Medicina Veterinaria

QUÍ QUÍMICA ORGÁ ORGÁNICA Parte I

Molé Moléculas Polares y No Polares •

Molé Moléculas No Polares: Los electrones están distribuidos simétricamente en la molécula y el centro de las cargas eléctricas coincide con el centro de simetría de la molécula. Ejemplo: Etano : CH3-CH3 Anhídrido Carbónico:

CO2

* Las moléculas no polares pueden presentar enlaces polares, pero deben ser más de uno y anularse entre sí.

Molé Moléculas Polares y No Polares • Molé Moléculas Polares: Los electrones están distribuidos asimétricamente en la molécula y el centro de las cargas eléctricas no coincide con el centro de simetría de la molécula. Para que un compuesto sea polar debe tener átomos de diferentes electronegatividad. La molécula debe tener por lo menos un enlace polar. Ejemplo: Metanol: CH3-OH La nube electrónica está desplazada hacia el hidroxilo

Tabla de electronegatividad
F= 4,0 +
O= 3,5
Cl = 3,0
N = 3,0
Br = 2,8
I = 2,4
C = 2,4
S = 2,4
H= 2,1 -

Molé Moléculas Polares y No Polares • El momento dipolar (µ) es una medida cuantitativa de la polaridad de la molécula. Está definido como el producto de la carga (q) por la distancia (d) que separa a las cargas

µ=qxd El valor de q se refiere solo a la magnitud de la carga y no a su signo. Cuando q se mide en unidades electrostáticas (ue) y d en ángstrom (Å), el momento dipolar se expresa en unidades Debye (ue x Å).

Moléculas polares

µ= 0

Moléculas no polares

µ=0

La polaridad imparte propiedades especiales a los compuestos que tienen esta característica, tanto en las propiedades físicas como en la reactividad química

Fuerzas Intermoleculares 1. Interacciones No Polares Fuerzas de Van der Waals 2. Interacciones Polares - Interacción dipolo- dipolo - Enlace hidrógeno

Fuerzas de Van der Waals -+-+-+-+-+-+-+-+ +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Estas fuerzas son de corto alcance y solo actúan entre las superficie de las moléculas, la atracción que producen es débil, pero el efecto acumulativo de una gran cantidad de estas interacciones produce fuerzas de atracción suficiente para hacer que las moléculas permanezcan unidas. Ejemplos: Nitrógeno, Alcanos, Alquenos, Alquinos Influyen en los puntos de fusión y ebullición de los compuestos que las presentan: - A mayor masa (PM) de los compuestos mayor pe y pf. n-butano pe: 0ºC n-pentano pe: 36ºC - A mayor ramificaciones en compuestos que son isómeros estructurales menor pe y pf. n-pentano pe: 36ºC 2,2-dimetilpropano pe: 9,5ºC

Fuerzas dipolo - dipolo H---Cl Cl---H

H---Cl Cl---H

δ+ δ-

δ- δ+

δ-

δ+ δ-

δ+

Son fuerzas de atracción entre moléculas polares. Las moléculas polares al presentar dos polos se atraen entre ellas como si fueran imanes Ejemplos: HCl, propanona, eter metílico.

δ-

CH3 δ+ C

CH3

O δ-

O CH 3

δ+

CH 3

Enlace Hidró Hidrógeno En este tipo de interacción participan moléculas que presentan átomos muy electronegativos (F, O, N) y por lo menos un átomo de hidrógeno unido a ellos.

O

H

N

CH3-O-H

Ejemplos

CH3-N-H H

metanol

CH 3

O

CH 3

H

H O

F

metilamina

Enlace covalente

F

Enlace electrostático

H

H

H F

H

EFECTOS ELECTRÓ ELECTRÓNICOS Se clasifican en: • Efectos Inductivos • Efectos de Resonancia.

EFECTO INDUCTIVO Depende de la tendencia intrínseca de un sustituyente para liberar o atraer electrones. Es característico de enlaces sigma (σ) y se transmite a lo largo de la cadena molecular, pero se debilita gradualmente con el aumento de la distancia al sustituyente. Se indica con una flecha sobre el enlace cuya dirección está orientada hacia el átomo al cual se desplazan los electrones.

EFECTO INDUCTIVO CH3

+I

C

-I

+I

CH3 Isopropilamina ó 2-aminopropano

CH3

NH2 H3C Alcohol terc-butílico ó 2-metil-2-propanol

+I

+I

C

-I

OH

+I

CH3

Es positivo cuando aumenta la densidad electrónica del átomo de referencia y se indica: +I. Es negativo cuando disminuye la densidad electrónica del átomo de referencia y se indica: –I.

EFECTO de RESONANCIA Implica migración de electrones, en particular de enlaces π (pi) o de electrones p no compartidos. Debido a los desplazamientos de electrones se forman o destruyen doble y triples enlaces. Es un efecto del todo o nada, de modo que su fuerza no disminuye con la distancia. Se indica con una flecha curva cuya dirección está orientada hacia donde se desplazan los electrones. Se denomina Mesomérico y puede ser : +M cuando transfiere electrones al átomo de referencia (forma doble enlace) –M cuando sustrae electrones del átomo de referencia (rompe un doble enlace) M cuando el desplazamiento de electrones es entre dos carbonos (forma y rompe un enlace simultáneamente)

• Ejemplo:

CH3

+I

+I CH -M +I

CH3

+M

C -I NH2 O

2-metilpropanamida

TIPOS DE REACCIONES SE CLASIFICAN EN:

- R. HOMOLÍTICAS R. de Adición

- R. HETEROLÍTICAS

R. de Adición Nucleofílica R. de Adición Electrofílica

R. de Elimicación R. de Sustitución

R. de Sustitución Nucleofílica R. de Sustitución Electrofílica

Reacciones Homolí Homolíticas o Radicalarias: Radicalarias: La molécula sufre una fractura y cada una de las partes conserva un electrón. Ejemplo: la molécula A⋅⋅ ⋅⋅B ⋅⋅ se fractura y forma dos radicales libres A⋅⋅ y B⋅⋅ A⋅⋅B

A⋅⋅ + B⋅⋅

Este tipo de reacción, llamada también reacción de radicales libres, es característica de los alcanos.

