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I.E.S. Pedro Mercedes                                                                  Curso 2009-2010
Departamento de Física y Química



INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA DEL CARBONO
La gran cantidad de compuestos orgánicos se explica por la capacidad que el átomo de carbono tiene para
dar lugar a compuestos formando varios tipos de enlaces. Además, es capaz de unirse a otros átomos de
carbono dando lugar a cadenas carbonadas y, también, forma compuestos con otros elementos como el
oxígeno, el nitrógeno y el cloro.

Esta peculiaridad es la que explica la enorme variedad de compuestos orgánicos, tanto en cuanto a la
longitud de la cadena de átomos de carbono, como a la forma en que se unen entre sí los átomos que
componen la molécula. Además, podemos ordenar la gran diversidad de compuestos orgánicos si
agrupamos dentro de un mismo tipo a aquellos que poseen el mismo grupo funcional

Un grupo funcional es un átomo o un grupo de átomos con estructura fija que se unen a un átomo de
carbono de una cadena carbonada y determinan las propiedades y reactividad de ese compuesto

Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol, CH 3-CH2OH y el alcohol metílico o metanol, CH3OH, contienen el
grupo hidroxilo –OH que es el grupo funcional característico de los alcoholes.

Tanto el ácido acético (o etanoico), CH3-COOH, como el ácido fórmico (o metanoico), H-COOH, poseen
en su molécula el mismo grupo funcional –COOH, grupo carboxílico, propio de los ácidos orgánicos o
carboxílicos.

Si volvemos a fijarnos en el metanol, CH3OH, y vamos añadiendo sucesivos grupos –CH2–
obtendríamos
        CH3-CH2OH                       etanol
        CH3-CH2-CH2OH                   1-propanol
        CH3-CH2-CH2-CH2OH               1-butanol

Se construye así una serie homóloga, una familia de compuestos orgánicos que contienen el mismo
grupo funcional, sólo se diferencian en el número de átomos de carbono y presentan propiedades químicas
muy similares.

La parecida reactividad de los miembros de una serie homóloga revela que las reacciones químicas que
presentan dependen, casi exclusivamente, del grupo funcional que poseen; la diferencia en el número de
átomos de carbono sólo modifica ligeramente las propiedades químicas de la sustancia.

Las fórmulas de los compuestos orgánicos
En los ejemplos del apartado anterior se han representado varios compuestos orgánicos mediante sus
fórmulas estructurales semidesarrolladas.

Sin embargo, no es éste el único tipo de fórmulas que se emplean en Química Orgánica, pues el uso de
uno u otro tipo viene condicionado por lo que en cada caso se desee mostrar.

Por otra parte, es importante recordar que, mediante el uso de las fórmulas, estamos realizando una
representación sobre el plano del papel de una molécula que, en la mayoría de los casos no es plana; es
decir, los diferentes tipos de fórmulas que citaremos a continuación tienen como objetivo fundamental
indicar los átomos que componen una molécula y, en su caso, mostrar los enlaces entre ellos.

Los tipos de fórmulas que se utilizan en Química Orgánica son los siguientes:

    1. Fórmulas estructurales desarrolladas
    Con ellas se muestran todos los enlaces existentes en la molécula; como se trata de una
    representación plana, las direcciones de los enlaces no corresponden con las direcciones reales de la
    molécula.




                                     Fórmulas de compuestos orgánicos                                    1
                                      Física y Química 1º Bachillerato
I.E.S. Pedro Mercedes                                                                      Curso 2009-2010
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                      O
             CH       C
       HC         C       OH
       HC         C
             CH       O
                      C
                  O       CH3Fórmula estructural desarrollada de la aspirina (ácido acetil salicílico)
    2. Fórmulas estructurales semidesarrolladas
    Sólo se muestran los enlaces entre átomos de carbono o, en ocasiones, los enlaces dobles y triples
    entre el carbono y un heteroátomo

        CH2Cl-CHCl-CH3             1,2-dicloropropano
        CH2=CH2                    eteno o etileno
        CH3-COOH                   ácido etanoico o acético

    3. Fórmulas empíricas y fórmulas moleculares.
    Indican, respectivamente la proporción relativa entre átomos de cada clase y el número absoluto de
    átomos de cada elemento.
        C3H6Cl2        1,2-dicloropropano (fórmula molecular y empírica)
        C2H4           eteno (fórmula molecular)
        CH2            eteno (fórmula empírica)
        C2H4O2         ácido etanoico (fórmula molecular)



LOS HIDROCARBUROS
Existe un numeroso grupo de compuestos orgánicos constituidos únicamente por carbono e hidrógeno que
presentan una gran variedad de estructuras en sus cadenas carbonadas: son los hidrocarburos,
denominación que hace referencia a los dos elementos que los constituyen.

Podemos clasificar los hidrocarburos mediante diferentes criterios; así, si tenemos en cuenta la forma de la
cadena carbonada los hidrocarburos se dividen en

            Alifáticos o acíclicos: hidrocarburos de cadena abierta
                lineales: cada átomo de carbono se une sólo a otros dos
                ramificados: algunos átomos de carbono se unen a más de dos átomos de carbono
            Cíclicos: la cadena carbonada tiene forma de anillo.

Otro criterio de clasificación considera la presencia de instauraciones (dobles o triples enlaces carbono-
carbono) en la cadena carbonada; según este criterio los hidrocarburos pueden ser
          Alcanos o hidrocarburos saturados. todos los enlaces carbono-carbono son simples
          Alquenos: en la cadena hay uno o varios dobles enlaces carbono-carbono
          Alquinos: tienen triples enlaces carbono-carbono
          Aromáticos: hidrocarburos cíclicos con dobles enlaces conjugados (alternados)

Para exponer las normas de formulación y nomenclatura de los alcanos y referirnos a sus propiedades
vamos a utilizar esta última clasificación.

Alcanos o hidrocarburos saturados
Son compuestos formados por carbono e hidrógeno en los que no existe ningún doble o triple enlace en la
cadena de átomos de carbono. Se obtienen del gas natural, del petróleo y de la destilación de la hulla.

Todos los átomos de carbono forman cuatro enlaces con disposición tetraédrica a su alrededor. Los
hidrocarburos saturados presentan cadenas de átomos de carbono en zigzag.




                                        Fórmulas de compuestos orgánicos                                     2
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Su reacción más característica es la combustión en presencia de oxígeno que es fuertemente exotérmica
por lo que se utilizan como combustibles.

Los alcanos de cadena abierta o lineal tienen como fórmula general C nH2n+2 y para nombrarlos de acuerdo
a las normas de la IUPAC se indica mediante una raiz el número de átomos de carbono seguida de la
terminación ano característica de los hidrocarburos saturados

El número de átomos de carbono, la raiz, se indica mediante un prefijo tal como se muestra en la tabla
siguiente
                                 átomos de
                                 carbono en          Raiz
                                  la cadena
                                       1             Met
                                       2              Et
                                       3             Prop
                                       4              But
                                       5             Pent
                                       6             Hex
                                       7              Pet
                                       8             Oct
                                       9             Non
                                      10             Dec

El formato del nombre de los alcanos es

                                  Raíz                              ano
                     (número de átomos de carbono)

                   H3C    CH2
   Butano                   CH2 CH3                H3C              CH3
                                           o

                                       CH2  CH3
                               CH2                        H3C
       Hexano                             CH2
                         H3C         CH2        o                                       CH3

En el caso de los alcanos ramificados se hace necesario señalar el lugar de la cadena carbonada en la
que se sitúa la ramificación, así como su estructura. Los pasos que hay que seguir para nombrar
correctamente un alcano ramificado son:
    1. Se elige como cadena principal aquella que tenga mayor número de átomos de carbono.
    2. La cadena principal se numera de forma que los localizadores (números de los átomos de
        carbonos ramificados) sean los más bajos posible.
    3. Las ramificaciones, llamadas radicales o grupos alquilo, se nombran acabando en il el prefijo
        que indica el nº de átomos de carbono de la ramificación.
    4. Las ramificaciones se designan en orden alfabético precedidas del número que indica el átomo de
        carbono en el que se encuentra la ramificación.
    5. Si hay varios radicales iguales se indican con los prefijos di-, tri-, tetra-,..
    6. Los números se separan por comas y entre número y letra se colocan guiones.


