E-02 Hidrocarburos(sanitaria).pdf

TEORIA : E-02 COMPUESTOS CARBONÍLICOS. ALDEHIDOS Y CETONAS

QUIMICA ORGANICA Y BIOQUIMICA INGENERIA SANITARIA Q.F. WILLY EDGARDO CORDOVA CASSIA

Hidrocarburos 



Corresponden a compuestos formados sólo por carbono e hidrógeno. Se consideran los compuestos orgánicos más simples y su nomenclatura es la base para nombrar todos los compuestos orgánicos.

Hidrocarburos alifáticos 

 



Son aquellos en que los átomos de carbono se unen formando una cadena abierta en los extremos libres. –C–C–C– Son saturados si entre carbonos, existen sólo enlaces simples.

Son insaturados si entre algunos carbonos, va un enlace doble o triple.

Hidrocarburos alicíclicos 



Son aquellos en que los átomos de carbono forman cadenas cíclicas o anillos. Pueden ser saturados o insaturados.

Ciclo saturado

Ciclo insaturado

ALCANOS Los alcanos son los hidrocarburos (compuestos de C e H) más simples, no tienen grupo funcional y las uniones entre átomos de carbono (con hibridación sp3) son enlaces simple. q =109.5º, dC-C = 1.54 Å, dC-H = 1.09 Å A pesar de ello son muy importantes porque:

su estudio nos permitirá entender el comportamiento del esqueleto de los compuestos orgánicos (conformaciones, formación de radicales)

constituyen una de las fuentes de energía y materias primas más importantes para la sociedad actual (petróleo y sus derivados).

HIDROCARBUROS : CLASIFICACION

Alcanos

Hidrocarburos alifáticos

no hay enlaces multiples

Alquenos

C

C

Alquinos

C

C

Cicloalcanos Alicíclicos

H C

Cicloalquenos HC HC

Hidrocarburos

Cicloalquinos

Hidrocarburos aromáticos

CH CH

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE ALCANOS 1.55 Å H

1.1 Å

Hibridación

sp3

H

H

C

C

H

H

H C

H

H

H

H

109.5 º

Ejemplo

Tipo de cadena

Lineal

Ramificada

Cíclica

Fórmula general

CnH2n+2

CnH2n+2

CnH2n

Los alcanos con cuatro o más carbonos presentan isomería estructural

Butano

2-metilpropano

El número de isómeros crece rápidamente con el número de átomos de carbono del alcano Número átomos C

Posibles Isómeros

1-3

1

4

2

5

3

6

5

7

9

8

18

9

35

10

75

15

4,347

20

366,319

Tipos de átomos de carbono según la sustitución

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALCANOS Punto de ebullición

El punto de ebullición aumenta con el tamaño del alcano porque las fuerzas intramoleculares atractivas (fuerzas de van der Waals y de London) son más efectivas cuanto mayor es la superficie de la molécula.

Estos alcanos tienen el mismo número de carbonos y sus puntos de ebullición son muy distintos. La superficie efectiva de contacto entre dos moléculas disminuye cuanto más ramificadas sean éstas. Las fuerzas intermoleculares son menores en los alcanos ramificados y tienen puntos de ebullición más bajos.

Punto de fusión

El punto de fusión también aumenta con el tamaño del alcano por la misma razón. Los alcanos con número de carbonos impar se empaquetan peor en la estructura cristalina y poseen puntos de ebullición un poco menores de lo esperado.

Densidad

Cuanto mayor es el número de carbonos las fuerzas intermoleculares son mayores y la cohesión intermolecular aumenta, resultando en un aumento de la proximidad molecular y, por tanto, de la densidad. Nótese que en todos los casos es inferior a uno.

ESTADO FISICO DE LOS ALCANOS

Los primeros cuatro alcanos son gases ; del n-pentano al n-heptadecano son líquidos y los superiores son solidos (todos a temperatura ambiente )

CONFORMACIONES (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

Conformación

Alternada

Eclipsada

Vista lateral

Vista frontal

Nota: No son isómeros, poruqe a temperatura ambiente se interconvierten con muha facilidad

Representación

Líneas y cuñas

Caballete

Newman

Alternadas

Eclipsadas

Alternadas

El giro en torno al enlace simple CC provoca acercamientos entre otros orbitales. Eso tiene repercusión en el contenido energético de la molécula

¿Por qué la conformación eclipsada es menos estable que la alternada?

La gráfica muestra la 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 energía es importante.

