3. OBJETIVO
Entender el comportamiento del esqueleto de los compuestos
orgánicos (conformaciones, formación de radicales).
Aprender a nombrar sistemáticamente los compuestos orgánicos de
acuerdo al sistema admitido por IUPAC y aplicar los en la
identificación de estructuras químicas las cuales, pueden tener una
función biológica, farmacológica, etc.
3
4. 1.- Conceptos
Compuestos formados de C e H (Hidrocarburos)
Son los más simples.
Enlaces sencillos (saturados).
Parafinas
Fórmula : CnH2n+2.
4
5. 1.- Conceptos
Fuente de obtención principal:
El petróleo y el gas natural (destilación fraccionada): metano,
etano; algo de propano y butano.
Carbón mineral
Alimentos: Carbohidratos, grasas y aceites.
5
6. 1.- Conceptos
Importancia
Constituyen una de las fuentes de energía y
materias primas más importantes para la sociedad
actual (petróleo y sus derivados).
6
8. 1.- Conceptos
Características
No tienen grupo funcional
Las uniones entre átomos de carbono son enlaces simple
“hidrocarburos saturados”
Enlaces: hibridación sp3
dC-C = 1.54 Å, dC-H = 1.09 Å
8
9. 1.- Conceptos
Clasificación
Alcanos no hay enlaces multiples
Alquenos C C
Hidrocarburos alifáticos Alquinos C C
Cicloalcanos H
C
Alicíclicos Cicloalquenos HC CH
HC CH
Hidrocarburos Cicloalquinos
Monociclos BENCENO
Hidrocarburos aromáticos Aislados DIFENILO
Policíclicos
Condensados NAFTALENO
9
11. 1.- Conceptos
Estructura
Tabla 1.- Estructura de los alcanos
Ejemplo
Tipo de cadena Lineal Ramificada Cíclica
Fórmula general CnH2n+2 CnH2n+2 CnH2n
11
12. 1.- Conceptos
Estructura: Isómeros (isómeros estructurales)
Compuestos químicos diferentes con la misma fórmula
molecular.
Pentano
(n-pentano)
C5H12
metilbutano 2,2-dimetilpropano
dimetilbutano
(iso-pentano) (neo-pentano)
12
13. 1.- Conceptos
Estructura
La capacidad de los átomos de C para formar enlaces fuertes y
estables con otros átomos de C da lugar a un numero
abrumador de isómeros estructurales.
El número de alcanos isoméricos aumenta al aumentar
número de átomos de carbono.
13
14. 1.- Conceptos
Serie homóloga
Conjunto de compuestos de una misma familia en los cuales
cada uno difiere del siguiente en un grupo metileno (-CH2-),
excepto en los dos primeros.
Sus miembros son homólogos.
14
16. 1.- Conceptos
Propiedades físicas : Punto de ebullición
Está determinado principalmente por el peso.
Se incrementa entre 20 y 30 °C por cada átomo de carbono
agregado a la cadena.
Tabla 3.- Estado físico de los alcanos a temperatura ambiente
Fórmula Estado físico
CH4 a C4H10 gases
C5H12 a C17H36 líquidos
C18H38 y sólidos
16 posteriores
17. 1.- Conceptos
Gráfica 1.- Temperatura de ebullición de alcanos en
función del número de carbonos de la cadena lineal.
17
18. 1.- Conceptos
Propiedades físicas : Punto de ebullición
Los alcanos lineales tienen mayor punto de ebullición que los
alcanos ramificados (esféricos) debido a que hay mayores fuerzas
de van der Waals y de London, entre moléculas adyacentes
(mayor área superficial en contacto).
18
19. 1.- Conceptos
Propiedades físicas : Punto de ebullición
Los cicloalcanos tienden a tener mayores puntos de ebullición
que sus contrapartes lineales, debido a las conformaciones fijas
de las moléculas, que proporcionan planos para el contacto
intermolecular.
19
20. 1.- Conceptos
Propiedades físicas: Punto de fusión
A mayor peso molar, mayor punto de fusión.
Los alcanos de longitud impar tienen puntos de fusión
ligeramente menores, comparados con los alcanos de longitud
par. Esto se debe a que los alcanos de longitud par se ordenan
mejor en la fase sólida, formando una estructura bien
organizada, que requiere mayor energía para romperse.
