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• Paulo Barradas

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UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD EXPERIMENTAL DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA UNIDAD ACADÉMICA DE QUÍMICA ORGÁNICA QUÍMICA ORGÁNICA I

OH H

C2H5

Br

Br

H

C3H7

Cl

OH

COOH

Cl

COOH

OH

COOH

Cl

COOH

OH Br CH3

CH3 F

HO

F

Cl

NH2

CH3

HO

H

H

HO

CH3

H3C

NH2

NH2

CH3 Cl

Prof. Ronald Blanco Prof. Freddy Ocanto

Bárbula, Febrero 2016

EJERCICIOS DEL TEMA # 1 1. 2. 3.

Usando la teoría del orbital molecular, prediga si la molécula H-He es estable. Demuestre que H2- es más estable que H- y H. Calcular la carga formal de todos los átomos, exceptuando el hidrógeno, para cada uno de los siguientes compuestos:

4.

En cuál de los compuestos: tetracloruro de carbono o trifluorclorometano es el enlace C-Cl más largo? Justifique su respuesta. Justifique la diferencia en la energía de disociación de enlace carbono-carbono para: Etano: 87 kcal/mol. 1,1,1-trifluoretano: 117 kcal/mol. En cuál de los siguientes compuestos el átomo de carbono tendrá mayor electronegatividad, en el metanal o en el metanol Justifique su respuesta. Calcule las cargas formales para los átomos diferentes al hidrogeno: a) Diazometano H 2C=N=N, b) Óxido de acetonotrilo H3CCNO, c) isocianuro de metilo. (H3NC) Ordene los siguientes compuestos de acuerdo a la longitud del enlace C-Cl. Justifique su respuesta.

a) CH3CONH2 b) O3 C) CH2=N=N 5.

6. 7. 8.

ClCF3 9.

d) CH2=NO2 e) (CH3)2N=CH-CH=CO(OH)

CH 3Cl

CCl4

Prediga la hibridación de los átomos de C , N y O en: a) CH3N=C=O

b) CH3N=C=NCH3

c) piridina d) pirrol e) piperidina

CH2CN f)

O g)

N

h) O

CHO

O

10. Dibujar para cada una de las siguientes moléculas una representación espacial de la estructura que surge por la combinación de orbitales atómicos para dar orbitales moleculares enlazantes, indicar la hibridación de cada átomo, indicar que tipo de enlace es y el ángulo de enlace que se forma entre ellos.

N O2NCH2CH2COOH

CH3

,

NO2 , HC C CH

CHCl

N 11. Los valores encontrados para el momento dipolar de la acetona y la acetofenona son diferentes (2,7 y 2,9) D. justifique estos valores. 12. El momento dipolar del p-dimetoxibenceno es igual a 1.7 D. Justifique este resultado, teniendo en consideración la sustitución simétrica del anillo. 13. Asigne los siguientes valores de momento dipolar: 0; 1,74 y 3,54 a nitrometano, tetracloruro de carbono y ácido acético. Justifique su respuesta. 14. Dos de las moléculas abajo escritas poseen momento dipolar poseen igual a cero, mientras una de ellas posee μ  0. Identifique cada caso y demuéstrelo mediante un dibujo espacial. a) F2C=C=C=CF2

b) S=C=S

c)

Cl2C=C=CF2

15. Proponga una explicación para la disminución de la disminución de la longitud del enlace C-Cl en la siguiente serie de compuestos. Compuesto Longitud de enlace C-Cl (Ǻ)

H3C-Cl 1,78

ClH2C-Cl 1,77

Cl2HC-Cl 1,76

FH2C-Cl Cl3C-Cl 1,76 1,75

F3C-Cl 1,72

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16.

En los siguientes pares de compuestos : i. Escriba el nombre según las reglas IUPAC ii. Explique cuál de los miembros de cada par tiene mayor momento dipolar

a)

CH3

CH2NH2

NO2

NO2 NO2 ;

;

b)

NO2

NH2

17. Efectúe los movimientos de electrones que se indican y explique si la estructura que se obtiene es contribuyente o no al híbrido de resonancia. NH2 a) O

b) H3C C N H3C HO

CH2

N

e)

O

OH

C

H

c) O

H

d) CH3

C

O CH3

O

O f)

g) H C

O

H

N

H

18. Escriba todas las estructuras de resonancia contribuyentes al anión abajo escrito. Especifique: a) ¿cuántos y cuáles de los carbonos poseen carga parcial negativa y cuanto es está en la molécula real? b) ¿cómo son los enlaces C-C en la molécula real? ¿cuál es la geometría molecular? ¿Cuantos enlaces sigma y pi tiene esta anión?