PREPARACIÓN DE LOS ALCANOS Los alcanos se obtiene de forma natural mediante el fraccionamiento del petróleo. Pero este proceso da lugar a mezclas difíciles de purificar. Si queremos obtener un alcano puro es más conveniente plantear en el laboratorio un esquema de preparación (síntesis) adecuado.

A.- Hidrogenación de alquenos y alquinos Los alquenos reaccionan con hidrógeno, en la superficie porosa de un metal de transición, para dar alcanos. La nube p del doble enlace interacciona con el hidrógeno dando lugar a dos nuevos enlaces s C-H.

Los alquinos también reaccionan con hidrógeno (2 moles), de una forma análoga a los alquenos, para dar alcanos. Las dos nubes p del triple enlace interaccionan con sendas moléculas de hidrógeno, dando lugar a cuatro nuevos enlaces s C-H.

Mecanismo de la hidrogenación catalítica de alquenos y alquinos.

Una cara del alqueno se enlaza con el catalizador que contiene hidrógeno adsorbido en su superficie. El hidrógeno se inserta en el enlace π y el producto de la hidrogenación se libera del catalizador. Ambos átomos de hidrógeno se agregan a la cara del doble enlace que está complejada con el catalizador. La adición de H2 es sin.

B.- Hidrogenolisis de haluros de alquilo

En un haluro de alquilo el C unido al Br tiene una densidad electrónica baja por el efecto de la mayor electronegatividad del halógeno. El metal Zn, muy rico en electrones apantallados y fáciles de ceder (características típicas de un reductor), dona dos electrones al carbono con lo que se forma Zn2+ (el metal se oxida) y se rompe el enlace C-Br. El carbono que ha recibido electrones (se ha reducido) los comparte con el protón del HBr, formandose ZnBr2 como subproducto.

C.- Alquilación de alquinos terminales Proceso de gran interés para alargar cadenas carbonadas

El hidrógeno terminal de un alquino es débilmente ácido. El anión pentinuro resultante de extraer el protón con una base fuerte, como el amiduro sódico NaNH2, reside en un orbital híbrido sp. El gran caracter s del orbital estabiliza relativamente la carga negativa. Por ello el alquino terminal tiene cierta acidez. El carbono aniónico, con exceso de densidad electrónica, ataca al 2-bromopropano en el carbono unido al Br con deficiencia electrónica. Se forma un nuevo enlace C-C. La hidrogenación del alquino dará lugar al alcano deseado.

A continuación el alquino “alargado” obtenido puede ser hidrogenado

REACTIVIDAD

Las reacciones típicas de los alcanos son:

Combustión

Halogenación

Craking

COMBUSTIÓN DE ALCANOS La combustión de alcanos es la forma habitual de liberar la energía almacenada en los combustibles fósiles. Libera dióxido de carbono.

Compuesto

Nombre

DH0comb(kcal/mol)

CH4(g)

metano

-212.8

C2H6(g)

etano

-372.8

CH3CH2CH3(g)

propano

-530.6

CH3CH2CH2CH3(g)

butano

-687.4

(CH3)3CH(g)

2-metilpropano

-685.4

CH3(CH2)4CH3(l)

hexano

-995.0

(CH2)6

ciclohexano

-936.9

CH3CH2OH(g)

etanol

-336.4

C12H22O11(s)

azucar de caña

-1348.2

La medida de los calores de combustión permite

hacer una estimación de la estabilidad relativa de los alcanos de igual número de carbonos.

obtener los calores de formación

HALOGENACIÓN DE ALCANOS Entalpía de reacción de los diferentes halógenos F

Cl

Br

I

-103

-25

-7

+13

Las reacciones de alcanos con cloro y bromo transcurren a velocidades moderadas y son fáciles de controlar; las reacciones con fluor a menudo son demasiado rápidas y es difícil controlarlas. El yodo o no reacciona o lo hace lentamente.

Las reacciones del cloro y el bromo con los alcanos no ocurre en la oscuridad, son reacciones fotoquímicas, catalizadas por la luz ultravioleta Son reacciones de sustitución que transcurren a través de radicales libres

CLORACIÓN DEL METANO

a pesar de ser exotérmica, la reacción no se produce espontáneamente: se necesita irradiar la mezcla de los gases con luz ultravioleta o “calentar” a 3000C. ¿Por qué?

