QUIMICA ORGANICA I - Departamento de Química Orgánica

QUIMICA ORGANICA I Generalidades Facultad de CC.QQ y Farmacia – USAC QOI(Q) -­‐ 2016 Preparado por: Licda. Nora Guzmán Taxol (Paclitaxel): anLcancerígeno extraído de la corteza de Taxus brevifolia O
O
O
NH
OH
O
O
O
OH
OH O O
O
Taxus br evifolia
O
O
ESTRUCTURA DEL CONOCIMIENTO
EN QUIMICA ORGANICA
Material
faltante
Se construye
como pirámide en
equilibrio sobre
su vértice
Si algo falta …..
La estructura completa
colapsa !!!
ES CURIOSO QUE…
retenemos: 90% de lo que decimos al
hacer algo
70% de lo que decimos al
hablar
ACTIV0
50% de lo que vemos y oímos
30% de lo que vemos
20% de lo que oímos
10% de lo que leemos
PASIVO
….. un estudio psicológico
HISTORIA DE LA QUIMICA PALEOLÍTICO
Descubrimiento del fuego
NEOLÍTICO
Fundición de metales; vidrio; textiles
y teñido; cerveza; vino; mantequilla.
600 a C
F ilósofos griegos: 1as.
Dilucidaciones sistemáticas de la
materia y sus cambios.
Elementos que componían la
materia: fuego, agua, tierra y aire.
460 a 370 a C
Teoría atomista: Demócrito; materia
compuesta por átomos; rechazada
por Aristóteles.
HISTORIA DE LA QUIMICA 1300
Filósofos griegos de Alejandría: conciben la
transmutación de los metales.
Epoca de la Alquimia:
• Tecnología química: purificación de sustancias;
utensilios y aparatos (alambique, destilación
fraccionada).
• Obtención de destilados alcohólicos con altas
concentraciones; whisky y brandy (pequeñas
industrias).
• Obtención de ácido acético y fórmico a partir de
vinagre y hormigas.
XVII y XVIII
Química como ¨Ciencia ¨ en Europa. Primeros
estudios de los gases: Boyle, Hales, Cavendish,
Priestley, Scheele.
1650, 1770
Berzelius y Tobern Bergman: Química Orgánica
es la Química de los organismos vivientes.
HISTORIA DE LA QUIMICA 1650 a Química Neumática: ¨flogisto o terra
1750 pinquis¨explica la combustión.
1743 a Antoine Laurent de Lavoisier:
1794 fundamentos de la Química moderna.
1789: elabora Tabla Periódica con 33
elementos. Estudió la combustión.
Observó que las sustancias orgánicas
diferían de las inorgánicas en su
composición de C, H, y a veces N y P.
XVIII
y XIX
Teoría ¨Vitalista¨: ¨fuerza vital¨ presente sólo
en organismos vivos, responsable de la
formación de los compuestos orgánicos.
1811
Avogadro: Hipótesis del PM de las sustancias
orgánicas.
HISTORIA DE LA QUIMICA 1816
Michel Chevreul: al preparar jabón
obtiene ácidos grasos, no siendo
necesaria la ¨fuerza vital¨.
1828
Friedrich Wöhler sintetiza urea,
primer sustancia obtenida en el
laboratorio
1840 a Síntesis de Kolbe y Berthelot botan
Teoría Vitalista al reconocer al C.
1850
Surge la definición actual de la Química
Orgánica.
XVIII
y XIX
Perfeccionamiento de métodos analíticos
y técnicas analíticas por combustión.
Fórmulas exactas.
HISTORIA DE LA QUIMICA 1800 a
1850
Teorías sobre isomerismo, sustitución.
1852
Edward Frankland: concepto de ¨valencia¨.
1858
Friedrich August Kekulé y Archibald Scott Couper,
independientemente, proponen tetravalencia del C y
su capacidad de formación de enlaces C – C.
Stanislao Canizzaro demuestra Hipótesis de Avogadro
1861
Kekulé introdujo la idea del enlace entre átomos.
Vant’Hoff: propone C tetraédrico (1874).
… en
adelante
…
Maduración de la Química Orgánica como ciencia:
95 % sustancias conocidas son orgánicas.
Industria Química: impacto económico.
Plaguicidas y fertilizantes:  rendimiento agrícola y
obtención de alimentos. Avance en el esclarecimiento de la
vida: Genoma Humano
REVISIÓN DE FUNDAMENTOS
QUIMICA GENERAL
Introducción: Estructura y Enlazamiento Estructura Atómica Estructuras de Lewis Fórmulas Estructurales ESTRUCTURA ATOMICA
PRINCIPIO AUFBAU
- Regla de Hund
- Principio de Exclusion de Pauli
CONFIGURACION ELECTRONICA DE LOS ATOMOS
Revise su texto de Química General
El Núcleo es una Pequeña Fracción del Volumen de un Atomo Orbitales : Probabilidades Orbital 2s: Tiene un Nodo El Orbital p px, py, pz Características del Carbono
•  ElectronegaLvidad intermedia –  Enlace covalente con metales como con no metales •  Posibilidad de unirse a sí mismo formando cadenas. hibridación
2
2 •  Tetravalencia: s p s px py pz 400 kJ/mol (se desprenden 830 kJ/mol al formar 2 enlaces C–H) •  Tamaño pequeño, por lo que es posible que los átomos se aproximen lo suficiente para formar enlaces “π”, formando enlaces dobles y triples (esto no es posible en el Si). Estructuras de Lewis: Metano carbon - 4 valence e
.
