![ALCOHOLES (R – OH)
OXIDACIÓN DE ALCOHOLES PRIMARIOS
OXIDACIÓN DE ALCOHOLES SECUNDARIOS
R – CH2
OH R – C – H R – C – OH
O O
[ox.] [ox.]
R – CH – R' R – C – R'
O
[ox.]
OH](https://image.slidesharecdn.com/tema12-170625145918/85/Tema-12-Quimica-del-carbono-31-320.jpg)
Tema 12 - Química del carbono
- 1. QUÍMICA DEL CARBONO TEMA 12.-
- 2. 1. QUÍMICA ORGÁNICA Es la rama de la Química que se dedica al estudio de los compuestos del carbono. Los compuestos orgánicos tienen como estructura base al carbono. El número de compuestos orgánicos naturales y sintéticos conocidos en la actualidad sobrepasa los diez millones frente a los cien mil compuestos inorgánicos. Esta gran diversidad de compuestos es debida a las características del carbono.
- 3. CARACTERÍSTICAS DEL CARBONO Electronegatividad intermedia. Tetravalencia: El carbono tiene capacidad para formar 4 enlaces covalentes. Posibilidad de unirse a sí mismo formando cadenas. Tamaño pequeño, por lo que es posible que los átomos se aproximen lo suficiente para formar enlaces dobles y triples.
- 4. TIPOS DE HIBRIDACIÓN Y ENLACE El carbono puede hibridarse de tres maneras distintas: hibridación sp3 , sp2 y sp, lo que da lugar a los diferentes tipos de enlace que pueden presentar sus compuestos. – ENLACE SIMPLE: Los cuatro pares de electrones se comparten con cuatro átomos distintos. Ej.: CH4 , CH3 -CH3 . – ENLACE DOBLE: Hay dos pares electrónicos compartidos con el mismo átomo. Ej.: CH2 =CH2 , H2 C=O. – ENLACE TRIPLE: Hay tres pares electrónicos compartidos con el mismo átomo. Ej.: HC≡CH, CH3 -C≡N.
- 5. HIBRIDACIÓN sp3 C (Z = 6): 1s2 2s2 2p4 PROMOCIÓN HIBRIDACIÓN 2s 2s 2p 2p sp3 sp3 sp3 sp3 Los cuatro orbitales híbridos sp3 se orientan hacia los vértices de un tetraedro, formando ángulos de 109,5º. Los cuatro pares de electrones se comparten con cuatro átomos distintos.
- 7. HIBRIDACIÓN sp2 En la hibridación sp2 queda un orbital p sin hibridar. Al formarse el enlace doble entre dos átomos, cada uno orienta sus tres orbitales híbridos con un ángulo de 120º, como si lo dirigieran hacia los vértices de un triángulo equilátero. El orbital p sin hibridar queda perpendicular al plano de los tres orbitales sp2 . A este doble enlace se le denomina p, y la separación entre los carbonos se acorta. Este enlace es más débil que el enlace s y, por tanto, más reactivo.
- 9. HIBRIDACIÓN sp Al formarse el enlace entre dos carbonos, cada uno traslada uno de sus dos orbitales sp para formar un enlace s entre ellos; los dos orbitales p sin hibridar de cada átomo solapan formando dos enlaces p, y el último orbital sp queda con su electrón disponible para formar otro enlace. Los orbitales híbridos sp forman ángulos de 180º y adquiere una geometría lineal. La distancia entre estos átomos se acorta más, por lo que es incluso más reactivo que el doble enlace.
