to get the file

Bloque 5: Química Orgánica
Prof. Dr. Mª del Carmen Clemente Jul
Curso 2007-2008
Química II
1
CARACTERÍSTICAS DE LA INDUSTRIA QUÍMICA
CARACTERÍSTICAS
Q. INORGÁNICA
Q. INORGÁNICA
Elementos utilizados
Toda la tabla periódica
Carbono y algunos
elementos
Nº de productos
conocidos
1- 2 millones
Aprox. 16 millones
Materias primas
Aire, Agua, Azufre, Fosfatos,
Sales, Óxidos metálicos
Petróleo, Gas Natural
Etapas para llegar al
producto final
Pocas
Muchas
Curso 2007-2008
Química II
2
COMBUSTIBLES – INDUSTRIA PETROQUÍMICA:
ISOCTANO
NAFTENOS
EXPLOSIVOS:
TOLUENO
Curso 2007-2008
Química II
3
Curso 2007-2008
Química II
4
Curso 2007-2008
Química II
5
ISOMEROS ESTRUCTURALES
MOLECULAS CON LA MISMA FÓRMULA ABREVIADA PERO DIFERENTE
ESTRUCTURA
CH4
C4H10
CH3 – CH3
CH3 – CH2 – CH2 – CH3
n – butano
C5H12
CH3 – CH – CH2 – CH3
CH3
isopentano
(2-metilbutano)
CH3 – CH2 – CH3
CH3 – CH – CH3
CH3 isobutano (2-metil-propano
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
n pentano
CH3
CH3 – C – CH3
CH3
Curso 2007-2008
Química II
isopentano
( 2,2 dimetilpropano)
6
ISOMEROS GEOMÉTRICOS
COMPUESTOS QUE SE DIFERENCIAN POR LA ROTACIÓN LIMITADA
ALREDEDOR DE UN ENLACE
ISOMEROS CIS TRANS, SE DIFERENCIAN EN QUE DOS GRUPOS (Ó
ATOMOS) ESPECÍFICOS SON ADYACENTES O OPUESTOS
Cl
Cl
H
C=C
H
Cl
C=C
H
CIS –DICLOROETILENO
µ = 1,89D
Cl
H
TRANS – DICLOROETILENO
µ=0
PUNTO DE EBULLICIÓN = 60, 3 ºC PUNTO DE EBULLICIÓN = 47,5 ºC
Curso 2007-2008
Química II
7
ISOMEROS CIS TRANS DE LOS CICLO ALCANOS
H
Cl
H
H
CIS
Curso 2007-2008
H
Cl
Cl
H
H
H
TRANS
H
Cl
Química II
8
ISOMEROS OPTICOS
COMPUESTOS CON UN ATOMO DE CARBONO ASIMETRICO CUYAS
IMAGENES ESPECULARES NO SON SUPERPONIBLES
LA MOLECULA CHFClBr ES QUIRAL
Cl
LA MOLECULA
H – C – CH2 – CH3 ES QUIRAL
CH3
UN CARBONO ASIMÉTRICO TIENE 4 SUSTITUYENTES DISTINTOS
Curso 2007-2008
Química II
9
DESPLAZAMIENTO
ELECTRONICO
Curso 2007-2008
Mecanismo
inductivo
Mecanismo
electrómero
Is Polarización
Id Polarizabilidad
E. Polarizabilidad
R. Polarización
Química II
10
Curso 2007-2008
Química II
11
Is (+) : GRUPOS ALQUILO
CH3
CH3
<
Curso 2007-2008
CH3
CH2
<
CH3
CH
CH3
<
H3C
C
CH3
Química II
12
Curso 2007-2008
Química II
13
CUANTO MÁS ELECTRONEGATIVO SEA UN
ATOMO MAYOR ES EL Is QUE ORIGINA
H
δ
-
Br
O
+
δ
C
C
O
H
δ
H
F
C
H
+
δ
H
1I
H
1I
O
C
O
F MÁS ELECTRONEGATIVO QUE EL Br
Curso 2007-2008
Química II
14
CUANTO MÁS PROXIMO ESTÉ EL ATOMO DE