20
21. 1.- Conceptos
Gráfica 2.- Temperatura de fusión de alcanos en
función del número de carbonos de la cadena lineal.
21
22. 1.- Conceptos
Propiedades físicas: Densidad
Aumenta con el número de átomos de carbono
Siempre es <1 g/ml, menor a la del agua, por lo que flotan en
la superficie de la misma.
22
23. 1.- Conceptos
Propiedades físicas: Densidad
A mayor número de C las fuerzas intermoleculares son
mayores y la cohesión intermolecular aumenta,
resultando en un aumento de la proximidad molecular.
23
24. 1.- Conceptos
Gráfica 3.- Densidad de alcanos en función del número de
carbonos de la cadena lineal.
24
25. 1.- Conceptos
Propiedades físicas: Solubilidad
Son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja
polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el
hidrógeno.
Los alcanos líquidos son miscibles entre sí y generalmente se
disuelven en disolventes de baja polaridad.
Los buenos disolventes para los alcanos son el benceno,
tetracloruro de carbono, cloroformo y otros alcanos.
25
26. 1.- Conceptos
Propiedades químicas: Reactividad
Tendencia de un elemento para combinarse con otros.
Tienen una baja reactividad por la estabilidad de sus enlaces,
no se rompen con facilidad.
Reaccionan con:
Oxígeno, halógenos y algunas otras sustancias bajo condiciones
apropiadas.
26
28. 1.- Conceptos
Propiedades químicas: Reactividad
Tabla 4.- Reactividad de los alcanos.
Combustión
clorometano
Halogenación
diclorometano
triclorometano
tetraclorometano
Craking
etano propano octano
28
29. 1.- Conceptos
Propiedades químicas: Reactividad
Combustión
Los isómeros varían la cantidad de calor que desprenden. Los alcanos lineales liberan más calor.
29
30. 1.- Conceptos
Propiedades químicas: Reactividad
Halogenación
Los átomos de H son sustituidos por halógenos
Haluro de alquilo
X ; Halógenos: F2>Cl2>Br2>, I2
30 Cl: Cloración; Br:Bromación, F:Fluoración
31. 1.- Conceptos
Propiedades químicas: Reactividad
Halogenación
No ocurre en la oscuridad,
necesitan luz ultravioleta o calor.
31
32. 1.- Conceptos
Propiedades químicas: Reactividad
Halogenación
Si la reacción es equimolar alcano-X se sustituye un átomo de H
por el X. En exceso del X, pueden sustituirse varios átomos de H:
32
33. 1.- Conceptos
Propiedades químicas: Reactividad
Craking
Proceso químico donde las moléculas
de hidrocarburo más grandes y
complejas se convierten en otras más
pequeñas y simples, para incrementar
el rendimiento de obtención de
gasolina a partir del petróleo.
Aplica calor, presión y, catalizadores
(zeolitas, etc.)
33
34. 1.- Conceptos
Tabla 5.- Aplicaciones de los alcanos.
Alcano Usos
Metano-butano Calefacción y cocina.
•Líquidos a presiones moderadamente bajas “gases
Propano y butano
licuados”
•Propelentes en pulverizadores
•Combustibles en motores de combustión
Alcanos medios :pentano - octano
interna.
líquidos razonablemente volátiles
•Buenos solventes para las sustancias no polares.
Líquidos de alta viscosidad
De 9 a 16 átomos de carbono
Forman parte del diesel y combustible de aviones
Componentes más importantes de los aceites
Hexadecano en adelante
lubricantes.
34
36. Tipos de carbono
En una cadena podemos identificar cuatro tipos de carbono, de acuerdo al
número de carbonos al cual esté unido el átomo en cuestión.
PRIMARIO.- Unido a un solo átomo
de carbono.
CH3-CH2-CH3
SECUNDARIO.- Unido a dos
átomos de carbono.
CH3-CH2-CH3
TERCIARIO.- Unidos a tres átomos
de carbono.
CUATERNARIO.- Unido a 4 átomos
36 de carbono.
37. Tipo de Tipo de Tipo de Geometría Ángulo
Carbono
enlace carbono hibridación molecular de enlace
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
37
38. 2.- Análisis conformacional
Análisis conformacional del etano
El enlace C-C simple tiene libertad de
giro a lo largo de su eje. Eso provoca
diferentes conformaciones en la
molécula del alcano.