               Localizadores         Ramificaciones                  Raíz                    ano


                                                                    CH3                  CH3
               CH3                                                            CH3
                                                                    2
                                                            H3C           3         5         7
                                                                1              4         6         CH3
        H3C                CH3                                      H3C                            8

            2-metilpentano                                 5-etil-2,3,3-trimetiloctano
                                      Fórmulas de compuestos orgánicos                                                   3
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Los alcanos cíclicos se nombran igual que los de cadena lineal anteponiendo el prefijo ciclo-
                            CH2
                         H2C         CH2
                         H2C          CH2
                                   CH2    o

                                         ciclohexano
Alquenos
Son hidrocarburos que poseen uno o más dobles enlaces C=C. Aquellos que solo tiene un doble enlace
responden a la fórmula general CnH2n.

Sus propiedades físicas son similares a las de los alcanos del mismo número de átomos de carbono y la
presencia del doble enlace supone una zona de alta densidad electrónica que confiere a los alquenos una
reactividad alta.

Alquenos de cadena lineal.
                         .
Se nombran igual que los alcanos, pero utilizando la terminación –eno.
      La posición del doble enlace se indica anteponiendo al nombre del hidrocarburo un número que
      corresponde al primero de los C que lo forma.
      La cadena se numera comenzando por el extremo que proporcione el número más bajo a la
      posición del doble enlace.
      La existencia de más de un doble enlace se indica mediante los prefijos di-, tri-, etc. delante de la
      terminación –eno y determinando con números la posición los dobles enlaces.


                             Localizadores                       Raíz              eno



                                   H3C     CH2                        H3C
                                     4      3
         1-buteno                               CH CH2
                                                2   1       o                      CH2

                                   H3C     CH
                                     5      4
                                                CH CH
         1,3-pentadieno                         3   2
                                                        CH2
                                                        1       o H3C                CH2

Alquenos de cadena ramificada
        Se considera como principal aquella cadena que contenga el doble enlace o el mayor número
        posible de dobles enlaces, aunque no sea la de mayor número de átomos de carbono.
        Se numera comenzando por el extremo que proporciones el número más bajo al primer doble
        enlace o la primera ramificación. En caso de igualdad tiene preferencia el doble enlace sobre la
        ramificación.


               Localizadores             Ramificaciones                     Raíz           eno


                                            H2C
                                                                CH2
              2-metil-1,3-butadieno
                                                    CH3



                                          Fórmulas de compuestos orgánicos                                         4
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Alquenos cíclicos.
Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo al nombre del alqueno
                                     CH2
                                   H2C         CH
                                   H2C       CH
                                          CH2   o

                                              ciclohexeno


Alquinos
Son hidrocarburos que poseen uno o más triples enlaces; si solamente tienen uno, su fórmula general es
CnH2n-2.

Los carbonos enlazados mediante el triple enlace utilizan hibridación sp tal como hemos visto más arriba
en el caso del etino o acetileno, CHΞCH.

Para nombrarlos son válidas las mismas reglas que para los alquenos pero acabando el nombre en –ino

        Si en un hidrocarburo hay dobles y triples enlaces, la cadena principal es aquella que contiene
        mayor número de insaturaciones (dobles o triples enlaces).
        Para establecer la numeración de la cadena la preferencia es dobles enlaces, triples enlaces y
        ramificaciones.

               Localizadores             Ramificaciones                 Raíz    ino


                                                 CH3                     CH3
                1-butino           HC     C    CH2     o   HC

                                   H3C               CH3

            4-metil-2-pentino
                                                     CH3

Hidrocarburos aromáticos
Son hidrocarburos de cadena cerrada que contienen dobles enlaces alternados o conjugados. La
existencia de estos dobles enlaces conjugados en su molécula les confiere una gran estabilidad y hace
que sus propiedades químicas sean muy particulares.

El más importante de todos ellos es el benceno, de fórmula molecular C6H6, en el que todos los átomos de
                                2
carbono utilizan hibridación sp
                       CH
                HC        CH que suele representarse como
                HC         CH
                     CH

Los hidrocarburos aromáticos que contienen un anillo bencénico se nombran como derivados del benceno:
        Si poseen un solo sustituyente; es decir si se ha sustituido un átomo de hidrógeno por otro átomo o
        grupo de átomos, se nombran anteponiendo el nombre del sustituyente al término benceno

                                Sustituyente                 benceno




                                         Fórmulas de compuestos orgánicos                                  5
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                                     Cl                                       CH3




                      clorobenceno                          metilbenceno (tolueno)

        Si poseen varios sustituyentes se indican mediante números las posiciones que ocupan


                  Localizadores                Sustituyente                  benceno


                    Cl             H3C                 Cl

                                                                        H3C                 CH3
                    Cl

 1,2-diclorobenceno           1-metil-3-clorobenceno                         1,4-dimetilbenceno
                                   CH3                                  Cl


                H3C                                  H3C


                                   CH3                                  Cl
                1,3,5-trimetilbenceno                1-metil-3,5-diclorobenceno

        Cuando sólo son dos los sustituyentes sus posiciones relativas pueden ser indicadas mediante los
        prefijos
        orto     sustituyentes en carbonos 1 y 2      o-metilclorobenceno
        meta sustituyentes en carbonos 1 y 3          m-diclorobenceno
        para: sustituyentes en carbonos 1 y 4         p-dimetilbenceno

Existen también hidrocarburos aromáticos formados por la condensación de 2 y 3 anillos bencénicos: son
el naftaleno, el antraceno y el fenantreno.




   Naftaleno                              Antraceno                                 Fenantreno


GRUPOS FUNCIONALES CON OXÍGENO
Uno de los heteroátomos (átomos diferentes al carbono o al hidrógeno) que más presencia tiene en los
grupos funcionales de las moléculas orgánicas es el oxígeno.

Encontraremos grupos funcionales oxigenados en los que el oxígeno establece enlaces simples y grupos
funcionales en los que el oxígeno y el carbono forman un doble enlace.




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El grupo hidroxilo. Alcoholes y fenoles
Imagina una molécula de agua H–O–H; si separamos de la molécula un átomo de hidrógeno se obtendría
el grupo hidroxilo que se representa –OH y es el grupo funcional característico de los alcoholes y de los
fenoles.

Los alcoholes pueden ser considerados como derivados de los hidrocarburos al sustituir uno o varios de
sus átomos de hidrógeno por grupos hidroxilo.. Los alcoholes de baja masa molecular son totalmente
solubles en agua y tienen puntos de fusión y de ebullición muy superiores a los de los hidrocarburos de
igual número de carbonos pues pueden formar puentes de hidrógeno intermoleculares.

