Apuntes de formulación orgánica
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FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA ORGÁNICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS COLEGIO BLANCA DE CASTILLA PALENCIA 1. CONCEPTOS BÁSICOS La Química Orgánica estudia los compuestos de carbono. El nombre de Química Orgánica empezó a utilizarse en el siglo XIX, cuando los compuestos se dividían en inorgánicos (los que se encuentran en los minerales) y orgánicos (los que forman parte de los seres vivos). Estos últimos tenían en común la presencia del carbono. La denominación que se considera actualmente más correcta para designar esta parte de la Química es la de química del carbono. En la actualidad se conocen más de 13 millones de compuestos orgánicos, y cada año se sintetizan unos cien mil compuestos nuevos. Es difícil establecer una división entre lo orgánico y lo inorgánico. En general, los compuestos orgánicos están formados por una cadena carbonada, tienen puntos de fusión bajos (por debajo de 2300 ºC), son covalentes, insolubles en agua y solubles en disolventes apolares, pero hay compuestos intermedios entre los orgánicos y los inorgánicos, denominados organometálicos. Los enlaces del átomo de carbono La configuración electrónica del carbono es 1s22s22p2 por lo que dispone de 4 electrones para compartir en un enlace covalente (y rodearse de un total de 8 electrones), lo que le permite formar largas cadenas donde los átomos de carbono se unen mediante enlaces: Sencillos: Presenta 4 pares de electrones alrededor del átomo de carbono, con una geometría tetraédrica (ángulo de enlace de 109,5º). Dobles: Cada enlace representa 4 electrones compartidos. La geometría es triangular plana con un ángulo de 120º. Triples: En el enlace los 2 C comparten 6 electrones. La molécula tiene geometría lineal y el ángulo de enlace es de 180º. Fórmulas de moléculas orgánicas Los compuestos orgánicos pueden presentar 3 tipos de fórmulas: � Fórmula empírica: Indica la relación más sencilla entre los átomos de los elementos que componen la molécula. Por ejemplo (CH2)n siendo n = 1, 2, 3, … un número natural. � Fórmula molecular: Indica la relación exacta entre el número de átomos de cada uno de los elementos que forman la molécula, por tanto es la fórmula “real” del compuesto. Por ejemplo (CH2)2 = C2H4 Eteno. A su vez la fórmula molecular de un compuesto puede ser: Semidesarrollada Es la más empleada. Se especifican los enlaces entre los carbonos (C-C, C=C o C≡C) que puede haber en la molécula y el resto de los átomos (H, O, N, …) se agrupan en el carbono al que estén unidos. Por ejemplo CH3-CH2-CHCl-CH2Cl 1,2- diclorobutano BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 1 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla Si la cadena es muy larga (caso de los compuestos estudiados en Biología), se puede abreviar utilizando líneas quebradas para representar las cadenas hidrocarbonadas; cada vértice corresponde a un carbono. Por ejemplo: 2-hepteno Desarrollada Se representan en el plano todos los enlaces de la molécula. Los ángulos se consideran de 90º, aunque en realidad son de 109,5º (geometría tetraédrica). Geométrica Es la representación tridimensional de la molécula. Se representa con línea continua los enlaces situados en el plano del papel, con línea gruesa los enlaces que salen por delante del plano y en línea discontinua se representan los enlaces por detrás del plano del papel. Grupos funcionales Se puede sustituir uno o más átomos de hidrógeno por otro átomo o conjunto de átomos, para dar lugar a otro compuesto orgánico con propiedades químicas y físicas totalmente diferentes. Al átomo o grupo de átomos que sustituyen al hidrógeno se les denomina grupo funcional y todos los compuestos con el mismo grupo funcional y propiedades físicas y químicas parecidas forman una serie homóloga. Cada grupo funcional recibe un nombre (alcanos, alquenos, alcoholes, aminas, …) y para su nomenclatura se usa un sufijo o un prefijo específico que se añade al nombre, según si el grupo funcional es el principal o actúa como sustituyente puesto que los compuestos pueden presentar más de un grupo funcional y para nombrarlos se sigue el orden de prioridad indicado en la tabla de la página 4. HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS AROMÁTICOS Lineales Alcanos CH3 Cíclicos Alquenos CH3 CH2 etano Alquinos CH CH2 eteno Policíclicos benceno naftaleno Cicloalcanos Cicloalquenos Cicloalquinos CH etino ciclopentano ciclopenteno COMPUESTOS OXIGENADOS Alcoholes y fenoles Monocíclicos ciclopentino COMPUESTOS NITROGENADOS Aminas Aminas Amidas O CH3 CH2 CH2 CH3 OH NH2 CH3 CH2 NH2 CH2 CH3 C NH2 etanol etilamina etilamina propanamida Aldehidos Cetonas Nitrilos Nitroderivados O CH3 CH2 C CH3 H propanal CH2 C N propanonitrilo CH3 CH2 NO2 1-nitroetano Ésteres y sales O CH2 CH3 propanona O Ácidos CH3 CH3 C ácido propanoico O CH3 C OH BACHILLERATO C O CH2 etanoato de metilo CH3 FORMULACIÓN ORGÁNICA 2 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla ORDEN DE PRIORIDAD DE GRUPOS FUNCIONALES Ácidos carboxílicos GRUPO FUNCIONAL SUFIJO SI ES GRUPO PRINCIPAL O R ácido + -óico C OH O Ésteres R R-ato de R’-ilo C O-R' PREFIJO PARA EL SUSTITUYENTE EJEMPLO CH3 - COOH Carboxi - Ácido etanóico CH3 - COOCH3 Etanoato de metilo - iloxicarbonil - O Haluros de ácido R X-uro de R-oilo C X O Amidas R C NH2 Nitrilos o cianuros R C Aldehidos R C N Bromuro de etanoilo Haloformil - -amida CH3 - CH2 - CONH2 Propanoamida carbamoil- -nitrilo o cianuro de –ilo Propanonitrilo o cianuro de propilo ciano - O H -al R C Cetonas O CH3 - CO - CH3 -ona Propanona R' R Alcoholes Hidrocarburos aromáticos Propanol benceno R Aminas NH2 Éteres Alquinos C C C C CH2 R Derivados halogenados Nitroderivados BACHILLERATO R CH3 - NH2 CH3 – 0 - CH3 Dimetiléter o metoximetano R' - iloxi CH2=CH2 -eno hidroxi - amino - 1- metilamina -éter u -oxi- oxo - - fenil Etilbenceno -amina O Alquenos Alcanos CH3-CH2-CH2OH -ol OH formal - Propanal - enilo Eteno -ino CH ≡ CH Etino - inilo - -ano CH3- CH2- CH3 Eteno -il/-ilo X haluro de –ilo o halógeno- NO2 nitro- CH3 – CH2 – CH2Br Bromuro de propilo CH3 - CH2 - NO2 nitroetano FORMULACIÓN ORGÁNICA 3 halógeno - nitro - Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla 2. HIDROCARBUROS Los hidrocarburos son compuestos formados por carbono e hidrógeno, formando cadenas donde los átomos de carbono se unen mediante enlaces sencillos C – C, dobles C = C o triples C ≡ C. HIDROCARBUROS SATURADOS: ALCANOS Los alcanos son hidrocarburos saturados, ya que todos los enlaces covalentes entre carbonos son sencillos. Su fórmula empírica es CnH2n+2, donde n es un