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Universidad Nacional de Tucumán Unidad III Tema 2 Parte B  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Nomenclatura de Compuestos Orgánicos Introducción En esta Parte B del Tema 2 seguiremos aprendiendo sobre nomenclatura de compuestos químicos, pero ahora nos dedicaremos a los compuestos orgánicos. ¿Recordás cómo habíamos caracterizado a los compuestos orgánicos? Los compuestos orgánicos son compuestos que contienen carbono, a excepción de los óxidos de carbono, los carbonatos y los cianuros. Los compuestos orgánicos contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono, carbono-hidrógeno y otros heteroátomos (cualquier átomo, salvo carbono o hidrógeno, que forma parte de un compuesto orgánico). Los compuestos del carbono son la base fundamental de los procesos vitales en animales y vegetales, de ahí la importancia de que conozcamos este tipo de compuestos. Los principales elementos que constituyen estos compuestos son: C, H, O y N, aunque también pueden intervenir en pequeñas proporciones otros elementos como S, P, halógenos (F, Cl, Br, I) y algunos metales (Fe, Mg, Co, Zn). Antes de que comencemos a estudiar la nomenclatura de estos compuestos, es importante que abordemos algunos conceptos y cuestiones importantes. El átomo de carbono: Como dijimos, el átomo de carbono es un elemento estrechamente relacionado con la vida. La composición química de un ser vivo demuestra que la mayoría de sus constituyentes primarios incluye átomos de carbono. Casi el 18% del total de la materia viva es carbono. Este porcentaje resulta muy elevado, si se tiene en cuenta que el resto es principalmente agua. El átomo de carbono tiene número atómico (Z) igual a 6, lo que significa que tiene 6 protones y, por lo tanto, 6 electrones. Sin entrar en detalles con lo que ocurre con los electrones en este átomo (porque no es contenido de este CVA), es importante y fundamental que sepás que, gracias a que un electrón del orbital 2s salta a un orbital 2p vacío, el átomo de carbono adquiere la capacidad de formar cuatro enlaces covalentes. 1  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina ¿Tiene alguna característica especial el átomo de carbono para encontrarse en el 94% de todos los compuestos conocidos? La abundancia de compuestos que contienen carbono se debe en particular a dos razones: La capacidad del átomo de carbono de formar cadenas estables. La mayor parte de los compuestos orgánicos están formados por cadenas en las que los átomos de carbono se unen entre sí por medio de enlaces covalentes sencillos. La estabilidad de estas cadenas se debe a que el carbono logra que sus enlaces entre átomos sean razonablemente fuertes. La posibilidad de formar enlaces múltiples. El tamaño relativamente pequeño de los átomos de carbono permite el acercamiento y la formación de enlaces múltiples, dobles y triples, con otros átomos de carbono (C C, C­­ C) y también con otros elementos como el oxígeno, el nitrógeno, etc. Bien... ya aprendimos lo necesario sobre el átomo de carbono para poder comprender la estructura de los compuestos orgánicos. Las cadenas carbonadas: Como dijimos más arriba, los átomos de carbono tienen la propiedad de unirse entre sí por enlaces covalentes estables, formando cadenas carbonadas. Las cadenas pueden tener diferentes longitudes y variadas formas, constituyendo el esqueleto fundamental de las moléculas de la mayor parte de las sustancias orgánicas. Las cadenas carbonadas que tienen los extremos libres se denominan abiertas o acíclicas. Cuando estas cadenas presentan los átomos de carbono en forma consecutiva, se llaman lineales o normales. En otras ocasiones, las cadenas tienen mayor complejidad, donde los carbonos no están unidos de forma consecutiva, recibiendo el nombre de cadenas ramificadas. Ejemplos: 2  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina En algunos casos los extremos de la cadena se unen formando un anillo o ciclo. Este tipo de cadenas se denominan cerradas o cíclicas. Ejemplo: En los casos antes considerados, las uniones entre los átomos de carbono se efectúan compartiendo un solo par de electrones. Estás uniones son enlaces covalentes simples (enlaces simples). Todos los compuestos orgánicos que sólo presentan enlaces covalentes simples entre sus átomos de carbono reciben el nombre de compuestos saturados y, con el mismo criterio, la cadena carbonada es saturada. En otras cadenas carbonadas sus átomos de carbono comparten entre sí dos pares de electrones, originando uno o más enlaces covalentes dobles (enlaces dobles). También existen cadenas en las cuales se observan uniones covalentes triples (enlaces triples), cuando los átomos de carbono comparten entre sí tres pares de electrones. Los compuestos que presentan en sus