38
39. 2.- Análisis conformacional
Análisis conformacional del etano
Una conformación específica recibe el
nombre de confórmero (isómero
conformacional).
Los distintos confórmeros no suelen
poder aislarse debido a que se
interconvierten con rapidez.
39
40. 2.- Análisis conformacional
Tabla 6.- Formulas tridimensionales para representar las
diferentes conformaciones,
Eclipsadas
Representación Alternadas Alternadas
(inestables)
Líneas y cuñas
Caballete
Newman
40
41. 2.- Análisis conformacional
Análisis conformacional del etano
Tabla 7.- Modelos para la molécula de etano en las conformaciones
eclipsada y escalonada
Conformación Vista lateral Vista frontal
Alternada H opuestos
Eclipsada
H escalonados
41
La infinidad de conformaciones intermediarias se llaman sesgadas
42. 2.- Análisis conformacional
Análisis conformacional del etano
Energía torsional: Energía requerida para rotar la molécula de
etano en torno al enlace C-C .
Tensión torsional: Responsable de la inestabilidad relativa de
las conformaciones eclipsada y sesgadas intermediarias.
42
43. 2.- Análisis conformacional
Análisis conformacional del etano
Gráfica 4.- Cambios de
energía de el giro en torno al
enlace simple C-C. Se
producen acercamientos entre
otros orbitales. Eso tiene
repercusión en el contenido
energético de la molécula
43
44. 2.- Análisis conformacional
Gráfica 5.- Cambios de
energía potencial durante la
rotación en torno a un
enlace simple C-C del etano
44
45. 2.- Análisis conformacional
Análisis conformacional del etano
A medida que se reemplazan los H del C2H6 por otros átomos o
grupos de ellos, aparecen otros factores que afectan a la
estabilidad relativa de las conformaciones:
Fuerzas de Van Der Waals,
Interacciones dipolo-dipolo
Puentes de H.
45
46. 2.- Análisis conformacional
Análisis conformacional del etano
No obstante, permanece la tendencia de los orbitales de enlaces
sobre C adyacentes de localizarse escalonadamente, de modo
que toda rotación que se aleje de esa conformación va
acompañada de tensión torsional.
46
47. 2.- Análisis conformacional
¿Por qué la conformación eclipsada es menos estable que la alternada?
Energía torsional
Gráfica 6.- Evolución de la
energía a medida que los
hidrógenos no enlazados se
acercan. A distancias cortas
existe una fuerte repulsión
entre las nubes electrónicas,
que disminuye rápidamente a
medida que los hidrógenos se
alejan .
Dos hidrógenos eclipsados están a 2.3 A mientras que los alternados están a 2.5 A.
Aunque las distancias son muy similares, la interacción es muy sensible y la diferencia de
47 energía es importante.
48. 2.- Análisis conformacional
Análisis conformacional del propano y butano
El propano tiene un perfil semejante al del etano pero con una barrera de
energía mayor entre la conformaciones eclipsada y alternada .
H
H CH 3
H3C H
H H
H C C
H CH 3
H
H H HH
H H H
Conformación eclipsada
H
H3C H
H H H H
H
H
C C H3C
H H
H H H3C H
H H
48
Conformación alternada
49. 2.- Análisis conformacional
Análisis conformacional del propano y butano
Gráfica 7.- Cambios de
energía potencial durante la
rotación en torno a un enlace
simple C-C del n-butano.
49
50. 2.- Análisis conformacional
Análisis conformacional del propano y butano
El caso del butano es más complejo porque los grupos metilo
interaccionan entre sí de forma diferente en cada conformación.
50
51. 2.- Análisis conformacional
Estructuras moleculares
Tabla 8.- Estructura molecular de acuerdo al tipo de
hibridación, geometría molecular y ángulo de enlace.
51
52. 2.- Análisis conformacional
Geometría molecular
El tipo de hibridación determina la geometría molecular la cual se resume
en el siguiente cuadro.
Geometría molecular tetraédrica.- El carbono se
encuentra en el centro de un tetraedro y los enlaces
se dirigen hacia los vértices.
Geometría triangular plana.- El carbono se
encuentra en el centro de un triángulo. Se forma un
doble enlace y dos enlaces sencillos.
Geometría lineal.- Se forman dos enlaces sencillos y
52
uno triple.