número natural. Los átomos de carbono para completar su tetravalencia se unen con hidrógenos también con un enlace covalente sencillo. En función del número de hidrógenos unidos al carbono podemos hablar de: CARBONO NºÁT. HIDRÓGENO 2,2-dimetilbutano EJEMPLO CH3 Primario 3 Etano CH3 – CH3 Secundario 2 Propano CH3 – CH2 – CH3 Cuaternario 0 CH3 C CH2 CH3 CH3 2-metilbutano Terciario 1 CH3 CH CH2 CH3 CH3 ALCANOS SIN RAMIFICACIONES Nomenclatura Los cuatro primeros tienen nombre común, el resto se nombra con un prefijo indicativo del número de átomos del carbono, al que se le añade la terminación –ano PREFIJO MetEtPropButPentHexHeptOctNonDecNº. C 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 NOMBRE Undecano Dodecano Tridecano Tetradecano Pentadecano Hexadecano Heptadecano Octadecano Nonadecano Eicosano Heneicosano BACHILLERATO Nº DE ÁTOMOS DE CARBONO Cadena de 1 átomo de carbono Cadena de 2 átomos de carbono Cadena de 3 átomos de carbono Cadena de 4 átomos de carbono Cadena de 5 átomos de carbono Cadena de 6 átomos de carbono Cadena de 7 átomos de carbono Cadena de 8 átomos de carbono Cadena de 9 átomos de carbono Cadena de 10 átomos de carbono 22 23 30 31 32 40 41 50 100 200 300 FÓRMULA C11H24 C12H26 C13H28 C14H30 C15H32 C16H34 C17H36 C18H38 C19H40 C20H42 C21H44 NOMBRE Metano Etano Propano Butano Pentano Hexano Heptano Octano Nonato Decano Docosano Tricosano Triacontano hentriacontano dotriacontano tetracontano hentetracontano pentacontano hectano dihectano trihectano FORMULACIÓN ORGÁNICA 4 FÓRMULA CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22 C22H46 C23H48 C30H62 C31H64 C32H66 C40H82 C41H84 C50H102 C100H202 C200H402 C300H602 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla La letra “n” colocada delante del nombre de un hidrocarburo indica que este no tiene ramificaciones. Metano: CH4 Etano: H3C – CH3 Propano: H3C – CH2 – CH3 n-butano: H3C – CH2 – CH2 – CH3 Pentano: CH3 – (CH2)3 – CH3 Formulación En primer lugar, se identifica el número de átomos de carbono de la cadena: hexano 6 carbonos alcano Se colocan los átomos de carbono en línea, unidos entre sí mediante enlaces sencillos. C–C–C–C–C–C Se añaden a cada carbono tantos átomos de hidrógeno como sean necesarios para formar los cuatro enlaces de cada carbono. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 ALCANOS CON RAMIFICACIONES Nomenclatura Si alguno de los alcanos anteriores pierde un átomo de hidrógeno, da lugar a lo que se denomina radical alquílico, que se caracteriza por tener una valencia libre. Se nombran cambiando la terminación –ano por –il o –ilo. Se prefiere la terminación –ilo cuando se considera el radical aislado; la terminación –il se usa cuando el radical está unido a una cadena carbonada. Ejemplos: Metil: – CH3 etil: – CH2 – CH3 propil: – CH2 – CH2 – CH3 Para nombrar un compuesto orgánico que contiene sustituyentes (es decir, posee ramificaciones o radicales) se siguen los siguientes pasos: CRITERIOS PARA ELEGIR CADENA PRINCIPAL 1. Se elige la cadena principal, que será aquella que contenga el mayor número de átomos de C. 2. Se empieza a numerar por el extremo de la cadena de manera que se asignen los números localizadores más bajos a los carbonos que poseen cadenas laterales. 3. Primero se nombran los radicales, por orden alfabético, indicando su posición y, luego, se nombra la cadena principal. 4. Cuando exista más de un radical idéntico se le colocará un prefijo que indique el número de radicales iguales (di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, etc.) pero dicho prefijo numeral no se tiene en cuenta a la hora de ordenar alfabéticamente las ramificaciones. 5. Al escribir su nombre, los números que indican la posición de los radicales se separan por comas y los números de los nombres de los radicales se separan por guiones. Cuando existen dos radicales sobre el mismo átomo de carbono, se repite el localizador. 6. Si hay varias cadenas con el mismo número de átomos de carbono, se toma como principal la que contenga mayor cantidad de ramificaciones y lo menos ramificadas posible. BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 5 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla Ejemplos: CH2 CH2 CH3 CH2 CH CH CH3 CH2 CH2 CH3 Por la derecha, 4-etil-5-metiloctano y no 4-metil-5-etiloctano CH3 CH3 CH CH2 CH2 CH CH3 CH3 CH empezando a numerar por la derecha CH3 CH3 2,3,6-trimetilheptano y no 2,5,6-trimetilheptano (porque la secuencia 236 es inferior a 256). 10 CH3 9 CH2 8 CH2 7 CH 6 CH2 CH3 5׀ 4 C CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 3 2 CH 1 CH2 5-etil-3,5-dimetil-7-propildecano CH3 CH3 CH3 1 CH3 CH 2 CH CH3 3 CH2 CH3 CH3 CH3 CH3 C CH3 CH2 CH3 4 CH3 Metilpropano CH3 2,2-dimetilbutano 2-metilbutano SUSTITUYENTES CON RAMIFICACIONES Cuando un sustituyente presenta a su vez ramificaciones, el nombre de éstas se coloca entre paréntesis para indicar que se trata de un solo sustituyente. Se comienza a numerar a partir del carbono que está unido a la cadena principal, siguiendo las reglas vistas para alcanos ramificados, y se termina el nombre en –il. En este caso sí se tienen en cuenta los prefijos multiplicativos di-, tri…a la hora de nombrar el alcano. 9 8 CH3 CH2 7 CH2 CH3 6 5 CH CH 4 3 CH2 CH3 CH 2 1 CH2 CH3 5-(2,2-dimetilpropil)-3,6-dimetilnonano 1 CH2 3HC 2 C 3 CH3 CH3 1 2 3 4 CH3 CH2 CH CH CH3 5-(1,2-dimetilpropil)-4-etil-3-metilnonano 5 6 7 8 9 CH CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH CH3 CH3 CH CH3 CH3 Algunos radicales tienen nombre propio, admitido por la IUPAC: Iso-: Se emplea cuando es una cadena de un máximo de seis carbonos y con un metilo en el penúltimo carbono. Neo-: Tiene dos grupos metilo en el penúltimo carbono. Ambos se consideran como formando parte del nombre, por lo que los prefijos iso- y neo- se tienen en cuenta en el orden alfabético. BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 6 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla Sec- o s-: Señala que el primer carbono está unido a otros dos átomos de carbono. Terc- o t-: El primer carbono está unido a tres carbonos. Se considera que ninguno de los dos prefijos forman parte del nombre, por lo que no influyen al ordenarlos alfabéticamente. CH3 CH3 CH CH3 CH3 C isopropilo o metiletilo CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 n-butilo CH3 neopentilo o 2,2-dimetilpropilo tercbutilo o t-butilo o 1,1-dimetiletilo CH3 CH2 CH3 CH CH2 CH CH3 C CH3 isobutilo o 2-metilpropilo CH3 CH3 CH3 secbutilo o s-butilo o 1-metilpropilo Formulación 3,3-dietil-5-isopropil-4-metiloctano 2 localizadores 1 localizador 1 localizador alcano 8 carbonos Se escribe la cadena principal y se empieza a numerar por uno