Podemos escribir para la fórmula general de los alcoholes R-OH, siendo R- un grupo alquilo, es decir una
cadena carbonada a la que se ha suprimido un átomo de hidrógeno

Si el grupo hidroxilo se sitúa sobre un carbono primario, secundario o terciario, el alcohol resultante se
denominará, igualmente, primario, secundario o terciario.

        Los alcoholes se nombran igual que el hidrocarburo del que proceden, sustituyendo la vocal final
        del nombre del hidrocarburo por la terminación –ol propia de los alcoholes e indicando, cuando sea
        necesario, la posición sobre la que se encuentra el grupo hidroxilo

                        Localizador                 Hidrocarburo                    ol
                      (si es necesario)           (menos vocal final)

   etanol       H3C    CH2                          H3C
                         OH               o                    OH

                        H3C       CH2
 1-propanol                                                  H3C
                                CH2   OH            o                          OH


                        H3C                                                         OH
                                        CH3
                               OH
                            2-butanol                               ciclohexanol

        Si hay más de un grupo alcohólico, se utilizan los prefijos –di, -tri, etc. delante de la terminación –
        ol.
                 OH
                H2C         CH2
                       CH     OH                                    CH2
                                                             HO          OH
                      OH                                              CH2

            1,2,3-propanotriol                               1,2-etanodiol
                (glicerina)                                   (etilenglicol)
        Cuando el grupo alcohólico no es el más importante del compuesto y debe ser nombrado como
        sustituyente, se utiliza el prefijo hidroxi para indicar la presencia del grupo –OH precedido de un
        localizador para señalar el carbono al que se encuentra unido.


La IUPAC acepta también el nombre común que se construye de la siguiente manera


                    alcohol                       Raíz                      ilico
                                   (número de átomos de carbono)



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                   H3C
                                                                       H3C
                          OH                                                              OH
               alcohol etílico                                        alcohol 1-propílico
Los fenoles son compuestos que resultan de sustituir un hidrógeno del benceno, o de un radical
aromático, por un grupo hidroxilo.
                                            OH
                                                                 Fenol



Frecuentemente tienen nombres no sistemáticos y se nombran como derivados del primero de la serie el
fenol, cuyo nombre sistemático sería hidroxibenceno:

La posición de los sustituyentes se indica numéricamente o, en su caso, mediante los prefijos orto, meta y
para:
                                        HO             CH3
         m-metilfenol (m-cresol)



Éteres
Son compuestos que se pueden considerar formados a partir del agua al sustituir los dos átomos de
hidrógeno por grupos alquilo. Su fórmula general es por tanto R–O–R’ .


Para nombrarlos, se citan los nombres de los grupos alquilo R y R’ seguidos de la palabra éter; si ambos
grupos alquílicos son iguales su nombre va precedido de di-. El orden en que se nombran los grupos
alquilo es el alfabético


                           grupo R                       grupo R’                      éter

                          H3C      CH2                         H3C
     etilmetil éter
                                    O     CH3        o                    O      CH3

                                   CH2  CH2
     dietil éter          H3C         O    CH3 o H3C                  O          CH3


La IUPAC propone nombrar los éteres como alcoxiderivados (grupo alquilo unido a un átomo de oxígeno,
R–O–) del grupo alquilo más complejo de los dos, en caso necesario debe indicarse la posición del grupo
alcóxido sustituido:


            Localizador            Grupo alquilo          oxi                Hidrocarburo
           (si es necesario)     (menos complejo)                    (del grupo más complejo)

         H3C    O                  H3C    CH2                         CH2        CH2     CH3
                                                               H3C
                    CH3                      O    CH3                        O         CH2
     metoximetano                  metoxietano                        1-etoxipropano




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El grupo carbonilo: Aldehídos y cetonas
En aquellos grupos funcionales oxigenados en los que el oxígeno forma un doble enlace con un átomo del
carbono está presente el grupo carbonilo, C=O, que dependiendo de cuáles sean los átomos o los grupos
de átomos con los que se una el carbono para completar los cuatro enlaces que presenta en los
compuestos orgánicos dará lugar a diferentes tipos de compuestos.

1. Aldehídos
El grupo carbonilo ocupa en ellos uno de los extremos de la cadena carbonada y, a excepción del más
simple de la serie homóloga, son líquidos o sólidos a temperatura ambiente; los aldehídos volátiles tienen
olor picante y algunos de ellos se emplean en la producción de resinas y plásticos sintéticos.

La fórmula general de los aldehidos es R–CHO y para escribir correctamente su nombre hay que respetar
las siguientes reglas
         Se nombran igual que el hidrocarburo del que proceden sustituyendo la vocal final por la
         terminación –al

                                    Hidrocarburo                             al
                                (menos la vocal final)

      H3C    CH2                            CH2
                                       CH2       O
                 C   O             H3C    CH2  C
             H                                         H
                                                                                  O
         etanal                             butanal                                                  O
                                                                    CH2   C
                                                                H2C    CH             H
                                                                                                         H
                                                                H2C          CH2
                                                                       CH2                o

                                                                              ciclohexanal
        Si tienen cadenas laterales, se numera la cadena principal considerando el grupo carbonilo como
        carbono 1 y se indica la posición y el nombre de la ramificación.

                         Localizador         Ramificación              Hidrocarburo           al
                     (si es necesario)                                (menos vocal final)

                                                   CH3
            2-metilbutanal
                                                            O
                                   H3C

                                                        H

        Si no es el grupo carbonilo el más importante del compuesto, se indica su presencia mediante el
        prefijo –oxo.

2. Cetonas
En ellas el átomo de carbono del grupo carbonilo se une a dos grupos alquilo, por lo que su fórmula
general es R–CO–R’.

Tienen propiedades físicas similares a las de los aldehídos de igual número de carbonos y debido a su olor
agradables son muy usadas en perfumería.




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El nombre de las cetonas se ajusta a las siguientes normas aunque algunas de ellas, como la acetona,
tienen nombres comunes que se usan con mucha frecuencia:
        Se nombran igual que el hidrocarburo del que proceden añadiendo la terminación –ona e indicando
        la posición del grupo carbonilo cuando sea necesario.


                       Localizador             Hidrocarburo             ona
                     (si es necesario)       (menos vocal final)


                        O                    O                                          O
                        C                                                                      CH3
                 H3C         CH3 o H3C            CH3                            H3C

                     propanona (acetona)                                             2-butanona
        La IUPAC admite nombrar las cetonas dando la denominación de los grupos alquilo unidos al
        carbonilo y añadiendo la palabra cetona


                            grupo R                      grupo R’                 cetona

                                  O                                              O
                                          CH3
                            H3C                                          H3C           CH3

                            etilmetilcetona                                  dimetilcetona
        Cuando no es el grupo funcional más importante del compuesto, se indica la presencia de la
        cetona mediante el prefijo –oxo.

