unidad II organica polix

Unidad II: Estructura de alquenos, ciclo alquenos, estructura de dienos,
tipos de dienos, estructura de alquinos.
Sistema de nomenclatura IUPAC para alquenos ciclo alquenos dienos y
alquinos.
Propiedades físicas: puntos de fusión y ebullición, solubilidad,
Propiedades Químicas. Hidrogenación de alquenos y alquinos
Alquenos
Los alquenos son compuestos insaturados que contienen en su estructura
cuando menos un doble enlace carbono-carbono.
Fórmula general: CnH2n .Esta formula general se cumple en los alquenos que
tienen en su estructura un solo doble enlace.
La terminación sistémica de los alquenos es ENO.
El más sencillo de los alquenos es el eteno, conocido más ampliamente como
etileno, su nombre común.
Nomenclatura Común
Nomenclatura
IUPAQ
Las reglas para nombrar a los hidrocarburos no saturados son similares a las
usadas para los alcanos, solo que es necesario agregar algunas para nombrar
y situar a los dobles enlaces:
1. – Los dobles enlaces carbono - carbono, se designa por medio de la
terminación eno: si esta presente mas de un doble enlace, la terminación será
dieno, trieno, y así sucesivamente.
2. – Se determina el nombre básico del compuesto seleccionado la cadena
mas larga que contenga el o los dobles enlaces.
3. – Se numeran los carbonos de la cadena de manera que se incluyan los dos
átomos del doble enlace y se comienza por el extremo mas cercano de dicho
enlace. La localización del doble enlace se designa mediante el número del
primer átomo del enlace a modo de prefijo.
4. – Se indica las posiciones de los grupos sustituyentes mediante el numero
del átomo al que están fijados.
Los siguientes ejemplos ilustran las reglas anteriores:
Ejemplos1
La cadena principal incluye los carbonos que forman el doble enlace y la
numeración se inicia por el extremo más cercano al doble enlace. El nombre
sería entonces:
4 -metil-1-hepteno
Ejemplos2
Seleccionamos la cadena más larga que contenga el doble enlace e iniciamos
la numeración por el extremo más cercano al doble enlace.
6-etil-4-isopropil-7-metil-3-octeno
Ejemplo 3
En los compuestos insaturados halogenados, como es el caso de este alqueno,
el doble enlace tiene preferencia sobre el halógeno. El carbono del
halógeno debe incluirse en la cadena, pero la numeración se inicia por el
extremo más cercano al doble enlace, independientemente de la posición del
halógeno o los halógenos presentes en la cadena.
6-n-butil-6-ter-butil-9-cloro-3-deceno
Ejemplo 4
Seleccionamos la cadena más larga que contenga los carbonos unidos al
bromo y los carbonos que forman el doble enlace.
2,6- dibromo-3-sec-butil-5-n-propil-2-hexeno
Ejemplo 5
Seleccionamos la cadena más larga que contenga los carbonos del doble
enlace y numeramos a partir de la derecha que es donde está el doble enlace
1- Penteno
Ejemplo 6
3, 4 – dimetil -2 – Hepteno
Ejemplo 7
8- Bromo - 1- Cloro - 6 etil -3- Secbutil – 4 - octeno
Ejemplo 8
5-sec-butil-3-ter-butil-6-cloro-2-hexeno
Ejemplo 9
2,4-dimetil-1-penteno
Propiedades y usos
•
•
•
•
Los primeros tres compuestos, eteno (etileno), propeno y buteno, son
gaseosos a temperatura ambiente; los siguientes son líquidos hasta los
que tienen más de 16 carbonos que son sólidos.
Son relativamente poco solubles en agua, pero solubles en ácido
sulfúrico concentrado y en solventes no polares.
Su densidad, punto de fusión y de ebullición se elevan conforme
aumenta el peso molecular.
El uso más importante de los alquenos es como materia prima para la
elaboración de plásticos.