cadenas carbonadas uno o más enlaces dobles o triples se denominan compuestos no saturados, y sus cadenas carbonadas son no saturadas. Ejemplo: Ejercicio: (Recordá que todos los ejercicios propuestos son para tu ejercitación, no tenés que subirlos en ningún espacio del aula virtual) Completá el siguiente esquema, que resume la clasificación de las cadenas carbonadas: 1- Según su forma: 3  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina 2- Según el tipo de enlace C-C presente: Representación de los compuestos orgánicos: Como cualquier compuesto químico, los compuestos orgánicos son representados por sus fórmulas moleculares. Fórmula molecular: Es la representación más sencilla de un compuesto e indica la cantidad y clase de átomos que tiene el compuesto en su molécula. Fórmula molecular del butano Además, en química orgánica se utilizan diversos tipos de fórmulas estructurales para representar a los compuestos orgánicos, las cuales muestran cómo están enlazados los átomos entre sí. Pueden ser de diferentes tipos: En las fórmulas desarrolladas se representa cada uno de los átomos y los enlaces covalentes que se establecen entre ellos. Representación del butano mediante fórmula desarrollada En las fórmulas semidesarrolladas, si bien aparecen todos los átomos presentes, se omiten los enlaces covalentes establecidos con los átomos de hidrógeno. Representación del butano mediante fórmula semidesarrollada Las fórmulas condensadas se escriben sin colocar todos los enlaces presentes; cada átomo central se muestra junto con los átomos que están unidos a él, generalmente a su derecha. Representación del butano mediante fórmula condensada 4  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Las fórmulas o figuras de líneas y ángulos, algunas veces llamadas estructuras de esqueleto, se utilizan para compuestos cíclicos y, ocasionalmente, para algunos no cíclicos. En este tipo de fórmulas, los enlaces se representan por medio de líneas y se asume que los átomos de carbono están presentes en cualquier punto donde dos líneas se encuentren o una línea comience o finalice. Los átomos de nitrógeno, oxígeno y de halógenos aparecen, pero los átomos de hidrógeno normalmente no, a menos que estén enlazados a un átomo que aparezca explícitamente. Se asume que cada átomo de carbono tiene átomos de hidrógeno suficientes para que tenga un total de cuatro enlaces. Representación del En este extremos se considera butano mediante que hay un C unido a 3 H estructura de esqueleto En este vértice se considera que hay un C unido a 2 H Número de oxidación del carbono en compuestos orgánicos: En la Parte A del Tema 2 viste el concepto de número de oxidación (N.O.) aplicado a los átomos en los compuestos inorgánicos. En los compuestos orgánicos, el átomo de carbono puede presentar diferentes estados de oxidación, según con qué tipo de átomos esté unido. Para deducir el N.O. de los átomos de carbono se debe tener en cuenta que: El número de oxidación del hidrógeno es +1. El número de oxidación del oxígeno es -2. Dos átomos de carbono unidos entre si no ejercen ningún cambio o influencia en el número de oxidación de cada uno de ellos. El número de oxidación del átomo de carbono resulta de la suma algebraica de los números de oxidación de todos los átomos unidos a él, con excepción de los átomos de carbono enlazados al mismo. Se debe tener en cuenta que, cómo la molécula es neutra, el carbono tendrá el signo opuesto al resultado de dicha suma algebraica. Ejemplo: Así se determina el N.O. del átomo de C en este compuesto. N.O. del átomo de C Hay 4 átomos de H N.O. del átomo de H 5  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Ejercicio: Determiná el N.O. de todos los átomos de carbono en los siguientes compuestos orgánicos: Ácido propanoico Etanol Si querés ver cómo se resuelve este ejercicio, hacé clic acá. (Te sugerimos que primero intentés resolverlo solo/a). Funciones químicas orgánicas y grupos funcionales: La química orgánica clasifica a los compuestos en familias o funciones. Los compuestos agrupados en una misma familia tienen propiedades químicas semejantes. Cada compuesto de una misma familia tiene un átomo o grupo de átomos que determinan la similitud de sus propiedades. A dicho átomo o grupo de átomos se lo denomina grupo funcional. Definimos función química orgánica como un conjunto de sustancias orgánicas con propiedades químicas similares por tener un mismo grupo funcional. Aclaración importante sobre la nomenclatura de compuestos orgánicos: ¿Te acodás de la IUPAC? En castellano, estas siglas significan "Unión Internacional de la Química Pura y Aplicada". La IUPAC ofrece, en forma periódica, recomendaciones sobre muchos aspectos de la nomenclatura orgánica e inorgánica. Las últimas modificaciones propuestas para los compuestos orgánicos son del 2013, pero en la mayoría de los libros de textos de la disciplina aún no se implementaron. Esto ocasiona que la aplicación, tanto en el ámbito científico como en el académico, de la nomenclatura actualizada tarde varios años. Por este motivo, sumado a que no pretendemos que seás un/a experto/a en química orgánica, y que por un tiempo convivirán ambas nomenclaturas, en este material daremos las pautas de la nomenclatura de compuestos orgánicos aún usadas en la actualidad. Ahora sí, con todo lo visto hasta acá, estamos listos y listas para empezar a estudiar los diferentes compuestos orgánicos y la forma de nombrarlos. 