SEMANA 17 HIDROCARBUROS INSATURADOS QUÍMICA 2016

HIDROCARBUROS INSATURADOS Alquenos y alquinos de cadena abierta Hidrocarburos insaturados: definición, representación y formula general. Nomenclatura UIQPA: Alquenos (dienos y trienos) y Alquinos Nombres Comunes de: Alquenos (etileno, propileno, butileno e isobutileno) y Alquinos (acetilenos) Propiedades físicas de alquenos. Reacciones químicas de alquenos: Adición de: hidrógeno, halógenos y agua aplicando Regla de Markovnikov H2SO4 Oxidación con KMnO4 Isomería de posición y geométrica Aplicación de los conceptos en la salud y el ambiente. Laboratorio: Propiedades químicas de Hidrocarburos

ALQUENOS (se identifican por sus nombres terminados en eno) Otro nombre: OLEFINAS (apariencia aceitosa) La función química es el doble enlace. Son hidrocarburos que presentan en su estructura 1 ó más dobles enlaces. Fórmula General CnH2n (isómeros de cicloalcanos CnH2n) Son muy reactivos (dan reacciones de adición) -CH2-CH = CH-CH2-

Importancia El doble enlace es muy común a nivel molecular de la vida en particular en lipidos (grasas y aceites) La sustancia responsable de la maduración de las frutas es el ETENO (común:Etileno), homólogo mas pequeño de la familia de los alquenos.

NOMENCLATURA Sistema común Los nombres comunes de los alquenos tienen la terminación ileno

Nomenclatura UIQPA (son las reglas básicas de alcanos con algunas modificaciones) Buscar la cadena carbonada más larga que incluya al doble enlace. Este será el alqueno básico. Numerar la cadena empezando en el extremo donde le queden los # más pequeño a los C con doble enlace. Indicar la posición del doble enlace escribiendo el # menor de los dos C=C antes del nombre básico. Nombrar con terminación eno. Si hay otros sustituyentes se nombran siguiendo las reglas ya aprendidas para los alcanos.

Ejemplos UIQPA de alquenos con doble enlace entre los carbonos 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

EJEMPLO: Hepteno 4-Etil-6-metil-3-hepteno 3-DOBLE ENLACE 4- Etil 1 2 3 4 5 6 7 Hepteno 3-DOBLE ENLACE 4- Etil 6- Metil 4-Etil-6-metil-3-hepteno

Ejercicios : 1. CH3-CH=CH-CH2-CH3 2. 5-etil-4-metil-1-hepteno 3. 2,3-dimetil-2-buteno 4. 5-etil-4-metil-1.

Si hay dos ó más dobles enlaces, usar los prefijos di-,tri-,tetra-, antes de la terminación eno. CH2=CH -CH=CH2 1,3-Butadieno 2) CH2=CH -CH2-CH=CH2 3) CH2= CH-CH2-CH=CH-CH2 -CH=CH2 4) CH3 CH3 CH2= C C=CHCH3

Propiedades Físicas de los Alquenos Los alquenos y los alcanos con el mismo # de Carbonos tienen propiedades físicas muy similares. Los alquenos son insolubles en H2O Son solubles en disolventes orgánicos Son menos densos que el agua. El punto de ebullición, y fusión aumenta al aumentar el número de Carbonos presentes en la cadena. Las ramificaciones disminuyen el punto de ebullición.

Reacciones de los Alquenos: Propiedades Químicas Los alquenos experimentan reacciones de ADICIÓN, significa que se rompe el doble enlace y en esos enlaces libres se enlazan o adicionan los reactivos. Algunas reacciones que revisaremos: Reacciones de los Alquenos: Hidrogenación Halogenación Adición de Agua (Hidratación) Con H2SO4 Oxidación con KMnO4 (Test de Baeyer)

Los alquenos pueden ser simétricos o asimétricos. Simétricos: los dos carbonos que forman el doble enlace tienen unidos sustituyentes iguales y el contienen el mismo numero de hidrógenos. Ejemplo: CH3CH=CHCH3 (CH3)2C=C (CH3)2 Asimétricos: los dos carbonos que forman el doble enlace tiene unidos diferentes sustituyentes y contienen número desiguales de hidrógenos. CH2=CHCH3 (CH3)2C=CHCH3

Reactivos simétricos y asimétricos SIMETRICOS ASIMETRICOS H2 H - H H2O H - OH Cl2 Cl -Cl HCl H - Cl Br2 Br-Br H2SO4 HO- HSO3 I2 I -I

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. Se forman Alcanos. 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

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). Se forman derivados dihalogenados. C=C + X-X -C-C- X X CH3CH=CHCH3 + Cl2 CH3CHCHCH3 Cl Cl