- 10. 2. FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS FÓRMULA EMPÍRICA: Indica el tipo de átomos presentes en un compuesto y la relación entre el número de átomos de cada clase. FÓRMULA MOLECULAR: Indica el tipo de átomos presentes en un compuesto molecular, y el número de átomos de cada clase. Por ejemplo, la fórmula molecular de la glucosa es C6 H12 O6 , lo cual indica que cada molécula está formada por seis átomos de carbono, doce átomos de hidrógeno y seis átomos de oxígeno. REPRESENTACIÓN DE LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS
- 11. FÓRMULA SEMIDESARROLLADA: Es similar a la anterior pero indicando los enlaces entre los diferentes grupos de átomos para resaltar los grupos funcionales que aparecen en la molécula. FÓRMULA DESARROLLADA: Es similar a la anterior pero indicando todos los enlaces. Aunque se representa sobre un plano, permite observar ciertos detalles que resultan de gran interés. FÓRMULA ESPACIAL: Es similar a las anteriores pero señalando la geometría espacial de la molécula mediante la indicación de distancias, ángulos o el empleo de perspectivas. REPRESENTACIÓN DE LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS CH3 -CH=CH-CH2 -CH3 CH3 -CH2 -CH2 -C≡CH
- 12. Un grupo funcional es un átomo o grupo de átomos presente en una molécula orgánica que determina las propiedades químicas de dicha molécula. El grupo funcional es el principal responsable de la reactividad química del compuesto, por eso todos los compuestos que poseen un mismo grupo funcional, muestran las mismas propiedades. CONCEPTO DE GRUPO FUNCIONAL
- 13. PRINCIPALES GRUPOS FUNCIONALES GRUPO FUNCIONAL NOMBRE DE LA SERIE HOMÓLOGA SUFIJO -OH ALCOHOLES -ol -O- ÉTERES -éter ALDEHÍDOS -al CETONAS -ona ÁCIDOS CARBOXÍLICOS -oico ÉSTERES -oato de R O C H O C R´R O C OH O C OR
- 14. PRINCIPALES GRUPOS FUNCIONALES GRUPO FUNCIONAL NOMBRE DE LA SERIE HOMÓLOGA SUFIJO -NH2 AMINAS -amina AMIDAS -amida O C NH2
- 15. El gran número de compuestos orgánicos y la variedad en sus tamaños y estructuras hace necesaria una mínima sistematización en su nomenclatura. La IUPAC ha establecido unas normas para la formulación y nomenclatura de dichos compuestos. Estudiaremos diferentes compuestos como los hidrocarburos, alcoholes, aldehídos, cetonas, éteres, ácidos carboxílicos, ésteres, aminas y amidas. PRINCIPALES COMPUESTOS ORGÁNICOS
- 16. Son los compuestos orgánicos más sencillos, y solo contienen átomos de carbono e hidrógeno. HIDROCARBUROS HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS AROMÁTICOS SATURADOS INSATURADOS ALCANOS ALQUENOS ALQUINOS
- 17. Son aquellos que constan de un PREFIJO que indica el número de átomos de carbono, y de un SUFIJO que revela el tipo de hidrocarburo. Los sufijos empleados para los alcanos, alquenos y alquinos son -ano, -eno e -ino, respectivamente. HIDROCARBUROS DE CADENA LINEAL PREFIJO NÚMERO DE ÁT. DE C PREFIJO NÚMERO DE ÁT. DE C PREFIJO NÚMERO DE ÁT. DE C Met- 1 Pent- 5 Non- 9 Et- 2 Hex- 6 Dec- 10 Prop- 3 Hept- 7 But- 4 Oct- 8
- 18. Son hidrocarburos saturados (todos los enlaces carbono-carbono son sencillos). Responden a la fórmula general Cn H2n+2 . PROPIEDADES FÍSICAS – Su punto de ebullición aumenta con el número de átomos de carbono de la cadena. Así los cuatro primeros alcanos son gases, los comprendidos entre C5 y C17 , ambos incluidos, son líquidos y los que tienen 18 átomos de carbono o más son sólidos. – Las fuerzas que mantienen unidas las moléculas de un hidrocarburo son del tipo Van der Waals. Conforme aumenta el número de átomos de carbono aumenta su punto de fusión y de ebullición. ALCANOS
- 19. PROPIEDADES FÍSICAS – A igualdad de número de átomos de carbono, cuanto más ramificada sea la cadena, menor será el punto de ebullición. La molécula se hace más esférica disminuyendo su superficie con lo que se produce un debilitamiento de las fuerzas intermoleculares. – Al ser compuestos apolares, los alcanos son solubles en disolventes no polares como benceno, éter o cloroformo. – La densidad de los alcanos aumenta en función del número de átomos de carbono pero es siempre inferior a la del agua. ALCANOS
