SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO Departamento Académico UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO Departamento Académico de Ciencias Química Orgánica Mg. Miguel RAMIREZ GUZMAN

Contenido Hidrocarburos Cíclicos y Aromáticos Cicloalcanos. Nomenclatura. Propiedades físicas y químicas Reacciones químicas. Reacciones de identificación. Hidrocarburos aromáticos. Benceno. Propiedades físicas y químicas. Derivados del benceno. Hidrocarburos aromáticos polinucleares.

Cicloalcanos. Los cicloalcanos son alcanos que tienen los extremos de la cadena unidos, formando un ciclo. Tienen dos hidrógenos menos que el alcano del que derivan, por ello su fórmula molecular es CnH2n. Los cicloalcanos son alcanos que contienen anillos de átomos de carbono. Muchos compuestos orgánicos presentes en la naturaleza son cíclicos, por ejemplo los monoterpenos, con 10 átomos de carbono, están presentes en muchas esencias de las plantas.

Nomenclatura. Los cicloalcanos se nombran con el prefijo ciclo- seguido del nombre del alcano con igual número de carbonos. Los cicloalcanos presentan isomería cis/trans. Si el ciclo tiene varios substituyentes se numeran de forma que reciban los números más bajos, y se ordenan por orden alfabético. En caso de que haya varias opciones decidirá el orden de preferencia alfabético de los radicales

Propiedades Físicas y Químicas Presentan mayores puntos de fusión y ebullición que los correspondientes alcanos de igual número de carbonos. La rigidez del anillo permite un mayor número de interacciones intermoleculares, que es necesario romper mediante la aportación de energía, para pasar las moléculas a fase gas. Densidades mayores que los correspondientes alcanos. Poseen mayor estabilidad los ciclos de cinco o seis átomo de carbono con respecto a los de tres o cuatro

Ejercicios

Ciclooctano 1,1-dimetilciclohexano Ciclobutilciclopentano 2-ciclobutilpentano 3-ciclopropil-4,4-dimetiloctano 1,2,4-trietilciclopentano

Métodos de Obtención. Destilación del Petróleo. El ciclopentano, el ciclohexano y varios de sus alquilderivados (metil y etilciclopentano, metilciclohexano, etc) se encuentran en la fracción «nafta» de la destilación del petroleo Hidrocarburos dihalogenados. Se puede cerrar anillos de hidrocarburos dihalogenados en los carbonos extremos con Zn en polvo.

Hidrogenación de cicloalquenos Hidrogenación de cicloalquenos. Cuando se combinan con hidrógeno a temperaturas y presiones elevadas en presencia de níquel como catalizador saturan los dobles enlaces formando cicloalcanos. + H2

Reacciones de los Cicloalcanos. Reaccionan con los halógenos. Al adicionar al cicloalcano un halógeno (bromo, cloro o yodo), en presencia de trióxido de dicromo y calor, ocurre una ruptura en el enlace carbono carbono, separándose el anillo. + Cl2 Cr 2 O 3 ClCH2-CH2-CH2-CH2-CH2Cl Hidrogenación. La adición de hidrógeno a un cicloalcano en presencia de níquel y calor, induce a la ruptura de un enlace sigma carbono carbono, formado un alcano. + H2 Ni CH3-CH2-CH3

Hidrocarburos aromáticos. Los compuestos aromáticos son el benceno y los compuestos de comportamiento químico similar. Las propiedades aromáticas son las que distinguen al benceno de los hidrocarburos alifáticos. La molécula bencénica es un anillo de un tipo muy especial. Hay ciertos compuestos, también anulares, que parecen diferir estructuralmente del benceno y sin embargo se comportan de manera similar. Resulta que estos compuestos se parecen estructuralmente al benceno, en su estructura electrónica básica, por lo que también son aromáticos. La nominación de aromáticos data de los primeros compuestos de este tipo que fueron descubiertos, que se caracterizaban porque las fuentes de donde se obtenían tenían olores agradables en unos casos y en otros era el propio hidrocarburo el que poseía el aroma agradable