Alquenos de importancia.El etileno o eteno es un gas incoloro, insípido y de olor etéreo cuya fórmula es
CH2=CH2. Se usan grandes cantidades de etileno (eteno) para la obtención
del polietileno, que es un polímero. (sustancia formada por miles de
moléculas más pequeñas que se conocen como monómeros). Por ejemplo
del polietileno el monómero es el etileno. El polietileno es un compuesto
utilizado en la fabricación de envolturas, recipiente, fibras, moldes, etc..
El etileno es utilizado en la maduración de frutos verdes como piñas y
tomates. En la antigüedad se utilizó como anestésico (mezclado con oxígeno) y
en la fabricación del gas mostaza (utilizado como gas de combate).
El propeno (nombre común propileno), se utiliza para elaborar polipropileno y
otros plásticos, alcohol isopropílico (utilizado para fricciones) y otros productos
químicos.
Varias feromonas u hormonas sexuales de los insectos son alquenos, los
carotenos y la vitamina A constituyente de los vegetales amarillos como la
zanahoria, y que son utilizados por los bastoncillos visuales de los ojos,
también son alquenos.El licopeno, pigmento rojo de los tomates, la xantina
colorante amarillo del maíz y la yema de huevo, también son alquenos. El teflon
se elabora a partir de tetrafuoroetileno utilizando peroxido de hidrógeno
comocatalizador.El teflon es muy resistente a las acciones químicas y a las
altas temperaturas.
Propiedades fìsicas
Punto de ebullición.
•
Los puntos de ebullición de los alquenos no ramificados aumentan al
aumentar la longitud de la cadena.
•
Para los isómeros, el que tenga la cadena más ramificada tendrá un
punto de ebullición más bajo.
•
Los alquenos con dos, tres y cuatro átomos de carbono son gases, los
alquenos lineales con más de 16 carbonos son sólidos.
•
Su densidad aumenta con el peso molecular
Solubilidad.
•
Los alquenos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja
polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el hidrógeno.
Estabilidad.
•
Cuanto mayor es el número de grupos alquilo enlazados a los carbonos
del doble enlace (más sustituido esté el doble enlace) mayor será la
estabilidad del alqueno.
DIENOS: Estructura , tipo de dienos.
Los dienos son hidrocarburos con dos dobles enlaces, y la relacion con los
dobles enlaces pueden clasificarse como aislados, conjugados o acumulados.
Aislados: Son aquellos donde las dos unidades de doble enlace carbonocarbono están separados entre si por uno o más átomos de carbono con
hibridación sp3
Los dienos conjugados son aquellos donde los enlaces dobles se alternan con
enlaces simples
Los dienos acumulados son aquellos en donde un átomo de carbono en
común a dos dobles enlaces carbono – carbono.Los compuestos de este
tipo en general se denominan alenos
•
Existen compuestos con varios dobles enlaces carbono – carbono que también
pueden ser conjugados, aislados y acumulados y se denominan polienos.
Muchas sustancias naturales contienen varios dobles enlaces, entre ellos, los
pigmentos que dan los colores rojos y amarillos brillantes a frutas y flores en la
naturaleza son polienos conjugados; por ejemplo el licopeno responsable del
color rojo de los tomates.
El mirceno encontrado en el laurel es un polieno aislado.
Y el atrayente sexual del macho del escarabajo de las arvejas secas es un
ejemplo de polienos con enlaces conjugados
ALQUINOS
Los alquinos son compuestos químicos formados solamente por C e H. Se
caracterizan por poseer al menos un triple enlace C- C, con estos carbonos con
hibridación sp. Su fórmula general corresponde a CnH2n-2 en los alquinos
lineales
El Butino o Etil acetileno conocido también como 1-butino se trata de un gas
(hidrocarburos caracterizado por poseer un grupo funcional del tipo triple
enlace carbono-carbono) y que es extremadamente inflamable y reactivo con
fórmula química C4H6:
(HC≡C-CH2-CH3)
Este gas se emplea frecuentemente en la síntesis de otros compuestos
orgánicos debido a su alta reactividad, en estado puro es incoloro y en
concentraciones relativamente altas suele presentar un olor a ajos.