de los dos extremos. C–C–C–C–C–C–C–C Se añaden las cadenas laterales en los carbonos indicados por el número localizador. C C C C C C C C C C C C C C C C Se completa la tetravalencia de cada uno de los carbonos con hidrógenos. CH3 CH3 BACHILLERATO CH2 CH2 CH3 C CH CH CH2 CH2 CH CH3 CH3 CH3 FORMULACIÓN ORGÁNICA 7 CH2 CH3 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla CICLOALCANOS Nomenclatura Son compuestos hidrocarbonados saturados con estructuras cerradas o anillos. Se nombran añadiendo el prefijo ciclo- al nombre de la cadena abierta que tiene el mismo número de carbonos del ciclo. Los anillos se suelen representar de forma simplificada, representando solamente la figura geométrica que forman. Cada vértice representa un grupo – CH2-. Contando el número de vértices o lados, tendremos la longitud de la cadena. Por ejemplo: CH2 Se simboliza Y se nombra como: CH2 H2C ciclohexano forma anillo 6 carbonos CH2 ciclopropano ciclobutano CH2 CH2 CH2 H2C CH2 H2C CH2 ciclopentano CH2 CH2 H2C CH2 CH3 CH3 1 4-etil-1,2-dimetilciclohexano 2 3 1,3-dimetilciclobutano 4 CH3 CH2 CH3 Cuando los cicloalcanos actúan como ramificación, se sustituye la terminación –ano por –il. Por ejemplo: 7 8 CH3 CH2 1 CH3 2 CH 3 4 CH CH2 5 6 CH2 CH 3-ciclopropil-2,6-dimetiloctano CH3 localizador del ciclo CH3 H2C Cuando hay SUSTITUYENTES en un cicloalcano, se numeran sus posiciones, de modo que que den los números localizadores más bajos para el conjunto de los radicales, y se separa por un guión el nombre de los radicales; si hay alguno repetido, se utilizan los prefijos numerales (que no se tienen en cuenta a la hora de ordenar alfabéticamente). En último lugar, se escribe el nombre del cicloalcano correspondiente. Por ejemplo: CH3 alcano CH2 H2C terminación como sustituyente Cuando coexisten cadenas abiertas con ciclos, la IUPAC recomienda nombrar la cadena abierta como radical si ésta tiene menos átomos de carbono que el ciclo, y viceversa. Ejemplo: CH2 CH2 CH3 Propilciclopentano Formulación En el nombre el prefijo ciclo- indica que es un cicloalcano y se indica la longitud de la cadena sencilla. Se escribe el ciclo con el número de carbonos especificado en el nombre. Ejemplos: cicloheptano anillo 7 carbonos BACHILLERATO metilciclobutano radical anillo 4 carbonos FORMULACIÓN ORGÁNICA 8 CH3 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla HIDROCARBUROS INSATURADOS Los hidrocarburos insaturados son aquellos que tienen en las cadenas carbonadas uno o más enlaces dobles o triples entre dos carbonos contiguos. Si se trata de enlace doble se denominan alquenos y si es triple se conocen como alquinos. ALQUENOS Los alquenos son hidrocarburos no saturados que presentan al menos un doble enlace entre sus carbonos. Responden a la fórmula general CnH2n, si tienen sólo un doble enlace. Nomenclatura 1. Se elige como cadena principal la que contiene el enlace doble. Si hay más de un enlace doble, la cadena principal será la que contiene el mayor número de enlaces dobles (aunque no sea la más larga). Si hay varias cadenas con el mismo número de enlaces dobles, se escoge la más larga de todas. 2. Se numera la cadena a partir del extremo que asigna a los carbonos con doble enlace los localizadores más bajos posibles. El localizador del enlace doble es el menor de los dos números que corresponden a los dos átomos de carbono unidos por el enlace doble. 3. Se nombran añadiendo la terminación –eno al nombre de la cadena principal y anteponiendo el localizador del carbono que forma el doble enlace unido al nombre por un guión. En caso de que haya varios dobles enlaces, se indica colocando un prefijo numeral (di-, tri-, tetra-, …) delante de la terminación –eno y anteponiendo al nombre de la cadena los números localizadores de las instauraciones. 1 2 CH3 CH 3 4 5 CH CH2 CH3 2 – penteno localizador del doble enlace 7 6 CH3 CH2 5 4 CH CH 3 2 CH doble enlace 5 carbonos 1 CH CH3 2, 4 - heptadieno 2 localizadores 2 enlaces dobles 4. Cuando la cadena tiene cadenas laterales, los sustituyentes se nombran como radicales (terminación –il), dando prioridad siempre al doble enlace en el que se encuentra el localizador más bajo. A igualdad de numeración, se empieza por el extremo que tenga el número localizador más bajo para todos los radicales. A igualdad, se empieza por el que tenga un orden alfabético más bajo 6 5 4 3 2 CH3 CH C C C 1 CH3 CH2 2-etil-3-metil-1,3,4- hexatrieno CH2 CH3 CH3 1 2 3 4 5 CH3 CH2 CH CH 6 CH CH 1 2 3 CH C CH3 BACHILLERATO 8 9 CH C CH3 7,7,8-trimetil-3,5-nonadieno CH3 CH3 CH2 CH3 7 4 5 CH C CH3 6 CH2 3,3,5-trimetil-1,4-heptadieno 7 CH3 FORMULACIÓN ORGÁNICA 9 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla Si la cadena que contiene el doble enlace es un sustituyente (pérdida de un átomo de hidrógeno de un carbono terminal), se cambia –eno por –enil o –enilo. CH2 CH CH2 CH CH 3 – etenil – 1,5 – hexadieno CH2 CH CH2 Se utiliza la nomenclatura sistemática, pero existen algunos alquenos que tienen un nombre común: FÓRMULA CH2 CH2 CH CH3 CH2 C CH2 CH CH NOMBRE COMÚN Eteno Propeno Propadieno Etenilo Etileno Propileno Aleno Vinilo 2-propenilo Alilo CH2 CH2 CH2 NOMENCLATURA SISTEMÁTICA (radical) (radical) CH2 Formulación 4,5-dimetil-2-hexeno localizadores ramificaciones localizador enlace doble alqueno 6 átomos de carbono Se escribe la cadena con el número de átomos de carbono que corresponda y se coloca el doble enlace en el lugar que indica el localizador. CH3 CH3 CH CH CH ramificación CH2 CH CH CH2 2 enlaces dobles CH2 CH2 CH3 CH3 Si la cadena posee ramificaciones, se ordenan en la posición indicada por su localizador. 3-nbutil-1,5-hexadieno CH CH CH2 CH2 CH3 ALQUINOS Nomenclatura Los alquinos son hidrocarburos no saturados con triple enlace entre dos de sus átomos de carbonos. Su fórmula es CnH2n–2 (si tienen sólo un triple enlace). Se nombran añadiendo la terminación –ino al nombre de la cadena principal y anteponiendo el número localizador menor de los carbonos que forman el triple enlace. Si hay varios enlaces triples, se utilizan las terminaciones –diino, -triino, etc, anteponiendo al nombre de la cadena los localizadores de los triples enlaces. Si la cadena presenta ramificaciones, se elige como cadena principal la que contiene mayor número de triples enlaces, aunque no sea la más larga, y se empieza a numerar por el extremo que asigne los localizadores más bajos a los enlaces triples. A igualdad de insaturaciones, se toma como principal la cadena más larga. BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 10 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla Ejemplos: CH CH etino (o acetileno) CH C C C C CH CH C 1 2 3 CH C CH CH2 1,3,5-hexatriino CH2 CH C CH 4 C 5 C CH3 CH 1 – butino CH3 CH2 CH2 CH3 3-propil-1,4-hexadiino CH3 CH2 CH2 C CH CH3 CH3 4-etil-3-metil-1,7-octadiino C C C C CH CH3 CH3 6-metil-2,4-heptadiino Formulación Se empieza escribiendo el número de átomos de la cadena indicado por el nombre del alquino, acontinuación se sitúa el triple enlace en el localizador indicado en el nombre, y los sustituyente, en caso de hberlos. Finalmente se completa la tetravalencia de los carbonos con átomos de hidrógeno, en los casos que sea necesario. 