El grupo carboxilo. Los ácidos carboxílicos.
El grupo carboxilo de los ácidos orgánicos contiene sobre el mismo carbono un grupo carbonilo y un grupo
hidroxilo, de modo que la fórmula general de un ácido orgánico o carboxílico es
               O
        R   C
                OH       que en forma semidesarrollada representamos por R–COOH

Para nombrarlos se añade al nombre del hidrocarburo de igual número de átomos de carbono la
terminación –oico

                       ácido                Hidrocarburo                        oico
                                          (sin la última vocal)

Si la cadena que contiene el grupo carboxilo posee ramificaciones se indica su posición y su nombre

         ácido         Localizador        Ramificación            Hidrocarburo          oico


Si el ácido posee dos grupos carboxilo se indica esta circunstancia mediante la partícula di- delante de la
terminación –oico




                                         Fórmulas de compuestos orgánicos                                       10
                                          Física y Química 1º Bachillerato
I.E.S. Pedro Mercedes                                                                                           Curso 2009-2010
Departamento de Física y Química

                                                                           OH
                       O                    O                                                   O
        H3C        C              H3C                                 O
                       OH o                 OH                                            OH


          ácido etanoico (o acético)                                 ácido butanodioico

                                                                                      H3C
                             O
                              C                                                 H3C                         O
                   Cl              OH
                           CH2                                                                  HO
                  ácido cloroetanoico
                     (cloroacético)                                        ácido 3-metilpentanoico

Muchos ácidos orgánicos son conocidos por sus nombres comunes como
                                                                                                OH
        HO              O                                             O                                              O
              C     C                                                                     O
          O             OH                                            OH                                        OH

       ácido oxálico                                  ácido benzoico                            ácido succínico

De forma similar a lo que les sucede a los ácidos inorgánicos, los ácidos carboxílicos dan lugar a aniones
       –
R–COO por pérdida de un protón; los aniones se nombran sustituyendo la terminación oico del ácido por
oato. Estos aniones forman sales en presencia de cationes.


Esteres
Son compuestos formados por la sustitución del grupo hidroxilo –OH de los ácidos carboxílicos por un
grupo alcóxido –O–R. Se obtienen por reacción entre un ácido carboxílico y un alcohol.

                                                       O
                                                R1 C

Su formula general desarrollada es       O R2 que, mediante formula semidesarrollada corresponde a
R1–COOR2; en ella el resto carbonado R1 procede del ácido y el grupo R2del alcohol

Para nombrarlos hay que sustituir la terminación – oico del ácido por – oato seguida de la preposición de y
el nombre del radical acabado en – ilo.


                             grupo R1            oato           de         grupo R2                 ilo
                             (del ácido)                                  (del alcohol)

                                            O                                   O
etanoato de metilo            H3C       C                            H3C
 (acetato de etilo)
                                            O   CH3         o                   O     CH3
                                                      O                                     O
                                        H3C         C   CH3                   H3C                         CH3
 propanoato de etilo                             CH2  O                                          O
                                                            o


                                                Fórmulas de compuestos orgánicos                                              11
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I.E.S. Pedro Mercedes                                                                              Curso 2009-2010
Departamento de Física y Química



                                                        O

                                                             O        CH3

              benzoato de etilo

GRUPOS FUNCIONALES CON NITRÓGENO
Los grupos funcionales nitrogenados más frecuentes son aminas, amidas y nitrilos:

En las aminas el nitrógeno utiliza el mismo tipo de enlace que el empleado en el amoniaco; por lo tanto, en
estos compuestos los átomos unidos directamente al átomo de nitrógeno tendrán una disposición
tetraédrica.

En las amidas todos los átomos unidos al nitrógeno tendrán una disposición trigonal plana.

En los nitrilos el nitrógeno forma un triple enlace con el átomo de carbono al que está unido, por lo que el
grupo nitrilo presenta una disposición lineal.

El grupo amino. Aminas
Las aminas son compuestos orgánicos compuestos por carbono, hidrógeno y nitrógeno que se pueden
considerar derivadas del amoniaco.

Si uno de los átomos del amoniaco, NH3, se sustituye por un grupo alquilo R–, el compuesto obtenido tiene
como fórmula general R–NH2 que corresponde a una amina primaria. El grupo –NH2 se denomina grupo
amino y es el grupo funcional característico de las aminas.
La sustitución de dos o de los tres hidrógenos del amoniaco por grupos alquilo da lugar a aminas
                                           R2
                                       R3 N

secundarias R1–NH–R2 y terciarias             R1 respectivamente.

El nombre de las aminas primarias se construye añadiendo al nombre del grupo alquilo la terminación –
amina

                                       grupo R              amina

                                                                                             NH2

                                          H3C         CH2    NH2
                H3C    NH2                         CH2    CH2

                metilamina                         butilamina                    fenilamina
                                                                                  (anilina)
Las aminas secundarias se nombran de forma similar indicando el nombre de los grupos alquilo unidos al
nitrógeno; cuando los grupos son iguales se indica mediante el prefijo di-

                       grupo R1                     grupo R2                amina

   etilmetilamina              NH      CH3                  dimetilamina               NH
                        H3C         CH2                                          H3C        CH3

                              CH        NH                                  NH
                        HC         C         CH2
 fenilpropilamina
                        HC         CH H2C
                              CH                CH3 o                               CH3


                                        Fórmulas de compuestos orgánicos                                         12
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Departamento de Física y Química



De la misma forma se nombran las terciarias y, si es necesario se emplean los prefijos di- y tri- cuando
contengan dos o tres grupos alquilo iguales

                       grupo R1                 grupo R2              grupo R’’        amina

                                                       CH3
                                          H2C
                                                                                           CH3
                                     CH        N          CH2
                            HC            C            CH2 CH
                                                              3
etilfenilpropilamina                                                               N
                            HC            CH
                                     CH                                                   CH3
                                                                  o
                                                       CH3

                 trimetilamina         H3C         N
                                                       CH3

Cuando no son el grupo principal de la molécula se utiliza el prefijo amino- para nombrarlas como
sustituyentes.

El grupo amido. Amidas
Las amidas proceden de los ácidos carboxílico por sustitución del grupo –OH por el grupo amino; su
                  O
                 R    C

estructura es             NH2 y el grupo –CO–NH se denomina grupo amido.
                                               2


Puede ocurrir que uno o los dos átomos de hidrógeno unidos al átomo de nitrógeno se sustituyan por uno o
dos grupos alquilo: nos encontramos entonces con las amidas N-sustituidas y las amidas N,N-
disustituidas respectivamente.

Para nombrarlas se añade el sufijo -amida al nombre del hidrocarburo de igual número de átomos de
carbono que la amida a nombrar (tambien puede cambiarse la terminación oico del ácido del que proceden
por –amida)

                                     Hidrocarburo                          amida
                               (menos la vocal final)

                                                                                                O

           O                     O                 H3C                 O                            NH2
H3C    C              H3C
           NH2    o              NH2                              NH2
               Etanamida                                     butanamida                         Benzamida

El nombre de las amidas N-sustituidas se construye indicando el nombre del grupo alquilo unido al átomo
de nitrógeno

                      N-         Grupo alquilo                    Hidrocarburo             amida
                                                              (menos la vocal final)




                                               Fórmulas de compuestos orgánicos                                    13
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I.E.S. Pedro Mercedes                                                                                Curso 2009-2010
Departamento de Física y Química

                                      O
                        H3C       C
                                      NH          N-metiletanamida

                            H3C
Si se trata de una amida N.N-disustituida la estructura del nombre es similar

            N, N- Grupo R             Grupo R’                Hidrocarburo                 amida
                                                          (menos la vocal final)

                                      O
                        H3C
                                      N                         N,N-fenilmetiletanamida
                              H3C

Los nitrilos
El grupo funcional característico de los nitrilos es el grupo ciano o nitrilo, –CΞN, razón por la que también
se denominan cianuros de alquilo: pueden considerarse derivados del ácido cianhídrico, H–CΞN, al
sustituir el átomo de hidrógeno por un grupo alquílico; por tanto su fórmula general es R–CN

Para nombrarlos basta con añadir al nombre del hidrocarburo de igual número de átomos de carbono la
terminación –nitrilo

                                      Hidrocarburo                        nitrilo

                                                                         H3C

                                               CH C      N                       CH C     N

        H3C    C    N              H3C      CH                           H3C

       Etanonitrilo                   2-butenonitrilo                          metilpropanonitrilo
También pueden ser nombrados como cianuros de alquilo escribiendo tras la palabra cianuro el nombre del
grupo alquilo unido al nitrilo

                            Cianuro de                    Grupo alquilo

                                                                            CH C      N
                H3C     C     N                                 H3C     CH

            Cianuro de metilo                                Cianuro de 1-propenilo

                                                       H3C
                Cianuro de 2-propilo                         CH C       N
                (o cianuro de isopropilo)
                                                       H3C


Nitroderivados
Existe un grupo de compuestos orgánicos cuya característica común consiste en que                         todos ellos
contienen el grupo nitro –NO2, son los nitroderivados o nitrocompuestos.

