Compuestos con Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Azufre

COMPUESTOS CON C. H. O. N. Y S 1535
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA
UBICACIÓN SEMESTRE
5o.
TIPO DE ASIGNATURA TEÓRICO-PRÁCTICA
NÚMERO DE HORAS/SEMANA Teoría 3 Práctica 4
CREITOS 10
INTRODUCCIÓN.
Durante este curso se utilizarán los conocimientos adquiridos en los cursos de Química
Orgánica anteriores. Se tratarán, además, las propiedades físicas y químicas de los grupos
funcionales más importantes que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y
azufre: considerando que el conocimiento de estos compuestos es básico para la formación
de un profesional de la Química. En el presente curso se resaltará también la importancia
industrial, biológica y química de estos compuestos.
Objetivos Generales de Aprendizaje.
Al finalizar el curso, los alumnos:
Conocerán los fundamentos teóricos de los compuestos de importantes que
contengan carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre.
Reconocerán los grupos funcionales presentes en los compuestos anteriores en
función de su estructura química.
Conocerán algunos métodos de obtención de los compuestos que contengan estos
grupos funcionales.
Podrán predecir el comportamiento de estos grupos funcionales frente a diferentes
reactivos químicos.
Utilizarán algunos métodos para transformar estos compuestos en otros que tengan
grupos funcionales diferentes.
Nombrarán, caracterizarán y usarán los siguientes compuestos: alcoholes, tioles,
éteres, tioéteres, ácidos sulfónicos, sulfóxidos, sulfonas, compuestos nitro, aminas, sales de
diazonio, fenoles y tiofenoles.
UNIDAD 1.-
A L C O H O L E S.
6 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Conocerán la nomenclatura de los alcoholes.
Aplicarán los métodos de preparación de los alcoholes.
Describirán las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas de los alcoholes.
CONTENIDO.
Estructura de los alcoholes. Clasificación. Nomenclatura de los alcoholes. Oficial. Común.
Derivada del carbinol. Propiedades físicas. Alcoholes. Puente de hidrógeno, puntos de
ebullición y solubilidad en agua. Características espectroscópicas de los alcoholes.
Preparación de alcoholes. Métodos industriales para: Metanol, Etanol, Isopropanol
Ciclohexanol. Alcoholes a partir de ácidos grasos. Métodos generales para sintetizar
alcoholes. Hidratación de alquenos (mecanismo). Oximercuración demercuración
(mecanismo). Hidroboración (mecanismo). Desplazamiento nucleofílico sobre derivados
halogenados (mecanismo). Grignard (mecanismo). Métodos de reducción. Reducción de
ésteres, ácidos, aldehídos. Reacciones de alcoholes. Formación de sales. Formación de
éteres. Síntesis Williamson (mecanismo). Formación de éteres con ácidos carboxílicos y
con ácidos sulfónicos (mecanismo). Reacción de los alcoholes con ácidos halogenados: Hi,
HBr, HCI. Diferencias en la reactividad de alcoholes primarios, secundarios y terciarios;
substitución vs. eliminación. Reacción de deshidratación de los alcoholes (mecanismo).
Reacción de los alcoholes con haluros de fósforo y con el cloruro de tionilo. Reacciones de
oxidación de los alcoholes. Jones, Collins, otros oxidantes. Síntesis de compuestos
orgánicos usando alcoholes como materias primas.
UNIDAD 2.-
T I O L E S
3 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Conocerán las propiedades químicas más importantes de estos compuestos,
resaltando el carácter ácido de los mismos.
Emplearán algunos métodos usuales en la obtención de tioles.
Identificarán el tipo de reacciones en que se presentan estos compuestos.
CONTENIDO.
Nomenclatura. Propiedades físicas, espectroscopía y químicas. Especies formadas por la
ruptura del enlace n-S-H-. Métodos de síntesis. A partir de halogenuros de alquilo y
compuestos con azufre (M+SH, Na2, S-S8, tiorea, kantatos y tiocianatos). A partir de
reactivos de Grignard y azufre elemental. A partir de olefinas y ácido sulfhídrico.
Reacciones principales. Con bases, formación de tiolatos. Oxidación del átomo de azufre
con KMnO4, obtención de ácidos sulfónicos. Reacción de tiolatos y tioles con diferentes
electrófilos (halogenuros de alquilo, epóxidos, halogenuros de ácido). Oxidación para
formar disulfuros.
UNIDAD 3.-
É T E R E S.
3 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Conocerán la nomenclatura del apoyo funcional éter.
Las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas de los éteres.
Los mecanismos de las reacciones características del grupo funcional.
Los métodos sintéticos más utilizados para la presentación de éteres.