4,4-dimetil-2-hexino 2 sustituyentes 3-propil-1,5-heptadiino enlace triple 6 carbonos sustituyente CH3 CH3 C C 2 localizadores de enlaces triples CH2 C CH2 CH3 CH C enlaces triples CH CH2 CH2 CH3 C C CH3 CH3 HIDROCARBUROS CON DOBLES Y TRIPLES ENLACES Nomenclatura A. EN CADENAS SENCILLAS, SIN RAMIFICACIONES que contienen dobles y triples enlaces, se comienza a numerar la cadena de forma que las instauraciones tengan los localizadores más bajos, con independencia de si son dobles o triples enlaces. Cuando empezando por la derecha o por la izquierda la numeración de las instauraciones coincide, se da preferencia a los dobles enlaces sobre los triples. Primero se nombra el doble enlace, que es el que lleva el prefijo de cantidad que indica el número de átomos de carbono de la cadena, y después se nombra el enlace triple, simplemente con su locaizador y la terminación – ino. Ejemplos: CH C CH2 CH CH C Por la izquierda los localizadores son 1, 4, 6 Por la derecha los localizadores son 1, 3, 6 (inferior) CH 3-hepten-1,6-diino CH2 CH C CH Empezando por la derecha o por la izquierda los localizadores son 1,3. Se empieza por la izquierda (enlace doble más próximo) 1-buten-3-ino CH C CH BACHILLERATO CH CH CH CH3 3,5-heptadien-1-ino FORMULACIÓN ORGÁNICA 11 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla B. SI LOS HIDROCARBUROS PRESENTAN RAMIFICACIONES es necesario elegir en primer lugar la cadena principal: 1. La cadena principal es aquella que tiene el mayor número de instauraciones (sean dobles o triples enlaces). 2. Si hay varias cadenas con igual número de instauraciones, la principal es la que tiene mayor número de átomos de carbono. 3. Si hubiera varias con igual número de átomos de carbono, se elige la que posee el máximo número de dobles enlaces. 4. Por último, la principal será la que contenga mayor número de ramificaciones. A la hora de nombrar el compuesto, en primer lugar se indican las ramificaciones, ordenadas alfabéticamente y precedidas de sus respectivos localizadores, a continuación los enlaces dobles (con sus localizadores) y el prefijo numeral que indica la longitud de la cadena principal, y en último lugar los localizadores de los enlaces triples y la terminación correspondiente –ino, -diino, etc. Si las cadenas laterales a su vez fuesen ramificadas, tras el número localizador se nombra entre paréntesis dicha ramificación, tal y como se explicó al estudiar los alcanos. Ejemplos: 1 2 3 4 CH C CH CH 5 6 CH CH3 1 2 3 CH C C CH3 4 5 CH 6 C CH CH3 3-metil-4-hexen-1-ino 1 2 3 4 CH2 CH CH CH 3-metil-3-hexen-1,5-diino 5 CH2 6 7 8 C C C 9 CH2 CH2 8-etil-1,3,8-nonatrien-6-ino CH3 CH3 1 2 CH3 CH 3 4 5 6 CH C C CH CH2 7 CH2 8 5-metil-5-npentil-2,6-octadien-4-ino CH3 CH CH2 CH2 CH3 Formulación Se comienza escribiendo el número de átomos de carbono; luego se localizan los dobles y triples enlaces y por último los sustituyentes. 4-etil-1,2-heptadien-6-ino sustituyente localizadores 2 dobles de dobles enlaces enlaces CH C CH2 CH CH CH2 enlace triple C CH2 CH3 CH C 6-etinil-5,7-dimetil-3,8-decadien-1-ino sustituyente con triple enlace localizadores dobles enlaces 10 carbonos 1 enlace triple 7 CH3 6 CH FORMULACIÓN ORGÁNICA 12 CH CH 8 CH 4 CH 9 CH 3 10 CH 2 3 BACHILLERATO 5 CH3 CH 1 C CH Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla HIDROCARBUROS CÍCLICOS INSATURADOS Nomenclatura Los hidrocarburos cíclicos insaturados son compuestos hidrocarbonatos de cadena cerrada que presentan uno o varios enlaces dobles o triples. Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo- al nombre del hidrocarburo de cadena abierta con el mismo número de átomos de carbono, y finalizando con los sufijos –eno o –ino. El ciclo se numera de tal modo que se asignen los localizadores más bajos a las insaturaciones, prescindiendo de que sean enlaces dobles o triples. Para ello, la numeración del ciclo se hace en sentido horario o antihurario, según convenga. En caso de igualdad de localizadores, se elige la numeración que asigne números más bajos a los dobles enlaces. Cuando hay una sola insaturación, no es necesario indicar su posición. Cuando hay radicales, habiendo asignado los localizadores más bajos a las insaturaciones, se numera de tal manera que la numeración para los radicales también sea la más baja posible. Ejemplos: 1,3-ciclobutadieno 4-metilciclopenteno 4-etil-4,5-dimetilciclohexeno 2 2 1 CH3 1 CH2 CH3 CH3 CH3 5,6-dimetil-1,3-ciclohexadieno 1 2 CH3 CH3 Formulación Se dibuja el ciclo, con tantos vértices como nos indique la cadena y añadiendo los dobles o triples enlaces y las ramificaciones en las posiciones que indiquen los localizadores correspondientes. 1,3-ciclohexadieno localizadores de las insaturaciones ciclo de 6 carbonos 1-etil-1,3-ciclohexadien-5-ino ramificación localizadores de dobles enlaces BACHILLERATO ciclo de 6 carbonos triple enlace FORMULACIÓN ORGÁNICA 13 CH2 CH3 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla HIDROCARBUROS AROMÁTICOS Los hidrocarburos aromáticos son derivados del benceno. Recibieron este nombre porque la gran mayoría de ellos poseen olores fuertes y penetrantes. El benceno, cuya fórmula es C6H6, es un compuesto cíclico con seis carbonos, plano, que presenta tres dobles enlaces conjugados (alternos), lo que da lugar a varias estructuras equivalentes. Normalmente se representa con un anillo en el centro, aunque se puede utilizar cualquiera de estas estructuras: El benceno es un compuesto muy estable, debido a la presencia de los tres enlaces dobles conjugados. El anillo de benceno recibe el nombre de anillo aromático (arenos) y los compuestos derivados del benceno se conocen como hidrocarburos aromáticos. DERIVADOS DEL BENCENO Nomenclatura Estos compuestos, denominados arilos, se nombran como bencenos. En el caso de un anillo con un sustituyente, sólo hay que anteponer el nombre del sustituyente al del benceno. Sin embargo, algunos compuestos de este tipo poseen también nombres comunes que es necesario conocer. CH3 | CH2 - CH3 Tolueno o metilbenceno Cl | | Etilbenceno Clorobenceno Cuando hay más grupos o sustituyentes unidos al anillo, es preciso indicar su posición: Cuando hay dos sustituyentes, se