Este documento describe las propiedades de los cicloalcanos. Estos son hidrocarburos cíclicos formados por un anillo de tres o más átomos de carbono. Se caracterizan por la fórmula general CnH2n y pueden obtenerse del petróleo o sintetizarse. Los anillos más pequeños dan reacciones de adición y sustitución, mientras que los mayores sólo dan reacciones de sustitución.

1. CICLOALCANOS

2. CICLOALCANOS
 Son hidrocarburos formados por un anillo de
tres o más átomos de carbono.
 Se caracterizan por la fórmula general CnH2n.
 También reciben el nombre de compuestos
alicíclicos por presentar propiedades
semejantes a los compuestos alifáticos.

3. Nomenclatura
1. Se nombran adicionando el prefijo ciclo al nombre patrón del
alcano correspondiente
2. En el caso de cíclicos sustituidos se debe numerar, asignando
los números más bajos posibles a los sustituyentes; en
monosustituídos se omite la posición.
Ter-butilcicloheptano

4. 1-Etil-2-metilciclohexano

5. 3-Etil-1,1-dimetilciclohexano 1,1,4,4-tetracloro-2-isopropilciclopentano

6. 3. Si la cadena lateral unida al anillo es compleja, se considera al
grupo cíclico como un sustituyente de la cadena. Para nombrar
al anillo como sustituyente se cambia la terminación ano por il.
CH3
|
CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3 ≡
|
1-Ciclobutil-4-metilpentano

7. EJERCICIOS
Proporcione un nombre IUPAC para cada uno de los siguientes compuestos:
Trace las estructuras correspondientes a los nombres IUPAC que se
indican:
a) 1,1-Dimetilciclohexano b) 3-Ciclobutil-2-metilhexano
c) 1,2-Diclorociclopentano d) 1,3-Dibromo-5-metilciclohexano

8. pf y pe más altos y densidades
mayores que los correspondientes
alcanos de cadena continua debido a
su mayor rigidez y simetría.

9. OBTENCIÓN INDUSTRIAL DE CICLOALCANOS
 Se obtienen a partir del petróleo
 Son conocidos como naftenos
 Prinicipales cicloalcanos en el petróleo: Metilciclopentano,
Metilciclohexano, 1,2-Dimetilciclohexano y Ciclohexano.
 Se pueden obtener de compuestos aromáticos por hidrogenación
CH3 CH3
Ni
+ 3 H2 150-250 °C
25 atm
Son utilizados como materia prima para la síntesis de otros compuestos
orgánicos, como los aromáticos:
CH3 CH3
Mo2O3 . Al2O3
+ 3 H2 deshidrogenación
560 °C
300 lb/plg2

10. OBTENCIÓN DE CICLOALCANOS
Síntesis de anillos de 3 y 4 carbonos
1. Reacción de 1,3 o 1,4-dihaluros de alquilo con Zn en polvo
NaI
CH2-CH2CH2CH2 + Zn + ZnBr2
| | alcohol
Br Br
1,4-Diclorobutano Ciclobutano
Zn agente reductor NaI catalizador

11. 2. Adición de carbenos a un doble enlace carbono-carbono
¿Qué son los carbenos?
 Intermediarios de rección sin carga que contienen un átomo de
carbono divalente con seis electrones en su capa de valencia.
 Son muy reactivos y sólo se pueden generar como intermediarios
de una reacción, no como moléculas aislables.
 Generalmente se producen a partir de carbenoides, que son
moléculas estables capaces de transferir una unidad de carbeno a un
doble enlace.
 El carbeno más sencillo es el metileno ( CH2: )

12.  Un tipo de metileno es el denominado singlete o singulete.
Puede actuar como electrófilo ya que
no cuenta con un octeto completo.
Cuando reacciona con un enlace pi
exhibe este tipo de comportamiento.
 Existe otro tipo de metileno conocido como triplete; se comporta
como biradical ya que posee dos electrones desapareados.
Otra estructura propuesta para el
metileno triplete es con
hibridación sp, con los
electrones desapareados uno en
cada orbital p.

