupo alquilo y Ar grupo arilo. Ø Los dos grupos están unidos covalentemente a un oxígeno, razón por la cual estos compuestos son apolares. Igual que los alcoholes los éteres estan formalmente relacionados con el agua, en la que los átomos de hidrógeno han sido reemplazados por grupos alquilo; si los dos grupos alquilo son iguales el éter es simétrico, en caso contrario es asimétrico.
Ø Los éteres a diferencia de los peróxidos son relativamente inertes por lo que no se suelen utilizar como intermediarios sintéticos; debido a su estabilidad los éteres se suelen usar como disolventes en las reacciones orgánicas.
Ø El éter comercial más importante es el dietil éter, también llamado éter dietílico o sulfúrico o simplemente éter y se usa como un fluido volátil iniciador de la combustión en los motores diesel y a gasolina. El éter se usó como anestésico en cirugía por más de cien años, pero es altamente inflamable y producía vómitos en los pacientes cuando despertaban. En la actualidad ha sido sustituido por el N2O y el
halotano(CF3-CHClBr) NOMENCLATURA IUPAC
§
A pesar de ser un grupo funcional los éteres se nombran como alcoxialcanos, es decir, como si fueransustituyentes.
§
Para nombrarlos se escoge uno de los sustituyentes (el de menor número de átomos de carbono) comosustituyente alcoxi o ariloxi, el otro sustituyente representa la cadena principal.
§
El grupo alcoxi se nombra cambiando la terminación il del sustituyente o resto alquilo o del arilo poroxi.
§
La función éter es la de menor jerarquía entre los grupos funcionales y se nombra como sustituyentefrente a otras de mayor importancia.
§
Los éteres sencillos se nombran como dialquil éter o alquil alquil éter, pudiendo ser éstos simétricos o asimétricos. Para éteres simétricos puede emplearse la palabra éter precediendo el nombre del grupo terminado en ico (nomenclatura común).Ejemplos:
1 2 1 2 1 2 3 4
CH3-O-CH2CH3 CH3-O-CH=CH2 CH3-CH-CH2-CH3
1-metoxietano 1-metoxieteno O-CH3
2-metoxibutano
CH3-O-CH3 CH3CH2-O-CH2CH3 C(CH3)3-O-C2H5
Metoximetano Etoxietano 2-metil-2-etoxipropano
Dimetiléter Dietiléter (éter sulfúrico) Etilterbutiléter
Éter dimetílico Éter dietílico.
O Difeniléter o éter difenílico.
CH3-O Metoxibenceno o fenilmetiléter
o éterfenilmetílico (anisol)
PROPIEDADES FÍSICAS
A temperatura ambiente el dimetil éter y el etilmetil éter son gases, los demás son líquidos. Los éteres son ligeramente polares debido a los pares libres del oxígeno, es por ello que los éteres hierven a temperaturas mucho más bajas que los alcoholes pero tienen puntos de ebullición similares al de los alcanos de masa molar semejante.
Los éteres tienen menor punto de ebullición que los alcoholes debido a la ausencia de enlaces Puente de hidrógeno en los éteres líquidos, atrayéndose las moléculas sólo por enlaces dipolo-dipolo y Fuerzas de London.
Los éteres son volátiles, es por ello que tienen una elevada presión de vapor. Son poco solubles en agua debido a su pequeña polaridad. La ligera solubilidad se debe a que los éteres ligeros forman enlaces Puente de hidrógeno con el agua a través de los pares libres del grupo funcional de los éteres
4. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
Ø Son compuestos que tienen un grupo alquilo o arilo unido a un grupo carboxilo. La combinación de un grupo carbonilo y un grupo hidroxilo en el mismo carbono origina el grupo carboxilo, cuya estructura se muestra:
R-C=O Donde R puede ser grupo alquilo o arilo
OH
Los compuestos que contienen el grupo carboxilo tienen carácter ácido y se denominan ácidos carboxílicos. El más simple es el ácido fórmico y entre los más complejos podemos señalar a los ácidos grasos, que son ácidos alifáticos de cadena larga, que se obtienen por hidrólisis de las grasas y aceites. Un ácido carboxílico cede protones mediante la ruptura heterolítica del enlace O-H para dar lugar a un protón y a un ion carboxilato; cuando se separa el grupo hidroxilo (-OH) de un ácido, entonces se forma un grupo acilo:
R- C = O Ar- C = O Los grupos acilo los podemos observar formando parte de las estructuras de las amidas. Ejemplo:
CH3-CO-NH2 Etanamida CH3-CO-NH-CH3 N-metiletanamida
Ø
PROPIEDADES FISICASLos de 4 a 10 atomos de carbono son l íquidos oleosos volátiles de olor penetrante y desagradable y los de 6 a 12 atomos de carbono son cuerpos aceitosos y los de términos superiores son sólidos casi inodoros e insolubles en el agua y se encuentran formando ésteres en los cuerpos grasos.
