QUÍMICA ORGÁNICA Profesor responsable: Dr. Ignacio Aldana

QUÍMICA ORGÁNICA
Profesor responsable: Dr. Ignacio Aldana
Tipo de asignatura: Troncal
Créditos: 9 (6 teóricos + 3 prácticos)
Departamento Responsable: Química Orgánica y Farmacéutica
OBJETIVOS
El aprendizaje de la química orgánica tiene cierta similitud con el de un
lenguaje nuevo, que es a la vez verbal y gráfico. Su estudio debe basarse en la
premisa de que la estructura de un compuesto determina su reactividad.
El alumno será capaz de hacer predicciones sobre reacciones y moléculas
nuevas para él en la medida que comprenda sus relaciones y le resulten
familiares.
Este proceso comienza con el aprendizaje de los nombres sistemáticos de los
compuestos y su representación gráfica. El conocimiento de las reacciones
orgánicas. La isomería, el análisis conformacional de alcanos y cicloalcanos.
Los sistemas insaturados y la regioselectividad de las reacciones sobre
alquenos y alquinos. La importante aportación de los compuestos aromáticos a
la diversidad de la química orgánica.
El estudio de la estereoquímica debe desarrollar la capacidad de “visualización
de las moléculas” en las tres dimensiones del espacio y con mentalidad crítica
relacionarlo con las reacciones en las que intervienen estereocentros. Así
mismo se manejarán con habilidad las diferentes formas que como resultado
de años de evolución en la manera de pensar con respecto a las estructuras
orgánicas, se han desarrollado para la representación de figuras
tridimensionales sobre superficies planas.
Con el conocimiento de los grupos funcionales , su reactividad y propiedades,
puede acometerse el planteamiento de procesos sintéticos.
PROGRAMA TEÓRICO
1. Naturaleza de la Química Orgánica
1.1.Concepto de la Química Orgánica
1.2. Propiedades fundamentales del átomo de carbono.
1.3. El Enlace Químico
1.3.1. Teorías de enlace. Enlaces sencillos y múltiples. Hibridación.
Fuerzas inter e intramoleculares. Polaridad de enlaces y moléculas.
1.4. Estructura y Propiedades Físicas. Puntos de fusión y ebullición.
Solubilidad. Tipos de solutos y disolventes.
2. Organización de la Química Orgánica
2.1. Sistemática de la Química Orgánica
2.2. Serie homóloga
2.3. Concepto de Grupo Funcional
2.4. Principios generales de nomenclatura. Sistema IUPAC.
3. Estudio de una Reacción Química.
3.1. Mecanismo de reacción
3.2. Rupturas heterolíticas y homolíticas.
3.3. Termodinámica de una reacción. Diagramas de energía.
3.4. Cinética de Reacción:
3.4.1. Velocidad de Reacción
3.4.2. Teoría del estado de transición
3.4.3. Reactividad y desarrollo del estado de transición
3.4.4. Mecanismos de reacción. Etapa limitante.
4. Alcanos
4.1. Estructura. Introducción al análisis conformacional.
4.2. Propiedades físicas.
4.3. Fuentes naturales y procesos industriales.
4.4. Reacciones
4.4.1. Halogenación: Mecanismo. Radicales libres. Reactividad, orientación
y selectividad.
4.4.2. Combustión
4.4.3. Pirólisis: craqueo.
4.5. Introducción a los compuestos organometálicos
4.5.1.- Reactivos de Grignard
4.5.2.- Otros organometálicos.
4.6. Identificación.
5. Estereoquímica.
5.1. Estereoquímica y estereoisomería.
5.2. Actividad óptica. Rotación específica y pureza óptica.
5.3. Enantiomería. Quiralidad. Configuración. Racémico.
5.4. Diastereomería.
5.5. Estructuras meso.
6. Halogenuros de alquilo.
6.1. Propiedades Físicas.
6.2. Preparación.
6.3. Reacciones
6.4. Sustitución Nucleofílica Alifática.
6.4.1. Nucleófilos y Grupos salientes.
6.4.2. SN2. Mecanismo. Estereoquímica. Reactividad e impedimento
estérico.