- 20. Son hidrocarburos no saturados que presentan al menos un doble enlace entre sus carbonos. Responden a la fórmula general Cn H2n . La posición del doble enlace se indica con un localizador, empezando a numerar la cadena por el extremo más próximo al doble enlace. El localizador es el número correspondiente al primer carbono del doble enlace y se escribe delante del sufijo -eno separado por un guión. Si el alqueno tiene dos o más dobles enlaces, numeramos la cadena asignando a los dobles, los localizadores más bajos. Se utilizan las terminaciones -dieno, -trieno. ALQUENOS
- 21. ALQUENOS CH3 – CH = CH2 CH3 – CH2 – CH = CH2 propeno but-1-eno CH3 – CH = CH – CH3 but-2-eno CH3 – CH = CH – CH=CH2 pent-1,3-dieno CH2 = CH – CH = CH – CH2 – CH = CH - CH3 octa-1, 3, 6-trieno
- 22. Los alquinos son hidrocarburos con triple enlace entre dos de sus átomos de carbono. Son, por tanto, hidrocarburos insaturados. Responden a la fórmula general Cn H2n-2 . La nomenclatura de los alquinos se rige por reglas análogas a las de los alquenos. Solo hay que cambiar el sufijo -eno por -ino. ALQUINOS
- 23. ALQUINOS HC ≡ CH CH3 – CH2 – C ≡ CH etino but-1-ino HC ≡ C – CH2 – C ≡ C - CH3 hexa-1,4-diino HC ≡ C – C ≡ C – C ≡ CH hexa-1,3,5-triino
- 24. PROPIEDADES FÍSICAS – Sus propiedades son parecidas a las de los alcanos. Al igua que sucedía con aquellos, el punto de ebullición aumenta con el número de carbonos. – Los puntos de ebullición de los alquenos son un poco superiores a los de los alcanos de igual número de carbono, lo que parece indicar que el poseer doble enlace hace aumentar ligeramente la intensidad de las fuerzas intermoleculares. – Son solubles en disolventes polares y bastante solubles en disolventes orgánicos. – Su densidad, al igual que la de los alcanos, es menor que la del agua. ALQUENOS Y ALQUINOS
- 25. Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo- al nombre del hidrocarburo de cadena lineal de igual número de átomos de carbono. HIDROCARBUROS CÍCLICOS ciclobutano ciclopenta-1,3-dieno ciclohexeno
- 26. Si un alcano pierde un átomo de hidrógeno de un carbono terminal se origina un radical alquilo, cuyo nombre se obtienen sustituyendo la terminación -ano por -ilo. RADICALES ALQUILO CH3 - metilo CH3 – CH2 - etilo CH3 – CH2 – CH2 - propilo CH3 – CH2 – CH2 – CH2 - butilo CH3 - CH- isopropilo CH3 H2 C = CH- vinil
- 27. Se nombran primero las cadenas laterales alfabéticamente, como si fueran radicales pero sin la o final, y a continuación la cadena principal. Delante del nombre y separado por un guión, se escribe el localizador que indica a qué átomo de la cadena principal va unido. HIDROCARBUROS DE CADENA RAMIFICADA CH3 – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH3 CH3 CH2 CH2 CH3 5-etil-3-metiloctano CH3 – CH = CH – CH – CH = CH2 CH2 CH2 CH3 3-propilhexa-1,4-dieno
- 28. – El nombre de la cadena principal termina en un sufijo propio del grupo funcional. – A los criterios dados para elegir la cadena principal se antepone el de escoger aquella que contenga el grupo funcional. – Si hay más de un grupo funcional, el sufijo de la cadena principal es el correspondiente al grupo funcional principal, elegido según el orden de mayor a menor prioridad. NOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS CON GRUPOS FUNCIONALES ÁCIDO > ÉSTER = AMIDA > ALDEHÍDO = CETONA > ALCOHOL > AMINA > ÉTER
- 29. NOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS CON GRUPOS FUNCIONALES CH3 – CH – CH2 – C – CH3 CH3 O CH3 – CH – CH2 – C – H OH O 4-metilpentan-2-ona 3-hidroxibutanal Los grupos funcionales no principales se nombran como sustituyentes utilizando el prefijo característico.