Son miscibles en el agua, alcohol, cetonas, aldehídos, y solución de NaHCO3 hasta C3.
Son insolubles en benceno, gasolina, éter de petróleo y depende de la cadena carbonada. Los tres primeros son solubles en el agua, luego disminuye hasta desaparecer totalmente. Tienen puntos de ebullición altos debido a la presencia de E.P.H.
Los ácidos carboxílicos existen fundamentalmente en los estados sólidos y líquidos como dímeros acíclicos.
Se suelen denominar como ácidos grasos en razón que su mayor ocurrencia está en las grasas y aceites vegetales y animales.
NOMENCLATURA IUPAC
§
Los nombres de los ácidos carboxílicos se obtienen como derivados del hidrocarburo con el mismo número de carbonos reemplazando la ternminación O por OICO. La palabra ácido antecede al nombre de la cadena carbonada. Para compuestos monocarboxílicos el grupo funcional tiene el número 1(es terminal) y no se menciona. Ejemplo:H-COOH ácido metanoico (ácido fórmico)
CH2=CH-COOH ácido-2-propenoico CH2=CH-CH2—COOH ácido-3-butenoico
4 3 2 1
§
Los cicloalcanos con sustituyentes -COOH se llaman por lo general ácidos cicloalcanocarboxílicos.
COOH ácido ciclohexanocarboxílico
§
Dependiendo del número de grupos carboxílicos presentes en la cadena principal se puede tener ácidos monocarboxílicos, dicarboxílicos, etc. Ejemplo:HOOC-COOH HOOC-CH(C2H5)-CH2-COOH
Ácido etanodioco ácido-2-etilbutanodioco.
Ácido oxálico
HOOC-CH2-C(COOH)-CH2-COOH
OH
Ac 3-carboxi-3-hidroxipentanodioco Ácido-2-hidroxi-1,2,3-propantricarboxílico
§
Muchos ácidos tienen nombres comunes. Ejemplo:CH3-COOH CH2=CH-COOH CH3-CO-COOH
Ácido etanoico Ácido-2-propenoico Ácido-2-oxopropanoico
Ácido acético Ácido acrílico Ácido pirúvico
§
Entre algunos ácidos grasos superiores tenemos:Saturados:
CH3-(CH2)10-COOH Ácido láurico Acido dodecanoico
CH3-(CH2)12-COOH Acido mirístico Acido tetradecanoico
CH3-(CH2)14-COOH Acido palmítico Acido hexadecanoico
CH3-(CH2)15-COOH Acido margárico Acido heptadecanoico
CH3-(CH2)16-COOH Acido esteárico Acido octadecanoico
CH3-(CH2)18-COOH Acido aráquico Acido eicosanoico
Insaturados:
CH3-(CH2)7CH=CH(CH2)7-COOH Acido cis-9-octadecenoico Acido oleico
CH3 -(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7-COOH Acido cis, cis-9,12-octadecadienoico Acido linoleico
5. Ésteres
Ø Son derivados de los ácidos carboxílicos, su fórmula general es: R- COO-R’
R y R’ pueden ser grupos indistintamente grupo alquilo o arilo.