En la actualidad, el concepto de aromaticidad no tiene nada que ver con el olor. Un compuesto es aromático cuando: 1- Posee al menos un sistema cíclico plano. 2- Presenta amplia deslocalización de electrones p. 3- Posee elevada estabilidad. 4- Poseen 4n + 2 electrones p ( n= 0, 1, 2, 3,…) Regla de Hückel. 5- Tienen tendencia a las reacciones de sustitución y dificultades para las de adición. Entre los compuestos aromáticos importantes se encuentran todas las hormonas y vitaminas, excepto la vitamina C y sustancias como el trinitrotolueno (TNT) y los gases lacrimógenos.

El nombre genérico de los hidrocarburos aromáticos mono y policíclidos es el de arenos y el de los radicales derivados de los mismos se denominan radicales arilo Los hidrocarburos aromáticos no tienen aplicación médica directa pero sirven, muchos de ellos, como materiales iniciales para la fabricación de éstos.

Benceno. En 1865 el alemán August Kekulé propuso una estructura para el benceno. La fórmula propuesta por Kekulé explicaba en parte las características estructurales del benceno. Kekulé propone una molécula donde cada carbono tiene hibridación sp2, con enlaces dobles alternos, estructura geométrica plana, 6 electrones p, mostrando alta insaturación.

La estructura del benceno es un híbrido de resonancia de dos estructuras contribuyentes: Es por ello que la representación de la estructura del benceno que más se acerca a la realidad es:

La deslocalización de electrones le confiere gran estabilidad a la molécula, por ello las reacciones típicas son de sustitución, esa deslocalización de los 6 electrones p es lo que determina la no existencia de enlaces dobles alternos y que las distancias de enlace C-C sean de un valor medio entre un doble y un simple enlace.

Propiedades Físicas y Químicas. El benceno tiene un punto de fusión de 5,5 °C. Un punto de ebullición de 80,1 °C. Una densidad relativa de 0,88 a 20 °C. Es un líquido incoloro de olor agradable (aroma dulce). Son conocidos sus efectos cancerígenos, y puede resultar venenoso si se inhala en grandes cantidades. Sus vapores son explosivos. El líquido es violentamente inflamable.

A partir del benceno se obtienen numerosos compuestos, como el nitrobenceno. También es empleado en la producción de medicinas y de otros derivados importantes como la anilina y el fenol. El benceno y sus derivados se encuentran incluidos en el grupo químico conocido como compuestos aromáticos. El benceno puro arde con una llama humeante debido a su alto contenido de carbono. Mezclado con grandes proporciones de gasolina constituye un combustible aceptable.

Reacciones Químicas Nitración: Sulfonación:

Halogenación: Alquilación de Friedel-Crafts:

Reacciones de adición Adición de H2: Adición de Cl2:

Nomenclatura. Cuando sobre el anillo de benceno existe un sustituyente, el hidrocarburo se nombra anteponiendo el nombre del radical, seguido de la palabra benceno. Cuando hay dos sustituyentes sobre el anillo de benceno se puede nombrar mediante la correspondiente combinación de localizadores 1,2-, 1,3-, ó 1,4- o bien mediante los prefijos o- (orto), para el 1,2-, meta- para el 1,3- y para- para el 1,4- .

Derivados del Benceno. Monosustituidos: Otros derivados monosustituidos tienen nombres especiales (propios) aceptados por las reglas de la IUPAC.

Derivados di y tri sustituidos: Los tres isómeros posibles para el benceno disustituido se denominan orto, meta y para.

Ejercicios:

Hidrocarburos aromáticos polinucleares.

Moléculas 3D http://www.educaplus.org/moleculas3d/cicloalcanos.html http://www.facmed.unam.mx/deptos/salud/censenanza/spivst/2012/104-07.pdf http://www.monografias.com/trabajos66/el-benceno/el-benceno2.shtml