Adición de Agua ó Hidratación (H2O ó H-OH es un reactivo asimétrico) Cuando se hidrata un alqueno se forma un alcohol (requiere catalítico ácido (H2SO4). Según la simetría del alqueno la adición será: A) Reacción de Alquenos simétricos con H2O: CH2= CH2 + H2O CH2-CH2 H OH C = C +H2O C – C - H OH H2SO4 H2SO4

B) Reacción de Alquenos Asimétricos con H2O: Debe utilizarse la Regla de Markovnikov: REGLA DE MARKOVNIKOV: (se aplica a moléculas asimétricas) Cuando un reactivo asimétrico se adiciona a un alqueno asimétrico, la parte positiva del reactivo (en este caso el H) se adiciona al carbono con más hidrógenos y la parte negativa (en este caso el OH) se une al C con menos H. alqueno asimétrico CH3CH=CH2 + H2O CH3 – CH - CH2 OH H ALCOHOL H2SO4

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

Reacción de Alquenos con Acido Sulfúrico (H2SO4) Al reaccionar un alqueno con ácido sulfúrico produce sulfato ácido de alquilo Sulfato ácido de alquilo (coloración naranja-café)

OXIDACION CON KMnO4 (test de Bayer ) Los alquenos reaccionan con KMnO4 y se oxidan a glicoles (alcoholes polihidroxilados que tienen dos radicales –OH en carbonos vecinos). La manifestación de una reacción positiva es un color y precipitado café del MnO2. No necesita catalítico. Ejemplo: CH3CH=CHCH3 + KMnO4  CH3CH-CHCH3 + MnO2 + KOH OH OH prec.café C=C + KMnO4 -C - C- OH OH glicol

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

ISOMERIA en los alquenos ISOMEROS DE CADENA: Tienen la misma formula molecular y diferente formula estructural. ISOMEROS DE POSICIÓN: Igual formula molecular y diferente posición del doble enlace. Ej: C4H8 El 1 y 3 son isómeros de posición. El 1y2 y son isómeros de cadena. 1. CH2=CHCH2CH3 1-BUTENO 2. CH3 CH2=C-CH3 2-METILPROPENO 3. CH3CH=CHCH3 2-BUTENO

Isomería Geométrica: cis-trans El enlace covalente doble es rígido, no tiene rotación como el enlace covalente simple. En los alquenos, los átomos ó sustutuyentes pueden quedar arriba o abajo del doble enlace y esto dará lugar a la formación de isómeros cis o trans. El isómero cis contiene los dos sustituyentes del mismo lado del doble enlace (los dos arriba o los dos abajo del doble enlace). El isómero trans contiene los dos sustituyente en lados opuestos del doble enlace (uno arriba y el otro abajo del doble enlace). Para identificar los isómeros cis y trans debe utilizarse una fórmula que presente la orientación de los sustituyentes unidos a los carbonos del doble enlace. Ej: 2-buteno CH3CH=CHCH3

H3C CH3 H CH3 C=C C=C H H H3C H Ej: CH3CH=CHCH3 Debe escribirse asi: cis-2-buteno trans-2-buteno Escriba los isómeros cis y trans del 3-penteno. Ej: CH3CH=CHCH3 Debe escribirse asi:

Otro ejemplo de isomería geométrica cis-trans: CH3 H C = C H Cl CH3 Cl C = C H H trans-1-cloro-1-propeno cis-1-cloro-1-propeno

ALQUINOS Son hidrocarburo que presentan 1 o más triples enlaces en su estructura. El alquino mas sencillo es el CHΞCH acetileno (común) o etino (UIQPA) REPRESENTACIÓN GENERAL FORMULA GENERAL - C Ξ C - CnH2n-2

NOMENCLATURA sistema común Los alquinos se nombran como derivados del alquino más sencillo , el acetileno. Se mencionan en orden alfabético los radicales unidos a cada lado del triple enlace y se termina el nombre con la palabra acetileno. Si el mismo radical se repite se usan prefijos di, tri, etc. HCΞCH Acetileno CH3CΞCH Metilacetileno CH3CH2C ΞCH Etilacetileno CH3CΞCCH3 Dimetilacetileno CH3CH2CH2CΞCH n-propilacetileno CH3CH2CΞCCH3 etilmetilacetileno 28

Sistema UIQPA El procedimiento para dar nombre a los alquinos es igual al que se utiliza para los alquenos. El nombre básico lleva la terminación ino que indica la presencia del triple enlace en el compuesto.

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

Ejercicios: nombre o escriba las estructuras 4. CH3 1. CH3 CH2CCH2CΞCCH3 CH2CH3 2. CH3CH2CΞCCH3 5. 6. 3. 4-etil-2-heptino 31