Semana 17 Hidrocarburos insaturados Semana 17 Hidrocarburos insaturados. Alquenos y Alquinos 2015 Nota: diapositivas con figuras y tablas, proporcionadas por Licda: Lilian Guzmán.

Alquenos Conocidos también como “olefinas”. Oleum = Aceite finnus: afinidad ó apariencia : “ de apariencia aceitosa” Poseen por lo menos un doble enlace C = C Formula General CnH2n ( si solo poseen un doble enlace, deben restarse 2 H por cada doble enlace adicional que posee. Terminación “eno”

LOS ORBITALES p SE TRASLAPAN PARA FORMAR UN ENLACE  ALQUENOS LOS ORBITALES p SE TRASLAPAN PARA FORMAR UN ENLACE  3

Continuación…. Son muy reactivos. Experimentan básicamente reacciones de adición, donde generalmente, NO hay productos secundarios ( excepto oxidación con KMnO4). Generalmente no requieren agente catalítico ( excepto la hidrogenación). También experimentan combustión similar a los alcanos (ésta no es reacción de adición)

ALQUENOS Desempeñan papeles importantes en la biología por ejemplo la sustancia responsable de la maduración de frutas y verduras es el ETENO (ETILENO), miembro mas pequeño de la familia. 5

Muchos de los sabores y aromas generados por ciertas plantas poseen dobles enlaces en sus estructuras. Citronelol Limoneno -felandrena 6

Los dobles enlaces pueden aparecer en la cadena : Aislados C-C-C=C -C-C- ( no tienen ningún patrón) Acumulados C-C=C=C=C- ( se presentan en carbonos contiguos) Alternos C-C=C-C=C-C=C-C=C- (Se presenta un doble enlace-uno simple-un doble- un simple … también llamados CONJUGADOS)

Propiedades físicas de los alquenos en ésta tabla se incluyen como ejemplo a los primeros cinco miembros de ésta familia Fórmula molecular Fórmula estructural Nombre UIQPA Punto de fusión ( °C ) Punto de ebullición ( °C) C2H4 CH2=CH2 Eteno -169 -104 C3H6 CH2=CHCH3 Propeno -185 -47 C4H8 CH2=CHCH2CH3 1-Buteno -130 -6.5 C5H10 CH2=CHCH2CH2CH3 1-Penteno -138 30 C6H12 CH2=CHCH2CH2CH2CH3 1-Hexeno -141 64 En términos generales Al aumentar el Número de carbonos Aumentan los puntos de Fusión y Ebullición

Nomenclatura UIQPA Escoja la cadena carbonada más larga que incluya al doble enlace. Numere la cadena desde el extremo más cercano al doble enlace. Indique la posición del doble enlace a través de un número, y haga terminar en “eno” el nombre de el alcano que lo origina. Si hay otros sustituyentes menciónelos de primero siguiendo las normas ya vistas.

Si hay dos ó más dobles enlaces, use los prefijos di-, tri-, tetra- , de la forma indicada en los ejemplos. De nombre a los que no tienen. CH2=CH -CH=CH2 : 1,3-Butadieno 2) CH2=CH -CH2-CH=CH2 _____________________ 3) CH2= CH CH2 CH=CH CH2CH=CH2 _________________________________ 4) CH3 CH3 2,3-dimetil-1,3-pentadieno CH2= C C =CHCH3 10

Sistema UIQPA para los nombres de los primeros diez alquenos lineales con un doble enlace entre el carbono 1 y 2. NOMBRE ESTRUCTURA Eteno CH2=CH2 Propeno CH2=CHCH3 1-buteno CH2=CHCH2CH3 1-penteno CH2=CHCH2CH2CH3 1-hexeno CH2=CHCH2CH2CH2CH3 1-hepteno CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH3 1-octeno CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH3 1-noneno CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 1-deceno CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 11

CH3-CH2-CH-C=CH2 5. 2,3-dimetil-2-buteno CH2 CH3 6- CH3-CH-C=CH-CH3 Ejercicios de el nombre ó escriba estructura de: CH3-CH=CH-CH2-CH3 4, CH3 CH3-CH2-CH-C=CH2 5. 2,3-dimetil-2-buteno CH2 CH3 6- CH3-CH-C=CH-CH3 CH3 7- Ejercicios de el nombre ó escriba estructura de: CH3-CH=CH-CH2-CH3 4, CH3 CH3-CH2-CH-C=CH2 5. 2,3-dimetil-2-buteno CH2 CH3 6- CH3-CH-C=CH-CH3 CH3 7- 12