53. 2.- Análisis conformacional
Tipos de carbono
En una cadena podemos identificar cuatro tipos de carbono, de acuerdo al
número de carbonos al cual esté unido el átomo en cuestión.
PRIMARIO.- Unido a un solo átomo
de carbono.
CH3-CH2-CH3
SECUNDARIO.- Unido a dos
átomos de carbono.
CH3-CH2-CH3
TERCIARIO.- Unidos a tres átomos
de carbono.
CUATERNARIO.- Unido a 4 átomos
53 de carbono.
54. 3.- Nomenclatura
Nomenclatura
• Grupos funcionales
Conjunto de átomos dentro de una molécula con un comportamiento
químico característico.
La química de toda molécula orgánica, sin importar su
tamaño y complejidad está determinada por los grupos
funcionales que contiene
54
55. 3.- Nomenclatura
Tabla 9.- Estructuras de algunos grupos funcionales comunes.
Aldehído
Donde se
ubique el C
55
56. 3.- Nomenclatura
Tabla 10 .- Orden de importancia para nombrar grupos funcionales
Función Nom. Grupo Nom. Nom.
grupo (princ.) (secund)
Ácido carboxilo R–COOH ácido carboxi (incluye C)
carboxílico …oico
Éster éster R–COOR’ …ato de …oxicarbonil
…ilo
Amida amido R– amida amido
Nitrilo nitrilo CONR’R nitrilo ciano (incluye C)
R–C N
Aldehído carbonilo R–CH=O …al formil (incluye C)
Cetona carbonilo R–CO–R’ …ona oxo
Alcohol hidroxilo R–OH …ol hidroxi
Fenol fenol –C6H5OH …fenol hidroxifenil
56
57. 3.- Nomenclatura
Tabla 10 .- Orden de importancia para nombrar grupos funcionales (continuación)
Función Nom. Grupo Nom.(princ.) Nom
grupo (sec)
Amina (primaria) Amino R–NH2 …ilamina
(secundaria) “ R–NHR’ …il…ilamina amino
(terciaria) “ R–NR’R’’ …il…il…ilamina
Éter Oxi R–O–R’ …il…iléter oxi…il
Hidr. etilénico alqueno C=C …eno …en
Hidr. acetilénico alquino C C …ino Ino (sufijo)
Nitrocompuesto Nitro R–NO2 nitro… nitro
Haluro halógeno R–X X… X
Radical alquilo R– …il …il
57
58. 3.- Nomenclatura
Amidas Clasificación de los grupos
funcionales según su polaridad
Ácidos
Alcoholes
Cetonas
Polaridad de diferentes enlaces
Aldehídos
OH> C-O> N-H > C-H > C-C
Aminas
Ésteres
Éteres
58
Hidrocarburos* Alifáticos, aromáticos, halogenados, halogenuros de alquilo
59. 3.- Nomenclatura
Tabla 11.- Polaridad de algunos grupos funcionales comunes.
Grupos Funcionales
Polares Hidrófilos No polares Hidrófobos
Carboxilo - COOH Radical Alquílico – CH2- R
Hidroxilo o Alcohol - OH Radical etilénico - CH = R
Carbonilo > C = O Radical fenilo - C6 H5
Amino - NH2
Imino > NH
Sulfihidrilo - SH
59
60. 3.- Nomenclatura
Nomenclatura
• Grupos alquilo
• Agrupación de átomos procedentes de la eliminación de un
átomo de H en un alcano.
•Contiene un electrón de valencia disponible para formar un
enlace covalente.
60
62. 3- Nomenclatura
Nomenclatura
• Grupos alquilo
• Nomenclatura : Cambia la terminación –ano del alcano por -ilo,
o –il cuando forme parte de un hidrocarburo.
•Iso y neo, NO se separan del nombre mediante (-)
62
65. 3.- Nomenclatura
Nomenclatura
• Grupos alquilo
•Sintesis .-Se forman por ruptura homopolar, generalmente
producida por altas temperaturas (termólisis o pirólisis), o
por irradiación con luz ultravioleta (fotólisis).
.
66
66. 3- Nomenclatura
Nomenclatura
• Grupos alquilo
•Reactividad.- Los radicales alquilo tienen gran reactividad
y su vida media es muy corta.
• Ejemplo es el radical metilo, CH3·, procedente del
metano,CH4, cuando pierde un átomo de hidrógeno, o dela
ruptura homopolar de otros compuestos orgánicos
.
