Reactividad de los compuestos orgánicos

Programa de Licenciatura en Biología y Química

Programa de Licenciatura en Biología y Química

ALEXÁNDER GUTIÉRREZ M.

ALEXÁNDER GUTIÉRREZ M.

Compilado por:

¿Cómo nos damos cuenta que se produce una reacción química?

Cuando al poner en contacto dos o más sustancias:

• Se forma un precipitado• Se desprenden gases• Cambio de color• Se desprende o absorbe energía (se calienta o se enfría el

recipiente)

Escritura de ecuaciones químicasUna ecuación química debe contener:

CaO + CO2

•Todos los productos

•Las condiciones de la reacción

CaCO3

•Todos los reactivos

•El estado físico de las sustancias

(s) (s) (g)

(g) Gas ; (l) líquido; (s) sólido ; (ac) solución acuosa

Ácido: Especie química capaz de aceptar un par de electrones

Base: Especie química capaz de donar un par de electrones

TIPOS DE REACTIVOS

Reactivos nucleófilos

Reactivos electrófilos

Especies ricas en electrones

Especies con deficiencia de

electrones

Reactivos electrofílicos

Los reactivos electrofílicos o electrófilos (del griego, amante de electrones) son iones positivos, moléculas con átomos sin octeto completo (ácidos de Lewis) o con enlaces muy polarizados, y por lo tanto, aceptan electrones.

Electrófilos cargados

Electrófilos neutros

protón ion nitronio

H+

N OO+

catión terc-butilo

CCH3

CH3

CH3

+

tricloruro de aluminio Cl

ClCl Al

Br

BrBr Fe

tribromuro de hierro

Reactivos nucleofílicos

Los reactivos nucleofílicos o nucleófilos (del griego, “que aman los núcleos”) son aniones o moléculas que tienen pares de electrones no compartidos y pueden cederlos a átomos deficientes de electrones.

Nucleófilos cargados

Nucleófilos neutros

ion cloruro

Cl-

HO-

ion hidróxido

:NH3

amoníaco

R O H H O H

alcohol agua

Nucleófilos Electrófilos

HO- H+

RO- X+

N≡C- NO2+

X- BF3

ROH AlCl3

R3N

H2O

OXIDACIÓN-REDUCCIÓN

OXIDACIÓN: aumento en el número de oxígeno o disminución en el numero de hidrogeno

REDUCCIÓN: aumento en el número de hidrogeno o disminución en el numero de oxigeno

oxidación reducción

OXIDACIÓN-REDUCCIÓN

Según cambio estructural producido

en los reactivos

Adición

Eliminación

Sustitución

Transposición

Clasificación de las reacciones orgánicas

Significado de las flechas en las reacciones

Flecha de doble cabeza, indica un fenómeno de resonancia

Flecha de cabeza completa indica el movimiento de un par de electrones

Flecha de media cabeza indica el movimiento de un solo electrón

Flecha recta de cabeza completa, indica reacción química

Doble flecha de media cabeza, indica equilibrio químico

Clasificación de las Reacciones OrgánicasAdición

propeno bromo 1,2-dibromopropano CH CH2CH3 + Br Br CH CH2CH3

Br Br

2-butino bromo 2,2,3,3-tetrabromobutano

C CCH3 CH3 + Br Br C CCH3

Br Br

Br

CH3

Br

2

2-butino bromo 2,3-dibromo-2-buteno

C CCH3 CH3 + Br Br

C C

CH3

Br CH3

Br

Eliminación

2,3-dibromobutano

+CH CH CH3CH3

BrBr

C C CH3CH32 KOH 2 KBr 2 HOH+ +

2-butinohidróxido de potasio

Ejemplos:

2-clorobutano

etanol+CH CH CH3CH3

HCl

CH CH CH3CH3KOH KCl HOH+ +

2-buteno(mayoritario)

hidróxido de potasio

Clasificación de las Reacciones Orgánicas

Sustitución

Ejemplos:

+ KC N KBrCH2 BrCH3 C NCH2CH3 +

bromoetano cianuro de potasio

propanonitrilo bromurode potasio

LuzCH CH3CH3

H

+ Cl Cl CH CH3CH3

Cl

H Cl+ propano cloro 2-cloropropano cloruro de

hidrógeno

Clasificación de las Reacciones Orgánicas

Transposición

CH3 CH2 CH2 CH3

cat. CH3 CH

CH3

CH3

Clasificación de las Reacciones Orgánicas

Las reacciones comunes pueden ser combinación de diversos tipos de reacción

adición eliminación

adición reordenamiento

Mecanismos de las reacciones orgánicas

Es una descripción detallada, paso a paso, de la forma en la que los reactivos se transforman en los productos. La sumatoria de la secuencia de pasos de reacción debe dar la ecuación balanceada global para la reacción. La descripción debe incluir:

1.El movimiento de los electrones que producen la ruptura y formación de enlaces.