El nombre de los nitrocompuestos o nitroderivados se forma con el prefijo nitro-, indicando numéricamente
la posición que ocupa cuando sea necesario.


                                           Fórmulas de compuestos orgánicos                                        14
                                            Física y Química 1º Bachillerato
I.E.S. Pedro Mercedes                                                                                        Curso 2009-2010
Departamento de Física y Química



                                   Localizador                 nitro               resto
                                  (si es necesario)                             carbonado

                                                                                            OH
H3C                                   H3C              O
                                                                                                     O
               +                                   +                                               +
               N     O                             N                                             N
           -                                               -                                             -
       O                              H3C              O                                             O

   nitroetano                         2-nitropropano                                o-nitrofenol
                                                           -
                                                       O               CH3      O
                                                       +                        +
                                                       N                        N       -
                                               O                                    O



                   2,4,6-trinitrotolueno (TNT)
                                                                        +
                                                                   -
                                                                       N
                                                               O            O


   La mayor o menor preferencia de un grupo funcional con respecto a a otro determina cuál de ellos se
         considera el grupo principal y, por tanto, condiciona la forma de nombrar el compuesto.




                                            Fórmulas de compuestos orgánicos                                               15
                                             Física y Química 1º Bachillerato

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Fórmulas y nombres de compuestos orgánicos