Nomenclatura común CH2=CH2 Etileno CH3CH=CH2 Propileno Se cambia la terminación “ano” del alcano que los origina por “ileno”, la posición del doble enlace se da por letras del alfabeto griego. CH2=CH2 Etileno CH3CH=CH2 Propileno CH2=CHCH2CH3 -butileno CH3CH=CHCH3 -butileno CH3C=CH2 Isobutileno CH3

CH3 CH=CHCH3 2-Buteno ó But-2-eno CH3-CH-C=CH-CH3 CH3 2-metil-2-buteno Variaciones en la forma como se indica la posición del doble enlace en la cadena carbonada: CH3 CH=CHCH3 2-Buteno ó But-2-eno CH3-CH-C=CH-CH3 CH3 2-metil-2-buteno 2-metilbut-2-eno

Alquenos simétricos y asimétricos. Simétricos: cuando hay sustituyentes iguales en los carbonos del doble enlace: (ES COMO QUE AL TRAZAR UNA LINEA IMAGINARIA POR EL DOBLE ENLACE, NOS QUEDAN DOS «PORCIONES» IGUALES) Ej: CH3CH=CHCH3 (CH3)2C=C (CH3)2 Asimétricos: si los sustituyentes de los carbonos del doble enlace son diferentes: CH2=CHCH3 (CH3)2C=CHCH3 Note que el número de H es diferente en los carbonos involucrados en el doble enlace, en los alquenos asimétricos.

Reactivos simétricos y asimétricos Simétricos Asimétricos H2 : H-H H2O : H-OH Cl2 : Cl-Cl H2SO4 : HO-SO3H Br2: Br-Br HCl : H-Cl I2 : I-I Aquí se dan ejemplos de los componentes que origina cada uno de los reactivos al adicionarse a un doble enlace.

Hidratación : Requiere CATALÍTICO ÁCIDO. Propiedades Químicas Adición de H2O Hidratación : Requiere CATALÍTICO ÁCIDO. El alqueno adiciona H2O ( H-OH ) convirtiéndose en un alcohol, no hay subproductos y se cumple con la regla de Markovnikov. Regla de Markovnikov: Cuando un reactivo asimétrico se adiciona a un alqueno asimétrico la porción positiva ( en éste caso el Hidrógeno) se adiciona al carbono con mas hidrógenos y la parte negativa ( en éste caso el –OH), al carbono con menos hidrógenos. C = C + H2O - C – C - H OH H2SO4 17

Ejemplos : CH3CH=CH2 + H2O CH3 – CH - CH2 OH H H2SO4 OH CH3 C= CH-CH2CH3 + H2O  CH3-C-CH2CH2CH3 CH3 CH3 Complete la siguiente ecuación: 2-metil-2-buteno + H2O H2SO4 H2SO4 18

HIDROGENACIÓN CH2 = CHCH3 + H2 CH3-CH2CH3 Propeno Propano Al hidrogenar un alqueno se forma el alcano correspondiente( requiere catalítico Pd, Pt, Ni ) . Se adiciona una molécula de H2, por cada doble enlace. CH2 = CHCH3 + H2 CH3-CH2CH3 Propeno Propano H H H H R- C = CH + H:H R – C – C - H H H Pt ,Ni o Pd Pt, Ni o Pd 19

HALOGENACIÓN C=C + X-X -C-C- X X CH3CH=CHCH3 + Cl2 CH3CHCHCH3 Cl Cl Es la adición de Cloro, Bromo, Yodo y Flúor a un doble enlace. Se adiciona una molécula de halógeno ( F2, Cl2, I2, Br2)por cada doble enlace. No necesita agente catalítico. C=C + X-X -C-C- X X CH3CH=CHCH3 + Cl2 CH3CHCHCH3 Cl Cl 20

OXIDACION CON KMnO4 (test de Bayer ) Al reaccionar con KMnO4 los alquenos se oxidan a glicoles ( poseen dos radicales –OH en carbonos vecinos) la manifestación de una reacción positiva es u n color y precipitado café ( MnO2). No necesita catalítico. Ejemplo: CH3CH=CHCH3 + KMnO4  CH3CH-CHCH3 + MnO2 + KOH OH OH C=C + KMnO4 -C - C- OH OH glicol 21

