1.3.3 Grado de insaturación de compuestos orgánicos: UNIDAD 1 (P.XIV) 1.3.3 Grado de insaturación de compuestos orgánicos: CnH2n+2 Compuesto Orgánico saturado fórmula: Compuesto monoinsaturado: CnH2n Compuesto diinsaturado: CnH2n-2 Compuesto triinsaturado: CnH2n-4 Tipos de insaturaciones: Un Doble enlace C=C (1 insaturación) Un Triple enlace C≡C (2 insaturaciones) Un Ciclo (1 insaturación) Lic. Walter de la Roca 1

¿Qué estructuras posibles tengo para el anterior compuesto? ¿Cómo calculo el número de insaturaciones? # Insaturaciones = {H (teóricos saturado) – H (tenemos)} / 2 H (teóricos saturado) = 2n + 2 # Insaturaciones = ((6*2+2) – 8) / 2 # Insaturaciones = 3 ¿Qué estructuras posibles tengo para el anterior compuesto? ¿Alguna otra estructura? Lic. Walter de la Roca

a.C4H6Cl2 ¿Cuántas Insaturaciones? Cuando los compuestos orgánicos tienen Heteroátomos: Si el compuesto orgánico tiene halógeno, como el mismo sustituye un hidrógeno de la cadena carbonada se suma la cantidad como fuera un hidrógeno más: a.C4H6Cl2 ¿Cuántas Insaturaciones? b.C8H4Cl2Br2 ¿Cuántas Insaturaciones? ¿Posible estructuras? a. Insaturaciones = ((4*2+2) – (6 H + 2 Cl))/2 = 1 ¿Posibles estructuras? b. Insaturaciones = ((8*2+2) – (4 H + 2 Cl+ 2Br))/2 = 5 ¿Posibles estructuras? Lic. Walter de la Roca 3

a.C5H8O ¿Cuántas Insaturaciones? ¿Posibles estructuras? Si el compuesto orgánico tiene oxígeno, como alcohol mismo sustituye un hidrógeno con –OH pero da también un hidrógeno, por lo cual no afecta el calculo: a.C5H8O ¿Cuántas Insaturaciones? ¿Posibles estructuras? b.C7H6O2 ¿Cuántas Insaturaciones? ¿Posible estructuras? a. Insaturaciones = ((5*2+2) – (8 H)/2 = 2 ¿Posibles estructuras? b. Insaturaciones = ((7*2+2) – (6 H)/2 = 5 ¿Posibles estructuras? Lic. Walter de la Roca 4

C5H11N ¿Cuántas Insaturaciones? ¿Posibles estructuras? Si el compuesto orgánico tiene nitrógeno, como amino mismo sustituye un hidrógeno con –NH2 pero da un hidrógeno de más de lo que sustituye, por lo cual hay que restar el número de nitrógenos a los hidrógenos: C5H11N ¿Cuántas Insaturaciones? ¿Posibles estructuras? C9H10N2 ¿Cuántas Insaturaciones? ¿Posible estructuras? a. Insaturaciones = ((5*2+2) – (11 H - 1 N)/2 = 1 ¿Posibles estructuras? b. Insaturaciones = ((9*2+2) – (10 H – 2N)/2 = 6 ¿Posibles estructuras? Lic. Walter de la Roca

Índice de deficiencia de hidrógeno (IDH) Es el número de hidrogeno molecular que se necesita para saturar totalmente un mol de un compuesto insaturado (dobles enlaces) Según la siguientes reacciones generales: Calculo de IDH: IDH = (# Carbonos) - (# H/2) - (# X / 2) + (N / 2 ) + 1 Donde X = halógenos. Note que los átomos divalentes (oxígeno y azufre) no están contenidos en la fórmula. Lic. Walter de la Roca 6

Para el siguiente compuesto C7H7NO tendría un IDH: Analizando la formula anterior C7H7NO es 5 que posibles estructuras podrían ser: ¿Alguna otras más? Comparando C6H6 ,C6H12 y C6H14 ¿Cuáles serían los resultados? IDH (C6H6) = 6 - 6/2 + 1 = 4 IDH (C6H12) = 6 - 12/2 + 1 = 1 IDH (C6H14) = 6 - 14/2 + 1 = 0 Lic. Walter de la Roca 7

Posibles de anteriores fórmulas moleculares: estructuras ¿Alguna estructura más? Lic. Walter de la Roca

1.3.4 Efecto resonancia: Es un movimiento de electrones en un compuesto orgánico, que se da cuando existen insaturaciones conjugadas (dobles o triples enlaces, que se separan por un simple enlace), la conjugación provoca que los orbitales “p” estén conectados. Lic. Walter de la Roca Lic. Walter de la Roca

¿Cómo se realiza la resonancia ó el movimiento de los electrones en dobles enlaces conjugados? Enlaces “π” conjugados implica que están traslapados los orbitales “p”, en este traslape se presenta el movimiento de electrones. Lic. Walter de la Roca

¿Cuántas estructuras de resonancia tenemos? A continuación se detalla como se mueven los electrones en el 1,3-hexadieno ¿Cuántas estructuras de resonancia tenemos? Lic. Walter de la Roca

¿Hay alguna estructura más estable ? Tenemos cuatro estructuras de resonancia sin contar la original ó cinco contando la original ¿Hay alguna estructura más estable ? A más estructuras de resonancia aumenta la estabilidad, debido a que hay más átomos que comparten la carga ¿Cuál es el efecto de la resonancia? Aumenta la estabilidad del compuesto pues más átomos comparten la carga, y esto lo hace menos reactivo, comparado con un compuesto que no posea resonancia. Lic. Walter de la Roca