Mecanismo de la reacción de halogenación 1º etapa: Iniciación

Cl

Cl

+ fotón (hv)

Cl

2º etapa: Propagación H H

C

H

+

H

H

Cl

H

C H

H

Cl

H

H

H H

+

C

+

Cl

Cl

H

C H

Cl

+

Cl

+ Cl

Ruptura homolítica

Descripción del estado de transición de la reacción de halogenación.

El grupo metilo empieza a aplanarse

El orbital del cloro solapa con el orbital 1s del hidrógeno y la repulsión electrónica provoca una disminución del solapamiento entre el orbital 1s del hidrógeno y el orbital sp3 del carbono. El enlace comienza a alargarse, el átomo de carbono va teniendo menos demanda de carácter s y utiliza este orbital en el enlace con los otros átomos de hidrógeno. Se produce la rehibridación progresiva de sp3 a sp2.

3º etapa: Terminación CH3CH3

CH3

+

CH3

Cl

+

Cl

Cl2

Cl

ClCH3

CH3

+

Los radicales pueden colapsar entre sí con lo que evitan la deficiencia electrónica. Pero, como son especies que están en muy baja concentración por ser difíciles de producir y muy reactivas, la probabilidad de que colapsen es muy baja. Sin embargo, la obtención de trazas de etano prueba la formación del radical ·CH3 y apoya el mecanismo propuesto.

Mecanismo completo de la cloración del metano

HALOGENACIÓN DE ALCANOS SUPERIORES Cloración del Propano En el caso del propano hay dos tipos de hidrógenos: 6 primarios y 2 secundarios. ¿Qué ocurre al hacerlo reaccionar con cloro?

¡ el cloruro de isopropilo se produce en mayor proporción a pesar de que el número de hidrógenos primarios es mayor que el de secundarios !

Explicación: Los radicales secundarios son más estables que los primarios

Reglas IUPAC para nombrar alcanos 1. Encuentre y nombre la cadena continua más larga de carbonos. 2. Identifique y nombre los grupos unidos a esta cadena. 3. Numere la cadena empezando por el extremo más próximo a un sustituyente. 4. Designe la localización de cada grupo sustituyente por el apropiado número y nombre. 5. Construya el nombre, listando los grupos en orden alfabético. Los prefijos di, tri, tetra etc., usados para designar varios grupos iguales, no se consideran en la ordenación alfabética.

3-metilhexano

3,4-dicloro-4-etil-5-metilheptano

CICLOALCANOS

INTRODUCCIÓN CICLOALCANOS Monoterpenos, con 10 átomos de carbono, están presentes en muchas esencias de las plantas

(-)-Mentol (p.f. 44ºC) Es el principal componente de la esencia de menta. Es un sólido blanco de sabor ardiente, cristalizado en grandes prismas que funden a 440C. El líquido hierve a 2120C. El mentol tiene propiedades ligeramente anestésicas o, mejor, refrescantes. Se emplea como antipruriginoso en dermatología, y como discretísimo anestésico en otorrinolaringología, para el tratamiento de la faringitis. Posse también propiedades antisépticas.

S-(-)-limoneno (p.eb. 176ºC) El limoneno se presenta en tres formas, dextrógira, levógira y racémica. El limoneno levógiro (-) se extrae de la cáscara de la naranja y le confiere su olor característico.

R-(+)-limoneno (p.eb. 176ºC) El limoneno dextrógiro (+) abunda en la naturaleza. Es un líquidio aceitoso que puede extraerse fácilmente de la cáscara del limón y responsable de su olor.

Alcanfor (p.f. 180ºC) Sustancia sólida, cristalina, volátil, de sabor ardiente y olor característico, que se haya en el alcanforero y otras lauráceas. La química del alcanfor es muy complicada y ha desempeñado un importante papel histórico en la evolución de las teorías químicas. Es un anestésico ligero en uso tópico (alcoholes alcanforados).

Esteroides, que actúan fisiológicamente como hormonas y contienen múltiples anillos

Colesterol (p.f. 149ºC) Aislado de la bilis en 1769. Su estructura no se estableció completamente hasta 1932. Woodward realizó su síntesis total en 1951. Se encuentra en todas las grasas animales. El colesterol se intercala entre los fosfolípidos que forman las membranas celulares de los animales. Sirve para hacerlas más rígidas y menos permeables. Sin el colesterol, las células animales necesitarían una pared como poseen las bacterias

Cortisona Hormona corticosuprarrenal que tiene una notable actividad antiinflamatoria.