Los mecanismos de las reacciones para preparar los éteres.
CONTENIDO.
Éteres: Estructura. Nomenclatura. Propiedades físicas, químicas y espectroscópicas. Éter
etílico: (Propiedades y usos. B (Métodos para su preparación). Métodos generales para
preparar éteres: A (Deshidratación de alcoholes (mecanismo) B (síntesis de Williamsom
(mecanismo). Reacciones de los éteres. Reacción con HI y HBr (mecanismo).
UNIDAD 4.-
T I O É T E R E S.
3h
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Describirán la nomenclatura y las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas
de los tioéteres.
Conocerán algunos métodos para la obtención de estos compuestos.
Identificarán las principales reacciones en que intervienen estos compuestos.
CONTENIDO.
Nomenclatura. Propiedades físicas, espectroscópicas y químicas. Métodos de síntesis. Por
reacciones de alquilación a partir de halogenuros de alquilo y tiolatos. Reacción de
Williamsom. Por reducción de sulfóxidos. Reacciones principales. Alquilación. Formación
de sales de sulfonio. Oxidación para obtener sulfóxidos y sulfonas. Ruptura reductiva del
enlace C-S (Hidrogenólisis). Formación de carboaniones - d y su uso en síntesis.
UNIDAD 5.-
Á C I D O S S U L F Ó N I C O S.
4 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Identificarán la nomenclatura y las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas
de estos compuestos.
Describirán algunos métodos para la obtención de ácidos sulfónicos.
Reconocerán la importancia industrial de estos compuestos.
Conocerán la importancia de los detergentes.
CONTENIDO.
Nomenclatura. Propiedades físicas, espectroscópicas y químicas. Métodos de síntesis.
Sulfonación de compuestos aromáticos. A partir de halogenuros de sulfonio. Reacciones
principales. Formación de sulfonatos. Obtención de cloruros de sulfonio y su reacción con
diferentes nucleófilos. Sulfonancias. Tosilatos. Generalidades sobre detergentes.
Dodecilbencen sulfonatos.
UNIDAD 6.-
S U L F Ó X I D O S.
4 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Describirán la nomenclatura y las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas
de este grupo funcional.
Conocerán algunos métodos para la preparación de estos compuestos.
Identificarán las principales reacciones en que intervienen estos compuestos.
CONTENIDO.
Nomenclatura. Propiedades físicas, espectroscópicas y químicas. Métodos de síntesis. Por
oxidación de tioéteres. Por transferencia del grupo sulfonilo. A partir de otros sulfóxidos.
Reacciones principales. Reducción de tioéteres. Oxidación a sulfones. Eliminación de
ácido sulfénico. Formación de d-carboaniones y su uso en síntesis. Transposición de
Pummerer.
UNIDAD 7.-
S U L F O N A S.
3 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Nombrarán a los compuestos que tengan este grupo funcional.
Describirán las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas de las sulfonas.
Conocerán los principales métodos para la obtención de este tipo de compuestos.
Identificarán las principales reacciones en las que intervienen este tipo de
compuestos.
CONTENIDO.
Nomenclatura. Propiedades físicas, espectroscópicas y químicas. Métodos de síntesis. Por
oxidación de sulfuros y sulfónicos. Por alquilación de sulfinatos. Por reacciones tipo
Friedel Crafts de cloruros de sulfonilo. Reacciones principales. Eliminación productiva del
grupo sulfonilo. Eliminación de ácido sulfínico. Obtención de L-carbaniones y su uso en
síntesis.
UNIDAD 8.-
I N T E R C O M P U E S T O S.
6 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Reconocerán el grupo funcional nitro y nombrarán los compuestos que contengan al
mismo.
Conocerán las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas de los
nitrocompuestos.
Usarán algunos métodos de obtención y transformación de los nitrocompuestos.
CONTENIDO.
Nomenclatura. Propiedades físicas, espectroscópicas y químicas. Acidez de los hidrógenos
en carbono L a grupo nitro. Métodos de síntesis de compuestos nitrados. Nitración de
compuestos aromáticos. Nitración de alcanos. Reacción de nitritos con halogenuros de
alquilo. Reacciones principales. Reducción de nitrocompuestos aromáticos. En medio
básico y metales. En medio ácido y metales. Otras reducciones. Formación de L
carbaniones en nitrocompuestos alifáticos y su uso en síntesis. Transformación de
nitrocompuestos alifáticos a aldehídos y cetonas. Reacción de Nef.
UNIDAD 9.-
A M I M A S.
3 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Nombrarán correctamente a las aminas.
Conocerán las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas de estos
compuestos.
Distinguirán las diferencias estructurales entre una amina alifática y una amina
aromática.
