INTRODUCCIÓN

La química orgánica es una parte de la química, por lo que en ella son aplicables las mismas leyes y procedimientos de la química general.

Pero hay tres hechos que nos hacer dedicar una atención especial a la química del carbono o química orgánica.

1º) El número de compuestos donde interviene el C es de varios millones,

2º) Las moléculas que constituyen los seres vivos, en general, contiene C,

3º) Los compuestos del C presentan, en general, propiedades físicas y químicas distintas a las de los llamdos compuestos inorgánicos.

El átomo de carbono

Desarrollando el último subnivel: 1s2 2s2 2px1py

1pz

Pero esta configuración electrónica no explica:

1º la valencia covalente 4, que es la normal en el C,

2º los enlaces iguales en casos como el metano, pues se formarían a partir de OA diferentes, unos del OA tipo s y otros de los OA p.

3º los ángulos de enlace, que en el caso de los p serían de 90º y con el s no tendrían una dirección determinada.

Etano

Eteno

Etino

Grupo funcional y serie homóloga.

A continuación vemos las principales funciones y grupos funcionales en orgánica:

Hay que tener claro que:

* NO ES LO MISMO FUNCION Y GRUPO FUNCIONAL.

* SI ES LO MISMO FUNCIÓN Y FAMILIA DE COMPUESTOS.

SUPER

Recordar las series homólogas ISO y NEO estudiadas en formulación orgánica.

ISOMERÍA

Isomería de cadena.

Isomería estructural o plana.

Las diferencias entre los isómeros se pueden ver en una representación plana.

Isomería de posición.

Isomería de función.

Etanol CH3-CH2-OH Dimetiléter CH3-O-CH3

Propanal CH3-CH2-CHO propanona CH3-CO-CH3

, un ácido y un éster

Ác propanoico CH3-CH2-COOH Acetato de metilo CH3-COO-CH3

Tautomería (CETO-ENÓLICA)

Isomería espacial ó ESTEREOSIMERIA.

En general a las moléculas que se diferencian por la disposición espacial de sus átomos, se les denomina estereoisómeros.

GEOMÉTRICA

conformacional

ÓPTICA

La disposición tetraédrica de los sustituyentes de un carbono sp3 da lugar a la existencia de dos posibles compuestos, que son imágenes especulares no superponibles, llamados enantiómeros.

Diasteroisómeros

Cuando un compuesto tiene más de un carbono asimétrico podemos encontrar formas enatiómeras (que son imagen especular una de la otra) y otras formas que no son exactamente copias espaculares, por no tener todos sus carbonos invertidos.

Cuando un compuesto tiene al menos un átomo de Carbono asimétrico o quiral, es decir, un átomo de carbono con cuatro sustituyentes diferentes, pueden formarse dos variedades distintas llamadas estereoisómeros ópticos, enantiómeros, formas enantiomórficas o formas quirales.

REACTIVIDAD EN Qª ORGÁNICA

UNIONES COVALENTES POLARIZADAS:DESPLAZAMIENTOS ELECTRÓNICOS

Al estudiar las reacciones orgánicas, buscaremos los puntos reactivos en las moléculas, que como hemos dicho son los enlaces múltiples y los grupos funcionales.

Pero en estos puntos reactivos se producen desplazamientos electrónicos que hay que conocer para interpretar correctamente la reactividad de las moléculas.

Dos son los tipos de desplazamientos electrónicos: el efecto inductivo y el efecto mesómero o de resonancia.

EFECTO INDUCTIVO

El efecto inductivo se propaga a través de la cadena sólo hasta el tercer átomo de C.

EFECTO MESÓMERO

1) Enlaces múltiples alternados (conjugados) en una molécula. Ejemplos:1,3-butadieno y benceno

2) Un enlace múltiple (doble o triple) entre dos átomos de diferente electronegatividad. Por ejemplo, en la acetona:

3) Pares de electrones no enlazantes en un átomo unido a otro que soporta un doble o un triple enlace: Por ejemplo, el metilviniléter,

REACCIONES ORGÁNICAS

Una reacción química consiste en la ruptura y formación de enlaces.

En Termodinámica estudiamos los aspectos energéticos de las reacciones químicas y en concreto los cálculos de energías para la ruptura y formación de enlaces.