Si debido a que tiene las insaturaciones conjugadas Hay diferencia en la resonancia si entre las insaturaciones conjugadas existen heteroátomos como serian el nitrógeno y oxígeno, pues SI debido a su electronegatividad mayor al carbono ellos atraerían a los electrones hacia si. Y pueden presentarse estructuras de resonancia más estables como se mostrarán a continuación: ¿Tendrá resonancia? Si debido a que tiene las insaturaciones conjugadas Lic. Walter de la Roca

¿Cuáles serán sus estructuras de resonancia? Las estructuras de resonancia es cada posible representación del movimiento de los electrones que se pueden mover para un extremo o el otro de las insaturaciones conjugadas, en esta caso hay cinco con el compuesto original. Lic. Walter de la Roca

¿Habrá alguna estructura de resonancia más estable en las anteriores? Porque en este caso el nitrógeno el más electronegativo tiene la carga negativa y además las cargas están lo más separado posible ¿Habrá alguna estructura de resonancia más inestable? Porque en este caso el nitrógeno tiene una carga positiva y siendo el más electronegativo que el carbono la puede soportar menos. Lic. Walter de la Roca

¿Y qué pasaría si en lugar de nitrógeno fuera oxigeno ¿Y qué pasaría si en lugar de nitrógeno fuera oxigeno? ¿Podrá soportar más o menos la carga positiva? Además podemos presentar un resumen por donde se mueven los electrones que se denomina híbrido de resonancia que para el anterior compuesto sería: Las líneas punteadas nos muestran por donde se mueven los electrones, o sea que los mismos están deslocalizados. A continuación podemos distinguir dos tipos de efectos de resonancia que puede ser atractor ó donador (dador) ó como vimos en el inductivo positivo o negativo, como se muestra a continuación: Lic. Walter de la Roca

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Los grupos atractores serán deficientes en electrones, tendrán por lo general carga positiva y los grupos donadores serán ricos en electrones ó con carga negativa. Lic. Walter de la Roca Lic. Walter de la Roca

Efecto resonante atractor del grupo O=N- en resonancia con alqueno Un concepto importante de la resonancia es que estabiliza el sistema, debido a que en todos los casos la carga positiva o negativa se comparte entre más átomos, lo que causa una estabilización extra, y esto implica que el sistema en general es más estable, y además puede reaccionar en forma diferente a los sistemas no conjugados. Efecto resonante atractor del grupo O=N- en resonancia con alqueno Lic. Walter de la Roca Lic. Walter de la Roca

Conclusiones del efecto de resonancia: La resonancia es un movimiento de electrones La resonancia se presenta cuando existen dobles enlaces conjugados. La resonancia da a la molécula mayor estabilidad debido a que la carga la comparten más átomos. Entre más estructuras de resonancia posea un compuesto más estable será. La resonancia baja la reactividad de los compuestos. Pueden existir estructuras de resonancia con mayor estabilidad debido a la presencia de heteroátomos. La distancia no afecta como en el caso del efecto inductivo. Tiene una mayor influencia que el efecto inductivo. Lic. Walter de la Roca

Ejemplos: Lic. Walter de la Roca

¿Cuántas estructuras de resonancia? ¿Cuál es la más estable? ¿Cuál es la menos estable? Trabajo en grupo de dos alumnos: Grupo A Grupo B Sección C Dibujar todas las estructuras de resonancia Dibuje el híbrido de resonancia Identifique la estructura más estable si la hubiera Identifique la estructura más inestable si la hubiera Lic. Walter de la Roca

Analicemos la regla de Zaitsev 1.3.5 Estabilidad de Alquenos: Mientras más sustituido este el alqueno, más estable es la regla llamada :Zaitsev Analicemos la regla de Zaitsev Lic. Walter de la Roca

¿Cuál emitió más energía? El 1-buteno ¿Es el más estable o menos estable comparado con el (E)-2-buteno? Es menos estable. ¿Cuál es la diferencia de estabilidades? La diferencia en la energías de hidrogenación (-30.3-(-27.6)) = 2.7 Kcal/mol ¿Qué podemos concluir de los dos alquenos? Que el 1-buteno es 2.7 Kcal/mol más inestable que el (E)-2-buteno Lic. Walter de la Roca

Ó que el (E)-2-buteno es 2.7 Kcal/mol más estable que el 1-buteno. En el siguiente diagrama ¿Qué letra le correspondería a cada al 1-buteno y al (E)-2-buteno en el siguiente diagrama: Lic. Walter de la Roca

Estabilidad entre isómeros Cis-Trans ¿Cuál es más estable Cis- o Trans? Lic. Walter de la Roca

La diferencia de energía entre isómeros del 2-buteno sería de 4 KJ/mol Lic. Walter de la Roca

Tabla de estabilidades de alquenos: A sería el 1-buteno y B sería el (E)-2-buteno Tabla de estabilidades de alquenos: (*) (*)Todos los valores de calor de hidrogenación son negativos Lic. Walter de la Roca

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¿Qué aprendimos en la presentación? Insaturaciones en compuestos orgánicos Tipos de insaturaciones Influencia de heteroátomos en las fórmulas moleculares de compuestos orgánicos Índice de deficiencia de hidrógenos (IDH) Resonancia fundamentos y reglas Estabilidad de dobles enlaces, Regla de Zaitsev Comparación de energías de combustión de dobles enlaces sustituidos. Lic. Walter de la Roca