DISTANCIA ELECTRONEGATIVIDAD DEL
CENTRO DE REACTIVIDAD MAYOR ES Is
H
Cl
δ
O
+
H
C
C
H
Cl
H
C
H
Curso 2007-2008
δ
C
O
H
δ
+
δ
-
H
C
H
H
1I
O
H
1I
Cl
C
O
C
O
H
Química II
15
CUANTO MAYOR SEA EL NUMERO DE ATOMOS
DE DIFERENTE ELECTRONEGATIVIDAD
MAYOR ES Is
H
δ
-
Cl
O
+
δ
σ
C
C
δ
δ
Cl
-
Cl
2δ+
C
C
H
H
O
H
O
H
O
I
Curso 2007-2008
Química II
16
Curso 2007-2008
Química II
17
Curso 2007-2008
Química II
18
Curso 2007-2008
Química II
19
O
+
H
O
+
H
O
H
+
O
H
H+
O
Curso 2007-2008
O
O
O
Química II
20
ACIDEZ DE LOS ALCOHOLES
OH
C6H11
-
δ O
σ
C6H11
H
+
δ
O
+
+H
CARGA
DE LA BASE CONJUGADA
LOCALIZADA
CICLOHEXANOL
A
ACIDEZ DE LOS FENOLES
C
OH
C6H5
I
δ
O
σ
H
+
δ
D
+
O
C6H5
+H
CARGA
DE LA BASE CONJUGADA
DESLOCALIZADA POR EFECTO R
E
FENOL
Z
ACIDEZ DE LOS ÁCIDOS CARBOXILICOS
O
COOH
C6H5
O
C
C6H5
O
H
+H
O
CARGA
DE LA BASE CONJUGADA
DESLOCALIZADA POR EFECTO R
AC. BENZOICO
Curso 2007-2008
+
C
Química II
21
LOS GRUPOS DONADORES DE e- DISMINUYEN LA ACIDEZ
CH3
;
CH2
CH3
;
CH3
CH
;
CH3
δ
R+ +
OH
CH3
CH3
CH3
-
C
+
δ
OH
1I
MENOS ACIDO QUE
CH3
Curso 2007-2008
Química II
22
LOS GRUPOS RECEPTORES DE e- AUMENTAN LA ACIDEZ
O
NO2 ;
C
O
;
C
;
N
C
O
OH
R
OH
OH
NO2
MÁS ACIDO QUE
MÁS ACIDO QUE
NO2
NO2
Curso 2007-2008
Química II
23
LA BASICIDAD DE LAS AMINAS AROMATICAS
N
H2
+
+ H (H2O)
+
C6H5NH3 + OH
ANILINA
+
X
+
ORTO X ANILINA + PARA X ANILINA
LA ORIENTACIÓN EN LA SE DE LAS AMINAS AROMATICAS
Curso 2007-2008
Química II
24
-
δ O
δ+ O
-
-
δ O
-
δ O
N
δ+ O -
+
N
+
δ+ O
-
N
+
δ
-
δ+ O
O
-
N
Curso 2007-2008
Química II
+
25
CARACTERÍSTICAS DIFERENCIALES DE LAS
REACCIONES HETEROLÍTICAS Y HOMOLÍTICAS
HETEROLÍTICAS
Estructuras
reaccionantes
Medio de reacción
Catalizadores
Curso 2007-2008
HOMOLÍTICAS
• Partículas cargadas
(nucleofílicas y electrofílicas)
• Polaridad y Polarizabilidad de
los enlaces
• Partículas neutras
(radicales libres)
• Independiente de
factores polares
• Disolución
• Influencia disolvente en la
d velocidad de reacción
• Fase gaseosa o
disolución (disolventes
apolares)
• Ácidos y Bases
• Autocatalíticas
Química II
26
Curso 2007-2008
Química II
27
ELECTROFÍLICOS
+
+
+
+
+
CATIONES (CH3, NO2+, H+…) (NO+, R3C+…)
δ+
COMPUESTOS (Cl
Curso 2007-2008
δ−
Cl…) (AlCl3, BF3, SO3, ZnCl2…)
Química II
28
NUCLEOFÍLICOS
ANIONES
(CH3− , OH− , CN− ,...) (RO − ,H− ,R − COO − ,HSO3− )
COMPUESTOS CON ÁTOMOS CON e- NO ENLAZABLES
··
&& , N
&& H ; R - N
&& , ...) R - O
&& H ; H O