  • 1. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA DEL CARBONO La gran cantidad de compuestos orgánicos se explica por la capacidad que el átomo de carbono tiene para dar lugar a compuestos formando varios tipos de enlaces. Además, es capaz de unirse a otros átomos de carbono dando lugar a cadenas carbonadas y, también, forma compuestos con otros elementos como el oxígeno, el nitrógeno y el cloro. Esta peculiaridad es la que explica la enorme variedad de compuestos orgánicos, tanto en cuanto a la longitud de la cadena de átomos de carbono, como a la forma en que se unen entre sí los átomos que componen la molécula. Además, podemos ordenar la gran diversidad de compuestos orgánicos si agrupamos dentro de un mismo tipo a aquellos que poseen el mismo grupo funcional Un grupo funcional es un átomo o un grupo de átomos con estructura fija que se unen a un átomo de carbono de una cadena carbonada y determinan las propiedades y reactividad de ese compuesto Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol, CH 3-CH2OH y el alcohol metílico o metanol, CH3OH, contienen el grupo hidroxilo –OH que es el grupo funcional característico de los alcoholes. Tanto el ácido acético (o etanoico), CH3-COOH, como el ácido fórmico (o metanoico), H-COOH, poseen en su molécula el mismo grupo funcional –COOH, grupo carboxílico, propio de los ácidos orgánicos o carboxílicos. Si volvemos a fijarnos en el metanol, CH3OH, y vamos añadiendo sucesivos grupos –CH2– obtendríamos CH3-CH2OH etanol CH3-CH2-CH2OH 1-propanol CH3-CH2-CH2-CH2OH 1-butanol Se construye así una serie homóloga, una familia de compuestos orgánicos que contienen el mismo grupo funcional, sólo se diferencian en el número de átomos de carbono y presentan propiedades químicas muy similares. La parecida reactividad de los miembros de una serie homóloga revela que las reacciones químicas que presentan dependen, casi exclusivamente, del grupo funcional que poseen; la diferencia en el número de átomos de carbono sólo modifica ligeramente las propiedades químicas de la sustancia. Las fórmulas de los compuestos orgánicos En los ejemplos del apartado anterior se han representado varios compuestos orgánicos mediante sus fórmulas estructurales semidesarrolladas. Sin embargo, no es éste el único tipo de fórmulas que se emplean en Química Orgánica, pues el uso de uno u otro tipo viene condicionado por lo que en cada caso se desee mostrar. Por otra parte, es importante recordar que, mediante el uso de las fórmulas, estamos realizando una representación sobre el plano del papel de una molécula que, en la mayoría de los casos no es plana; es decir, los diferentes tipos de fórmulas que citaremos a continuación tienen como objetivo fundamental indicar los átomos que componen una molécula y, en su caso, mostrar los enlaces entre ellos. Los tipos de fórmulas que se utilizan en Química Orgánica son los siguientes: 1. Fórmulas estructurales desarrolladas Con ellas se muestran todos los enlaces existentes en la molécula; como se trata de una representación plana, las direcciones de los enlaces no corresponden con las direcciones reales de la molécula. Fórmulas de compuestos orgánicos 1 Física y Química 1º Bachillerato
  • 2. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química O CH C HC C OH HC C CH O C O CH3Fórmula estructural desarrollada de la aspirina (ácido acetil salicílico) 2. Fórmulas estructurales semidesarrolladas Sólo se muestran los enlaces entre átomos de carbono o, en ocasiones, los enlaces dobles y triples entre el carbono y un heteroátomo CH2Cl-CHCl-CH3 1,2-dicloropropano CH2=CH2 eteno o etileno CH3-COOH ácido etanoico o acético 3. Fórmulas empíricas y fórmulas moleculares. Indican, respectivamente la proporción relativa entre átomos de cada clase y el número absoluto de átomos de cada elemento. C3H6Cl2 1,2-dicloropropano (fórmula molecular y empírica) C2H4 eteno (fórmula molecular) CH2 eteno (fórmula empírica) C2H4O2 ácido etanoico (fórmula molecular) LOS HIDROCARBUROS Existe un numeroso grupo de compuestos orgánicos constituidos únicamente por carbono e hidrógeno que presentan una gran variedad de estructuras en sus cadenas carbonadas: son los hidrocarburos, denominación que hace referencia a los dos elementos que los constituyen. Podemos clasificar los hidrocarburos mediante diferentes criterios; así, si tenemos en cuenta la forma de la cadena carbonada los hidrocarburos se dividen en Alifáticos o acíclicos: hidrocarburos de cadena abierta lineales: cada átomo de carbono se une sólo a otros dos ramificados: algunos átomos de carbono se unen a más de dos átomos de carbono Cíclicos: la cadena carbonada tiene forma de anillo. Otro criterio de clasificación considera la presencia de instauraciones (dobles o triples enlaces carbono- carbono) en la cadena carbonada; según este criterio los hidrocarburos pueden ser  Alcanos o hidrocarburos saturados. todos los enlaces carbono-carbono son simples  Alquenos: en la cadena hay uno o varios dobles enlaces carbono-carbono  Alquinos: tienen triples enlaces carbono-carbono  Aromáticos: hidrocarburos cíclicos con dobles enlaces conjugados (alternados) Para exponer las normas de formulación y nomenclatura de los alcanos y referirnos a sus propiedades vamos a utilizar esta última clasificación. Alcanos o hidrocarburos saturados Son compuestos formados por carbono e hidrógeno en los que no existe ningún doble o triple enlace en la cadena de átomos de carbono. Se obtienen del gas natural, del petróleo y de la destilación de la hulla. Todos los átomos de carbono forman cuatro enlaces con disposición tetraédrica a su alrededor. Los hidrocarburos saturados presentan cadenas de átomos de carbono en zigzag. Fórmulas de compuestos orgánicos 2 Física y Química 1º Bachillerato
  • 3. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Su reacción más característica es la combustión en presencia de oxígeno que es fuertemente exotérmica por lo que se utilizan como combustibles. Los alcanos de cadena abierta o lineal tienen como fórmula general C nH2n+2 y para nombrarlos de acuerdo a las normas de la IUPAC se indica mediante una raiz el número de átomos de carbono seguida de la terminación ano característica de los hidrocarburos saturados El número de átomos de carbono, la raiz, se indica mediante un prefijo tal como se muestra en la tabla siguiente átomos de carbono en Raiz la cadena 1 Met 2 Et 3 Prop 4 But 5 Pent 6 Hex 7 Pet 8 Oct 9 Non 10 Dec El formato del nombre de los alcanos es Raíz ano (número de átomos de carbono) H3C CH2 Butano CH2 CH3 H3C CH3 o CH2 CH3 CH2 H3C Hexano CH2 H3C CH2 o CH3 En el caso de los alcanos ramificados se hace necesario señalar el lugar de la cadena carbonada en la que se sitúa la ramificación, así como su estructura. Los pasos que hay que seguir para nombrar correctamente un alcano ramificado son: 1. Se elige como cadena principal aquella que tenga mayor número de átomos de carbono. 2. La cadena principal se numera de forma que los localizadores (números de los átomos de carbonos ramificados) sean los más bajos posible. 3. Las ramificaciones, llamadas radicales o grupos alquilo, se nombran acabando en il el prefijo que indica el nº de átomos de carbono de la ramificación. 4. Las ramificaciones se designan en orden alfabético precedidas del número que indica el átomo de carbono en el que se encuentra la ramificación. 5. Si hay varios radicales iguales se indican con los prefijos di-, tri-, tetra-,.. 6. Los números se separan por comas y entre número y letra se colocan guiones. Localizadores Ramificaciones Raíz ano CH3 CH3 CH3 CH3 2 H3C 3 5 7 1 4 6 CH3 H3C CH3 H3C 8 2-metilpentano 5-etil-2,3,3-trimetiloctano Fórmulas de compuestos orgánicos 3 Física y Química 1º Bachillerato
  • 4. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Los alcanos cíclicos se nombran igual que los de cadena lineal anteponiendo el prefijo ciclo- CH2 H2C CH2 H2C CH2 CH2 o ciclohexano Alquenos Son hidrocarburos que poseen uno o más dobles enlaces C=C. Aquellos que solo tiene un doble enlace responden a la fórmula general CnH2n. Sus propiedades físicas son similares a las de los alcanos del mismo número de átomos de carbono y la presencia del doble enlace supone una zona de alta densidad electrónica que confiere a los alquenos una reactividad alta. Alquenos de cadena lineal. . Se nombran igual que los alcanos, pero utilizando la terminación –eno. La posición del doble enlace se indica anteponiendo al nombre del hidrocarburo un número que corresponde al primero de los C que lo forma. La cadena se numera comenzando por el extremo que proporcione el número más bajo a la posición del doble enlace. La existencia de más de un doble enlace se indica mediante los prefijos di-, tri-, etc. delante de la terminación –eno y determinando con números la posición los dobles enlaces. Localizadores Raíz eno H3C CH2 H3C 4 3 1-buteno CH CH2 2 1 o CH2 H3C CH 5 4 CH CH 1,3-pentadieno 3 2 CH2 1 o H3C CH2 Alquenos de cadena ramificada Se considera como principal aquella cadena que contenga el doble enlace o el mayor número posible de dobles enlaces, aunque no sea la de mayor número de átomos de carbono. Se numera comenzando por el extremo que proporciones el número más bajo al primer doble enlace o la primera ramificación. En caso de igualdad tiene preferencia el doble enlace sobre la ramificación. Localizadores Ramificaciones Raíz eno H2C CH2 2-metil-1,3-butadieno CH3 Fórmulas de compuestos orgánicos 4 Física y Química 1º Bachillerato