utilizan los prefijos orto- (o-), meta- (m-) y para- (p-) que indican que los sustituyentes están en carbonos contiguos (posiciones 1, 2), separados por uno (posiciones 1, 3) y por dos carbonos (posiciones 1,4), respectivamente. Si los sustituyentes son iguales, se utilizan los prefijos di-, tri-, y si son diferentes, se nombran en orden alfabético. Además, los dimetilbencenos se conocen como xilenos. CH3 | Cl CH3 CH3 | | | o-dimetilbenceno o o-xileno CH – CH3 | CH3 p-clorometilbenceno o p- clorotolueno CH3 m – isopropilmetilbenceno Cuando hay más de dos grupos, se utilizan números localizadores. El número 1 corresponde al carbono que tiene el sustituyente prioritario (el que se nombra en primer lugar, según el orden alfabético). Si no se especifica la posición 1, se entiende que es la posición del último grupo nombrado. A igualdad de número localizador, se empieza a numerar por el primaer radical que se nombra en orden alfabético. Ejemplos: BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 14 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla CH3 CH3 2 | 1 CH3 CH2-CH3 CH2 1 CH 3 CH3 2 4-cloro-2-etil-1-metilbenceno 3 |4 CH Cl CH2 1-etil-3-isopropil-5-vinilbenceno Cuando el benceno está unido a cadenas lineales de 4 o más átomos de carbono, el compuesto se nombra como derivado de los alcanos. El benceno como sustituyente se denomina fenilo. CH3 CH2 CH CH2 CH3 CH3 CH C 6 CH3 5 CH2 1 2 4 3 3-fenilpentano 2-fenil-2-buteno radical bencilo Formulación La posisión de los carbonos que tienen sustituyentes se indica mediante los prefijos orto-, metapara- o los números localizadores. Simplemente hay que dibujar el anillo de benceno, elegir un carbono como carbono 1, y posicionar los sustituyentes. 1-metil-2,3-dipropilbenceno CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 Ejemplos CH3 CH NH2 OH OH CH2 COOH CH3 CH3 m-xileno o estireno m-dimetilbenceno o vinilbenceno fenol o hidroxibenceno o-metilfenol anilina ácido benzóico POLICICLOS CONDENSADOS Son anillos aromáticos que comparten un par de átomos de carbono. Se designan mediante nombres comunes. Cuando están sustituídos las posiciones se designan numéricamente, siguiendo este orden: 8 1 8 9 1 9 7 2 7 2 6 3 6 3 5 4 5 naftaleno 10 10 8 1 7 4 2 6 antraceno 5 4 3 fenantreno Ejemplos: 2,6-dimetilnaftaleno 3,6-dimetilantraceno 2 ciclos condensados 3 ciclos condensados CH3 CH3 CH3 CH3 BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 15 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla 3. HALOGENUROS DE ALQUILO Los halogenuros de alquilo o derivados halogenados son hidrocarburos donde uno o más átomos de hidrógeno han sido sustituidos por uno o más átomos de halógeno (cloro y bromo principalmente). Su grupo funcional es –X, donde X es un halógeno. Nomenclatura Se pueden utilizar dos nomenclaturas: En los casos más sencillos, el compuesto se considera como si fuese una sal. Se nombra como el haluro correspondiente (cloruro, bromuro, yoduro), seguido de la parte orgánica que se nombra como si fuese un radical o sustituyente. BrCH2 CH3 bromuro de propilo CH2 sal binaria cloruro de ciclopentilo Cl radical sal binaria radical Siguiendo las reglas de la IUPAC, se considera que el halógeno es un sustituyente de la cadena. Se nombran anteponiendo al nombre del hidrocarburo el del halógeno, y si hay más de uno se numeran, siempre con los localizadores más bajos posibles y por orden alfabético. A igualdad de número localizador, se tiene en cuenta el orden alfabético. Ejemplos: H3C CHCl CHBr H3C CH3 2-bromo-3-clorobutano H3C CHCl2 CHCl2 1,1-dicloroetano CH CH3 CH3 2,2-dicloro-3-metil-butano C la cadena CH hay CHdobles 3 SiBr2en o triples enlaces, los halógenos se nombran como sustituyente. Br2C CH CH3 1,1-dicloro-1-propeno Tienen nombre propio, aceptado por la IUPAC, los siguientes halogenuros de alquilo: CHF3 CHCl3 CHBr3 CHI3 Fluoroformo Cloroformo Bromoformo Yodoformo Formulación Se reconocen porque su nombre procede de sales binarias. Por ello, la expresión halogenuros de más el nombre del radical, o cimplemente el nombre del halógeno como sustituyente, nos indican que estamos ante uno de estos compuestos. 2-cloro-3,3,4-trimetilhexano sustituyente sustituyentes CH3 CH3 cadena principal CH C CH Cl CH3 CH3 CH2 CH3 Ejemplos CH3 CHBr C F CH2 C C Cl I CH2 CH2 3-bromo-2-propil-1-buteno BACHILLERATO CH3 clorofluoracetileno o clorofluoretino FORMULACIÓN ORGÁNICA 16 yodociclohexano o yoduro de ciclohexilo Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla 4. COMPUESTOS OXIGENADOS El conjunto de los compuestos oxigenados esta formado por aquellas sustancias orgánicas que, además de carbono e hidrógeno, poseen oxígeno en su estructura. En estos compuestos se sustituye uno o varios hidrógenos por el grupo oxigenado, que puede ser alcohol (-OH), éter (-O-), aldehído (CHO), cetona (-CO), ácido (-COOH) o éster (-COO-). ALCOHOLES Y FENOLES Los alcoholes pueden considerarse derivados de los hidrocarburos (de cadena abierta o cíclica) al sustituir uno o más hidrógenos por un grupo hidroxilo (-OH). Si el hidrocarburo es alifático, da lugar a los alcoholes. Se el hidrocarburo es aromático, se obtienen los fenoles. ALCOHOLES Nomenclatura Los alcoholes con un solo grupo funcional se clasifican en primarios, secundarios o terciarios, en función del carbono al que estén unidos. CH3 Primario: CH3OH Secundario: metanol CH3 CHOH CH3 Terciario: CH3 2-propanol C OH CH3 2-metil-2-propanol La función –OH se indica poniendo el sufijo –ol al nombre del hidrocarburo. Si el alcohol es secundario o terciario, se numera la cadena principal de manera que al carbono unido al grupo hidroxilo le corresponda el localizador más bajo posible. En el caso de los polialcoholes, las normas de nomenclatura de la IUPAC son: 1. La cadena principal será la que contiene, por este orden, el mayor número de grupos hidroxilos, después el mayor número de instauraciones, luego los grupos menos prioritarios y por último, cadenas laterales. 2. Si hubiera varias posibilidades, se selecciona la más larga. 3. Se comienza a numerar por el extremo de la cadena principal que asigne localizadores más bajos a los grupos hidroxilos, y, en segundo lugar, a las instauraciones o sustituyentes. 