En el tema del Enlace Químico ya hemos estudiado la formación de enlaces, que en orgánica son principalmente covalentes.

A continuación estudiaremos las distintas forma en que pueden romperse los enlaces en compuestos orgánicos.

RUPTURAS DEL ENLACE COVALENTERecordemos que un enlace covalente consiste en pares de electrones compartidos. Puede romperse de dos formas:

Ruptura homolítica:

Ruptura heterolítica:

INTERMEDIOS DE REACCIÓN

TIPOS DE REACTIVOS EN Qª ORGÁNICAEn las reacciones químicas entre dos sustancias suele distinguirse dos tipos de reactivos, el reactivo atacante y el sustrato.

El sustrato suele ser la molécula mayor y orgánica.

El reactivo atacante suele ser la molécula mas pequeña, inorgánica y suele determinar el tipo de reacción.El reactivo atacante puede ser de dos tipos: nucleófilo y electrófilo

Según sea el tipo de reactivo atacante, las reacciones que originan reciben el nombre de electrófilas o nucleófilas.

TIPOS DE REACCIONES EN Qª ORGÁNICA

Según el número de etapas se clasifican en:

* Concertadas o de una sóla etapa,

* No concertadas o de varias etapas sucesivas.

En función del tipo de ruptura de enlaces y por tanto del tipo de intermedio de reacción pueden ser:

* por radicales libres o radicalarias

* por iones o iónicas

REACCIONES RADICALARIAS

REACCIONES IÓNICAS

Pueden clasificarse en distintos tipos:

* Sustitución nucleófila

* Sustitución electrofila

* Adicción electrófila

* Eliminación

* Esterificación

* Oxidación

SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA

halogenuro de alquilo + NaOH -----> alcohol + sal

CH3-CH2-Br + NaOH -------> CH3-CH2-OH + NaBr

Ejercicios:

1) Cloruro de propilo + NaOH ----------> ???

CH3-CH2-CH2-Cl + NaOH ----------> CH3-CH2-CH2-OH + NaCl

2) 2-yodopropano + NaOH ----------> ???

CH3-CHI-CH3 + NaOH ----------> CH3-CHOH -CH3 + NaI

3) Fluoruro de isobutilo + NaOH ----------> ???

(CH3)2-CH-CH2-F + NaOH ----------> (CH3)2-CH-CH2-OH + NaF

SUSTITUCIÓN ELECTRÓFILA

Nitración:

benceno + ác nítrico ------> nitrobenceno + H2O

Sulfonación:

benceno + ác sulfúrico ------> benceno sulfonado + H2O

Halogenación:

benceno + halógeno [ + FeCl3] ------> halogenuro de benceno + HX

Alquilación:

benceno + halogenuro de alquilo ------> Benceno ramificado + HX

Ejercicios:

C6H6 + HNO3 ----------> C6H5-NO2 + H2O

1) Benceno + ác nítrico -----------> ???

2) Benceno + ác sulfúrico -----------> ???

C6H6 + H2SO4 ----------> C6H5-SO3H + H2O

3) Benceno + Cloro (+ FeCl3 ) -----------> ???

C6H6 + Cl2 ---- (+ FeCl3 ) ------> C6H5-Cl + HCl

4) Benceno + Bromuro de etilo (+ FeCl3 ) -----------> ???

C6H6 + CH3-CH2 Br ---- (+ AlCl3 ) ------> C6H5-CH2-CH3 + HBr

4) Benceno + cloruro de tercbutilo (+ FeCl3 ) -----------> ???

C6H6 + (CH3)3-CCl Br ---- (+ AlCl3 ) ------> C6H5-C-(CH3)3 + HCl

ADICIÓN

Hidrohalogenación:

alqueno /ino + halogenuro de hidrógeno ---> halogenuro de alquiloHidratación:

alqueno /ino + agua ---------[H2SO4]-------> alcohol

Regla de Markownikoff: en las adicionees asimétricas, el H se une al C del enlace múltiple que tiene mas H

Hidrogenación:

alqueno /ino + hidrógeno ---> alcano

ADICIÓN SIMÉTRICA

ADICIÓN ASIMÉTRICA

Halogenación:

alqueno /ino + halógeno ---> derivado halogenado

Ejercicios: (adiciones simétricas)

Propeno + hidrógeno ------> ???