H

-

C

19. ¿Qué carga tiene cada carbono en el catión cicloheptatrienilo (ion tropilo)? Explique su respuesta CH

+

20. Discuta la posible existencia, como entidades reales, de las estructuras de resonancia. 21. Aunque casi todas las especies orgánicas estables tienen átomos de carbono tetravalente, también existen algunas con átomos de carbono trivalentes; los carbocationes son una clase de estos compuestos. a) ¿Cuántos electrones de valencia tiene el átomo de carbono positivo? b) ¿Qué hibridación espera que tenga este átomo de carbono? c) ¿Cuál es la geometría del carbocatión? 22. Hay tres sustancias distintas que contienen un enlace doble carbono-carbono y tienen la fórmula C4H8; y diga en que difieren. Prof. Ronald Blanco, Prof. Freddy Ocanto. Química Orgánica Febrero – Junio 2016. 2

23. ¿Por qué sería difícil sintetizar el ciclopentino? Explique por medio de un dibujo. 24. Represente tres formas resonantes pasa el radical pentadienilo CH2=CH-CH=CH-CH2. 25. Explique por qué el azuleno tiene un momento dipolar diferente a cero.

.

26. Represente el número indicado de formas resonantes para cada una de las siguientes especies: a) El anión fosfato de metilo, CH3OPO32-(3), b) El anión nitrato (3), c) el catión alilo H 2C=CH-CH2+ (2) 27. Indique la estructura más contribuyente al hibrido de resonancia en cada uno de los siguientes pares: Justifique su escogencia.

O i)

O

H C NH2

H C NH2

O ii) H

C CH2

H iii) CH2

CH CH C

H

C CH2

H C CH3

CH2

CH CH C

O iv)

O

C CH3 O

O

CH3 C N CH 3

O C

N CH3 CH3

28. En cuál de los siguientes compuestos, es más largo el enlace C-N. Explique. NO 2 H3C

CH3

NO 2

CH3

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REGLAS DE NOMENCLATURA IUPAC.        

Un compuesto se nombra como derivado de la cadena carbonada más larga en la molécula; si hay dos cadenas de la misma longitud, se elige la que tiene el mayor número de sustituyentes. Identificar los sustituyentes. Numerar la cadena comenzando por el extremo que asigne el ordinal más bajo al primer sustituyente. Colocar los sustituyentes por orden alfabético. Los prefijos di, tri, etc., así como los prefijos llevan guión : n-, sec-, ter-, no se considera para el orden alfabético. Ejemplo: 6-sec-butil-3,4-dietilnonano. Los números y los términos van separados por un guión. Ejemplo: 4-etil-5fenilcicloheptano. Los números seguidos van separados por comas. Ejemplo: 2, 4,5-trifenilmetano. Si se repite un sustituyente en un átomo deberá repetirse también el número. Ejemplo: 3,3-dinitrooctano. Si un sustituyente no tiene un nombre común simple, debe asignársele un número a sus carbonos, comenzando con el átomo de carbono que está directamente unido a la cadena principal, el cual recibe el número 1. Luego el sustituyente se nombra como si fuese un compuesto, salvo que su nombre termina en “il”. Toda esta denominación se inserta entre paréntesis a continuación del número del carbono de la cadena principal.

CH3 CH3

C

CH2CHCH2CHCH3 (CH2)4CH2CH

(CH2)9

CH CH3 CH3

2-etil-2,18-dimetil-8-(2-etil-4-isopropilpentil)-nonadecano 

En los hidrocarburos cíclicos el ciclo constituye el sistema principal, la numeración sigue la secuencia que asigne los números más bajos a los sustituyentes o funciones. CH3 CH3

CH3

Cl

CH3

C

Cl

CH3 Cl 4-ter-butil-6-metilcicloocteno



1,3-diclorociclopentano

CH2CH5 1-cloro-5-etil-3-metilcicloheptano

Los Espíranos se nombran utilizando una combinación del número total de átomos de carbono que constituyen los anillos y del número total de átomos de carbonos conectados al carbono común (espiroátomo). Se escribe la palabra espiro seguida de unos corchetes, en los que se indica el número de átomos conectados al carbono común y por último se coloca el nombre principal que indica el número total de carbonos de los dos anillos. Cuando se requiere numerar para designar un sustituyente, se comienza por el átomo adyacente al carbono común, correspondiente al anillo más pequeño y se va dando la vuelta terminando por el anillo mayor.

