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Semana 17
Hidrocarburos insaturados.
Alquenos y Alquinos 2021
Licda. Olga Isabel Fratti de Del Cid
Conocidos también como “olefinas”. Oleum = Aceite finnus: afinidad “ de apariencia aceitosa”
Poseen por lo menos un doble enlace carbono, carbono C = C Formula General CnH2n (si solo poseen un doble enlace, deben restarse 2 H por cada doble enlace adicional que posee). Terminación “eno”
Son muy reactivos.
Experimentan básicamente reacciones de adición. La
adición ocurre pues se rompe el enlace del doble
enlace quedando los carbonos unidos a través de un
enlace . En éstos carbonos, se adicionan los átomos o
grupos de átomos de el reactivo.
Generalmente:
a) NO se forman productos secundarios ( excepto
oxidación con KMnO4).
b) No requieren agente catalítico ( excepto la
hidrogenación e hidratación).
Nota: También experimentan combustión similar a los
alcanos (ésta no es reacción de adición)
Debido a que por lo menos poseen un enlace
doble , formado por un enlace sigma () y uno
pi (), presentan hibridación SP2 .
Los carbonos implicados en éste enlace,
poseen un ángulo de enlace de 120 ° y una
geometría trigonal.
LOS ORBITALES p no hibridizados de c/ Carbono se traslapan
lateralmente para formar un enlac los otros orbitales sp2
forman enlaces entre C-C ó C-H con un traslape frontal entre
ellos.
ALQUENOS
Desempeñan papeles importantes en la biología por ejemplo la sustancia responsable de la maduración de frutas y verduras es el ETENO (ETILENO), miembro mas pequeño de la familia.
Muchos de los sabores y aromas generados por ciertas plantas poseen dobles enlaces en sus estructuras.
Limoneno (cítricos)
-felandrena
Eucalipto
Citronelol (geranio)
Algunas biomoléculas que también presentan dobles enlaces
Ácidos grasos insaturados: presentes en aceites y grasas, poseen uno o mas dobles enlaces en sus cadenas carbonadas.
Aminoácidos: presentes en proteínas.
Bases nitrogenadas: presentes en ácidos nucleicos.
Prostaglandinas: participan en procesos de inflamación y dolor.
Hormonas esteroidales: Ejemplo testosterona y progesterona
Vitaminas: Ejemplo vitamina D
Los dobles enlaces pueden aparecer en la cadena :
• Aislados C-C-C=C -C-C- :(no tienen ningún patrón).
• Acumulados C-C=C=C=C- : (se presentan en carbonos contiguos)
• Alternos C-C=C-C=C-C=C-C=C : Se presenta un doble enlace-uno simple-un doble- un simple … También llamados CONJUGADOS).
Propiedades físicas de los alquenos. En ésta tabla se incluyen como ejemplo a los primeros cinco
miembros de ésta familia
Fórmula
molecular
Fórmula estructural Nombre UIQPA Punto de
fusión ( °C
)
Punto de
ebullición
( °C)
C2H4 CH2=CH2 Eteno -169 -104
C3H6 CH2=CHCH3 Propeno -185 -47
C4H8 CH2=CHCH2CH3 1-Buteno -130 -6.5
C5H10 CH2=CHCH2CH2CH3 1-Penteno -138 30
C6H12 CH2=CHCH2CH2CH2CH3 1-Hexeno -141 64
En términos generales Al aumentar el Número de carbonos Aumentan los puntos de Fusión y
Ebullicióny la Densidad, pero disminuye la Solubilidad.
Nomenclatura UIQPA
1. Escoja la cadena carbonada más larga que incluya al doble enlace.
2. Numere la cadena desde el extremo más cercano al doble enlace.
3. Indique la posición del doble enlace a través de un número, y haga terminar en “eno” el nombre de el alcano que lo origina.
4. Si hay sustituyentes menciónelos de primero siguiendo las normas ya vistas.
5. A partir del Buteno hay que indicar la posición del doble enlace a través del número respectivo.
Si hay dos ó más dobles enlaces, use los prefijos di-, tri-,tetra- . De nombre a los ejemplos que no tienen.
1) CH2=CH -CH=CH2 : 1,3-Butadieno
2) CH2= CH CH2 CH=CH CH2CH=CH2 ____________________________
3) 2,3-dimetil-1,3-pentadieno
CH3 CH3
CH2 = C - C =CHCH3
Sistema UIQPA para nombrar a los primeros diez alquenos lineales con un doble enlace entre el carbono 1 y 2, observe el cumplimiento de la fórmula general CnH2n
Nombre y fórmula
molecular ESTRUCTURA
Eteno C2H4 CH2=CH2
Propeno C3H6 CH2=CHCH3
1-buteno C4H8 CH2=CHCH2CH3
1-penteno C5H10 CH2=CHCH2CH2CH3
1-hexeno C6H12 CH2=CHCH2CH2CH2CH3
1-hepteno C7H14 CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH3
1-octeno C8H16 CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH3
1-noneno C 9H18 CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
1-deceno C10H20 CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
Ejercicios: De el nombre UIQPA ó escriba estructura de
CH3
CH3-CH2-CH-C=CH2 ______________________
CH2
CH2
CH3
CH3
CH3-CH-C=CH3 _________________________
CH3
Se cambia la terminación “ano” del alcano que los origina por “ileno”, la posición del doble enlace se da por letras del alfabeto griego.
CH2=CH2 Etileno CH3CH=CH2 Propileno CH2=CHCH2CH3 -butileno ( doble enlace entre C1 y C2 ) CH3CH=CHCH3 -butileno (doble enlace entre C2 y C3 )
CH3C=CH2 Isobutileno
CH3
Variaciones en la forma como se indica la posición del
doble enlace en la cadena carbonada: CH3 CH=CHCH3 2-Buteno * ó But-2-eno
CH3-CH-C=CH-CH3
CH3
2-metil-2-penteno *
2-metilpent-2-eno
* Las usadas en el curso.
Simétricos: cuando hay sustituyentes iguales en los
carbonos del doble enlace: (ES COMO QUE AL TRAZAR UNA
LINEA IMAGINARIA POR EL DOBLE ENLACE, NOS QUEDAN DOS
«PORCIONES» IGUALES)
Ej: CH3CH=CHCH3 (CH3)2C=C (CH3)2
Asimétricos: si los sustituyentes de los carbonos del doble
enlace son diferentes:
CH2=CHCH3 (CH3)2C=CHCH3
Note que el número de H es diferente en los carbonos
involucrados en el doble enlace, en los alquenos
asimétricos.
Simétricos Asimétricos
H2: H–H H2O: H–OH
Cl2: Cl–Cl H2SO4 : HO–SO3H
Tambien H–OSO3H
Br2: Br–Br HCl : H–Cl
l2: l–l
Las flechas indican los puntos donde ocurre la ruptura del
enlace y los segmentos que se originan son los que se
adicionan a los carbonos involucrados en el doble enlace.
Adición de H2O
Hidratación : Requiere CATALÍTICO ÁCIDO.
El alqueno adiciona H2O ( H-OH ) convirtiéndose en un alcohol, no hay
subproductos y se cumple con la regla de Markovnikov.
Regla de Markovnikov: Cuando un reactivo asimétrico se adiciona a un alqueno asimétrico la
porción positiva ( en éste caso el Hidrógeno) se adiciona al carbono con
mas hidrógenos y la parte negativa ( en éste caso el –OH), al carbono
con menos hidrógenos.
\ /
C = C + H2O H2SO4
/ \
Ɩ Ɩ
C C Ɩ Ɩ
H OH
CH3CH=CH2 + H2O H2SO4 CH3CH-CH3
Ɩ
OH
CH3C=CH-CH2CH3+ H2O
Ɩ
CH3
H2SO4
OH
Ɩ
CH3-C-CH2CH2-CH3
Ɩ
CH3
Note que el producto es el principal ya que el H se adiciona a donde hay
más Hidrógenos y el –OH donde hay menos Hidrógenos.
2-metil-2-buteno + H2O H2SO4
Complete la siguiente ecuaciónes:
Al hidrogenar un alqueno se forma el alcano respectivo (requiere
catalítico Pd, Pt, Ni) .Se adiciona una molécula de H2, por cada
doble enlace, un H a c/u de los carbonos del doble enlace.
H H H H
R- C = CH + H:H R – C – C - H
H H
Pt ,Ni o Pd
CH3CH = CHCH3 + H2 CH3-CH2CH2CH3
2-Buteno Butano
Pt, Ni o Pd
Escriba la reacción de hidrogenación del 1,4-hexadieno.
Se adiciona una molécula de halógeno ( F2, Cl2, I2, Br2)por cada doble enlace ;un halógeno a c/ u de los carbonos del doble enlace. No necesita agente catalítico. No se obtienen productos secundarios
C=C + X-X -C-C-
X X
CH3CH=CHCH3 + Cl2 CH3CHCHCH3
2-buteno Cl Cl
2.3-diclorobutano
1) Adición de Iodo al 2,4-hexadieno
2) Si en una reacción obtenemos 2,3-dicloropentano, escriba la ecuación que muestre la reacción:
OXIDACION CON KMnO4 (test de Bayer )
Al reaccionar con KMnO4 en frio los alquenos se oxidan a glicoles (poseen dos radicales –OH en carbonos vecinos) la manifestación de una reacción positiva es color y precipitado café (MnO2). No necesita catalítico. Se obtienen productos secundarios ( MnO2, KOH , H2O )
C=C + KMnO4 -C - C-
OH OH
glicol
Ejemplo : ( ecuación NO balanceada)
CH3CH=CHCH3 + KMnO4 CH3CH-CHCH3 + MnO2 + KOH
OH OH
CH2=CH(CH2)5CH3 + KMnO4 CH2CH(CH2)5CH3 + MnO2 + KOH + H2O
1-octeno OH OH (1.2-octanodiol)
Complete las siguientes reacciones:
a) CH3CH=CHCH2CH2CH3 + KMnO4
b ) ____________________+ KMnO4 2,3-pentanodiol + MnO2 +KOH
Los alquenos adicionan H2SO4 en el doble enlace (el H2SO4
se rompe generando H - y -OSO3H ) y forman sulfatos
ácidos de alquilo . Ejemplo :
CH3-CH = CH–CH3 + H2SO4 CH3–CH–CH-CH3
H OSO3H
Escriba la adición del H2SO4 al 3-hexeno:
1-ISOMEROS DE POSICIÓN y de cadena Tienen la misma formula molecular pero poseen esqueletos de carbono diferentes: Ej: El 1 y 3 son
isómeros de posición. El 1 y 2 y isómeros de cadena. Note que los tres tienen la misma fórmula molecular: C4H8.
CH2=CHCH2CH3
1-BUTENO
CH3
CH2=C-CH3
2-METILPROPENO
CH3CH=CHCH3
2-BUTENO
2-Isomería Funcional:
Los alquenos con un doble enlace son isómeros funcionales
de los cicloalcanos.
Observe al ciclopentano con fórmula C5H10 y al 1- Penteno,
con fórmula C5H10. pertenecen a familias diferentes
Cicloalcanos y alquenos.
Ciclopentano ( C5H10 ) 1-Penteno ( C5H10)
CH2=CHCH2CH2CH3
3-Isomería geométrica: cis-trans En los alquenos, no hay rotación alrededor de los carbonos unidos por el doble enlace, entonces unos sustituyentes quedan arriba o abajo del plano donde se sitúa el doble enlace:
Si al seguir la cadena carbonada principal, todos los carbonos (o de Hidrógenos) se hallan arriba o abajo del doble enlace, decimos que es el isómero “cis”,pero si una porción de esa cadena está arriba y otra abajo, se dice que es el isómero “trans”.
• Revisar sección 12.2 de su libro
• Ejemplo observemos las estructuras del cis-2-buteno y del trans-2-buteno.
H3C CH3 H CH3
C=C C=C
H H H3C H
cis-2-buteno trans-2-buteno
Escriba los isómeros cis y trans del 2-penteno.
Hidrocarburos con al menos un triple enlace carbono carbono. Se clasifican como insaturados.
El mas sencillo es el acetileno Se puede representar (CH ΞCH) ó C2H2 Por ésta razón los alquinos también se conocen como acetilénicos (derivados del acetileno).
- C Ξ C -
• Debido a la presencia de al menos un triple enlace entre dos carbonos, van a tener dos enlaces Pi ( )y uno sigma ( ).
• La hibridación que presentan es SP.
• El Angulo de enlace en esos carbonos es de 180°.
• La geometría es Diagonal (lineal) como puede verse en la diapositiva anterior.
Un alquino contiene cuatro átomos de hidrógeno menos que el alcano correspondiente. ( por cada triple enlace adicional, se pierden 4 Hidrógenos).
CnH2n-2
Los alquinos se nombran como derivados del alquino más sencillo , el acetileno. En éste caso, se da el nombre de los radicales a la par del triple enlace en orden alfabético y a continuación la palabra acetileno. Si el mismo radical se repite dos veces usar prefijo «di».
HCΞCH Acetileno
CH3CΞCH Metilacetileno
CH3CH2C ΞCH Etilacetileno
CH3CΞCCH3 Dimetilacetileno
CH3CH2CH2CΞCH n-propilacetileno ó
Propilacetileno.
CH3CH2CΞCCH3 Etilmetilacetileno
1. El procedimiento para dar nombre a los alquinos es igual al que se utiliza para los alquenos.
2. Para indicar la presencia del triple enlace en el compuesto se usa el sufijo -ino que debe agregarse a la raíz del alcano básico., Recuerde a partir de cuatro carbonos, debe usarse un número para indicar la posición del triple enlace.
Nombre común Nombre
UIQPA
HC ΞCH Acetileno Etino
CH3C ΞCH Metilacetileno Propino
CH3CH2C ΞCH Etilacetileno 1-butino
CH3C ΞCCH3 dimetilacetileno 2-butino
CH3CH2CH2CΞCH n-propilacetileno 1-pentino
CH3CH2CΞCCH3 etilmetilacetileno 2-pentino
CH3CHCΞCH
CH3 Isopropilacetileno 3-metil-1-butino
Ejercicios: De nombre o escriba estructuras de los siguientes compuestos.
CH3
1) CH3 CH2CCH2CΞCCH3 UIQPA_______________________________________
CH2CH3
2) CH3CH2CΞCCH2CH3
Común______________________________________
UIQPA _______________________________________
3) 4-etil-2-hexino
Ejercicios: De nombre de los siguientes compuestos.
CH3
CH3 CH2CCH2CΞCCH3
CH2CH3
CH3CH2CΞCCH3