CH2=CH-CH3 + H2------> CH3-CH2-CH3

2-buteno + cloro ------> ???

CH3-CH=CH-CH3 + Cl2------> CH3-CHCl-CHCl-CH3

1,2-butadieno + hidrógeno ------> ???

CH2=CH-CH=CH2 + 2 H2------> CH3-CH2-CH2-CH3

Propino + hidrógeno ------> ???

CH≡C-CH3 + 2 H2------> CH3-CH2-CH3

Ejercicios: (adiciones asimétricas)

1-buteno + cloruro de hidrógeno ------> ???

CH2=CH-CH2-CH3 + HCl------> CH3-CHCl-CH2-CH3

Propeno + agua ---(H2SO4)---> ???

CH2=CH-CH3 + H2O ---(H2SO4)---> CH3-CHOH-CH3

1-buteno + bromuro de hidrógeno ------> ???

CH3-CH=CH-CH3 + HBr------> CH3-CHBr-CH2-CH3

2-buteno + bromuro de hidrógeno ------> ???

CH2=CH-CH2-CH3 + HBr------> CH3-CHBr-CH2-CH3

ELIMINACIÓN

Regla de Saytzeff: en las eliminaciones, se pierde el hidrógeno en el C

Contiguo que tenga menos H

Deshidohalogenación:

halogenuro de alquilo ---> alqueno /ino + halogenuro de hidrógeno

Deshidratación:

alcohol -------[H2SO4]-----------> alqueno /ino + agua

Deshidrogenación:

alcano ---> alqueno /ino + hidrógeno

Deshalogenación:

derivado dihalogenado ---> alqueno /ino + halógeno

ESTERIFICACIÓN

Ácido carboxílico + alcohol ester + agua

(H+)

La reacción inversa la esterificación es la hidrólisis del ester.

Si se hace en medio ácido, es reversible y da lugar a un equilibrio.

Sal de ácido carboxílico + alcohol ester + agua

(NaOH)saponificación

Si se hace en medio básico, no hay equilibrio porque se produce una sal y recibe el nombre de saponificación

(Importante por la aplicación a este tipo de reacciones, de la ley del equilibrio y del principio de Le Chatelier.)

Ejercicios:

Ác acético + etanol ------> ???

CH3-COOH + CH3-CH2-OH ------> CH3-COO-CH2-CH3 + H2O

Ác benzoico + metanol -----> ???C6H5-COOH + CH3-OH -----> C6H5-COO-CH3 + H2O

JABÓNLas grasas y aceites son ésteres de los ácidos grasos y la glicerina (1,2,3-propanotriol)

La saponificación de las grasas da lugar a glicerina y sales de los ácido grasos, loque constituye los jabones.

REDOX

Son muy variadas, pero en términos generales, cuando un compuesto gana oxígeno o pierde hidrógeno, se oxida; y a la inversa se reduce.La oxidación completa para los compuesto orgánicos es la combustión que da lugar a dióxido de carbono y agua.

La oxidación progresiva da lugar, en término sencillos, a la siguiente cadena de compuestos:

Hidrocarburos--> alcoholes--> aldehidos o cetonas--> ácidos carboxílicos

Indique si cada una de las siguientes afirmaciones es verdadera o falsa y justifique las respuestas formulando la reacción a que se alude:

a) El doble enlace de un alqueno puede incorporar hidrógeno y convertirse en un alcano.

b) La reducción de un grupo funcional aldehído conduce aun grupo ácido.

c) Las aminas son compuestos básicos.

d) La deshidratación del etanol, por el ácido sulfúrico, produce etino.

Ejercicios:

Ejercicios:

Para cada una de las reacciones:

a) CH3-CH2-COOH + CH3OH ------->

b) CH2=CH2 + Br2 ----->

c) CH3-CH2OH ---(H2SO4 y calor) ------>

d) CH3-CH2-Br + NaOH ----->

1) Complete las reacciones.

2) Nombre los productos y los reactivos orgánicos.

3) Diga de qué tipo de reacción se trata en cada caso.