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1

7

2

6

7

1

8

2

3

Espiro[2,4]heptano 

5

3

4

5

6

4

6-metil[3,4]octano

Los compuestos biciclícos se nombran utilizando la palabra biciclo seguida del número de átomos de cada cadena conectada a los átomos comunes en cabeza de puente, colocados entre corchetes. El nombre fundamental que representa el número total de átomos de los anillos completa el nombre. La numeración comienza por uno de los átomos comunes en cabeza de puente y se dirige hacia el anillo mayor, comenzando por la cadena más larga y terminando por las cadenas más cortas. 9

2 7

1 8

1

8

6

Cl

6

2

2 5

CH2

7

1 4

4

4

3

5

3

3

8

7 5 6

biciclo[2,2,1]heptano (Norborano)

2-clorobiciclo[2,2,2]octatano



biciclo[3,2,2]nonano

En los derivados del benceno se indica la posición de los sustituyentes (1 a 6 ) como derivados del benceno o de una función importante ( tolueno, fenol, anilina, ácido benzoico, etc.). En el caso de bencenos disustituidos se puede utilizar los prefijos orto- (o-), meta (m-) y para (p-) que indican respectivamente las sustituciones 1,2; 1,3 y 1,4.

CH3

OH

OH OH

OH CH3 1,4-dimetilbenceno p-dimetilbenceno p-xileno 

1,2-dihidroxibenceno o-dihidroxibenceno Catecol

1,3-dihidroxibenceno m-dihidroxibenceno Resorcinol

Las moléculas con más de un grupo funcional se numera la cadena principal (o sistema fundamental en el caso de ciclos) para asignar los números más bajos posibles según: a) La función principal, b) Los dobles enlaces, c) Los triples enlaces, d) Los grupos sustituyentes. H CH2

CH3

C

CH3

CH3

CH3 bencil

fenil

isopropilbenceno (cumeno)

CH3

1,3,5-trimetilbenceno (mesitileno)

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Los grupos funcionales se pueden indicar como función principal (sufijo que designa y da nombre a la molécula) o como sustituyente (prefijo indicando la posición que ocupa en la cadena o ciclo). En la siguiente tabla se indican las denominaciones como función y como sustituyentes. El sistema de nomenclatura IUPAC contempla un orden de prioridades, asignándole la máxima a los grupos funcionales que tengan un sufijo IUPAC y que deben colocarse en un extremo de la cadena carbonada. En esta categoría se encuentran los ácidos carboxílicos y sus derivados. A continuación vienen los grupos que tienen que poseen un sufijo pero pueden localizarse en cualquier posición de la molécula. Ejemplo de ellos son los grupos hidróxilo (alcoholes) y amino (aminas). La menor prioridad se asigna a grupos como los halógenos, que no tienen sufijo y que, por lo tanto, se nombran siempre como sustituyentes. Con la excepción de las designaciones de los enlaces dobles y triples, en el sistema IUPAC sólo se utiliza un sufijo en el nombre fundamental.

Clase

Fórmula R4N+

Sufijo -amonio

Prefijo -amonio

Cationes

R4P+

-fosfonio

-fosfonio

+

-sulfonio

-sulfonio

-COOH

Acido

Carboxi-

-COOCO-

Anhídrido -oico

Halogenuros de acilo

-COX

Halogenuro de –oilo

Alcoxicarbonil-

Amidas

-CONH2

-amida

Carbomoil-

Nitrilos

-CN

-nitrilo (-o carbonitrilo)

Ciano-

Aldehídos Cetonas

-CHO -COR -CH2OH -RCHOH - R2COH -CSH 0 -RNH -R2N

-al -ona

alcanoiloxo-

-ol

hidroxi-

-tiol

mercapto-

-amina

Amino-

Eteres

-O-

éter

-oxa, (alcoxi-)

Sulfuros Alquenos

-SC=C CnH2n -CCCnH2n-2 -X -NO2 C-C CnH2n+2

sulfuro -eno

-alquiltioalquenil-

-ino

alquinil-

R3 S Acidos Carboxílicos Anhídridos carboxílicos

Alcoholes Mercaptanos Aminas

Alquinos Halogenuros Nitro alcanos

de

ácidos

-oico

halogénonitro-ano

alquilProf. Ronald Blanco, Prof. Freddy Ocanto. Química Orgánica Febrero – Junio 2016.