6.4.3. SN1. Mecanismo. Carbocationes. Estereoquímica y reactividad.
Papel del disolvente. SN2 frente a SN1.
7. Alquenos.
7.1. Estructura. Características del doble enlace. Isomería geométrica.
7.2. Propiedades Físicas.
7.3. Preparación
7.3.2. Deshidrohalogenación de halogenuros de alquilo. Cinética.
Mecanismo E2. Orientación. Reactividad y estereoquímica. Mecanismo E1.
Orientación y reactividad. E2 frente a E1. Eliminación frente a sustitución.
7.3.3. Reacción de Wittig
7.3.4. Eliminaciones cíclicas
7.3.5. Otros métodos.
7.4. Reacciones.
7.4.1. Hidrogenación. Estabilidad. Mecanismo. Estereoselectividad y
estereoespecifi-cidad.
7.4.2. Adición de halógenos y formación de halohidrinas. Mecanismo y
estereoquímica.
7.4.3. Adición de H-Y. Mecanismo. Regla de Markovnikov.
Regioselectividad. Reactividad.
7.4.4. Hidroboración. Mecanismo y estereoquímica
7.4.5. Adición de radicales libre
7.4.6. Adición de carbenos
7.4.7. Oxidación:
Formación de 1,2-dioles.
Ozonolisis.
Formación de epóxidos
Polimerización.
8. Conjugación y resonancia
8.1.Sistemas alílicos
8.1.1. Radical alilo: sustitución, estabilidad, resonancia
8.1.2. Catión alilo
8.2. Dienos
8.2.1. Estructura y propiedades físicas
8.2.2. Dienos conjugados. Estabilidad frente a alquenos.
8.2.3. Preparación.
8.3. Reacciones. Adición electrofílica. Adición radicálica. Reacción de Diels
Alder.
9. Alquinos
9.1. Estructura y Propiedades Físicas
9.2. Preparación. Fuente industrial. Reacciones de sustitución y eliminación.
9.3. Reacciones. Acidez. reducción. Adición electrófila. Tautomería cetoenólica.
10. Hidrocarburos alicíclicos
10.1. Estructura.
10.2. Preparación.
10.3. Teoría de las tensiones. Estabilidad de los confórmeros.
10.4. Reacciones. Generales. Pseudoadiciones.
11. Benceno y aromaticidad
11.1. Benceno. Estructura. Estabilidad. Formas resonantes.
11.2. Aromaticidad. Teoría de la resonancia y de los orbitales moleculares.
11.3. Regla de Hückel.
12. Sustitución electrofílica aromática
12.1. Mecanismo. Descripción. Efecto de los sustituyentes. Orientación y
reactividad.
12.2. Reacciones. Nitración. Sulfonación. Reacciones de Friedel-Craft. Otras
reacciones.
13. Arenos
13.1. Estructura. Nomenclatura. Propiedades Físicas.
13.2. Preparación. Industrial. Alquilación de Friedel-Craft y sus limitaciones
13.3. Reacciones. En el anillo aromático. En la cadena lateral (Oxidación,
Reacciones radicálicas. Estructura del radical bencilo.
13.4. Alquenil y alquinil bencenos.
14. Alcoholes
14.1. Estructura y propiedades físicas
14.2. Preparación. Fuente Industrial. Hidrólisis de halogenuros de alquilo.
adición a alquenos. reducción. Síntesis de Grignard.
14.3. Reacciones.
14.3.1. Ruptura del enlace RO-H. Acidez. Formación de ésteres.
Oxidación.
14.3.2. Ruptura del enlace R-OH. Reacciones de sustitución y eliminación.
14.4. Polialcoholes. Preparación. Transposición pinacólica.
14.5. Identificación.
15. Éteres y epóxidos
15.1. Éteres. Estructura y propiedades Físicas.
15.1.2. Preparación. Deshidratación bimolecular de alcoholes. Adición a
olefinas. Síntesis de Williamson y relacionadas.
15.1.3. Reacciones. Escisión por ácidos. oxidación.
15.1.4. Éteres cíclicos.
15.2. Epóxidos. Estructura.
15.2.1. Preparación. A partir de Halohidrinas. Oxidación de alquenos.
15.2.2. Reacciones. Escisión nucleófila y electrófila. Reacción con
reactivos de Grignard.