.C.
.
1s22s22p2
hydrogen - 1 valence e
H.
1s
Símbolos de Puntos de Lewis: Capa de Valencia LEWIS DOT SYMBOLS FOR COMMON ELEMENTS
GROUP
I
II
III
IV
V
VI
H.
VII
VIII
He
.
.
.
. Be B .
.
.
Li .
C.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Na
Mg
Al
Si
.
.
.
.
.
.
K
Ca
Ge .
.
.
. Sn .
.
.
.N:
.
.
. P:
.
.
.As :
.
.
. Sb :
.
.
: O:
.
.
: S. :
.
:Se
. :
.
:Te
. :
..
.
:F : : Ne :
..
..
.
..
:Ar :
: Cl
.. :
..
..
.
:
: Br
.. : : Kr
..
.
..
:
: I : : Xe
..
..
CONVENCIONES ESTABLECIDAS
1. Un par electrónico compartido (enlace) se
representa como una línea.
( no como C:O )
C O
2. Un par electrónico sin compartir (o libre) se
representa como un par de puntos.
N:
3. El diagrama incluye cargas formales.
H
.. +
O
H
H
DIOXIDO DE CARBONO
..
.O.
..
.
.C .
.
..
. O.
..
..
.O
..
.
C
.
..
.
O
..
C
..
O
..
..
O
..
DIBUJANDO DIAGRAMAS DE LEWIS
1. Cuente y sume el número de electrones de valencia con el que
contribuye cada átomo de la molecula o ion.
.
.
( H + : O. : + . H) = 8 electrones en (H2O)
2. Determine el ordenamiento de los átomos (esqueleto) de la
molécula o ion.
H-O-H
Esto puede conocerlo intuitivamente, o por
algunas reglas o información dada por el profesor.
3. Reste del total, los electrones usados en cada enlace del
esqueleto ( 2 electrones por cada enlace).
(8 - 4) = 4 restantes en (H2O)
4. Asigne los electrones restantes de acuerdo a las
Reglas de Lewis
REGLAS DE LEWIS (recordatorio)
1.  REGLA DEL OCTETO : En un Diagrama de Lewis
completo los atomos del 2º y 3º Periodo tendrán un
octeto completo (8 electrones).
Los átomos de Hydrogeno tendrán un dueto : ( 2
electrons).
2. ENLACES: Estos se construyen cuando un par
de átomos comparten un par de electrones.
Enlaces Simples ( 1 par compartido )
Enlaces Dobles ( 2 pares compartidos )
Enlaces Triples ( 3 pares compartidos )
son permitidos al construir Diagramas de Lewis.
El Hidrogeno , siempre estará monoenlazado.
REGLAS DE LEWIS …continuación
3. PARES ELECTRONICOS.
N:
Los electrones que no forman enlaces
(no-enlazantes o no-compartidos) se distribuyen por
pares.
4. CORRECCIÓN.
La estructura final debe tener el número correcto
(total) de electrones de valencia.
Nitrometano Nitrometano Jene 2 Cargas Formales Formal Charge = [Group #] - [# bonds] - [# non-bonding electron
H
CH3NO2
H
H
O
C
N = 5-4-0 = +1
O = 6-1-6 = -1
N
O
Ambas Estructuras Resonantes Contribuyen a la Estructura Real CH3NO2
H
H
H
C
+
O
-
H
H C
N
O
H
+
O
N
O-
Equ iv al entdeReson
an ce Stru
ctures
2 2Estructuras
Resonancia
Equivalentes
Formas Comunes CaJónicas, Neutras y Aniónicas Proponer Estructuras de Lewis a)  H2CO3 b) O3 c) N2O d) NH3O e) C2H3ClO f) C2H5NO CaracterísJcas de Enlace de los Elementos del 2º Período Saturados con Hidrógeno Todos Jenen la misma Geometría Todos Jenen 4 Regiones de Densidad Electrónica Geometría Tetraédrica Un Hidrocarburo Saturado Hexano
Patrones de Enlazamiento para C, N, and O sp 3
tetra he d ral ge om etry
C
sp 2
trig on al p lan ar
C
sp
line ar
C
C
N
N
O
O
N
Algunas Estructuras de Esqueleto Referencias •  William Price, University of Pennsylvania College of General Studies •  T.W. Graham Solomons Organic Chemistry, 9th EdiLon D •  Donald Pavia •  Fresno •  Vallejos, G. InsLtuto de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile.