CICLOALCANOS

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.

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

1-Etil-2-metilciclohexano

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

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.

1-Ciclobutil-4-metilpentano

CH3

|

CH2 – CH2 – CH2 – CH – CH3 ≡

|

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

EJERCICIOS

pf y pe más altos y densidades

mayores que los correspondientes

alcanos de cadena continua debido a

su mayor rigidez y simetría.

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

+ 3 H2

Ni

150-250 °C

25 atm

CH3

Son utilizados como materia prima para la síntesis de otros compuestos

orgánicos, como los aromáticos:

CH3

Mo2O3 . Al2O3

560 °C

300 lb/plg2

CH3

+ 3 H2 deshidrogenación

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

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: )

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.

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

CH3 – CH = CH – CH3 + CH2N2 hv CH3 – CH – CH – CH3 + N2 ↑

CH2

Etilciclopropano

1,2-Dimetilciclopropano

b) Reacción de Simmons-Smith

CH3 – CH = CH – CH3 + CH2I2 Zn-Cu CH3 – CH – CH – CH3 + ZnI2

éter CH2

1,2-Dimetilciclopropano

Yoduro de

metileno2-Buteno

Mecanismo

Yoduro de

yodometilzinc

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.

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

Síntesis de anillos de 5 y 6 carbonos

Pirólisis de ácidos dicarboxílicos

O O

║ ║

C – O – H C ciclopentanona

| CH2 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

PROPIEDADES QUÍMICAS DE CICLOALCANOS

CICLOALCANOS

Anillos de 3 y 4 carbonos

Dan reacciones de adición (abriendo el anillo)

y de sustitución (sin abrir anillo)

Anillos de 5 y 6 carbonos

Sólo dan reacciones de sustitución

sin abrir el anillo

¿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.

Anillo muy

tensionado,

ángulo muy

desviado del

normal

(traslape poco

efectivo)

CH2

FeCl3CH2 CH2 + Br – Br CH2 – CH2 – CH2

| |

Br Br

1,3-Dibromopropano

(100%)

Ácido de Lewis

(polariza la molécula de halógeno)

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

Reacciones de anillos de tres carbonos

Ejemplos de reacciones de adición

+ H2 CH3 – CH2 – CH3

Ni

120 °C

Reacción de sustitución

+ X2

hv

X

+ HX

Halogenuro de

ciclopropilo

X2 = Cl2, Br2

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

CH2 CH

CH2 CH2

CH3 Br CH3 CH3 CH2Br

CH2 C Br CH CH CH2 CH CH2 CH

+ + +

CH2 CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 CH2

Br

+ HBr

Br2

hv

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.

+ Br2

hv Br

+ HBrΔ

+ Cl2hv Cl + HCl

Los cicloalcanos en general no reaccionan con bases ni con

agentes oxidantes