R- C = O R- C = O Ar – C = O
OR OAr OAr
Ø Nomenclatura IUPAC
§
En los ésteres el nombre del radical alquílico o arílico del cual procede el ácido se cambia la terminación OICO por el sufijo OATO seguido del nombre del resto alcohólico expresado como alquilo. Tanto la nomenclatura sistemática como la trivial siguen este orden manteniendo su independencia.§
Son componentes principales de aceites, grasas, ceras, perfumes, resinas o fibras sintéticas (poliésteres).
Son líquidos a excepción de loe términos superiores. Son incoloros, solubles en alcohol.
Se hidrolizan en forma de ácido orgánico y el alcohol. Ejemplos:
CH3COO-CH2-CH3 CH3COO-CH3 CH3COO-n-C3H7
Etanoato de etilo etanoato de metilo etanoato de n-propilo
Acetato de etilo acetato de metilo acetato de n-propilo
CH3COO-CH2
GRUPOS FUNCIONALES ORGÁNICOS ORDENADOS SEGÚN PRIORIDAD DECRECIENTE
CLASE
FÓRMULA
(Función Principal)
SUFIJO
(sustituyente)
PREFIJO
Acido Carboxílico
- COOH
Oico
Carboxi
Anhídrido Orgánico - CO – O – CO -
Anhídrido – oico
---
Ester
- COO -
oato de Alquilo
Carboalcoxi
Halogenuro de Acilo
- COX
Halogenuro de – oilo
Halogeno alcanoil
Amida
- CONH
2Amida
Amido
Nitrilo
- CN
Nitrilo
Ciano
Aldehido
- CHO
Al (Carbaldehido)
oxo ; (Formil)
Cetona
- CO -
ona ; Cetona
oxo - ceto
Alcohol
- OH
ol
Hidroxi
Amina
- NH
2Amina
Amino
Alqueno
eno
Alquenilo
Alquino
- C ≡ C -
ino
Alquinilo
Alcano
ano
alquilo
GRUPOS FUNCIONALES ORGÁNICOS SUBORDINADOS
CLASE
FÓRMULA
---
PREFIJO (sustituyente)
Éter
- O -
---
Alcoxi
Halogenuro
- Cl , - Br, - I
---
Halógeno
Nitro
- NO
2---
Nitro
ESTEREOQUÍMICA
La estereoquímica estudia la distribución espacial de los átomos en una molécula, lo que origina que muchos compuestos orgánicos con igual fórmula molecular tengan diferentes propiedades. Comprende isomería estructural (constitucional) y estereoisomería.
CLASIFICACIÓN De cadena Constitucionales De posición De función Isómeros Conformacionales Estereoisómeros Geométricos Opticos
A) Isomería Constitucional o Estructural.- Son compuestos que a pesar de tener la misma fórmula molecular difieren en el orden en que están conectados los átomos, es decir, tienen los mismos átomos conectados de forma diferente (distinta fórmula estructural). Comprende la isomería de cadena, posición y de función.
De Cadena.- Se presentan en los alcanos. Ejemplo:
n–hexano 2–metilpentano 2,2-dimetilbutano 2,3-dimetilbutano Son de fórmula global C6 H14
# isómeros de cadena : 2n-4 + 1 para 4 £ n £ 7 n = # carbonos
De Posición.- Se presenta entre sustancias de una misma función en las cuáles el grupo funcional tiene
diferente ubicación. Ejemplo:
1–buteno 2–buteno Fórmula global: C4H8 OH OH 1–butanol 2–butanol Fórmula global: C4 H10O
De Función.- Se da entre funciones diferentes que son iguales en fórmula global. Ejemplo:
CHO y // Fórmula global: C4H8O O 2–butanona Butanal (cetona) (aldehído)
B) Estereoisomería.- Son los isómeros cuyos átomos están conectados en el mismo orden, pero con
disposición espacial diferente. Comprende la: Conformacional, configuracional (Geométrica Cis-trans y E, Z) y Óptica. En este texto sólo nos ocuparemos de la isomería geométrica.
