Química Orgánica

1. Introducción a la reactividad de los compuestos

orgánicos

2. Estudio de los principales tipos de reacciones

orgánicas: Sustitución, adición, eliminación y

oxidación-reducción.

3. Ejemplos característicos de reacciones orgánicas de

interés, con especial referencia a la obtención de

alcoholes, ácidos y ésteres; propiedades e

importancia de los mismos.

4. Polímeros y reacciones de polimerización.

5. Utilización de sustancias orgánicas en el desarrollo

de la sociedad actual. Problemas medioambientales.

6. La síntesis de medicamentos.

7. Importancia y repercusiones de la industria química

orgánica.

Patricio Gómez Lesarri

Objetivos

1. Describir las características de una serie homóloga

2. Nombrar los posibles isómeros estructurales

3. Describir las reacciones de combustión y halogenación de alcanos

4. Describir las reacciones de polimeración de alquenos

5. Describir las oxidaciones de alcoholes primarios y secundarios

6. Explicar los mecanismos de sustitución SN1 y SN

2

7. Describir los mecanismo de AE. Regla de Markonikov

8. Describa el mecanismo de AN: cianhidrinas

9. Describa el mecanismo de la Eliminación de alcoholes

10. Describa las reacciones de A-E: condensaciones

11. Explique la hidrólisis de los derivados halogenados del benceno

12. Describa las reacciones de los reactivos de Grignard con agua, aldehidos y cetonas

13. Describa las propiedades ácido–base de fenoles, ácidos y aminas

1. Introducción a la reactividad

de los compuestos orgánicos Esqueleto hidrocarbonado

apolar: inercia química

Reactividad concentrada en

insaturaciones (enlaces π) o

en enlaces polares

Efecto inductivo

Efecto mesómero

1. Efecto inductivo

Efecto de transmisión de

carga eléctrica a lo largo de

la cadena de un compuesto

orgánica por inducción

eléctrica desde un enlace polar

© Universitat Politécnica de Valencia

1. Efecto mesómero Efecto causado por los sustituyentes a un átomo de carbono que

pueden aportar (+ M) o captar electrones (- M) al resto de lamolécula mediante formas resonantes relevantes

Fue establecido por R. Ingold en 1938

1. Tipos de ruptura de enlace Heterolítica: el enlace se rompe mediante

un reparto asimétrico de los electrones,que son retenidos por el átomo máselectronegativo. Se forman iones:carbocationes o carbaniones

Homolítica: se produce un repartoequitativo de electrones, con formación deradicales, especies con electronesdesapareados

Intermedios de reacción: especies que seforman transitoriamente a lo largo del cursode la reacción.

Estabilidad 3º > 2º > 1º (efecto inductivo)

1. Halogenación de alcanos

Fase de iniciación (UV)

Fase de propagación

Fase de terminación

1. Tipos de reactivos orgánicos Nucleófilo: reactivo que

tiene afinidad por los centrosde cargas positivos ocarbocationes. Son aniones obases de Lewis. EjemplosNH3, OH-, etc

Electrófilo: reactivo que tieneafinidad por los centros decarga negativa o carbaniones.Son cationes o ácidos deLewis. Ejemplos: H+

2. Tipos principales de reacciones orgánicas

Sustitución: se sustituyen un

átomo o grupo de átomos por

otro

Adición: se agrega un átomo a

un doble enlace

Eliminación: se produce la

salida de un grupo de átomos

Adición-eliminación

(condensación)

Oxidación-reducción

2. Sustitución nucleófila (SN2)

Reacción de los derivados

halogenados (inertes) con

hidróxidos

R-X + NaOH (dil) ROH + Cl-

SN2 (Bimolecular): entrada

del hidroxilo concertada con

la salida del grupo

Orden de reacción: 2

Selectividad estereoquímica

v =K. RX[ ]. OH -éë

ùû

2. Sustitución nucleófila (SN1)

R-X + NaOH (dil) ROH + Cl-

SN1 (Unimolecular): eliminación del

grupo saliente, formación de un

carbocatión y entrada del hidroxilo

Estabilidad del carbocatión

intermedio: carbocatión terciario

Impedimento estérico

Orden de reacción: 1

Mezclas racémicas

v =K. RX[ ]