  • 5. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Alquenos cíclicos. Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo al nombre del alqueno CH2 H2C CH H2C CH CH2 o ciclohexeno Alquinos Son hidrocarburos que poseen uno o más triples enlaces; si solamente tienen uno, su fórmula general es CnH2n-2. Los carbonos enlazados mediante el triple enlace utilizan hibridación sp tal como hemos visto más arriba en el caso del etino o acetileno, CHΞCH. Para nombrarlos son válidas las mismas reglas que para los alquenos pero acabando el nombre en –ino Si en un hidrocarburo hay dobles y triples enlaces, la cadena principal es aquella que contiene mayor número de insaturaciones (dobles o triples enlaces). Para establecer la numeración de la cadena la preferencia es dobles enlaces, triples enlaces y ramificaciones. Localizadores Ramificaciones Raíz ino CH3 CH3 1-butino HC C CH2 o HC H3C CH3 4-metil-2-pentino CH3 Hidrocarburos aromáticos Son hidrocarburos de cadena cerrada que contienen dobles enlaces alternados o conjugados. La existencia de estos dobles enlaces conjugados en su molécula les confiere una gran estabilidad y hace que sus propiedades químicas sean muy particulares. El más importante de todos ellos es el benceno, de fórmula molecular C6H6, en el que todos los átomos de 2 carbono utilizan hibridación sp CH HC CH que suele representarse como HC CH CH Los hidrocarburos aromáticos que contienen un anillo bencénico se nombran como derivados del benceno: Si poseen un solo sustituyente; es decir si se ha sustituido un átomo de hidrógeno por otro átomo o grupo de átomos, se nombran anteponiendo el nombre del sustituyente al término benceno Sustituyente benceno Fórmulas de compuestos orgánicos 5 Física y Química 1º Bachillerato
  • 6. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Cl CH3 clorobenceno metilbenceno (tolueno) Si poseen varios sustituyentes se indican mediante números las posiciones que ocupan Localizadores Sustituyente benceno Cl H3C Cl H3C CH3 Cl 1,2-diclorobenceno 1-metil-3-clorobenceno 1,4-dimetilbenceno CH3 Cl H3C H3C CH3 Cl 1,3,5-trimetilbenceno 1-metil-3,5-diclorobenceno Cuando sólo son dos los sustituyentes sus posiciones relativas pueden ser indicadas mediante los prefijos orto sustituyentes en carbonos 1 y 2 o-metilclorobenceno meta sustituyentes en carbonos 1 y 3 m-diclorobenceno para: sustituyentes en carbonos 1 y 4 p-dimetilbenceno Existen también hidrocarburos aromáticos formados por la condensación de 2 y 3 anillos bencénicos: son el naftaleno, el antraceno y el fenantreno. Naftaleno Antraceno Fenantreno GRUPOS FUNCIONALES CON OXÍGENO Uno de los heteroátomos (átomos diferentes al carbono o al hidrógeno) que más presencia tiene en los grupos funcionales de las moléculas orgánicas es el oxígeno. Encontraremos grupos funcionales oxigenados en los que el oxígeno establece enlaces simples y grupos funcionales en los que el oxígeno y el carbono forman un doble enlace. Fórmulas de compuestos orgánicos 6 Física y Química 1º Bachillerato
  • 7. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química El grupo hidroxilo. Alcoholes y fenoles Imagina una molécula de agua H–O–H; si separamos de la molécula un átomo de hidrógeno se obtendría el grupo hidroxilo que se representa –OH y es el grupo funcional característico de los alcoholes y de los fenoles. Los alcoholes pueden ser considerados como derivados de los hidrocarburos al sustituir uno o varios de sus átomos de hidrógeno por grupos hidroxilo.. Los alcoholes de baja masa molecular son totalmente solubles en agua y tienen puntos de fusión y de ebullición muy superiores a los de los hidrocarburos de igual número de carbonos pues pueden formar puentes de hidrógeno intermoleculares. Podemos escribir para la fórmula general de los alcoholes R-OH, siendo R- un grupo alquilo, es decir una cadena carbonada a la que se ha suprimido un átomo de hidrógeno Si el grupo hidroxilo se sitúa sobre un carbono primario, secundario o terciario, el alcohol resultante se denominará, igualmente, primario, secundario o terciario. Los alcoholes se nombran igual que el hidrocarburo del que proceden, sustituyendo la vocal final del nombre del hidrocarburo por la terminación –ol propia de los alcoholes e indicando, cuando sea necesario, la posición sobre la que se encuentra el grupo hidroxilo Localizador Hidrocarburo ol (si es necesario) (menos vocal final) etanol H3C CH2 H3C OH o OH H3C CH2 1-propanol H3C CH2 OH o OH H3C OH CH3 OH 2-butanol ciclohexanol Si hay más de un grupo alcohólico, se utilizan los prefijos –di, -tri, etc. delante de la terminación – ol. OH H2C CH2 CH OH CH2 HO OH OH CH2 1,2,3-propanotriol 1,2-etanodiol (glicerina) (etilenglicol) Cuando el grupo alcohólico no es el más importante del compuesto y debe ser nombrado como sustituyente, se utiliza el prefijo hidroxi para indicar la presencia del grupo –OH precedido de un localizador para señalar el carbono al que se encuentra unido. La IUPAC acepta también el nombre común que se construye de la siguiente manera alcohol Raíz ilico (número de átomos de carbono) Fórmulas de compuestos orgánicos 7 Física y Química 1º Bachillerato
  • 8. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química H3C H3C OH OH alcohol etílico alcohol 1-propílico Los fenoles son compuestos que resultan de sustituir un hidrógeno del benceno, o de un radical aromático, por un grupo hidroxilo. OH Fenol Frecuentemente tienen nombres no sistemáticos y se nombran como derivados del primero de la serie el fenol, cuyo nombre sistemático sería hidroxibenceno: La posición de los sustituyentes se indica numéricamente o, en su caso, mediante los prefijos orto, meta y para: HO CH3 m-metilfenol (m-cresol) Éteres Son compuestos que se pueden considerar formados a partir del agua al sustituir los dos átomos de hidrógeno por grupos alquilo. Su fórmula general es por tanto R–O–R’ . Para nombrarlos, se citan los nombres de los grupos alquilo R y R’ seguidos de la palabra éter; si ambos grupos alquílicos son iguales su nombre va precedido de di-. El orden en que se nombran los grupos alquilo es el alfabético grupo R grupo R’ éter H3C CH2 H3C etilmetil éter O CH3 o O CH3 CH2 CH2 dietil éter H3C O CH3 o H3C O CH3 La IUPAC propone nombrar los éteres como alcoxiderivados (grupo alquilo unido a un átomo de oxígeno, R–O–) del grupo alquilo más complejo de los dos, en caso necesario debe indicarse la posición del grupo alcóxido sustituido: Localizador Grupo alquilo oxi Hidrocarburo (si es necesario) (menos complejo) (del grupo más complejo) H3C O H3C CH2 CH2 CH2 CH3 H3C CH3 O CH3 O CH2 metoximetano metoxietano 1-etoxipropano Fórmulas de compuestos orgánicos 8 Física y Química 1º Bachillerato
  • 9. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química El grupo carbonilo: Aldehídos y cetonas En aquellos grupos funcionales oxigenados en los que el oxígeno forma un doble enlace con un átomo del carbono está presente el grupo carbonilo, C=O, que dependiendo de cuáles sean los átomos o los grupos de átomos con los que se una el carbono para completar los cuatro enlaces que presenta en los compuestos orgánicos dará lugar a diferentes tipos de compuestos. 1. Aldehídos El grupo carbonilo ocupa en ellos uno de los extremos de la cadena carbonada y, a excepción del más simple de la serie homóloga, son líquidos o sólidos a temperatura ambiente; los aldehídos volátiles tienen olor picante y algunos de ellos se emplean en la producción de resinas y plásticos sintéticos. La fórmula general de los aldehidos es R–CHO y para escribir correctamente su nombre hay que respetar las siguientes reglas Se nombran igual que el hidrocarburo del que proceden sustituyendo la vocal final por la terminación –al Hidrocarburo al (menos la vocal final) H3C CH2 CH2 CH2 O C O H3C CH2 C H H O etanal butanal O CH2 C H2C CH H H H2C CH2 CH2 o ciclohexanal Si tienen cadenas laterales, se numera la cadena principal considerando el grupo carbonilo como carbono 1 y se indica la posición y el nombre de la ramificación. Localizador Ramificación Hidrocarburo al (si es necesario) (menos vocal final) CH3 2-metilbutanal O H3C H Si no es el grupo carbonilo el más importante del compuesto, se indica su presencia mediante el prefijo –oxo. 2. Cetonas En ellas el átomo de carbono del grupo carbonilo se une a dos grupos alquilo, por lo que su fórmula general es R–CO–R’. Tienen propiedades físicas similares a las de los aldehídos de igual número de carbonos y debido a su olor agradables son muy usadas en perfumería. Fórmulas de compuestos orgánicos 9 Física y Química 1º Bachillerato