Existen dos isómeros del butino: el 1-butino y el 2-butino. Si al referirse al
butino no se menciona nada más se suele entender que nos referimos al 1butino.
REGLAS DE NOMENCLATURA DE ALQUINOS.
NOMENCLATURA IUPAC
REGLA Nº1.- Se cuentan los átomos de carbono de aquella cadena que
contiene el triple enlace (cadena principal) dándole el nombre de aquel alcano
pariente con igual número de átomos de carbono y se le cambia su terminación
ANO (del alcano) por INO (en el alquino)
REGLA Nº2.- Al numerar ésta cadena, se empieza en el extremo más próximo
al triple enlace.
REGLA Nº3.-La posición del triple enlace en la cadena se indica por el número
de posición del primer carbono del triple enlace. En el ejemplo de arriba el uno
(1) indica la posición del triple enlace.
1 – hexino
La presencia de más de un triple enlace, se expresa con tantos números como
triples enlaces haya en la molécula, los que indican la posición de cada uno de
ellos en la cadena principal. Además debe usarse un prefijo numérico que
indique cuantas veces está repetido el triple enlace. Así, si hay dos, el prefijo
será diino, tres será triino, etc.
REGLA Nº4.- Cuando en un compuesto están presentes dobles y triples
enlaces, hay que tener en mente los siguientes casos:
4.1.- Si el triple enlace y el doble enlace están a la misma distancia de los
extremos de la cadena principal, se le dará la menor numeración al doble
enlace, o sea, en igualdad de condiciones, al doble enlace le corresponderá
siempre la menor numeración.
4.2.- Si el triple enlace está más cerca que el doble enlace del extremo de la
cadena, se le dará al triple enlace la menor numeración.
Ejemplos:
Síntesis de Alquinos.
El Acetileno puede producirse a partir del carbón mediante dos procesos
principales:
Un alquino suele tener reacciones semejantes a las de los alquenos, es por
esta razón por la que el butino, tal y como los alquinos más complejos, se
puede obtener, por ejemplo, a partir del alqueno correspondiente tras adición
de bromo y doble eliminación de bromhídrico (HBr).
Aplicaciones
La mayor parte de los alquinos se fabrica en forma de acetileno. A su vez, una
buena parte del acetileno se utiliza como combustible en la soldadura a gas
debido a las elevadas temperaturas alcanzadas.
En la industria química los alquinos son importantes productos de partida por
ejemplo en la síntesis del PVC (adición de HCl) de caucho artificial etc.
El grupo alquino está presente en algunos fármacos Citostático.
Los polímeros generados a partir de los alquinos, los polialquinos, son
semiconductores orgánicos y pueden ser dotados parecido al silicio aunque se
trata de materiales flexibles.
Analítica
Los alquinos decolorean una solución ácida de permanganato de potasio y el
agua de bromo. Si se trata de alquinos terminales (con el triple enlace a uno de
los carbonos finales de la molécula) forman sales con soluciones amoniacales
de plata o de cobre. (Estas sales son explosivas)
Riesgos de la Manipulación
Al tratarse de un gas altamente inflamable se puede decir que si se expone al
fuego recipientes con butino esto puede causar su rotura o explosión. La
combustión incompleta de este gas puede formar monóxido de carbono (CO).
Extinción de Incendios
Los medios de extinción más adecuados en el caso de que se produzca un
incendio son los agentes extintores comunes. Resulta aconsejable ante un
incendio con butino no actuar en su extinción a no ser que sea absolutamente
necesario ya que este gas es enormemente explosivo y se debe ser consciente
de la situación corriendo un peligro extra, no obstante existen medios
específicos para disminuir la gravedad del incendio en el que el butino se
encuentre presente, tales remedios son:
•
•
Detención de la fuga de gas de los recipientes expuestos al fuego
Sacar al exterior los recipientes o emplear técnicas de enfriamiento
mediante agua pulverizada desde un lugar considerado seguro hasta
que se considere que ya están fríos.