Isomería geométrica.- Se presenta en alquenos y en cicloalcanos disustuidos. En alquenos son de dos tipos:
Isómeros Cis, trans e isómeros E, Z
a
b
\ /C = C / \
d
e
Para tener isómeros geométricos se debe cumplir que a ¹ d y b ¹ e
Cuando a = b ó d = e isómero Cis
Cuando a = e ó d = b isómeros Trans
Ø El isómero Cis tiene mayor temperatura de ebullición que el Trans. El isómero trans tiene mayor
estabilidad química ( tiene menor energía potencial ) que el cis.
Ø Para pasar de un isómero cis a uno trans o viceversa, debe romperse el enlace pi(π) y luego rotar el carbono alrededor del enlace sigma(σ).
La nomenclatura Cis-Trans para los isómeros geométricos a veces falla, por ejemplo, los isómeros del 1-bromo-1-cloropropeno no son claramente Cis o Trans, ya que no es obvio a qué sustituyentes se refiere como cis o trans
Br CH3 Cl CH3
\ / \ / C = C C = C / \ / \
Cl H Br H
Para solucionar este problema, se utiliza el sistema E-Z de nomenclatura para los isómeros geométricos de los alquenos. Este sistema sigue el convenio de Cahn-Ingold-Prelog para los átomos de carbono asimétricos y se asigna una única configuración E o Z a cualquier doble enlace que pueda presentar isomería geométrica.
Para nombrar un alqueno por este sistema se separa mentalmente el doble enlace en dos partes. Luego se asignan prioridades a los cuatro sustituyentes. Los átomos enlazados al carbono asimétrico con los números atómicos más altos tienen las prioridades más altas. Ejemplo:
I > Br > Cl > S > F > O > N > C > Li > H
En el caso que los átomos enlazados al carbono asimétrico sean iguales, se consideran los átomos que le siguen en la cadena para decidir la prioridad. Por ejemplo al isopropilo: -CH(CH3)2 se le asigna una
prioridad más alta que al etilo: -CH2CH3 ; en este caso, el primer átomo de carbono del grupo etilo
está enlazado a dos hidrógenos y a un carbono, mientras que el primer carbono del grupo isopropilo está enlazado a dos carbonos y a un hidrógeno.
Un grupo etilo y un -CH2CH2Br tienen idénticos los primeros y los segundos átomos, pero el átomo de
bromo en la tercera posición hace que el grupo -CH2CH2Br tenga una prioridad más alta que el etilo.
Un átomo de prioridad alta tiene prioridad sobre un átomo de prioridad más baja. Ejemplos:
Br CH3 Cl CH3 \ / \ / C = C C = C / \ / \ Cl H Br H (Z)-1-bromo-1-cloropropeno (E)-1-bromo-1-cloropropeno CH3CH2 H \ / C = C CH3 / \ / Br C = C (3Z,5E)–3–bromo–6-metil-3,5–octadieno / \
ISÓMEROS GEOMÉTRICOS CIS-TRANS EN ALQUENOS H H H Cl \ / \ / C = C y C = C / \ / \ Cl Cl Cl H Cis–1,2–dicloroeteno Trans–1,2–dicloroeteno HOH2C H C = C H CH2 – CH3 Trans–2–penten–1–ol
CH3
CH3
C = C
C = C
H
H
H
H
Cis, trans–2,4–hexadienoTambién se puede observar la isomería geométrica en cicloalcanos disustituidos:
CH3 CH3 CH3
CH3
Cis-1,3-dimetilciclopentano Trans-1,3-dimetilciclopentano
Isómeros Ópticos .- son compuestos con propiedades físicas y químicas casi idénticas, pero difieren con
respecto a su interacción con la luz polarizada en un plano. Pueden ser isomeros D(±) o L(±).