  • 10. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química El nombre de las cetonas se ajusta a las siguientes normas aunque algunas de ellas, como la acetona, tienen nombres comunes que se usan con mucha frecuencia: Se nombran igual que el hidrocarburo del que proceden añadiendo la terminación –ona e indicando la posición del grupo carbonilo cuando sea necesario. Localizador Hidrocarburo ona (si es necesario) (menos vocal final) O O O C CH3 H3C CH3 o H3C CH3 H3C propanona (acetona) 2-butanona La IUPAC admite nombrar las cetonas dando la denominación de los grupos alquilo unidos al carbonilo y añadiendo la palabra cetona grupo R grupo R’ cetona O O CH3 H3C H3C CH3 etilmetilcetona dimetilcetona Cuando no es el grupo funcional más importante del compuesto, se indica la presencia de la cetona mediante el prefijo –oxo. El grupo carboxilo. Los ácidos carboxílicos. El grupo carboxilo de los ácidos orgánicos contiene sobre el mismo carbono un grupo carbonilo y un grupo hidroxilo, de modo que la fórmula general de un ácido orgánico o carboxílico es O R C OH que en forma semidesarrollada representamos por R–COOH Para nombrarlos se añade al nombre del hidrocarburo de igual número de átomos de carbono la terminación –oico ácido Hidrocarburo oico (sin la última vocal) Si la cadena que contiene el grupo carboxilo posee ramificaciones se indica su posición y su nombre ácido Localizador Ramificación Hidrocarburo oico Si el ácido posee dos grupos carboxilo se indica esta circunstancia mediante la partícula di- delante de la terminación –oico Fórmulas de compuestos orgánicos 10 Física y Química 1º Bachillerato
  • 11. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química OH O O O H3C C H3C O OH o OH OH ácido etanoico (o acético) ácido butanodioico H3C O C H3C O Cl OH CH2 HO ácido cloroetanoico (cloroacético) ácido 3-metilpentanoico Muchos ácidos orgánicos son conocidos por sus nombres comunes como OH HO O O O C C O O OH OH OH ácido oxálico ácido benzoico ácido succínico De forma similar a lo que les sucede a los ácidos inorgánicos, los ácidos carboxílicos dan lugar a aniones – R–COO por pérdida de un protón; los aniones se nombran sustituyendo la terminación oico del ácido por oato. Estos aniones forman sales en presencia de cationes. Esteres Son compuestos formados por la sustitución del grupo hidroxilo –OH de los ácidos carboxílicos por un grupo alcóxido –O–R. Se obtienen por reacción entre un ácido carboxílico y un alcohol. O R1 C Su formula general desarrollada es O R2 que, mediante formula semidesarrollada corresponde a R1–COOR2; en ella el resto carbonado R1 procede del ácido y el grupo R2del alcohol Para nombrarlos hay que sustituir la terminación – oico del ácido por – oato seguida de la preposición de y el nombre del radical acabado en – ilo. grupo R1 oato de grupo R2 ilo (del ácido) (del alcohol) O O etanoato de metilo H3C C H3C (acetato de etilo) O CH3 o O CH3 O O H3C C CH3 H3C CH3 propanoato de etilo CH2 O O o Fórmulas de compuestos orgánicos 11 Física y Química 1º Bachillerato
  • 12. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química O O CH3 benzoato de etilo GRUPOS FUNCIONALES CON NITRÓGENO Los grupos funcionales nitrogenados más frecuentes son aminas, amidas y nitrilos: En las aminas el nitrógeno utiliza el mismo tipo de enlace que el empleado en el amoniaco; por lo tanto, en estos compuestos los átomos unidos directamente al átomo de nitrógeno tendrán una disposición tetraédrica. En las amidas todos los átomos unidos al nitrógeno tendrán una disposición trigonal plana. En los nitrilos el nitrógeno forma un triple enlace con el átomo de carbono al que está unido, por lo que el grupo nitrilo presenta una disposición lineal. El grupo amino. Aminas Las aminas son compuestos orgánicos compuestos por carbono, hidrógeno y nitrógeno que se pueden considerar derivadas del amoniaco. Si uno de los átomos del amoniaco, NH3, se sustituye por un grupo alquilo R–, el compuesto obtenido tiene como fórmula general R–NH2 que corresponde a una amina primaria. El grupo –NH2 se denomina grupo amino y es el grupo funcional característico de las aminas. La sustitución de dos o de los tres hidrógenos del amoniaco por grupos alquilo da lugar a aminas R2 R3 N secundarias R1–NH–R2 y terciarias R1 respectivamente. El nombre de las aminas primarias se construye añadiendo al nombre del grupo alquilo la terminación – amina grupo R amina NH2 H3C CH2 NH2 H3C NH2 CH2 CH2 metilamina butilamina fenilamina (anilina) Las aminas secundarias se nombran de forma similar indicando el nombre de los grupos alquilo unidos al nitrógeno; cuando los grupos son iguales se indica mediante el prefijo di- grupo R1 grupo R2 amina etilmetilamina NH CH3 dimetilamina NH H3C CH2 H3C CH3 CH NH NH HC C CH2 fenilpropilamina HC CH H2C CH CH3 o CH3 Fórmulas de compuestos orgánicos 12 Física y Química 1º Bachillerato
  • 13. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química De la misma forma se nombran las terciarias y, si es necesario se emplean los prefijos di- y tri- cuando contengan dos o tres grupos alquilo iguales grupo R1 grupo R2 grupo R’’ amina CH3 H2C CH3 CH N CH2 HC C CH2 CH 3 etilfenilpropilamina N HC CH CH CH3 o CH3 trimetilamina H3C N CH3 Cuando no son el grupo principal de la molécula se utiliza el prefijo amino- para nombrarlas como sustituyentes. El grupo amido. Amidas Las amidas proceden de los ácidos carboxílico por sustitución del grupo –OH por el grupo amino; su O R C estructura es NH2 y el grupo –CO–NH se denomina grupo amido. 2 Puede ocurrir que uno o los dos átomos de hidrógeno unidos al átomo de nitrógeno se sustituyan por uno o dos grupos alquilo: nos encontramos entonces con las amidas N-sustituidas y las amidas N,N- disustituidas respectivamente. Para nombrarlas se añade el sufijo -amida al nombre del hidrocarburo de igual número de átomos de carbono que la amida a nombrar (tambien puede cambiarse la terminación oico del ácido del que proceden por –amida) Hidrocarburo amida (menos la vocal final) O O O H3C O NH2 H3C C H3C NH2 o NH2 NH2 Etanamida butanamida Benzamida El nombre de las amidas N-sustituidas se construye indicando el nombre del grupo alquilo unido al átomo de nitrógeno N- Grupo alquilo Hidrocarburo amida (menos la vocal final) Fórmulas de compuestos orgánicos 13 Física y Química 1º Bachillerato
  • 14. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química O H3C C NH N-metiletanamida H3C Si se trata de una amida N.N-disustituida la estructura del nombre es similar N, N- Grupo R Grupo R’ Hidrocarburo amida (menos la vocal final) O H3C N N,N-fenilmetiletanamida H3C Los nitrilos El grupo funcional característico de los nitrilos es el grupo ciano o nitrilo, –CΞN, razón por la que también se denominan cianuros de alquilo: pueden considerarse derivados del ácido cianhídrico, H–CΞN, al sustituir el átomo de hidrógeno por un grupo alquílico; por tanto su fórmula general es R–CN Para nombrarlos basta con añadir al nombre del hidrocarburo de igual número de átomos de carbono la terminación –nitrilo Hidrocarburo nitrilo H3C CH C N CH C N H3C C N H3C CH H3C Etanonitrilo 2-butenonitrilo metilpropanonitrilo También pueden ser nombrados como cianuros de alquilo escribiendo tras la palabra cianuro el nombre del grupo alquilo unido al nitrilo Cianuro de Grupo alquilo CH C N H3C C N H3C CH Cianuro de metilo Cianuro de 1-propenilo H3C Cianuro de 2-propilo CH C N (o cianuro de isopropilo) H3C Nitroderivados Existe un grupo de compuestos orgánicos cuya característica común consiste en que todos ellos contienen el grupo nitro –NO2, son los nitroderivados o nitrocompuestos. El nombre de los nitrocompuestos o nitroderivados se forma con el prefijo nitro-, indicando numéricamente la posición que ocupa cuando sea necesario. Fórmulas de compuestos orgánicos 14 Física y Química 1º Bachillerato
  • 15. I.E.S. Pedro Mercedes Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Localizador nitro resto (si es necesario) carbonado OH H3C H3C O O + + + N O N N - - - O H3C O O nitroetano 2-nitropropano o-nitrofenol - O CH3 O + + N N - O O 2,4,6-trinitrotolueno (TNT) + - N O O La mayor o menor preferencia de un grupo funcional con respecto a a otro determina cuál de ellos se considera el grupo principal y, por tanto, condiciona la forma de nombrar el compuesto. Fórmulas de compuestos orgánicos 15 Física y Química 1º Bachillerato