Adición de H2SO4 a un alqueno Los alquenos adicionan H2SO4 en el doble enlace y forman sulfatos ácidos de alquilo . Ejemplo : CH3-CH = CH – CH3 + H2SO4  CH3-CH-CH-CH3 H OSO3H Escriba la adicion del H2SO4 al 2-penteno : (recordar Markovnicov y el H2SO4 se rompe en H y -OSO3H

Ejemplos : Complete las siguientes reacciónes: CH2=CH(CH2)5CH3 + KMnO4  CH2CH(CH2)5CH3 + MnO2 + KOH + H2O 1-octeno OH OH (1.2-octanodiol) Complete las siguientes reacciónes: a) CH3CH=CHCH2CH2CH3 + KMnO4  b ) ____________________+ KMnO4  2,3-pentanodiol + MnO2 +KOH 23

ISOMERIA ISOMEROS DE POSICIÓN y de cadena Tienen la misma formula molecular pero poseen esqueletos de carbono diferentes: Ej: El 1 y 3 son isómeros de posición. El 1y2 y son isómeros de cadena. Note que los tres tienen la misma fórmula molecular: C4H8. CH2=CHCH2CH3 1-BUTENO CH3 CH2=C-CH3 2-METILPROPENO CH3CH=CHCH3 2-BUTENO 24

Isomería cis-trans En los alquenos, no hay rotación alrededor de los carbonos unidos por el doble enlace, entonces unos átomos ó sustutuyentes quedan arriba o abajo del doble enlace: Si al seguir la cadena carbonada principal, todos los carbonos se hallan arriba o abajo del doble enlace, decimos que es el isómero “cis”,pero si una porción de esa cadena está arriba y otra abajo, se dice que es el isómero “trans”. Revisar sección 12.2 de su libro Ejemplo observemos las estructuras del cis-2-buteno y del trans-2-buteno.

H3C CH3 H CH3 C=C C=C H H H3C H cis-2-buteno trans-2-buteno Escriba los isómeros cis y trans del 3-penteno. 26

ALQUINOS Hidrocarburo con al menos un triple enlace carbono-carbono. El mas sencillo es el acetileno Se puede representar (CH ΞCH) ó C2H2 Por ésta razón los alquinos también se conocen como acetilénicos ( derivados del acetileno). - C Ξ C - 27

FORMULA GENERAL Un alquino contiene cuatro átomos de hidrógeno menos que el alcano correspondiente. ( por cada triple enlace adicional, se pierden 4 Hidrógenos). CnH2n-2 28

NOMENCLATURA sistema común Los alquinos se nombran como derivados del alquino más sencillo , el acetileno,. En éste caso, se da el nombre de los radicales a la par del triple enlace y a continuación la palabra acetileno. Si el mismo radical se repite dos veces se usa prefijo «di» HCΞCH Acetileno CH3CΞCH Metilacetileno CH3CH2C ΞCH Etilacetileno CH3CΞCCH3 Dimetilacetileno CH3CH2CH2CΞCH n-propilacetileno CH3CH2CΞCCH3 etilmetilacetileno 29

Sistema UIQPA El procedimiento para dar nombre a los alquinos es igual al que se utiliza para los alquenos. Para indicar la presencia del triple enlace en el compuesto se usa el sufijo -ino que debe agregarse a la raíz del alcano básico., Recuerde a partir de cuatro carbonos, debe usarse un número para indicar la posición del triple enlace. 30

Nombre común Nombre UIQPA HC ΞCH Acetileno Etino CH3C ΞCH Metilacetileno Propino CH3CH2C ΞCH Etilacetileno 1-butino CH3C ΞCCH3 dimetilacetileno 2-butino CH3CH2CH2CΞCH n-propilacetileno 1-pentino CH3CH2CΞCCH3 etilmetilacetileno 2-pentino CH3CHCΞCH CH3 Isopropilacetileno 3-metil-1-butino 31

Ejercicios: De nombre o escriba estructuras de los sigs compuestos. 4) CH3 1) CH3 CH2CCH2CΞCCH3 ____________________________________ CH2CH3 5) _________________________________ 2) CH3CH2CΞCCH3 6) _____________________ _____________________ 7) 3) 4-etil-2-heptino ______________________ 32