67
67. 3- Nomenclatura
Tipos de carbono con halógenos
En una cadena podemos identificar tres tipos de carbono, de acuerdo al número
de carbonos al cual esté unido el halógeno.
PRIMARIO.- Halógeno enlazado a
Carbono primario.
R-CH2-X
SECUNDARIO.- Dos átomos de
carbono unidos a un halógeno . R
R-CH-X
TERCIARIO.- Tres átomos de R
carbono unidos al halógeno.
R-C-X
R
68
69. 1.- Conceptos
Compuestos formados de C e H unidos en forma de anillo
(Hidrocarburos cíclicos) .
Los anillos se representan mediante polígonos regulares.
Fórmula : CnH2n
70
70. 1.- Conceptos
Estructura
Tabla 13.- Estructura de los alcanos cíclicos
71
71. 1.- Conceptos
Estructura
Tabla 14.- Formas para representar la estructura de
los alcanos cíclicos
Ejemplo
Tipo de cadena Lineal Ramificada Cíclica
Fórmula general CnH2n+2 CnH2n+2 CnH2n
72
72. 1.- Conceptos
Origen y aplicaciones
Aparecen de forma natural en diversos petróleos.
•Los terpenos, a que pertenecen una gran cantidad de
hormonas: estrógeno, la progesterona o la testosterona y
otras como el colesterol y alcanfor, suelen presentar un
esqueleto policíclico.
• Los monociclos con anillos mayores (14 - 18 átomos de
carbono) están presentes en las segregaciones de las
glándulas del almizcle, utilizado en perfumería.
73
73. 2.- Nomenclatura
Se nombran utilizando el prefijo ciclo seguido del nombre
del alcano.
Es frecuente representar las moléculas indicando sólo su
esqueleto. Cada vértice representa un carbono unido a dos
hidrógenos.
74
74. 2.- Nomenclatura
Regla 1.- En cicloalcanos con un solo sustituyente, se toma el
ciclo como cadena principal de la molécula. Es innecesaria la
numeración del ciclo.
75
75. 2.- Nomenclatura
Si la cadena lateral es compleja, puede tomarse como cadena
principal de la molécula y el ciclo como un sustituyente. Los
cicloalcanos como sustituyentes se nombran cambiando la
terminación –ano por –ilo.
76
76. 2.- Nomenclatura
Regla 2.- Si el cicloalcano tiene dos sustituyentes, se nombran
por orden alfabético. Se numera el ciclo comenzando por el
sustituyente que va antes en el nombre.
77
77. 2.- Nomenclatura
Regla 3.- Si el anillo tiene tres o más sustituyentes, se
nombran por orden alfabético. La numeración del ciclo se
hace de forma que se otorguen los localizadores más bajos a
los sustituyentes.
78
78. 3.- Estabilidad
Estabilidad
En la naturaleza son muy abundantes los compuestos con
ciclos de cinco y seis carbonos.
79
79. 3.- Estabilidad
Estabilidad
En 1885, propuso que la inestabilidad
de los ciclos pequeños era debida a la
tensión de los ángulos de enlace.
Los carbonos sp3 tienen ángulos de
enlace naturales de 109,5º, en el
ciclopropano estos ángulos son de
60º, una desviación de 49,5º. Esta
desviación se traduce en tensión, que
provoca inestabilidad en la molécula.
Adolf von Baeyer (1835-1917)
Químico alemán
80
80. 3.- Estabilidad
Estabilidad
Si los alcanos fueran planos, sus ángulos serían de:
81
81. 3.- Estabilidad
Tipos de tensión
Existen tres tipos de tensión que desestabilizan los compuestos
cíclicos:
• Tensión angular: del ángulo de enlace, debida a ángulos que difieren de los
109,5º.
• Tensión de eclipsamiento: debido al eclipsamiento de los enlaces en los
átomos vecinos.
• Tensión estérica: ocasionada por las interacciones de repulsión cuando los
átomos se acercan demasiado, más de lo que su radio atómico permite.
82
83. 3.- Estabilidad
Los cicloalcanos grandes tienen cada vez más libertad de
giro. Los comunes (C3-C7), están restringidos.
Tienen 2 caras: superior e inferior lo que origina isomería
en los cicloalcanos sustituidos.