- 30. – Son compuestos orgánicos oxigenados, y sus moléculas contienen uno o más grupos hidroxilo, -OH. – El grupo -OH puede ocupar distintos lugares en la cadena, y en tal caso, se indica con un localizador, el carbono al que está unido. – Si el compuesto tiene dos, tres, etc., grupos -OH, se usan los sufijos diol, triol,... ALCOHOLES (R – OH) CH3 OH CH3 – CH2 – OH metanol etanol CH3 – C H2 – CH2 – OH propanol propano-1,2-diol CH3 – C H – CH2 – OH OH
- 31. ALCOHOLES (R – OH) OXIDACIÓN DE ALCOHOLES PRIMARIOS OXIDACIÓN DE ALCOHOLES SECUNDARIOS R – CH2 OH R – C – H R – C – OH O O [ox.] [ox.] R – CH – R' R – C – R' O [ox.] OH
- 32. Los alcoholes pueden considerarse como derivados del agua, en el que se reemplaza un hidrógeno por un grupo carbonado. Se caracterizan por la formación de enlaces de hidrógeno fuertes y, por tanto, tienen puntos de fusión y ebullición elevados, en comparación con los alcanos correspondientes. El grupo hidroxilo confiere polaridad a la molécula y posibilidad de formar enlaces de hidrógeno. La parte carbonada es apolar y resulta hidrófoba. Cuanto mayor es la longitud del alcohol su solubilidad en agua disminuye y aumenta en disolventes poco polares. ALCOHOLES (R – OH) PROPIEDADES FÍSICAS
- 33. Son compuestos orgánicos en los que un átomo de oxígeno une dos radicales carbonados. Se nombran por orden alfabético, los radicales unidos al -O-, seguido de la palabra ÉTER. ÉTERES CH3 – O – CH3 CH3 – CH2 – O – CH3 CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 dimetil éter etil metil éter dietil éter
- 34. Son compuestos estables de poca actividad, por que se emplean como disolventes. La mayoría son líquidos muy volátiles e inflamables. Los éteres tienen momentos dipolares grandes que causan atracciones dipolo-dipolo. Estas atracciones son mucho más débiles que las atracciones por puentes de hidrógeno. Por ello, los éteres son más volátiles que los alcoholes de mismo peso molecular. ÉTERES PROPIEDADES FÍSICAS
- 35. Son compuestos orgánicos que se caracterizan por tener el grupo funcional carbonilo, C=O. Dicho grupo carbonilo es terminal, por ir situado en un extremo de la cadena, o primario, por ir unido a un carbono primario. Se nombran añadiendo al nombre del hidrocarburo la terminación -AL (grupo carbonilo en un extremo) o -DIAL (grupo carbonilo en dos extremos). No es necesario añadir un localizador para el carbonilo. ALDEHÍDOS CH3 – C – H H2 C = CH – CH2 – C – H CH3 – CH2 – CH – CH2 – C – H OOO CH3 etanal but-3-enal 3-metilpentanal
- 36. Son compuestos orgánicos que se caracterizan por tener el grupo funcional carbonilo, C=O, ligado a dos carbonos (no es terminal). Se nombran a partir del hidrocarburo del que procede, añadiendo la terminación -ONA, -DIONA, etc., e indicando la presencia del grupo carbonilo (C=O) asignando los localizadores más bajos posibles. CETONAS CH3 – C – CH2 – C – CH3 CH3 – C – C – CH3 CH3 – C – CH3 OOO pentano-2,4-diona butanodiona propanona OO
- 37. La presencia del grupo carbonilo convierte a los aldehídos y cetonas en compuestos polares. Los compuestos de hasta cuatro átomos de carbono, forman puente de hidrógeno con el agua, lo cual lo hace completamente solubles en agua. Igualmente son solubles en disolventes orgánicos. Los puntos de ebullición de los aldehídos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular, pero menores que el de los alcoholes y ácidos carboxílicos comparables. Se debe a la formación de dipolos y a la ausencia de formación de puentes de hidrógeno intramoleculares en estos compuestos. PROPIEDADES FÍSICAS DE ALDEHÍDOS Y CETONAS
- 38. Son compuestos orgánicos que se caracterizan por tener el grupo funcional carboxilo, -COOH, ligado a un carbono terminal. Se nombran sistemáticamente anteponiendo la palabra ÁCIDO, seguida del nombre del hidrocarburo del que procede terminado en -OICO. Será -DIOICO si el grupo carboxilo está en ambos carbonos terminales. Se numeran a partir del grupo -COOH, y en caso de que hubiera dos, según las normas vigentes para las demás funciones o radicales presentes. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS CH3 – CH2 – CH2 – COOH HOOC - COOH CH3 – CH – COOH Ác. butanoico Ác. etanodioico Ác. 2-hidroxipropanoico OH
- 39. El grupo carboxilo -COOH confiere carácter polar a los ácidos y permite la formación de puentes de hidrógeno entre la molécula de ácido carboxílico y la molécula de agua. La solubilidad disminuye a medida que aumenta el número de átomos de carbono. El punto de fusión varía según el número de carbonos siendo más elevado el de los ácidos fórmico y acético. Después de seis carbonos el punto de fusión se eleva de manera irregular. ÁCIDOS CARBOXÍLICOS PROPIEDADES FÍSICAS
