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.

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2 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.

3 El átomo de carbono Desarrollando el último subnivel: 1s 2 2s 2 2p x 1 p y 1 p z 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.

4 Etano

5 Eteno

6 Etino

7 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.

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9 SUPER

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

11 ISOMERÍA

12 Isomería de cadena. Isomería estructural o plana. Las diferencias entre los isómeros se pueden ver en una representación plana.

13 Isomería de posición.

14 Isomería de función. Etanol CH 3 -CH 2 -OHDimetiléter CH 3 -O-CH 3 Propanal CH 3 -CH 2 -CHOpropanona CH 3 -CO-CH 3, un ácido y un éster Ác propanoico CH 3 -CH 2 -COOHAcetato de metilo CH 3 -COO-CH 3

15 REACTIVIDAD EN Qª ORGÁNICA

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17 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.

18 EFECTO INDUCTIVO

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

20 EFECTO MESÓMERO

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

22 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,

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24 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.

25 RUPTURAS DEL ENLACE COVALENTE Recordemos que un enlace covalente consiste en pares de electrones compartidos. Puede romperse de dos formas: Ruptura homolítica:

26 Ruptura heterolítica:

27 INTERMEDIOS DE REACCIÓN

28 TIPOS DE REACTIVOS EN Qª ORGÁNICA En 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

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

30 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.

31 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

32 REACCIONES RADICALARIAS

33 REACCIONES IÓNICAS Pueden clasificarse en distintos tipos: * Sustitución nucleófila * Sustitución electrofila * Adicción electrófila * Eliminación * Esterificación * Oxidación

34 SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA halogenuro de alquilo + NaOH -----> alcohol + sal CH 3 -CH 2 -Br + NaOH -------> CH 3 -CH 2 -OH + NaBr Ejercicios: 1) Cloruro de propilo + NaOH ----------> ??? CH 3 -CH 2 -CH 2 -Cl + NaOH ----------> CH 3 -CH 2 -CH 2 -OH + NaCl 2) 2-yodopropano + NaOH ----------> ??? CH 3 -CHI-CH 3 + NaOH ----------> CH 3 -CHOH -CH 3 + NaI 3) Fluoruro de isobutilo + NaOH ----------> ??? (CH 3 ) 2 -CH-CH 2 -F + NaOH ----------> (CH 3 ) 2 -CH-CH 2 -OH + NaF

35 SUSTITUCIÓN ELECTRÓFILA Nitración: benceno + ác nítrico ------> nitrobenceno + H 2 O Sulfonación: benceno + ác sulfúrico ------> benceno sulfonado + H 2 O Halogenación: benceno + halógeno [ + FeCl 3] ------> halogenuro de benceno + HX Alquilación: benceno + halogenuro de alquilo ------> Benceno ramificado + HX

36 Ejercicios: C 6 H 6 + HNO 3 ----------> C 6 H 5 -NO 2 + H 2 O 1) Benceno + ác nítrico -----------> ??? 2) Benceno + ác sulfúrico -----------> ??? C 6 H 6 + H 2 SO 4 ----------> C 6 H 5 -SO 3 H + H 2 O 3) Benceno + Cloro (+ FeCl 3 ) -----------> ??? C 6 H 6 + Cl 2 ---- (+ FeCl 3 ) ------> C 6 H 5 -Cl + HCl 4) Benceno + Bromuro de etilo (+ FeCl 3 ) -----------> ??? C 6 H 6 + CH 3 -CH 2 Br ---- (+ AlCl 3 ) ------> C 6 H 5 -CH 2 -CH 3 + HBr 4) Benceno + cloruro de tercbutilo (+ FeCl 3 ) -----------> ??? C 6 H 6 + (CH 3 ) 3 -CCl Br ---- (+ AlCl 3 ) ------> C 6 H 5 -C-(CH 3 ) 3 + HCl

37 ADICIÓN Hidrohalogenación: alqueno /ino + halogenuro de hidrógeno ---> halogenuro de alquilo Hidratación: alqueno /ino + agua ---------[H 2 SO 4 ]-------> 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

38 Ejercicios: (adiciones simétricas) Propeno + hidrógeno ------> ??? CH 2 =CH-CH 3 + H 2 ------> CH 3 -CH 2 -CH 3 2-buteno + cloro ------> ??? CH 3 -CH=CH-CH 3 + Cl 2 ------> CH 3 -CHCl-CHCl-CH 3 1,2-butadieno + hidrógeno ------> ??? CH 2 =CH-CH=CH 2 + 2 H 2 ------> CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 Propino + hidrógeno ------> ??? CH ≡ C-CH 3 + 2 H 2 ------> CH 3 -CH 2 -CH 3

39 Ejercicios: (adiciones asimétricas) 1-buteno + cloruro de hidrógeno ------> ??? CH 2 =CH-CH 2 -CH 3 + HCl------> CH 3 -CHCl-CH 2 -CH 3 Propeno + agua ---(H 2 SO 4 )---> ??? CH 2 =CH-CH 3 + H 2 O ---(H 2 SO 4 )---> CH 3 -CHOH-CH 3 1-buteno + bromuro de hidrógeno ------> ??? CH 3 -CH=CH-CH 3 + HBr------> CH 3 -CHBr-CH 2 -CH 3 2-buteno + bromuro de hidrógeno ------> ??? CH 2 =CH-CH 2 -CH 3 + HBr------> CH 3 -CHBr-CH 2 -CH 3

40 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

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42 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.)

43 Ejercicios: Ác acético + etanol ------> ??? CH 3 -COOH + CH 3 -CH 2 -OH ------> CH 3 -COO-CH 2 -CH 3 + H 2 O Ác benzoico + metanol -----> ??? C 6 H 5 -COOH + CH 3 -OH -----> C 6 H 5 -COO-CH 3 + H 2 O

44 JABÓN Las 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.

45 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

46 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:

47 Para cada una de las reacciones: a) CH 3 -CH 2 -COOH + CH 3 OH -------> b) CH 2 =CH 2 + Br 2 -----> c) CH 3 -CH 2 OH ---(H2SO4 y calor) ------> d) CH 3 -CH 2 -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.