84
84. 3.- Estabilidad
Estereoisómeros:
Compuestos cuyos átomos están conectados en el mismo
orden, pero difieren en su orientación tridimensional.
85
85. 3.- Estabilidad
Los cicloalcanos con dos o más sustituyentes pueden poseer isomería
geométrica:
cis-1,2-dimetilciclopropano trans-1,2-dimetilciclopropano
Cis-1,2-dibromociclopentano
Trans-1,2-dibromociclopentano
86
86. 3.- Estabilidad
P.Ebullición
Cicloalcanots tienen p.eb. y
p.f. más altos y densidades
mayores que los
P.Fusión correspondientes alcanos
lineales, debido
probablemente a su mayor
rigidez y simetría que
permiten unas fuerzas
intermoleculares de
atracción (London) más
efectivas
Densidad
87
87. 3.- Estabilidad
Estructura: Teoría de las tensiones
Las moléculas de los cicloalcanos son más inestables que
las de los alcanos líneales de igual número de átomos de
carbono. Esa inestabilidad puede ser cuantificada con
ayuda de los calores de combustión y formación.
88
88. 3.- Estabilidad
Cada vez que añadimos un grupo CH2 a un alcano, su calor de combustión aumenta
aproximadamente 157,4 Kcal/mol. Esta regla sólo la cumple con exactitud el
ciclohexano.
Tabla 15.- Tensión por CH2 en cicloalcanos
(CH2)n Diferencia
Calculado Experimental Tensión por CH2
n (Tensión total)
3 -472.2 -499.8 27.6 9.2
4 -629.6 -655.9 26.3 6.6
5 -787.0 -793.5 6.5 1.3
6 -944.4 -944.5 0.1 0.0
7 -1101.8 -1108.2 6.4 0.9
8 -1259.2 -1269.2 10.0 1.3
9 -1416.6 -1429.5 12.9 1.4
10 -1574.0 -1586.0 14.0 1.4
11 -1731.4 -1742.4 11.0 1.1
12 -1888.8 -1891.2 2.4 0.2
89 14 -2203.6 -2203.6 0.0 0.0
89. 3.- Estabilidad
Para medir la tensión de un compuesto, se mide la
energía total del mismo y se resta la cantidad de energía
de un compuesto de referencia que esté libre de tensión.
Para cicloalcanos, se mide su calor de combustión:
90
90. 3.- Estabilidad
Átomos de C en los alcanos acíclicos: ángulos de enlace de 109.5º. Un
cicloalcano requiere por su geometría ángulos de enlace diferentes de
109.5º, los orbitales de sus enlaces C-C no pueden conseguir un
solapamiento óptimo y el cicloalcano estará afectado de una tensión
angular.
El ángulo interno del ciclopropano es de 60º,. El enlace C-C es mucho
más débil HºC-C = 65 kcal/mol) que en un alcano lineal
91
91. 3.- Estabilidad
Los H de carbonos contiguos están eclipsados. Esto confiere
tensión torsional. En los acíclicos los hidrógenos pueden adoptar
una conformación alternada donde se minimicen sus interacciones
estéricas y orbitálicas
92
92. 3.- Estabilidad
Ciclopropano
La molécula es parcialmente alabeada. Se observa rápida
interconversión de una forma plegada a otra. Con esta distorsión se
alivia parcialmente la tensión producida por los ocho hidrógenos
eclipsados. A costa de aumentar algo la tensión angular se disminuye
la tensión torsional.
H
H H
H
107º 1.109A
H rápido C H
C C
H C H
H C H
H C C
C H
1.551A
H
H H
H
93
93. 3.- Estabilidad
Ciclopentano
H
Si fuera plano los ángulos serían de 108º, cercanos a
los del tetraedro. Sin embargo, tal disposición plana H
H
H
H
poseería diez interacciones H-H eclipsadas. H
H
H H
H
H H
H H
conformación de sobre
H H
H H
El plegamiento del anillo H H
H
H
H
H libera tensión torsional, H
también aumenta la H H
H
tensión angular H H
conformación de media silla
94
94. 3.- Estabilidad
Ciclohexano
Los ciclos de seis son los más abundantes en la naturaleza
debido a su estabilidad. Existen multitud de compuestos
con actividad biológica cuya base son ciclos de seis
átomos condensados (colesterol).
