Unidad III: Reacciones químicas de Importancia Bioquímica UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL “LISANDRO ALVARADO” DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD PROGRAMA DE MEDICINA QUIMICA ORGANICA Unidad III: Reacciones químicas de Importancia Bioquímica Prof. Keila Torres

Objetivos de la clase Reacciones Orgánicas Ruptura Homolítica Hetererolítica Tipos de reactivo Nucleofílicos Electrofílicos Factores que afectan una reacción

Etanol Oxígeno Dióxido de carbono Agua Reacciones Quimica Proceso mediante el cual una o más sustancias denominadas reactivos y sustratos, sufren un proceso de transformación o combinación para dar lugar a una serie de sustancias denominadas productos. Etanol Oxígeno Dióxido de carbono Agua + CH3CH2OH + 3O2 2 CO2 + 3H2O

Moléculas que participan en una reacción química Flecha: produce Reactivos catalizador A + B AB condiciones Sustrato Producto Temperatura, presión, solventes

Moléculas que participan en una reacción química Sustrato: es un compuesto orgánico que contiene el grupo funcional que va a experimentar el cambio en su estructura. Reactivo: es un compuesto químico que actúa sobre el sustrato para producir una transformación o reacción química. Producto: compuesto con características distintas al sustrato o el reactivo y que se origina después de una reacción. Catalizador: es una sustancia que acelera la velocidad de reacción sin consumirse o alterarse permamentemente.

Ejemplo Sustrato Producto Catalizador H H H H Pb C = C + H2 H – C – C - H H H H H Pb Reactivo

Ruptura Homolíticas Ocurre cuando un enlace covalente formado por el par de electrones, se rompe simétricamente, quedando cada átomo que se separa con un electrón impar. Forma Radicales Libre

Br Br Br + Br (2 Br ) H H (CH4) H C H H C + H Molécula de Bromo Radicales libres de Bromo (átomos) H H (CH4) H C H H C + H Molécula de Metano Radical metilo + Radical hidrógeno

De acuerdo al numero de átomos de carbonos que están unidos al carbono que soporta el electrón impar, los alquílicos se clasifican

Ejemplo Estructuras contribuyentes que dan cuenta de la estabilidad del radical libre etilo

Ruptura Heterolítica Tiene lugar cuando el rompimiento de enlaces covalente ocurre asimétricamente, quedándose uno de los átomos con el par de electrones del enlace - + Forma Iones A(+) catión B(-) anión

La ruptura heterolítica del enlace covalente en un carbono puede dar origen a un carbono positivo (carbocatión) o aun carbono negativo (carboanión) C Z C + + Z - Carbocatión Anión Ruptura herolítica C Z C - + Z + Carboanión Catión

Estabilidad Estabilidad

Ejemplos de carbocationes H H CH3 C Cl CH3 C+ + Cl - CH3 CH3 CH3 C Br CH3 C+ + Br - H H CH3 CH3 CH3 C OH CH3 C+ + - OH

Ejemplo de carbanión H R C CHO H R C CHO - + B- + HB Aldehído Base Carbanión

Tipos de reactivos

Ácidos y bases según Brönsted y Lowry Ácidos: es un especie química (ión o moléculas) capaz de ceder (donar o liberar) H+ Base: es un especie química (ión o moléculas) capaz de aceptar (donar o liberar) H+ NH4+   +    NH2¯        2NH3   ácido +  base  producto de neutralización

Ácidos y bases según Lewis Ácido (reactivo electrofilico): Especie química o molécula capaz de aceptar electrones. Bases (Reactivos Nucleofílicos): Especie química o molécula capaz de donar electrones.

Ejemplos de ácidos y Bases NUCLEÓFILOS R–OH R–O– H2O R–NH2 R – CN R–COO– NH3 OH– halogenuros: Cl–, Br– ELECTRÓFILOS H+ NO2+ NO+ BF3, AlCl3 cationes metálicos: Na+ R3C+ SO3 CH3Cl, CH3–CH2Cl halógenos: Cl2 , Br2

Factores que afectan la reactividad química Efecto del disolvente (solvatación) Factores estructurales (efecto estérico) Factores eléctricos o polares (efecto inductivo y resonancia)

Efecto del disolvente Solvatación Es el proceso en que un ion (soluto) se rodea de moléculas de agua (solvente), estabilizándose de esta manera las cargas. COOH COO- Acido Carboxilato Carboxílico

Efecto estructural Efecto estérico Efecto estructural que se produce por las interacciones espaciales entre grupos de átomos, las cuales impiden o perturban el ataque de un reactivo al centro activo del sustrato. Aldehído Cetona

provocando fracciones de cargas Efecto Electrico Efecto inductivo Efecto producido por uno o mas sustituyentes capaces de repeler o atraer electrones hacia si. provocando fracciones de cargas

Efecto Inductor Positivo y negativo El hidrógeno se toma como referencia (no provoca efecto inductivo) –I : Los sustituyentes atraen los electrones. +I : Los sustituyentes rechazan los electrones. O - O O CH3-C CH3-CH2-C CH3-CH-C OH OH CH3 OH La presencia de dos grupos metilos estabiliza al hidrógeno haciendo al compuesto menos ácido.

Grupos -I Grupos +I -NH3+ - NR3+ - NO2 -CN -COOH -COOR -CHO >C=O  -F -Cl -Br -OH - OR -SH -SR -CH=CH2 -CR=CR2 acetiluro-H -CH3 -CH2R -CHR2 -CR3 -COO-

Efecto Inductivo en el ácido tricloroacético Ejemplo Efecto Inductivo en el ácido tricloroacético El ácido tricloro-acetico presenta tres átomos de cloro los cuales producen un efecto “–I” (tiran de la nube electrónica) y provocan una alta “+” en el átomo de carbono del grupo carboxilo (COOH). El O del OH debe suministrarle parte de sus electrones y se rompe con mayor facilidad el enlace más polarizado (OH).

Orden creciente en cuanto al poder atractor Efecto inductivo Factores de los que depende el efecto inductivo negativo: 1.- Distancia del grupo electrón atrayente 2.-Cantidad de grupos. 3.-Poder atractor del grupo. pKa= 2,86 pKa= 4,05 Orden creciente en cuanto al poder atractor CH3- H- CH2 CH- C6H5- HO-CH3O- I- Br - Cl- F-. pKa= 4,52

2. Resonancia o efectos mesómeros Desplazamiento permanente y espontánea de los electrones π de una molécula o ión.

Todos los enlaces son intermedios entre simples y dobles. CH2=CH–CH=CH2  +CH2–CH=CH–CH2–  –CH2–CH=CH–CH2+ Puede escribirse: CH2—CH—CH—CH2 Todos los enlaces son intermedios entre simples y dobles. A mayor número de formas resonantes mayor estabilidad.

Híbridos de resonancia

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