4. Mediante un localizador se indica la posición del grupo hidroxilo, que se antepone al nombre de la cadena principal, y se añade el sufijo –ol. 5. Si hay varios grupos hidroxilos, se indica por medio de los prefijos de cantidad di-, tri-, etc. 6. Cuando el grupo prioritario no es el alcohol, éste se nombra como sustituyente, utilizando el prefijo hidroxi- y anteponiendo la posición que ocupa en la cadena principal. Formulación El número de átomos de carbono de la cadena viene determinado por la raíz del nombre, el grupo funcional alcohol por el sufijo –ol, y su localización por el número que le precede. CH3 2-metil-1-butanol localizador del sustituyente alcohol con 4 carbonos CH2OH 4-metil-2-penten-1-ol Sustituyente enlace doble cadena de 5 carbonos BACHILLERATO CH2OH CH CH CH2 CH alcohol CH3 CH CH3 CH3 FORMULACIÓN ORGÁNICA 17 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla Ejemplos CH2OH CH3 CH2OH CHOH CH C CH CH3 CH2OH CH C CH CH CH2OH OH 1,2,3-propanotriol (glicerina) 3-penten-4-in-1-ol 3-metil-3-peten-1,2-diol NO OLVIDES QUE LA FUNCIÓN ALCOHOL ES PREFERENTE SOBRE LOS DOBLES Y TRIPLES ENLACES. FENOLES Nomenclatura Los fenoles son compuestos que se obtienen al sustituir uno o más hidrógenos de un benceno por el grupo – OH. Se suelen nombrar como derivados del fenol, aunque también es posible nombrarlos como derivados del benceno, y el grupo –OH actúa como sustituyente. Por ejemplo, el fenol también se nombra como hidroxibenceno. OH CH3 | | CH3 | OH fenol o-metilfenol o o-cresol o bencenol OH OH | OH CH3 OH 2,6-dimetilfenol m-hidroxifenol o resorcinol OH p-hidroxifenol o hidroquinona Si existen varios radicales –OH, se numeran los átomos de carbono del benceno de modo que a los carbonos con grupos hidroxilo les corresponda la numeración más baja en conjunto. Al nombrar los polifenoles existen dos posibilidades: Se nombra uno de los grupos hidroxilo como grupo principal (fenol), que se situará en el carbono 1, y el resto se nombran como sustituyentes (hidroxi-, dihidroxi-, etc). Se nombran todos los grupos hidroxilo como sustituyentes, indicando las posiciones con los localizadores y los prefijos dihidroxi-, trihidroxi-, etc. OH CH3 Cl OH OH o-dihidroxibenceno o o-hidroxifenol OH o-metilfenol m-clorofenol Formulación 4-metil-1,2-dihidroxibenceno 2-naftol OH OH sustituyente 2 grupos hidroxilo nombre común OH CH3 NO OLVIDES: LOS PREFIJOS ORTO-, META-, Y PARA- SÓLO SE PUEDEN USAR CUANDO EL ANILLO DE BENCENO TENGA 2 SUSTITUYENTES. BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 18 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla ÉTERES Los éteres están formados por un átomo de oxígeno unido a los radicales alquílicos o arílicos. Su grupo funcional es – O -. Nomenclatura Es posible nombrarlos de tres formas: Se nombran utilizando la terminación -éter- después del nombre de los dos radicales, siempre por orden alfabético; por ultimo, cuando los dos radicales son iguales, se antepone el prefijo dial nombre del radical seguido del sufijo –éter. CH3 O CH2 CH3 etilmetiléter CH3 CH2 etilfeniléter O Se toma el radical más sencillo como sustituyente (terminación –il) y el otro radical como si fuera la cadena principal. Se nombra intercalando el termino -oxi- entre los nombres de los dos radicales ligados al oxígeno: el radical más corto es el que acaba en -oxi, y el radical más largo acaba en –ano. Según este criterio, los éteres vistos con anterioridad se nombran como: CH3 O CH2 radical más sencillo metoxietano CH3 radical más largo terminación -oxi metoxibenceno CH3 CH2 O terminación -ano nombre del alcano Se comienza por la palabra éter. A continuación se nombran los radicales (terminación –il), empezando siempre por el más sencillo, y al último se le añade el sufijo –ico. CH3 O CH2 CH3 éter metiletílico éter etilbencénico CH2 O CH3 Ejemplos O CH3 CH2 difeniléter fenoxibenceno éter fenilbencénico CH2 O CH3 dietiléter etoxietano éter dietílico CH2 CH3 O ciclobutiletiléter etoxiciclobutano (éter etilciclobutánico) Formulación Se reconocen fácilmente por el término éter que está incluido en el nombre o por el interfijo –oxi-. etinilmetiléter o metoxietino o éter etinilmetílico grupo –O- 3-metoxihexano radical metilo BACHILLERATO C O CH3 grupo –O- grupo –O- CH3 CH CH2 CH O CH2 CH2 CH3 FORMULACIÓN ORGÁNICA 19 CH3 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla ALDEHÍDOS Y CETONAS En estos compuestos, el grupo funcional es el carbonilo: C = O. El aldehído se diferencia de la cetona por la posición que ocupa en la cadena el grupo: si aparece al final, se trata de un aldehido, y si se encuentra en el interior de la cadena, de una cetona. R R C O aldehido C O cetona R H ALDEHIDOS Nomenclatura Existen dos formas de nombrar a los aldehidos: Para obtener el nombre de la IUPAC, es preciso conocer la cadena principal: 1. Se toma como cadena principal aquella que contiene el grupo o grupos aldehidos, siempre que no exista otro grupo que sea más prioritario. 2. Entre las distintas posibilidades se elige aquella que contenga mayor número de grupos con menos prioridad que el aldehido siguiendo el orden: cetonas, alcoholes, instauraciones y por último la más larga. 3. Se nombra la cadena principal, sustituyendo la terminación –o por –al. 4. Se comienza a numerar por el carbono que contenga el grupo aldehido. 5. La presencia en la cadena de dos grupos aldehidos en cada extremo se indica con la terminación –dial; se comienza a numerar por el extremo que asigne a los grupos siguientes en prioridad números localizadores menores. 6. Cuando el grupo –CHO forma parte de las ramificaciones o no es el principal, se nombra como si fuera un sustituyente utilizando el prefijo formil-. Se puede utilizar su nombre común, que deriva del ácido carboxílico correspondiente: se forma añadiendo el término –aldehido al nombre de la cadena. Ejemplos: O H O O C CH3 H metanal (o formaldehído) CH3 C CH2 C H H etanal (o acetaldehído) propanal NO HAY QUE MATIZAR LA POSICIÓN DEL ALDEHÍDO PORQUE VA SIEMPRE EN EL EXTREMO. Formulación Se reconocen fácilmente por su terminación en la cadena principal: -al. 4-pentenal doble enlace O grupo aldehido C H2 CH CH2 CH2 C H Ejemplos 3-formilpentanodial CHO CH2 CHO propanodial CHO CH2 CH CH2 O CHO O C C H benzaldehido H BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 20 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla CETONAS Nomenclatura Por lo general se pueden nombrar de dos formas: Se nombran los dos radicales unidos al grupo carbonilo ordenados alfabéticamente y añadiendo la terminación –cetona. Siguiendo las reglas de nomenclatura de la IUPAC: 1. La cadena principal es la que contiene mayor número de grupos carbonilo. Si hay varias cadenas, se selecciona la que contenga el mayor número de grupos de menor prioridad. 2. Se comienza a numerar por el extremo que asigne los localizadores más bajos a los grupos carbonilo. 3. Se nombra la cadena principal sustituyendo la terminación –o por –ona, e indicando la posición donde se encuentra el grupo carbonilo. 