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EJERCICIOS DEL TEMA # 2 1. Formúlense : a) 5,6-dietil-3,3,7-trimetil-2-nonanol

b) 3-hexanol c) 3-fenilpropanoato de butilo d) hidróxido de trietilamonio

e) 2,6-dimetil-2,3,4,5-heptatetraeno f) tetraetiletileno f) Alcohol vinílico h) dimetilcarbinol i) metilciclohexano j) isovalerato de hexilo k) p-metilbenzonitrilo l) ácido oxalico m) m- metilestireno n) bencil etil cetona ñ) ácido 4(4-bromofenil)butanoico

ñ) sulfuro de diisopropilo o)

3-etil-1,3hexanodiol p) 2,3-dicloroacetofenona q) 2-

metil-2- octanol r) 4-ciclobutil-1-ciclohexil-2-clorobutano r) biciclo[3,1,0]hexano s) 7-bromobiciclo[2,2,2]-2octeno t) 7,7-dicianobiciclo[4,1,0]-2,4-heptadieno u) oxaciclohexano v) bencil etil cetona w) 1- penten-4-ino

x)1,5-

hexadieno y) 1-metil-3-etilbenceno z) 2-metil-2-propanol a1) 2-propen-1-ol b1) N-etilbencenamina c1) cloruro etanoilo d1) 4-isopropil-3 fenilciclopentanona e1) 2-metilfenol f1) 2-cloro- 5,5-dimetil-6-nonen-4-ona

de

g1) fenil

etil éter h1) 2-butoxibutano i1) ácido 1,4- naftalenodicarboxilico j1) anhídrido benzoicoheptanoico k1) ácido 3oxo-2-ciclopropoxibutanoico l1) etanoamida m1) ciclohexano carboxilato de ñ1)1,3-difenil-1-buteno ol) cloruro de 6-fenilhexanoilo p1)

metilo n1) isovalerato de isopropilo

bencenotiol q1) 3-metoxi-3-metil-2-butanol

r1)etanol

s1) dibencil cetona t1) p- metoxiacetofenona u1) bromociclohexanocarbaldehido v1) 3-metilbutanamida w1) ioduro de 3-carboamida-4-etoxi-2-formilhexanoilo x1)N,Ndietilbenzamida y1) 2-fenilbutanonitrilo

z1)p-isopropilanilina

z1) 1,6-hexanodiamina a2) 1,2–propanodiamina

ácido

b2) N,N-dimetilcicloheptilamina

c2)

4-metil-3-

nitrobenzoico d2) ciclononatetraeno e2) estireno f2) alcohol p-terc-butilbencilico g2) 2-fenilpropeno h2) metilenciclohexano i2) acetato de metilo J2) antraceno k2) 2,4,6-trinitrofenol l2) isoamil

vinil etileno m2) 3-

(ciclohexil-1-ciclopentil-2-feniletil)-3-isopropil-2,2-dietitridecano n2) etil butil neopentil amina ñ2) bromoformo o2) butanodianona. 2.

Formúlese los siguientes compuestos: 1) Acetato de 1,2-difeniletilo. 2) ácido 2,3-dihidrobutanodioico. 3)1,8Diclorobiciclo[4.3.0]

nonano.

4)

Biciclo[4.2.1]-6-noneno.

5)

3-fenilbutanamida.

6)

3-cloro-4-propil-1,2-

ciclobutanodiol. 7) P-clorofenol. 8)1-hidroxi-3-vinilbenceno 3.

Nombrar cada uno de los siguientes compuestos :

I) II)

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Br

O O

O b) CH3CH2CHCH2CN

a)

COOH

d)

c)

NH2

C6H5 OH

CH3

O

COOH

g)

f)

e)

O

h)

COOCH3

CH3

OH OH

O

i)

H

k)

j)

OH

l) CH3CH2CH2CHCOOH NH2

m) ( CH3CH2CH2CO)2O n) (CH3)3CCOCl ñ) H CO NH Ph o) C2H5 O C6H5

CH3

p)

q) CH CH CCH 3 2

CH2 r) CF3COOH s)

H H NH2 t)

O C NH2

u)

v)

NC O CH3

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4.

Nómbrese los siguientes compuestos:

O

CH3

OH H3C

NH2

a) NH2

d)

c)

b) Cl OH

O O

f)

e)

H3C CH3

O

CH3

CH3

O

Br

H3C

CH2 O

CH3

O

O

O

H3C

CH3

NO 2

N H3C

CH3

C2H5

OH

O

CH3 COOC3H7

H5C6

C6H5

CH3

CH3 O H3C

C(CH 3)3 N

H3C

CH3 O

O

HO

H2N

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