La letra D = Dextro y L= Levo, las letras indican la ubicación del grupo ubicado en el penúltimo carbono del compuesto y que sea diferente al hidrógeno. Los signos indican si la luz polarizada a sido desviada a la izquierda (-) o derecha(+).Para tener isomeros ópticos es necesario tener en la estructura del compuesto al menos un carbón asimétrico o quiral.
a
| Carbón asimétrico
d — C — b a ¹ b ¹ c ¹ d
| c
# Estereo Isómeros es = 2n n = # carbonos asimétricos Ejemplo : CH3 — CHOH —COOH
Ac. Láctico COOH COOH | | H — C — OH HO— C — H | | CH3 CH3
Ejercicios
1. Dar nombre a los siguientes compuestos (IUPAC): a) O 3-metil-2-butanona (3-Metil-butan-2-ona) b) CHO O 2-metil-5-oxohexanal c) (CH3)2CH– (CH2)2 – COO – CH2 CH3 3-metilpentanoato de etilo d) CH3 – CH(CH3) – CHOH – CH3 3-Metil-2-butanol (3-Metil-buta-2-ol)
2. Nombrar: CH3-(CH2)2-CH(CH3)-CH2-CH(CH5)-(CH2)2-CHO a) 2,3,5-trimetilnonanol b) 4,6,6-trimetilnonanal c) 6-metil-4-etilnonanal d) 4,6,6-trimetilnonanol e) 6-metil-4-etil nonanol Rpta: (C) 3. Nombrar: CH3-CH2-CH2-CO-CH2-CH3 a) 4-hexanona b) etilpropilcetona c) 3-hexanona d) a y b e) b y c Rpta.: (e)
4. Cuál de las siguientes grupos funcionales tiene
mayor orden de prioridad a) –CO- b) – O - c) – COOH
d) – CHO e) - OH Rpta. (c)
5. El nombre correcto del CH3-CO-CH3 que se utiliza
como disolvente, quitaesmaltes de uñas, desmanchador, combustible, etc
a) dimetilcetona b) Propanona
c) Acetona d) Dimetiléter
e) Todas anteriores Rpta: (b)
6. El grupo funcional mas oxidado es :
a) –O- b) –CO- c) –CHO d) –COOR e) –COOH Rpta. (e)
7. El nombre IUPAC de la sustancia que se utiliza para preparar la solución conservadora de piezas anatómicas es :
a) Acetona b) Glicerol c) Formaldehído
d) Metanal e) Ac. Piruvico Rpta. (d)
8. La estructura que corresponde al glioxal es :
a) HCOOH b)CH2(OH)CH2(OH) c) OHC-CHO
d) CH3-CHO e) CH3Cl
Rpta. (c)
9. La siguiente estructura : CH3-CH2-CH(OH)-CH2
-CO-CH2-CHO , recibe por nombre:
a) Ac. heptanoico b) Ac. –3-oxo-5-hidroxi-heptanoico c) 3-oxo-5-hidroxi-hexanona d) 5-oxo-3-hidroxi-heptanal e) 3-oxo-5-hidroxi-heptanal Rpta. (e)
10. Relacionar nombre con formula:
I. Ac. valerico ( ) HOOCCH(OH)CH2COOH
II. Ac. pirúvico ( ) CH3CH2OCH2CH3
III. Acetato de metilo ( ) CH3COCOOH
IV. Eter sulfúrico ( ) CH3OOCCH3
V. Ac. malico ( ) CH3(CH2)3COOH
a) I, II, III, IV, V b) V, IV, II, III, I
c) II,III,IV,V ,I d) III, V,IV,II,I
e) IV,V,III,II,I Rpta. (b)
11. La siguiente sustancia COOH es un:
OOCCH3
a) Ester b) Aldehido c) Sal organica d) Ácido carboxilico e) Eter Rpta. (d) 12. La estructura de la palmitina es : a) (CH3-(CH2)10-COO)3CH2CHCH2 b) (CH3-(CH2)12-COO)3CH2CHCH2 c) (CH3-(CH2)14-COO)3CH2CHCH2 d) (CH3-(CH2)16-COO)3CH2CHCH2 e) (CH3-(CH2)18-COO)3CH2CHCH2
13. La oxidación moderada de un alcohol primario resulta: a) Acido carboxílico b) Éster c) Alcohol terciario d) Aldehído e) Cetona Rpta. ( d)
14. La oxidación de un alcohol secundario da: a) Cetona
b) Aldehído c) Eter d) Ester Rpta: (a)
BIBLIOGRAFÍA
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