4. Cuando hay varios grupos carbonilo, se indica su número con las terminaciones -diona, triona… 5. Si la cetona no es el grupo principal, se nombra como sustituyente usando el prefijo oxo-. CH3 C CH3 CH3 dimetilcetona o propanona o acetona CO CH2 CO CH3 butanodiona o dimetildicetona dos grupos C=O O CH3 CO CH3 CHO 3-oxobutanal CO CH2 CH3 butanona o etilmetilcetona LA FUNCIÓN ALDEHIDO DOMINA SOBRE LA FUNCIÓN CETONA. Formulación Se reconocen con facilidad debido a las terminaciones –ona o –cetona. 2,4-dimetil-3-pentanona ramificaciones CH3 cetona en el carbono 3 4-pentin-2-diona triple enlace CH C CH CH3 O CH3 O O C C ¿Piensas que es necesario indicar la posición de los dos grupos cetona en este compuesto? 2 grupos CO CH C CH3 CH3 Ejemplos CH3 O C C C O 3-pentin-2-ona CH3 O CH3 CH2 C CH O CH3 C H CH2 CH CH2 C CH3 alilmetilcetona o 4-penten-2-ona 2-metil-3-oxopentana BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 21 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla ÁCIDOS CARBOXÍLICOS El grupo funcional de estos compuestos es el grupo carboxilo –COOH, que sólo puede ir en O carbonos terminales. La forma desarrollada del grupo es: R C OH Nomenclatura Hay varios ácidos carboxílicos que se conocen por su nombre común, también aceptado por la IUPAC. Para obtener el nombre sistemático, hay que tener en cuenta que EL GRUPO CARBOXILO SIEMPRE ES PRIORITARIO CON RESPECTO A LOS OTROS GRUPOS. 1. La cadena principal es aquella que contiene el mayor número de grupos carboxilo. Si hay varias cadenas, se elige la que contenga el mayor número de grupos funcionales en orden de prioridad. 2. Se numera la cadena principal dando al grupo carboxilo la posición 1. Si hay varios grupos carboxilo, se comienza a numerar desde el extremo que asigne los localizadores más bajos a los grupos menos prioritarios. 3. Se comienza a nombrar con la palabra ácido, seguida del nombre de la cadena principal, en la que se sustituye la terminación –o por –oico. Cuando hay dos grupos carboxilo, la terminación es –dioico. 4. Cuando hay grupos carboxilo en cadenas laterales, se denomina como un sustituyente con el prefijo carboxi-. NOMBRE COMÚN Ácido fórmico Ácido acético Ácido propionico FÓRMULA HCOOH CH3COOH CH3CH2COOH HOOC-CH2-COOH SISTEMÁTICA Ácido metanoico Ácido etanoico Ácido propanoico Ácido malónico NOMBRE COMÚN Ácido butírico Ácido oxálico Ácido benzoico FÓRMULA CH3CH2CH2COOH HOOC-COOH COOH Ácido propanodioico Ácido láctico CH3-CHOH-COOH SISTEMÁTICA Ácido butanoico Ácido etanodioico Ácido benzoico Ácido 2hidroxipropanoico O H CH3 COOH CH2 acido metanóico CH2 CH2 COOH OH ácido pentanoico grupo –COOH terminación de ácido O C grupo –COOH 5 carbonos CH2 CH2 C ácido butanodioico grupo –COOH OH 2 grupos ácido Formulación Estos compuestos se distinguen perfectamente por el término ácido que precede al nombre de la cadena y por el sufijo –oico o –dioico.. Ejemplos: ácido 2-metil-3-pentenoico grupo –COOH enlace doble HOOC terminación de ácido ácido 2-hidroxi-3-oxobutanoico grupo –COOH alcohol BACHILLERATO cetona CH CH CH3 CH3 CH3 cadena de 5 carbonos FORMULACIÓN ORGÁNICA 22 CH C CH O OH COOH Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla Ejemplos O CH3 C C CH2 C CHO OH CH2 ácido 3-pentinoico CH CH CH2 CH COOH ácido 3-formil-2-metil-2-propenoico ¿Es necesario indicar la posición del doble enlace? COOH CH3 COOH ácido 2-carboxibutanodioico C CH3 CH2 HOOC CH COOH ácido 2-etil-3-butenoico LA POSICIÓN DEL GRUPO –COOH NO SE INDICA NUNCA, SALVO EN LOS CASOS EN LOS QUE ACTÚA COMO SUSTITUYENTE EN LA CADENA PRINCIPAL. ÉSTERES (Y SALES) Los ácidos carboxílicos tienen carácter ácido, puesto que pueden perder el hidrógeno del grupo – COOH. Los ésteres resultan de reemplazar el hidrógeno del grupo carboxilo de los ácidos orgánicos por un radical alquilo o arilo.. El grupo funcional se representa de forma abreviada –COO- y de O forma desarrollada: R C Si el hidrógeno se sustituye por un metal, se O R' denominan sales. Nomenclatura Para nombrarlos, se omite la palabra ácido y se sustituye la terminación –oico del ácido por –ato, tanto en el cado del nombre común como el nombre sistemático. A continuación se pone la preposición de y el nombre del radical (o metal) que ha sustituido al hidrógeno. O CH3 O etanoato de sodio C H O O 2 carbonos sal de sodio Na metanoato de etilo C (etanoato o acetato) CH2 1 carbono CH3 radical (metanoato o formiato) Cuando la función éster no es prioritaria, se nombra el radical como alcoxicarbonil. Formulación Principalmente se reconocen por la terminación –ato, seguida de la preposición de y el nombre del radical. O propanoato de metilo nombre del ácido del que procede éster CH3 CH2 C radical que sustituye al H O acetato de etilo (etanoato de etilo) CH3 CH3 COOCH2 CH3 nombre común (ácido acético o etanoico) Ejemplos HOOC CH2 CH O COOH C O CH3 O C O CH3 CH2 C O K OCH3 ácido 2-metoxicarbonilbutanodioico benzoato de metilo propanoato de potasio O propinoato de metilo CH C C O BACHILLERATO CH3 ¿por qué se omite la posición del enlace triple? FORMULACIÓN ORGÁNICA 23 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla 5. COMPUESTOS NITROGENADOS Son compuestos constituidos por carbono, hidrógeno y nitrógeno, además algunos de ellos pueden contener oxígeno. Estos compuestos comprenden las aminas, las amidas, los nitrilos y los nitroderivados. AMINAS Las aminas se pueden considerar derivados del amoníaco (NH3), que se obtienen al sustituir uno, dos o sus tres hidrógenos por radicales. Cuando es un hidrógeno el que es remplazado por un radical, se forman aminas primarias, secundarias si son dos, y terciarias al sustituir los tres hidrógenos. R NH2 amina primaria (1 sustituyente) R NH R' amina secundaria (2 sustituyentes) R N R' amina terciaria (3 sustituyentes) R'' Nomenclatura AMINAS PRIMARIAS Cuando actúa como grupo prioritario, se puede nombrar de dos formas: Añadiendo la terminación –amina al nombre del hidrocarburo del que proceden y colocando el número localizador más bajo. Añadiendo la terminación –amina al nombre del radical que está unido al nitrógeno. CH3 NH2 CH3 CH2 metan(o)amina o metilamina CH2 (bencenamina) fenilamina o anilina NH2 NH2 propan(o)amina o propilamina Cuando hay varias aminas primarias unidas a la cadena principal, se indica su número con el prefijo numeral correspondiente di-, tri-, …delante de la terminación –amina, señalando su posición mediante números. Para indicar las posiciones se comienza a numerar por el extremo en el que el grupo amino tiene el número localizador más bajo: NH2 1 2 CH2 CH2 3 CH2 4 CH2 NH2 1,3-propanodiamina 3 CH2 NH2 2 CH 1 CH NH2 NH2 NH2 1,1,2,4-butanotetramina localizadores función –NH2 localizadores grupo –NH2 AL NUMERAR LA CADENA PRINCIPAL, SÓLO SE TIENEN EN CUENTA LOS ÁTOMOS DE CARBONO Y NO LOS DE NITRÓGENO. Cuando