Conocerán las características que le dan basicidad a las aminas.
Usarán algunos métodos de obtención y de transformación de las aminas, haciendo
énfasis en las propiedades nucleofílicas de las aminas.
CONTENIDO.
Nomenclatura. Propiedades físicas, espectroscópicas y químicas. pKb, Kb Prueba de
Hinsberg para identificar aminas. Métodos de síntesis. Aminas alifáticas. Alquilación de
amoniaco y aminas. Síntesis de Gabriel. Reducción de nitrilos. Reducción de aminas. Por
transposiciones moleculares. Transposición de Hofman. Transposición de Curtius.
Transposición de Schmidt. Transposición de Lossen. Aminación reductiva. Reacciones
principales. Propiedades nucleofílicas. Alquilación. Acilación. Aminas aromáticas.
Reducción de nitrocompuestos aromáticos. Desplazamiento de halogenos (substitución
nucleofílica aromática vía vancino). Substitución nucleofílica aromática. Reacción con
ácido nitroso, formación de sales de diazonio. Substitución electrolítica aromática.
UNIDAD 10.-
S A L E S D E D I A Z O N I O.
3 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Identificarán las propiedades físicas y químicas de estos compuestos.
Conocerán su utilidad sintética para obtener otros grupos funcionales.
Describirán el mecanismo de reacción para la obtención de sales de diazonio a partir
de aminas.
CONTENIDO.
Nomenclatura. Propiedades físicas y químicas. Métodos de síntesis. A partir de aminas
aromáticas por reacción con ácido nitroso. Reacciones principales. Reacciones con
nucleófilos. Reacción de Sandmayer y reacción de Schleman. Reacción con agua,
obtención de fenoles. Reacción de hidruros. Reacción con ácido hipofosforoso (H2PO2).
Reacción con anillos aromáticos activados: fenoles y anilinas. Copulación. Reducción de
hidracinas.
UNIDAD 11.-
F E N O L E S.
3 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Conocerán la nomenclatura de fenoles.
Aplicarán los métodos de preparación de fenoles.
Describirán las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas de los fenoles.
Compararán las propiedades químicas de los fenoles con las de los alcoholes.
CONTENIDO.
Estructura de los fenoles. Diferencia con los alcoholes. Nomenclatura con los fenoles.
Propiedades físicas y espectroscópicas de los fenoles. Preparación de fenoles. Métodos
generales para preparar fenoles. a) Desplazamiento nucleofílico aromático, diferencia con
el método para preparar alcoholes. b) Fusión de sulfonatos. c) vía hidroperóxido de
cumeno. d) hidrólisis de sales de diazonio. Reacciones de fenoles. a) Formación de sales.
Diferencia en la acidez de alcoholes y fenoles. b) estructura y acidez en fenoles. c)
Formación de éteres. Síntesis de Williamsom (mecanismo). d) Formación de éteres. e)
Reactividad frente a ácidos halogenados. Diferencia con alcoholes. Síntesis de compuestos
orgánicos usando fenoles como materias primas.
UNIDAD 12.-
T I O F E N O L E S.
3 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Describirán las propiedades físicas, químicas y espectroscópicas de los tiofenoles.
Identificarán el tipo de reacciones en que se presentan estos compuestos.
Utilizarán algunos de los métodos más usuales para la obtención de tiofenoles.
CONTENIDO.
Nomenclatura. Propiedades físicas, espectroscópicas y químicas. Naturaleza del enlace AS-H. Métodos de síntesis a partir de sales de diazonio por reducción de cloruros de
sulfonio. A partir de reactivos de Grignard. Reacciones principales. Reacciones
nucleofílicas de tiofenoles y tiofenolatos con diferentes electrófilos (halogenuros de
alquilo, halogenuros de ácido). Oxidación para formar disulfuros.
BIBLIOGRAFÍA
MORRISON, R.T. BOYD, R.N. "Organic Chemistery" Allyn and Bacon Inc. Boston 1973.
ALLINGER N. CAVA, M.P. DE HONGH, D.C. JOHNSON, c.r. LEBEL, M.D.
STEVENS, C.L."Organic Chemistery" Worth Publisher Inc. New York 1971.
STREITWIESER, J.R. A. HEATHCOOK, C.H. "Química Orgánica" Interamericana,
México, 1979.
METODOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA.
Exposición con tiempo para preguntas y respuestas. Uso ocasional de seminarios.
EVALUACIÓN
Se aplicarán tres exámenes parciales. El curso se podrá exentar con la aprobación de estos
exámenes.
REQUISITOS PARA LLEVAR EL CURSO.
Haber aprobado los dos cursos de Química Orgánica anteriores.