Inhalación
Este gas es más pesado que el aire y puede acumularse en espacios cerrados,
particularmente en sótanos y a nivel del suelo. Es por esta razón por la que
puede causar asfixia en altas concentraciones debido a que este gas causa
desplazamiento del aire. Para detectar el gas en estos casos conviene utilizar
un detector de gases específico para el butino.
Los síntomas de asfixia que presentan los afectados por la inhalación pueden
incluir la pérdida de consciencia o movilidad. Esta pérdida de conocimiento
suele ser instantánea y se conocen casos en los que las víctimas no se dan
cuenta de que han perdido la consciencia. Los afectados que inhalen este gas
a bajas concentraciones pueden sentir efectos narcotizantes. Estos síntomas
incluyen vértigos, cefalea, náuseas y pérdida de coordinación. Se aconseja en
este caso retirar a la víctima a una zona ventilada.
Usos:
La combustión del acetileno libera una gran cantidad de energía y alimentada
con oxígeno, supera fácilmente los 2000ºC (soplete oxiacetilénico). Su uso en
el alumbrado fue importante en la antigüedad.
La aplicación industrial del acetileno se basa fundamentalmente en su
transformación en monómeros para su posterior polimerización:
Por otra parte hay una gran cantidad de productos naturales que contienen
triple enlace
Debido a las capacidades reactivas que posee este hidrocarburo, es muy
empleado como etapa intermedia para la elaboración de otros compuestos
orgánicos sintéticos, se sabe que participa en la industria de elaboración del
caucho, en la obtención del benzol, de algunos plásticos, etc. En concreto en la
producción de productos polietilénicos de alta densidad (HDPE) así como los
lineales de baja densidad (LLDPE), para la manufactura del polibutileno.
Debido a la propiedad que tiene de arder con llama luminosa y de gran poder
calorífico produciendo elevadas temperaturas (por encima de los 3000 grados
centígrados) se suele emplear como elemento de cortado y soldadura de
ciertos metales, tales como el acero.
Sus efectos narcóticos en estado puro le han convertido en las etapas iniciales
de la química orgánica (finales del siglo XIX) en un posible narcotizante de uso
en medicina, pero sus capacidades explosivas a bajas concentraciones con
oxígeno lo han acabado desaconsejado.
REACCIONES DE ALQUENOS Y ALQUINOS
La hidrogenación es la adición de hidrógeno al doble enlace para formar
alcanos.
Platino y paladio son los catalizadores más comunmente usados en la
hidrogenación de alquenos. El paladio se emplea en forma de polvo absorbido
en carbón (Pd/C). El platino se emplea como PtO2 (Catalizador de Adams).
En la reacción sucede que al adicionar hidrogeno ellos se unen en los carbonos
del doble enlace se rompe el doble enlace para formar el alcano
correspondiente
Un alquino tiene reacciones semejantes a las de los alquenos y la mayoría de
ellas son reacciones de adición. Estas reacciones son facilitadas por la mayor
concentración de electrones en el triple enlace.
Los alquinos se hidrogenan con dos equivalentes de hidrógeno, en presencia
de un catalizador metálico finamente dividido, para formar alcanos. Los
catalizadores más utilizados son: platino, paladio, rodio.
La hidrogenación de los alquinos a alcanos transcurre a través de un
intermedio que es el alqueno. Es posible parar la hidrogenación en el alqueno
empleando un catalizador de paladio envenenado, llamado catalizador de
Lindlar.
Los venenos disminuyen la actividad del catalizador y permiten parar la
hidrogenación en el alqueno.
La hidrogenación es una reacción exotérmica, y el calor desprendido se ve
afectado por los sustituyentes del alquino. Así, los alquinos internos
desprenden menos calor al hidrogenarse que los terminales, debido a su mayor
estabilidad por el fenómeno de la hiperconjugación.