no son el grupo prioritario, se nombran como sustituyente, utilizando el prefijo amino-. O O CH3 CH CH2 C 6 OH NH2 ácido 3-aminobutanoico sustituyente –NH2 5 CH3 CH2 4 3 2 CH CH NH2 NH2 C 1 CH3 3,4-diamino-2-hexanona grupo principal ácido sustituyentes –NH2 grupo principal cetona AMINAS SECUNDARIAS Y TERCIARIAS La cadena principal es la más completa unida al nitrógeno. Se comienza a nombrar los sustituyentes unidos al nitrógeno, anteponiendo la letra N-(mayúscula cursiva); seguida del nombre de la cadena principal o del radical de la cadena principal acabado en ambos casos en –amina. BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 24 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla CH3 NH CH3 dimetilamina o metiletanamina CH3 CH3 CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 N N CH2 CH2 CH3 CH3 N-etil-N-metilpropilamina radical más complejo N, N-dimetilpropanamina o N, N-dimetilpropilamina Cuando hay varias aminas secundarias o terciarias que forman parte de la cadena principal ocupando el lugar de algún carbono, se designan mediante el infijo –aza-. Con los prefijos numerales se indica su posición y el número de grupos amino. Para nombrar y numerar la cadena principal, SE TIENEN EN CUENTA TANTO LOS ÁTOMOS DE CARBONO COMO LOS DE NITRÓGENO CONTENIDOS EN ELLA. 8 7 CH3 6 NH 5 CH2 CH2 4 3 2 1 NH CH2 NH CH3 2,4,7-triazaoctano CH2 NH2 NH2 CH CH2 CH Cuando el grupo amino no forma parte de la cadena principal, el radical se nombra según cuál sea el átomo NH2 CH2 que se una a la cadena principal: si es el nitrógeno se NH2 nombra como alquilamino-, y si es el carbono, como aminoalquil- . 2-amino-3-aminometil-1,4-butanodiamina Formulación Se reconocen por el sufijo –amina: N-bencil-N-ciclohexilmetilamina sustituyentes grupo –NH2 el radical alquilo es el grupo principal CH3 N CH2 Ejemplos CH3 1 NH2 2 CH2 C 3 4 CH2 CH2 7 6 5 4 3 2 1 CH3 CH2 NH CH2 N CH2 CH3 NH2 CH2 NH2 CH3 2-metil-1,2,4-butanotriamina CH3 CH CH H2 C CH3 CH2 3-etil-3,5-diazaheptano CH N O NH2 NH2 3-buten-2-amina o 1-metil-2-propenilamina CH2 CH2 C H ácido 3-aminopropanoico N-fenil-N-metilvinilamina AMIDAS Las amidas son derivadas de los ácidos carboxílicos. Su grupo funcional resulta de sustituir el grupo hidroxilo -OH del grupo ácido por un grupo de amino -NH2. Lo que caracteriza a una amida es la unión de un nitrógeno con el carbono de un grupo carbonilo –CO.. Se clasifican dependiendo de los hidrógenos que se sustituyan y se forman así, respectivamente, las amidas sencillas, las N-sustituidas y las N, N-disustituidas: R C NH2 R – CO NH2 amida primaria o terminal (sin sustituyente) BACHILLERATO O O O R C NHR' R – CO NHR´ amida N-sustituida (1 sustituyente) FORMULACIÓN ORGÁNICA 25 R C N R' R'' R – CO NR´R´´ amida N, N-disustiuida (2 sustituyentes) Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla Nomenclatura Cuando el grupo amida es terminal, se nombran como el ácido del que proceden, eliminando la palabra ácido y cambiando la terminación –oico por -amida. Si la cadena tiene sustituyentes, el grupo amida tiene prioridad y se comienza la numeración por él (asignándole la posición 1, que no se indica). Cuando el grupo amida tiene 2 ó 3 sustituyentes, se antepone la letra N- o N-,N- al nombre de los radicales para indicar que están unidos al nitrógeno del grupo amida. Cuando el grupo amida no es el grupo principal se nombra el grupo –CONH2 con el prefijo carbamoil-. CH3 CONH2 O O C etan(o)amida o acetamida O C H2N CH3 NH2 CH2 C NHCH3 etanodiamida grupo –CONH2 N-metilpropanamida 2 grupos –NH2 Formulación Se reconocen fácilmente por la terminación –amina: O N-etil-3-buten(o)amida CH3 enlace doble y 4 carbonos CH C CH NH 1 sustituyente en el –NH2 CH2 CH3 Ejemplos NH CH3 CH3 CH3 C CH2 CH3 N O N-metiletanamida (o acetamida) CH3 CH2 NH2 CH3 C CH CH2 C O COOH ácido 3-carbamoinpentanoico O N,N-dimetiletanamida H3C C CH CH CONH2 CH3 2-fenil-4-metil-3-pentenamida NITRILOS O CIANUROS Se pueden considerar derivados de ácidos donde la unión con el oxígeno se ha sustituido por un enlace triple con nitrógeno o bien derivados de los hidrocarburos al sustituir tres átomos de hidrógeno en un átomo de carbono terminal por un átomo de nitrógeno. Su fórmula general es R – C ≡ N o simplemente R – CN. Por lo tanto SON GRUPOS TERMINALES. Nomenclatura Pueden nombrarse de dos formas: Se nombra como cianuro de al grupo ciano – C ≡ N seguido del nombre del radical (alquilo) al que va unido. En este caso, al nombrar el radical, no se cuenta el carbono del grupo ciano. Si se emplean las normas de la IUPAC, se denomina como el ácido del que procede eliminando la palabra ácido y sustituyendo la terminación –ico por –nitrilo. Si hay dos grupos nitrilo (ambos extremos) se nombran con la terminación –dinitrilo. Cuando el grupo no es el principal, se nombra como un sustituyente más con el prefijo ciano-. cianuro de metilo butanodinitrilo CH3 N C N N C CH2 CH2 C o etanonitrilo BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 26 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla Formulación Se identifican como grupo principal por la terminación –nitrilo o por el nombre “cianuro de” unido al nombre del radical. Cuando es un sustituyente, se reconoce por el prefijo ciano-. propenonitrilo o cianuro de etenilo cadena de 3 carbonos con un enlace doble grupo principal CH2 sustituyente CH C N ¿por qué no se especifica la posición de enlace doble en el etenilo? Ejemplos CH3 CH3 CH C CH C N O CH3 C OH ácido 3-ciano-2-metil-3-pentenoico CH C CN O CH2 CH2 CH3 NC 2-ciano-3-hexanona CH CH CH3 CH3 CN 2,3-dimetilbutanodinitrilo NITRODERIVADOS Los nitroderivados se obtienen al sustituir uno o más átomos de hidrógeno de un hidrocarburo por grupos nitro – NO2. Nomenclatura El grupo nitro nunca se considera como función principal, en todos los compuestos es sustituyente. Se nombra mediante el prefijo –nitro. Además se emplean los prefijos numerales correspondientes para indicar el número de grupos en el compuesto y se anteponen los localizadores de los carbonos a los que están unidos. Por ejemplo: 5 CH3 4 CH 3 CH NO2 NO2 2 CH2 3 grupos nitro 1 CH2 1,3,4 - trinitropentano localizadores (los más bajos) NO2 Formulación Se reconocen con facilidad por el prefijo nitro- en el nombre. NO2 4-metil-2,2,3-trinitropentano sustituyente CH3 posiciones de los grupos nitro C CH CH NO2 NO2 CH3 CH3 Ejemplos NO2 nitrobenceno CH3 NO2 NO2 NO2 CH3 NO2 2,4,6-trinitrotolueno CH3 C C CH2 CH NO2 COOH ácido 3-metil-2,2-dinitro-3-hexenoico AL NOMBRAR NO SE TIENEN EN CUENTA LOS PREFIJOS NUMERALES DI-, TRITETRA-…, PERO SÍ LOS PREFIJOS ISO- Y NEO-. BACHILLERATO FORMULACIÓN ORGÁNICA 27 Departamento de Ciencias Colegio Blanca de Castilla