(O
2
2
··
COMPUESTOS OLEFÍNICOS Y AROMÁTICOS
Curso 2007-2008
Química II
29
Curso 2007-2008
Química II
30
Curso 2007-2008
Química II
31
CH2
CH2
+
+
+
CH2
CH2
Curso 2007-2008
+
Química II
32
Señalar el orden de mayor tendencia a la ruptura heterolítica de los siguientes
compuestos:
1)
2)
3)
El orden correcto sería:
a) 1 > 3 > 2
b) 3 > 2 > 1
c) 2 > 3 > 1
Curso 2007-2008
Química II
33
5.1. TENDENCIA A LA DISOCIACIÓN HETEROLÍTICA (Iones Carbono)
a.1 CH 3CH 2CH 2Cl → CH 3CH 2CH 2+ + Cl − PRIMARIO
a.2 (CH 3CH 2 )2 CHCl → (CH 3CH 2 )2 CH + + Cl − SECUNDARIO
a.3
(CH 3CH 2 )3 CCl → (CH 3CH 2 )3 C + + Cl −
TERCIARIO
a.3 > a.2 > a.1
Ruptura Heterolítica (Iónica)
Cloruro de bencilo:
b.1 Ph3CCl → Ph3C + + Cl − (3R - carga (-) deslocalizándose por ORTO y PARA )
b.2 PhCH 2Cl → PhCH 2+ + Cl − (1R - carga (-) deslocaliz ándose por ORTO y PARA )
b.3
PhCH 2CH 2Cl → PhCH 2CH 2+ + Cl − (Sin resonancia )
b.1 > b.2 > b.3
Curso 2007-2008
Química II
34
5.1. TENDENCIA A LA DISOCIACIÓN HETEROLÍTICA (Iones Carbono Cont.)
Cloruro de alilo:
c.1 CH 3CH 2CH 2Cl → CH 3CH 2CH 2+ + Cl − PRIMARIO
c.2 CH 3CH = CHCl → CH 3CH = CH + + Cl − (sin R )
c.3 CH 2 = CHCH 2Cl → CH 2 = CHCH 2+ + Cl − (1R - )
c.3 > c.1 > c.2
Curso 2007-2008
Química II
35
REACCIONES HOMOLÍTICAS
Curso 2007-2008
Química II
36
Curso 2007-2008
Química II
37
5.3 RUPTURA HOMOLÍTICA C - H : RADICAL ORGÁNICO + H&
CH 2 = CH − H vinílico → CH 2 = CH& + H&
b) CH 2 = CH − CH 2 − H alílico → CH 2 = CH − CH& 2 + H&
c ) C 6 H 5 − CH 2 − H bencílico → C 6 H 5 − CH& 2 + H&
d ) C 6 H 5 − CH 2 − CH 2 − H alquílico → C 6 H 5 − CH 2 − CH& 2 + H&
a)
TENDENCIA A HOMÓLISIS
ESTABILIDAD RADICAL
Deslocalización del electrón desapareado
a)
CH 2 = CH&
b)
CH 2 = CH − CH& ↔ CH& 2 − CH = CH 2
NO HAY EFECTOS ⇒ e LOCALIZADO
HAY EFECTOS +
⇓
-
e DESLOCALIZADO EN DOS POSICIONES
Curso 2007-2008
Química II
38
5.3 RUPTURA HOMOLÍTICA C - H : RADICAL ORGÁNICO + H&
c)
(Cont.)
HAY EFECTO RESONANTE +
⇓
e- DESLOCALIZADO EN 3 POSICIONES
d)
RADICAL PRIMARIO
⇓
e- DESLOCALIZADO
Tendencia global: c > b > d > a
Curso 2007-2008
Química II
39
Señalar el orden de estabilidad de los siguientes grupos de radicales:
A)
CH& 3
CH 3 − C& H − CH 3
CH 3 − C& − CH 3
CH 3
B)
CH 2 = CH − C& H 2
C)
Curso 2007-2008
Química II
40
CARBANIONES
Curso 2007-2008
Química II
41
PODER ELECTROFÍLICO DE LOS SUSTITUYENTES EN LOS CARBOANIONES
Curso 2007-2008
Química II
42