Testosterona Es la principal hormona andrógena, segregada fundamentalmente por el tejido intersticial del testículo. Controla la formación del esperma, el desarrollo de los órganos genitales y de los caracteres sexuales secundarios.

NOMENCLATURA DE LOS CICLOALCANOS

Ciclopropano

Ciclopentano

Ciclobutano

Ciclohexano

1-bromo-1bromometilciclohexano

1-bromo-2-etil-4hexilciclopentano

1-bromo1-(2-bromoetil)ciclohexano

(2-metilciclopropil)ciclohexano

1-bromo1-(1-bromoetil)ciclohexano

1-ciclopropil3-metilciclohexano

Los cicloalcanos con dos o más sustituyentes pueden poseer isomería geométrica:

cis-1,2-dimetilciclopropano

trans-1,2-dimetilciclopropano

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS CICLOALCANOS

Cicloalcano

p.eb. (ºC)

ciclopropano

-32.7

-127.6

ciclobutano

12.5

-50.0

0.720

ciclopentano

49.3

-93.9

0.746

ciclohexano

80.7

6.6

0.779

cicloheptano

118.5

-12.0

0.810

ciclooctano

148.5

14.3

0.835

64.0

0.861

ciclododecano 160 (100 mmHg)

p.f. (ºC) densidad 20ºC(g/mL)

P.Ebullición

P.Fusión

Densidad

Tienen p.eb. y p.f. más altos y densidades mayores que los correspondientes alcanos acíclicos lineales, debido probablemente a su mayor rigidez y simetría que permiten unas fuerzas intermoleculares de atracción (London) más efectivas

ESTRUCTURA DE LOS CICLOALCANOS. 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. Se sabe que 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. (CH2)n n

Calculado

Experimental

Diferencia (Tensión total)

Tensión por CH2

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

14

-2203.6

-2203.6

0.0

0.0

Teoría de las tensiones. Adolf Won Baeyer (Premio Nobel en 1905) Los cicloalcanos son menos estables debido a las tensiones producidas en el anillo Los átomos de carbono en los alcanos acíclicos presentan ángulos de enlace de 109.5º. Un cicloalcano requiere por su geometría ángulos de enlace diferentes de 109.5º, los orbitales de sus enlaces carbonocarbono 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 (DHºC-C = 65 kcal/mol) que en un alcano lineal

Los hidrógenos de carbonos contiguos están eclipsados. Esto confiere una tensión torsional . En los acíclicos los hidrógenos pueden adoptar una conformación alternada donde se minimicen sus interacciones estéricas y orbitálicas

CONFORMACIONES DEL CICLOHEXANO El ciclohexano es especial puesto que no tiene tensión de anillo. Probablemente esta es la causa de que sea una unidad muy abundante en sustancias naturales. ¿Por qué?

Si el ciclohexano fuera plano, el anillo tendría un ángulo interno de 120º, muy inadecuado para un hibridación sp3. Además, todos los hidrógenos estarían eclipsados

En realidad el ciclohexano no es plano sino que adopta una conformación denominada silla, donde los ángulos internos son próximos a los ideales de la hibridación sp3. En esta conformación todos los hidrógenos están alternados.

En el ciclohexano se distinguen dos tipos de enlaces con átomos de hidrógeno según su posición relativa dentro de la molécula: - Ecuatoriales: dispuestos a lo largo del plano ecuatorial de la molécula (6) - Axiales: dispuestos perpendicularmente al plano de la molécula (3 + 3)

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 torcido

Conformación de silla

Tensión en enlaces

Pequeña tensión en enlaces

Sin tensión en enlaces

Dos enlaces eclipsados

Dos enlaces parcialmente eclipsados

Sin enlaces eclipsados

Dos hidrógenos con problemas estéricos

Dos hidrógenos con pequeños problemas estéricos

Hidrógenos sin problemas estéricos

La silla es el conformero mayoritario a temperatura ambiente 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.

HIDROCARBUROS ALQUENOS 



 

Hidrocarburos insaturados u olefinas de fórmula general Cn H2n. Presentan un “doble enlace” (insaturación -CH = CH-). Cómo se nombran: Se escribe el prefijo que corresponde a su número de carbonos y se le añade la terminación ENO.

Carbonos:

4

Doble enlace: carbono 2

Nombre: 2-But eno

Estructura

El enlace σ

El enlace π

49

Propiedades Físicas 



Estado natural: A temperatura ambiente y a 1 atmósfera de presión, del eteno al butano ( C4H8) son gases. Del C5 al C18 son líquidos y del C19 en adelante son sólidos. Solubilidad: Como compuestos apolares o muy poco polares son insolubles en agua, pero bastante solubles en líquidos no polares como benceno, éter, cloroformo.

50

PROPIEDADES 





Puntos de ebullición: Crecen con el aumento en el número de carbonos. Las ramificaciones disminuyen el punto de ebullición. Punto de fusión: Aumentan también a medida que es mayor el número de átomos de carbonos. Densidad: Tienen densidades menores de 1 g/cc y a medida que crece el tamaño del alqueno aumenta la densidad. 51

Tema 7. Alquenos

Tabla de puntos de ebullición y densidades

Los puntos de ebullición y fusión de los alquenos son parecidos a los alcanos correspondientes. La estereoquíca E/Z de los alquenos afecta a sus constantes, sobre todo los puntos de fusión, que dependen de un mejor o peor empaquetamiento cristalino.

Alcano

Formula

p.eb.

p.f.

Etano

CH3CH3

-89º

-183º

Eteno

CH2=CH2

-104º

-169º

Propano

CH3CH2CH3

-42º

-188º

Propeno

CH2=CHCH3

-48º

-185º

Butano

CH3(CH2)2CH3

-1º

-138º

1-Buteno

CH2=CHCH2CH3

-6º

-185º

cis-2-Buteno

4º

-139º

trans-2Buteno

1º

-105º

52

Reglas IUPAC para la nomenclatura de Alquenos 1. El sufijo -eno indica un alqueno o cicloalqueno. 2. La cadena principal debe incluir los dos átomos de carbono unidos por el doble enlace. 3. La cadena principal debe ser numerada por el extremo más próximo al doble enlace. Si la insaturación está en el centro de la cadena se empieza a numerar por el extremo que tenga más próximo un sustituyente. 4. El más pequeño de los números asignados a los átomos del doble enlace se utiliza para indicar la posición de la insaturación. Si hay más de un doble enlace el compuesto es denominado dieno, trieno,.. 5. En los cicloalquenos a los carbonos del doble enlace se les asigna los números 1 y 2. El número 1 puede ser determinado por la regla de los sustituyentes. 6. Grupos sustituyentes más importantes conteniendo doble enlace son: H2C=CH– Grupo vinilo H2C=CH–CH2– Grupo alilo

Nomenclatura común

54

ejemplos CH

CH2

CH3

CH

CH2

CH3

CH3

CH CH

CH2

CH3 CH CH3

2-metil-3-hexeno

2-hexeno C2H5 C H2C

CH2 CH2

2-etil-1-penteno

H C

H2C C

CH3

CH2

CH3

2-metil-1,3-butadieno

55

Reacciones de Adición electrofílica Un doble enlace C=C tiene una nube electrónica π desde la que se pueden ceder electrones a un atacante electrófilo. Por tanto, la reacción más importante de los alquenos es la adición electrófila.

Mecanismo: E

+

C C E

Nu

C C E

C C E Nu

56

Adición de hidrácidos

Mecanismo:

57

Regla de markovnikov CH3

CH3 H3C

C

CH

CH3

+

HBr

Orientación de la adición: Regla de Markovnikov ¿ Por qué sólo se observa uno?

H3C

CH3

C

CH

Br

H

CH3

H3C

C

CH

H

Br

CH3

No se observa

Formación del carbocatión más estable 58

hidratación C

C

+

H2O

C

C

H

OH

Reacción opuesta a la deshidratación de alcoholes

La adición electrófila de agua es, por tanto, reversible. Que se dé en un sentido o en otro dependerá de la cantidad de agua en el medio.

59

REACCIONES Orientación Markovnikov CH3

CH3 H3C

C

CH

CH3

+

H2O

CH3

H+ H3C

C

CH

OH

H

CH3

H3C

C

CH

H

OH

CH3

No se observa

Métodos de hidratación con orientación Markovnikov 1) Hidratación con ácido sulfúrico seguida de hidrólisis del sulfato de alquilo.

C

C

+

H2SO4

C

C

C

C

H

OSO3H

H

OH

sulfato ácido de alquilo

60

Oxidación con permanganato

Si calentamos se produce una rotura oxidativa dando cetonas y aldehidos

61

Adición de halógeno +

X2

X C C X

X= Cl, Br

Mecanismo: Br +

Br-

Br Br

Br Br-

Br C C Br Dihaluro vecinal

62

Adición de hidrógeno

63

Isomería geométrica

Cis-2-buteno Trans-2-buteno

64

HIDROCARBUROS ALQUINOS 





Son hidrocarburos insaturados de fórmula general Cn H2n—2. Presentan un “triple enlace” (insaturación -C  C-). Cómo se nombran: Se escribe el prefijo que corresponde a su número de carbonos y se le añade la terminación INO.

Carbonos:

3

Triple enlace: carbono 1

Nombre: Prop ino

Propiedades físicas  





Son compuestos de baja polaridad. Son muy similares en sus propiedades físicas a los alcanos y alquenos. Son menos densos que el agua e insolubles en ella. Se solubilizan en sustancias de baja polaridad como CCl4 (tetracloruro de carbono), éter, benceno. 66

PROPIEDADES 







Sus puntos de ebullición crecen con el aumento del número de carbonos. Los alquinos generalmente tienen puntos de ebullición ligeramente más altos que los correspondientes alquenos y alcanos. Las ramificaciones disminuyen el punto de ebullición. Los tres primeros alquinos son gases a temperatura ambiente. 67

Tabla de propiedades físicas

Nombre etino propino 1-butino 2-butino 1-pentino 2-pentino 3-metil-1-butino 1-hexino 2-hexino 3-hexino

Pf (ºC) -82 -101 -126 -32 -90 -101 -89.7 -132 -90 -101

pe (ºC) 84 -23 8 27 40 55 28 71 84 82

densidad (g/cm3) 0.62 0.67 0.67 0.69 0.70 0.71 0.67 0.72 0.73 0.73

68

Estructura

Un enlace triple esta formado de un enlace s y dos enlaces p 69

Nomenclatura

70

Reglas IUPAC para la Nomenclatura de Alquinos 1. El sufijo -ino indica alquino o cicloalquino. 2. La cadena principal debe contener a los dos carbonos unidos por el triple enlace. 3. La cadena principal debe ser numerada desde el extremo más próximo al triple enlace. Si el triple enlace está situado en el centro de la cadena se aplica la regla de los sustituyentes. 4. El menor número de los carbonos unidos por triple enlace debe ser usado como localizador de la insaturación. 5. Si están presentes varios enlaces múltiples, cada uno debe tener su localizador. Los dobles enlaces preceden a los triples en los nombres IUPAC, pero la cadena debe ser numerada a partir del extremo que tenga más próximo un enlace múltiple sea cual sea su naturaleza. 6. A causa de su carácter linear, los anillos que pueden acomodar un triple enlace deben tener al menos diez carbonos. En los cicloalquinos simples los carbonos unidos por el triple enlace son numerados con el 1 y el 2. El número 1 se determina por la proximidad de los sustituyentes. 7. Grupos sustituyentes conteniendo triple enlace son: HC≡C– Grupo Etinil HC≡CH–CH2– Grupo Propargil

NOMENCLATURA

CH3 HC

C

C

CH3

CH3

3,3-dimetil-1-butino

72

Reacciones químicas Adición electrofílica Adición de haluros de hidrógeno. H3C

C

C

H

+

H3C

H

Br

H

HBr

producto Markovnikov

Mecanismo:

73

Adición de hidrógeno Hidrogenación catalítica

obtención de alquenos cis Pt, Pd, Ni

R

C

C

R'

+

CH2

R

2H2

C2H5 C2H5C

CC2H5

+

H2

CH2

R'

C2H5

Pd/BaSO4 quinoleína H

Catalizador de Lindlar

H

cis

74

Mecanismo de la hidrogenación catalítica La hidrogenación de alquinos puede llevarse a cabo de manera total, hasta llegar al alcano, por incorporación de dos moles de hidrógeno. La transformación en alqueno es más exotérmica que la de alqueno a alcano. Por ello, en condiciones estandard de hidrogenación catalitica, es difícil detenerse en el alqueno.

En el catalizador de Lindlar el Pd se envenena con diversas sustancias para hacerlo menos activo y parar la reacción en el alqueno.

75

75

Adición de halógeno Adición de halógenos. H3C H3C

C

C

H

Br2

+

C

C

H

+

H3C

H

Br

Br

+ Br

H3C

Br

2Br2

H

H3C

Br

Br

C

C

Br

Br

H

76

Reacciones de oxidación Oxidación con KMnO4. La oxidación suave con KMnO4 da lugar a dicetonas

La oxidación con KMnO4 en condiciones más drásticas (calor, ácido o base) provoca la rotura del triple enlace dando dos ácidos carboxílicos

77