2. Sustitución nucleófila en arenos

Sustitución nucleófila en en

cadena lateral similar a las

cadenas alifáticas

Sustitución nucleófila en el anillo

impedida por la densidad

electrónica del benceno

2. Adición electrófila AE : adición sobre dobles o

triples enlaces de hidrácidos

C=C + HX CH-CX

Regla de Markownikov:

Adición de H sobre el

átomo con más

hidrógenos

(Formación del

carbocatión más

estable)

2. Adición electrófila

Adición sobre dobles o triples de

bromo (agua de bromo) es un

ensayo para saber si el hidrocarburo

es saturado

C=C + Br2 (aq) CBr-CBr

(naranja/amarillo) (incoloro)

Adición de H2 ( catalizada con

platino) (fabricación de margarinas)

Adición de agua (a. Fosfórico )

2. Adición nucleófila AN : adición sobre grupo carbonilo de nucleófilo o formación

de cianhidrinas

R-C=O + CN- RCOH-CN

2. Adición nucleófila

Hidrólisis ácida de las cianhidrinas

Síntesis de α hidroxiácidos

Adición de un átomo de carbono a

la cadena principal

2. Eliminación E : deshidratación de alcoholes

con ácido sulfúrico

ROH + H2SO4 H2O + alqueno

Regla de Saytzev:

Formación del alqueno

más ramificado, más

estable

termodinámicamente

3. Reacciones de condensación

adición / eliminación

AE : esterificación o formación de

amidas

RCOOH + R´OH + H+ R-COO-R´ + H2O

Esterificación: medio ácido

Saponificación: medio básico

3. Reactivos de Grignard Compuestos organometálicos:

enlace carbono –metal

Reacción con grupo carbonilo

para formar alcoholes medio éter

Reacción con CO2 forma ácidos

carboxílicos

Medio acuoso: alcanos

3. Reacciones redox Oxidación: ganancia de

oxígeno o pérdida de hidrógeno

Oxidantes: K2Cr2O7 o KMnO4

Alcohol 1º aldehído

ácido

Alcohol 2º cetona

Alcohol 3º requiere enlace C-H

Reducción: ganancia de

hidrógeno o pérdida de oxígeno

Reductores: H2 Pt catalizador

Alquino, alqueno alcano

3. Reacciones ácido-base Ácido carboxílicos

Aumento de la acidez con grupos que

ejerzan efecto inductivo electrón

atrayente: estabilizan la carga del ión

carboxilato)

3. Reacciones ácido-base

Aminas

Efecto inductivo electrón

donador (alquilos) aumentan la

basicidad de las aminas

3. Introducción a la síntesis orgánica

Alqueno cetona

Adición (alcohol 2º)

Oxidación a cetona

CH3 -CH =CH -CH3

H2O/H3PO4¾ ®¾¾¾ CH3 -CH2CHOH -CH3

CH3 -CH2 -CHOH -CH3

H+ /H2Cr2O7¾ ®¾¾¾ CH3 -CH2 -CO-CH3

4. Polímeros

Polímero: estructura formada

por repetición de unidades

básicas (monómeros)

Lineales y ramificados

Homopolímeros y copolímeros

Termoestables y termolábiles

Vulcanización

4. Polímeros de adición

Polímeros de adición : estructura

formada por reacción de adición

de los monómeros: PET, teflón...

4. Polímeros de condensación

Polímeros de condensación

Reacción de condensación

de poliésteres o poliamidas

4. Problemas medioambientales

Vida media de los

plásticos en torno a

los cien años

Reciclaje