16. Aldehídos y cetonas
16.1. Estructura y propiedades Físicas
16.2. Preparación. Oxidación. Reducción. Hidratación de alquinos. Acilación
de Friedel-Craft y Organocúpricos. Adición de organometálicos.
16.3. Reacciones. Adición nucleofílica al carbonilo (de cianuros, derivados
nitrogenados, derivados oxigenados etc.). Estereoquímica. Oxidación.
Reducción. Reacción de Cannizzaro.
16.4. Identificación.
17. Ácidos carboxílicos
17.1. Estructura y Propiedades físicas
17.2. Preparación. Fuente industrial. Oxidación de alcoholes y aldehídos.
Carbonatación de organometálicos. Hidrólisis de derivados de ácido.
17.3. Reacciones. Acidez. Conversión en sus derivados funcionales.
Reducción. Descarboxilación. Preparación de derivados alfa-halogenados.
17.4. Identificación.
18. Derivados funcionales de ácidos carboxílicos
18.1. Estructura.
18.2. Sustitución nucleofílica del acilo
18.3. Cloruros de ácido. Propiedades. Preparación. Reacciones (conversión
a ácidos y derivados, formación de cetonas, reducción, alargamientos de
cadena).
18.4. Anhídridos de ácido. Propiedades. Preparación. Reacciones
(conversión a ácidos y formación de cetonas).
18.5. Esteres. Propiedades físicas. Preparación. Reacciones (conversión a
ácidos y derivados, reducción, reacción con reactivos de Grignard,
transesterificación).
18.6. Amidas. Propiedades. Preparación. Reacciones (conversión a ácidos y
derivados, Reducción, degradación de Hoffmann).
18.7. Otros derivados. Nitrilos. Isonitrilos. Derivados del ácido carbónico.
18.8. Identificación.
19. Aminas
19.1. Estructura y propiedades físicas.
19.2. Preparación. Fuente industrial. Sustitución. Reducción. Aminación
reductiva.
19.3. Reacciones. Basicidad. Eliminación de Hoffmann. Sustitución anular en
aminas aromáticas. Reacciones con ácido nitroso. Azocompuestos. Oxidación.
Reacciones con haluros de bencensulfonilo y aplicaciones terapéuticas.
19.4 Identificación.
20. Fenoles
20.1. Estructura y propiedades físicas.
20.2. Preparación.
20.3. Reacciones. Acidez. Síntesis de Williamson de éteres. Reacciones de
Kolbe, Fries y Reimer-Tiemann. Sustitución anular.
20.4 Identificación.
21. Halogenuros de arilo
21.1. Estructura y propiedades físicas.
21.2. Preparación.
21.3. Reacciones. Sustitución electrofílica aromática. Sustitución nucleofílica
aromática (bimolecular, eliminación adición, bencino).
21.4. Identificación.
Temas complementarios
22. Compuestos aromáticos polinucleares
22.1. Naftaleno. Síntesis de Haworth.
22.2. Antraceno y fenantreno. Síntesis por cierre anular.
22.3. Hidrocarburos carcinogénicos.
22.4. Identificación.
EVALUACIÓN
Mediante examen teórico. El examen constara de ejercicios Teórico-Prácticos
de los que uno de ellos será tipo test. En el mes de diciembre se efectuará un
examen
BIBLIOGRAFÍA
"Química Orgánica". L.G. Wade,Jr. Pearson. Prentice Hall. 5ª Edición.2004
"Química Orgánica". Mc. Murry. Grupo Editorial Iberoamérica. 1994.
"Química Orgánica". Morrison y Boyd. 5ª Edición. Addison wesley. 1990.
"Química Orgánica". Streitwieser y Heathcock. 3ª edición. Interamericana.
1986.
"Química Orgánica". Ege. Editorial reverte. 1997.
"Química Orgánica". Vollhardt. Ediciones Omega. 1990.
"Problemas de Química Orgánica". Aldana, Palop y Sanmartín. Digitalia. 1998.
"Problemas de Química Orgánica". Santoyo y Zorrilla. Editorial Alhambra. 1982.
"Química Orgánica". Soto, J. L: Editorial Síntesis. 2000