2. Formación de intermedios de reacción. 3. Las relaciones espaciales de los átomos durante dichas transformaciones.

Intermedios de reacción

Son especies químicas de tiempo de vida media corto y no están presentes nunca en altas concentraciones debido a que reaccionan tan rápidamente como se forman. Los intermedios de reacción más usuales en Química Orgánica son las especies de carbono trivalente (tres enlaces), que se clasifican de acuerdo con su carga en:

Intermedios de reacción.

Carbocationes, o iones carbonio, especies químicas cargadas positivamente. En estos intermedios el átomo de carbono trivalente tiene todos los electrones externos compartidos.

Radicales, también llamados radicales libres, entidades químicas electrónicamente neutras en las que el átomo de carbono trivalente tiene un electrón no compartido.

Carbaniones, especies cargadas negativamente, en las que el átomo de carbono trivalente contiene un par electrónico no compartido.

Tipos de átomos de carbono según la sustitución

Estructura y estabilidad de los carbocationes

Se ha observado experimentalmente que la estabilidad de los carbocationes aumenta con su grado de sustitución, tal y como se indica en la siguiente figura:.

Estructura y estabilidad de los radicales

Un radical, al igual que un carbocatión, es una especie deficiente en electrones porque le falta el octeto alrededor del átomo de carbono. Al igual que los carbocationes, los radicales presentan el mismo orden de estabilidad, es decir, que un radical terciario será más estable que uno secundario y éste más que uno primario.

Estructura y estabilidad de los carbaniones

Al contrario que los radicales y los carbocationes, el carbanión no es deficiente en electrones sino que tiene abundancia de electrones, debido a que el carbanión es una especie cargada negativamente. El orden de estabilidad de los carbaniones es opuesto al de los carbocationes y al de los radicales:

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

N2O2 ¡se detecta durante la reacción!

Paso elemental : NO + NO N2O2

Paso elemental : N2O2 + O2 2NO2

Reacción global: 2NO + O2 2NO2

+

Mecanismo de la reacción de obtención de dióxido de nitrógeno

Mecanismo de la reacción de halogenación de alcanos

1º etapa: Iniciación

Cl Cl ClCl ++ fotón (hv) Ruptura homolítica

ClC Cl++

H

H

HH C

H

H

H H

2º etapa: Propagación

ClCCl ++

H

H

ClHC

H

H

H Cl

CH3

Cl

CH3+ CH3CH3

Cl+ Cl2

CH3 Cl+ ClCH3

3º etapa: Terminación

Referencias

Volhardt, K.P.C. ; Schore, N.E. Química Orgánica. 5ª Ed. Omega. 2008.

Hart, H.; Hart, D. Química Orgánica. 12ª Ed. Editorial: McGraw-Hill. México. 2007

Bruice, P. Y. Fundamentos de Química Orgánica, Pearson Prentice Hall, 2007.

Carey, F. A. Química Orgánica. 6ª ed. Ed. McGraw Hill, 2006.

Wade, L.G. Química Orgánica. 5ª ed. Pearson Educación S.A. Madrid. 2004.

McMurry, J. E. Química Orgánica. 6ª ed. International Thomson editores S.A. México. 2004.

Morrinson, R.; Boyd, R. Química orgánica. 5ª edición. Iberoamericana. México.1994.

Fessenden, R.; Fessenden, J. Química Orgánica. Grupo Editorial Iberoamérica. México. 1983.

Referencias

http://www.sinorg.uji.es/Docencia/QO/tema1QO.pdf.

http://www.sinorg.uji.es/Docencia/QO/tema6QO.pdf

http://www.sinorg.uji.es/Docencia/QO/tema7QO.pdf.

http://www.uhu.es/quimiorg/sintesis4.html

Gracias