13. a) Reacción de diazometano con un alqueno
El carbeno se puede generar mediante fotólisis (ruptura por luz)
o calentamiento de diazometano.
Ejemplos:
CH2 = CH – CH2 – CH3 + CH2N2 hv CH2 – CH – CH2 – CH3 + N2 ↑
CH2
Etilciclopropano
CH3 – CH = CH – CH3 + CH2N2 hv CH3 – CH – CH – CH3 + N2 ↑
CH2
1,2-Dimetilciclopropano

14. b) Reacción de Simmons-Smith
CH3 – CH = CH – CH3 + CH2I2 Zn-Cu CH3 – CH – CH – CH3 + ZnI2
Yoduro de
2-Buteno
metileno
éter CH2
1,2-Dimetilciclopropano
Mecanismo
Yoduro de
yodometilzinc

15. c) Reacción de un alqueno con cloroformo y ter-butóxido de potasio
CH3 – CH = CH – CH3 + CHCl3 + (CH3)3COK CH3 – CH – CH – CH3
C
Cl Cl
1,1-Dicloro-2,3-dimetilciclopropano
+ (CH3)3COH + KCl
También se puede utilizar como compuesto halogenado CHBr3 y como base una
solución de NaOH.

16. Mecanismo de reacción:
1. (CH3)3CO- K+ + H – CCl3 (CH3)3COH + :CCl3- + K+
Base fuerte
2. : CCl3- : CCl2 + Cl -
3. CH3 – CH = CH – CH3 + :CCl2 CH3 – CH – CH – CH3
C
Cl Cl

17. Síntesis de anillos de 5 y 6 carbonos
Pirólisis de ácidos dicarboxílicos
O O
║ ║
C–O–H C ciclopentanona
| CH 2 CH2
(CH2)4 + Ba(OH)2 + H2O + CO2
| Δ CH2 CH2
C–O–H
║ Zn(Hg)HCl (reduce C=O a
O CH2)
Ácido adípico o CH2
Ácido hexanodioico CH2 CH2
Ciclopentano
CH2 CH2
Para preparar ciclohexano se parte de un ácido dicarboxílico de
siete carbonos

18. PROPIEDADES QUÍMICAS DE CICLOALCANOS
CICLOALCANOS
Anillos de 3 y 4 Anillos de 5 y 6
carbonos carbonos
Dan reacciones de adición
Sólo dan reacciones de
(abriendo el anillo)
sustitución
y de sustitución (sin abrir
sin abrir el anillo
anillo)

19. ¿Por qué los anillos de 3 y 4 carbonos dan reacciones de
adición abriendo el anillo, mientras que los de 5 y 6 carbonos no
reaccionan de esa forma?
 Los anillos de 3 y 4 carbonos presentan un anillo muy
tensionado, mientras que los de 5 y 6 carbonos no. A ese tipo de
tensión se le conoce como tensión angular.
 Tensión angular es aquella que se presenta cuando existe
desviación con respecto al ángulo tetraédrico normal (109.5 °).
 En un anillo de 5 carbonos la tensión angular es mínima ya que
presenta un ángulo muy cercano al normal.
 Un anillo de 6 carbonos está libre de dicha tensión.

20. Anillo muy
tensionado,
ángulo muy
desviado del
normal
(traslape poco
efectivo)

21. Reacciones de anillos de tres carbonos
Ejemplos de reacciones de adición
CH2
FeCl3
CH2 CH2 + Br – Br CH2 – CH2 – CH2
| |
Br Br
Ácido de Lewis 1,3-Dibromopropano
(polariza la molécula de
halógeno) (100%)
CH2
CH2 CH2 + H :OSO3H CH2 – CH2 – CH2
| |
OSO3H H
Sulfato ácido de n-propilo o
1-Bisulfatopropano
CH2
CH2 – CH2 – CH2
CH2 CH2 + HX | |
(HX= HCl, HBr, HI) X H

22. Ni
+ H2 CH3 – CH2 – CH3
120 °C
Reacción de sustitución
X
hv
+ X2 + HX
X2 = Cl2, Br2 Halogenuro de
ciclopropilo

23. Reacciones de anillos de cuatro carbonos
Reacción de adición
Presenta un anillo menos tensionado por lo que la única reacción de adición
importante que dan es la hidrogenación:
Reacción de sustitución
CH3 CH3 Br CH3 CH3 CH2Br
CH2 CH CH2 C Br CH CH CH2 CH CH2 CH
Br2
+ + +
CH2 CH2
hv CH2 CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 CH2
Br
+ HBr

24. Reacciones de anillos de 5 y 6 carbonos
 Este tipo de anillos se encuentran prácticamente libres de tensión angular
 No dan reacciones de adición
 Reaccionan con X2 por sustitución (sin abrir el anillo) en las mismas
condiciones que un alcano.
hv Br
+ Br2 + HBr
Δ
hv Cl + HCl
+ Cl2
Los cicloalcanos en general no reaccionan con bases ni con
agentes oxidantes