95
95. 3.- Estabilidad
Ciclohexano
Adoptan una disposición espacial en forma de silla,
minimizando la tensión angular y los eclipsamientos. Es la más
estable.
Los ángulos de enlace son de 111º, muy próximos a los 109.5°,
propios de la hibridación sp3.
Todos los H quedan alternados minimizando las repulsiones entre
ellos.
96
96. 3.- Estabilidad
Ciclohexano
Debido a la libertad de giro de los enlaces simples C-C el
ciclohexano tiene otras conformaciones además de la de silla
Conformación de bote Conformación de bote Conformación de silla
torcido
Tensión en enlaces Sin tensión en enlaces
Pequeña tensión en enlaces
Dos enlaces eclipsados Sin enlaces eclipsados
Dos enlaces parcialmente
Dos hidrógenos con Hidrógenos sin problemas
eclipsados
problemas estéricos estéricos
Dos hidrógenos con pequeños
97
problemas estéricos
97. 3.- Estabilidad
Ciclohexano
La disposición espacial de menor estabilidad es la forma de bote).
Los ángulos son próximos a la disposición tetraédrica y la tensión
angular es mínima.
El bote es desestabilizado por la repulsión entre los H que se sitúan
hacia el interior del bote tensión transanular (estérica).
98
99. 3.- Estabilidad
Ciclohexano
La interconversión entre los dos confórmeros silla, provoca que
los H sean al 50 % axiales y ecuatoriales.
100
100. 3.- Estabilidad
Interconversión del anillo
Interconversión de las conformaciones de silla (axial- ecuatorial
y viceversa).
Ambos confórmeros del ciclohexano monosustituido no tienen la misma
energía.
101
101. 3.- Estabilidad
La diferencia de energía entre confórmeros axial y ecuatorial
se debe al esfuerzo estérico causado por las interacciones
diaxiales.
102
102. 3.- Estabilidad
La consecuencia de este movimiento de inversión de la conformación silla
es que las posiciones axiales pasan a ser ecuatoriales y viceversa. Esto es
especialmente relevante cuando el anillo de ciclohexano posee
sustituyentes.
103
103. 3.- Estabilidad
Conformaciones de ciclohexano sustituido
Cuando el ciclohexano tiene un sustituyente, las dos sillas en equilibrio
dejan de estar degeneradas en energía. En general, la conformación con el
sustituyente en ecuatorial es más estable, como lo demuestran los
siguientes datos experimentales.
104
104. 3- Nomenclatura
Tabla 16.- Cambio de energía libre del equilibrio axial-ecuatorial para
varios sustituyentes R (Energías conformacionales)
R DGº(kcal/mol) R DGº(kcal/mol)
H 0 F 0.25
CH3 1.75 Cl 0.52
CH3CH2 1.75 Br 0.55
(CH3)2CH 2.20 I 0.46
(CH3)3C >5 OH 0.94
CO2H 1.41 CH3O 0.75
CO2CH3 1.29 NH2 1.40
105
106. 3- Nomenclatura
Haluro de arilo: Polaridad y reactividad
• Halógenos son más electronegativos que C.
• El enlace C-X es polar,
• C tiene carga parcial positiva.
• C puede ser atacado por un nucleófilo.
• Halógeno puede salir con el par de e-.
107
107. 3- Nomenclatura
Haluro de arilo : Estructura
• Las electronegatividades de los halógenos:
• I < Br < Cl < F
• Las longitudes de los enlaces C-X:
• C-F < C-Cl < C-Br < C-I
• Los momentos dipolares de los enlaces:
• C-I < C-Br < C-Cl < C-F
• Densidad: con dos o más átomos de halógeno son más densos
108 que el agua
109. 3- Nomenclatura
Haluro de alquilo: Nomenclatura
IUPAC – Escoja la cadena de carbono más larga, aun si el
halógeno no esta atado a ningunos de estos carbonos.
• Use números lo mas bajos posible para la posición .
• Común – la palabra haluro seguida del grupo
alquilo.
110
110. 3- Nomenclatura
Haluro de alquilo: Nomenclatura
CH2X2: Haluro de metileno
• CHX3: Haloformo
• CX4: Tetrahaluro de carbono
Ejemplos:
–CH2Cl2: cloruro de metileno
–CHCl3: cloroformo
111
– CCl4 : tetracloruro de carbono.