- 40. Son compuestos orgánicos que se caracterizan por ser producto de la sustitución del átomo de hidrógeno del grupo carboxilo por un radical carbonado. Se nombran sustituyendo la terminación -ICO del ácido, por -ATO seguida del nombre del radical alquílico R. ÉSTERES H – C – O – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – C – O - CH3 Metanoato de propilo Etanoato de metilo O O
- 41. Los ésteres de bajo peso molecular son líquidos neutros incoloros y de olor agradable. Sin embargo, los de mayor peso molecular son grasos, céreos o cristalinos. Muchos ésteres tienen un aroma característico, lo que hace que se utilicen ampliamente como sabores y fragancias artificiales. ÉSTERES PROPIEDADES FÍSICAS
- 42. Se pueden considerar como compuestos orgánicos derivados del amoníaco, en el que se han sustituido uno o más átomos de hidrógeno, por otros tantos radicales alquilos. Según sustituyan uno, dos o tres, se llaman primarias, secundarias o terciarias, respectivamente. AMINAS R – N – H H R – N – R' H R – N – R' R'' PRIMARIA SECUNDARIA TERCIARIAPRIMARIA CH3 – N – CH3 H CH3 – NH2 metil amina dimetil amina
- 43. A medida que aumenta su peso molecular, las aminas pasan de gaseosas a líquidas o sólidas. Las de menor peso son solubles en agua, debido a la polaridad del enlace N – H. Las aminas primarias y secundarias son compuestos polares, capaces de formar puentes de hidrógeno entre sí y con el agua, esto lo hace soluble en ella. La solubilidad disminuye en las moléculas con más de seis átomos de carbono y en las que poseen el anillo aromático. Las aminas alifáticas tienen un fuerte olor a pescado. Se emplean en la fabricación de colorantes y detergentes. AMINAS PROPIEDADES FÍSICAS
- 44. Pueden considerarse como derivadas de los ácidos al sustituir el grupo -OH de los mismos, por el grupo -NH2 , dando lugar al grupo funcional AMIDO. El nitrógeno queda unido directamente al carbonilo. AMIDAS R – C – N – H H R – C – N – R' H R – C – N – R' R'' PRIMARIA SECUNDARIA TERCIARIAPRIMARIA CH3 – C – N – CH3 H H – C – NH2 metanamida etanamida O O O O O CH3 – C – N – C – CH3 H O O dietanamida
- 45. Las amidas son sólidas a temperatura ambiente excepto la metilamida que es líquida. Sus puntos de fusión son más altos que los de los ácidos de los que proceden; esto se debe a la unión por enlaces de hidrógeno que se establece entre ellas. Presentan excelentes propiedades disolventes y son bases muy débiles. AMIDAS PROPIEDADES FÍSICAS
- 46. Se denominan ISÓMEROS a los compuestos que teniendo la misma fórmula molecular difieren en la estructura, por lo que tienen diferentes propiedades físicas y/o químicas. Se dividen en dos grupos: isómeros estructurales y estereoisómeros. ● Los isómeros constitucionales o estructurales se subdividen en: - Isómeros de cadena - Isómeros de posición - Isómeros de función ● Los estereoisómeros se subdividen en: - Enantiómeros - Isómeros geométricos (Z/E) ISOMERÍA CLASIFICACIÓN
- 47. Los isómeros estructurales se subdividen en: ISÓMEROS DE CADENA: Son aquellos que difieren en la colocación de los átomos de carbono. CH3 – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – CH – CH3 ISÓMEROS DE POSICIÓN: Son aquellos que teniendo el mismo esqueleto carbonado, se distinguen por la posición que ocupa el grupo funcional. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH CH3 – CH2 – CH – CH3 ISÓMEROS DE FUNCIÓN: Son aquellos que teniendo la misma fórmula molecular, poseen grupos funcionales diferentes. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH CH3 – O – CH2 - CH3 ISOMERÍA ESTRUCTURAL CH3 OH
- 48. Son aquellos que teniendo la misma fórmula molecular, tienen sus átomos colocados de igual manera, pero su disposición en el espacio es diferente. ENANTIÓMEROS Cuando hay algún átomo de carbono asimétrico o quiral, es decir, tienen cuatro átomos o grupos de átomos distintos unidos a él. Los isómeros a que da lugar son conocidos como ISÓMEROS ÓPTICOS o ENANTIÓMEROS y son imágenes especulares no superponibles. ISÓMEROS GEOMÉTRICOS (Z/E) La isomería Z/E o geométrica es debida a la rotación restringida entorno a un enlace carbono-carbono. Esta restricción puede ser debida a la presencia de dobles enlaces o ciclos. Así, el but-2-eno puede existir de forma de dos isómeros, llamados Z y E. El isómero que tiene los hidrógenos al misma lado se llama Z, y el que los tiene a lados opuestos E. ISOMERÍA ESPACIAL O ESTEREOISOMERÍA
- 49. ISÓMEROS GEOMÉTRICOS (Z/E) ISOMERÍA ESPACIAL O ESTEREOISOMERÍA HH H3 C CH3 H H H3 C CH3 (Z)-but-2-eno (E)-but-2-eno