Reacciones Heterolí Heterolíticas: ticas: La molécula se fractura y los dos electrones del enlace que se rompe quedan en uno de los fragmentos. Éste adquiere carga negativa y el otro fragmento carga positiva. Ejemplo: la molécula A ⋅ ⋅ B forma el catión A+ y el anión BA⋅⋅B

A+ + :B-

La mayor parte de las reacciones que se estudiaran transcurren a través de este tipo de intermediarios.

Reacciones Heterolí Heterolíticas: ticas: Reacciones de Adición: Un átomo o grupo de átomos se incorpora a una molécula.

A

+

B

AB

Reacciones de Eliminación: Un átomo o grupo de átomos se desprende de una molécula.

AB

A

+

B

Reacciones de Sustitución: Un átomo o grupo de átomos es reemplazado por otro átomo o grupo de átomos

AB

+ C

AC

+

B

TIPOS DE REACCIONES SE CLASIFICAN EN:

- R. HOMOLÍTICAS R. de Adición

- R. HETEROLÍTICAS

R. de Adición Nucleofílica R. de Adición Electrofílica

R. de Elimicación R. de Sustitución

R. de Sustitución Nucleofílica R. de Sustitución Electrofílica

TIPOS DE REACTIVOS Reactivos Nucleofí Nucleofílicos: licos: Son especies químicas con disponibilidad de electrones y son dadores de electrones; atacan centros de baja densidad electrónica. Se clasifican en: - Reactivos nucleofílicos aniónicos: HO-, Cl -, CH3-O- (metoxi), CN- Reactivos nucleofílicos neutros: NH3, R-NH2, H-O-H Estos compuestos son bases de Lewis: en su capa externa contienen un par de electrones que pueden compartir en una reacción química

TIPOS DE REACTIVOS Reactivos Electrofí Electrofílicos: licos: Son especies deficientes de electrones y buscan un par de electrones; atacan centros de alta densidad electrónica Se clasifican en: - Reactivos electrofílicos catiónicos: H+, Cl+, +NO2, +H3O, +CH3 - Reactivos electrofílicos neutros: BF3, FeCl3, AlCl3 Estos compuestos son ácidos de Lewis, pueden aceptar un par de electrones en su última capa electrónica en una reacción química.

TIPOS DE REACCIONES SE CLASIFICAN EN:

- R. HOMOLÍTICAS R. de Adición

- R. HETEROLÍTICAS

R. de Adición Nucleofílica R. de Adición Electrofílica

R. de Elimicación R. de Sustitución

R. de Sustitución Nucleofílica R. de Sustitución Electrofílica

Alcanos, Alquenos y Alquinos • Propiedades Físicas - pe - pf - estado físico - solubilidad

Alquenos - Isomería Geométrica

Alcanos, Alquenos y Alquinos • Propiedades Químicas - Alcanos: Reacción tipo Sustitución Homolítica hν CH3-CH2-Cl + HCl Ejemplo: CH3-CH3 + Cl2 - Alquenos y Alquinos: Reacción tipo Adición Electrofílica Ejemplo: I) H3C− −CH2=CH2 + HBr H3C− −CH −CH3 Br OH H+ II) HC CH + H2O H2C CH Tautomería H2C

OH CH

O CH3-C

H

Alcoholes • Propiedades Físicas - pe - pf - solubilidad • Propiedades Químicas - Reacción de Sustitución Nucleofílica - Reacción de Eliminación - Oxidación

- REACCIÓN DE ELIMINACIÓN : Obtención de Alquenos ECUACIÓN GRAL :

H2C− −CH2OH H

H2SO4 98% 160-180 ºC

CH2=CH2 + H2O

- REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA ECUACIÓN GRAL:

H3C− −CH2OH + HBr

H3C− −CH2−Br + H2O

OXIDACIÓN 1- ALCOHOL PRIMARIO

[O]

ALDEHIDO

rápido

ÁCIDO

ECUACIONES: (-1)

(CH3-CH2-OH+H2O (+6)

(Cr2O72- + 6e- +14H+

OH CH3-C=O + 4e- + 4H+) x3 (+3)

(+3)

2 Cr3+ + 7 H2O) x2

3 CH3-CH2-OH + 2Cr2O72- + 16 H+ anaranjado

OH 4 Cr3+ + 3CH3-C=O verde +11 H2O

OXIDACIÓN 2- ALCOHOL SECUNDARIO (0)

[O]

CETONA (+2)

(CH3-CH-CH3

CH3-C-CH3 + 2 e- + 2 H+)x 3 O

OH Cr2O72- + 6e- +14H+

2 Cr3+ + 7 H2O

3 CH3-CH-CH3 + Cr2O72- + 8 H+

CH3-C-CH3 + 2 Cr3+ +7 H2O verde O

OH

anaranjado