6  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Nomenclatura de compuestos orgánicos A continuación veremos la estructura y la nomenclatura de los compuestos orgánicos correspondientes a las diferentes funciones químicas orgánicas. Para que tengás en cuenta, hay ciertos compuestos que, además de su nombre asignado según las rescomendaciones de la IUPAC, son llamados habitualmente con otro nombre alternativo, no sistematizado, al cual se lo llama nombre común, vulgar o tradicional. Este nombre te lo mostraremos entre paréntesis. Hidrocarburos Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados solamente por carbono e hidrógeno. Se los llama también parafinas. Se clasifican en alifáticos y cíclicos según el siguiente esquema: Las fórmulas mostradas en este material fueron extraídas, en su mayoría, del libro Introducción a la nomenclatura de compuestos orgánicos. Reglas IUPAC actualizadas (Coronel A. C y Muro A. C., 2021). 7  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Alcanos Son hidrocarburos saturados. Los átomos de C están unidos por enlaces simples. Su fórmula molecular general es. "n" puede ser cualquier número Pueden ser lineales o ramificados. entero. Por ejemplo, un alcano de 7 átomos de C ¿Cuántos átomos de H tendrá tendrá 16 átomos un alcano con 15 átomos de C? de H (2. 7 + 2). El alcano más sencillo es aquel que posee un átomo de carbono y es el metano, cuya fórmula es CH 4. Le sigue en complejidad el etano (CH 3CH 3) con dos carbonos y fórmula molecular C 2H 6 y luego, el propano con fórmula molecular C 3 H 8 y con fórmula estructural CH3CH2CH 3. De estos tres compuestos sólo es posible escribir una sola fórmula estructural. Un alcano de fórmula molecular C 4H 10 puede presentar dos fórmulas estructurales, una lineal y la otra ramificada, correspondiendo a dos compuestos diferentes: Este alcano de cadena lineal se llama Este alcano de cadena ramificada se butano (o n-butano*). llama isobutano. Si te fijás, tanto el butano como el isobutano tienen la fórmula molecular C 4H 10, pero la estructura de la cadena es diferente. Ejercicio: Escribí todas las fórmulas estructurales posibles de los alcanos con 6 átomos de carbono. Más adelante aprenderemos cómo se nombran estos diferentes compuestos. No te olvidés de determinar cuántos átomos de H tienen mediante la fórmula molecular general de los alcanos. *La letra n significa “normal” o” lineal”. Se antepone la letra n al nombre de los alcanos de cadena lineal. El uso de la n está en desuso, aunque en algunos libros la siguen usando. 8  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Isomería de los alcanos: Puede ocurrir que dos hidrocarburos de igual fórmula molecular tengan diferente fórmula estructural, es decir, diferente ordenación de sus átomos de carbono. Esto ocurre a partir del butano (cuatro átomos de carbono). Como pudimos ver, se conocen dos hidrocarburos que corresponden a la fórmula general C 4H 10. Ambas sustancias se diferencian en algunas de sus propiedades (por ejemplo, el punto de ebullición), son dos sustancias diferentes. Una de ellas presenta los cuatro átomos de carbono consecutivos, y la otra presenta una cadena lineal de tres carbonos y el cuarto carbono está unido al carbono central. Los compuestos diferentes que tienen la misma fórmula molecular (el mismo número y tipos de átomos) se llaman isómeros. Los isómeros son compuestos diferentes porque tienen estructuras moleculares diferentes, es decir, que difieren en la forma en que sus átomos están organizados. Existen diferente tipos de isomería en los compuestos orgánicos. Las sustancias que tienen la misma fórmula molecular, pero sus átomos están conectados de manera distinta, son isómeros estructurales o constitucionales. Los isómeros estructurales, a su vez, se clasifican en isómeros de cadena (o de esqueleto), de posición y de función. Más adelante veremos ejemplos en el desarrollo de las diferentes familias de compuestos. Estereoisómeros: un estereoisómero es un isómero que tiene la misma fórmula molecular y también la misma secuencia de átomos enlazados, con los mismos enlaces entre sus átomos, pero difieren en la orientación tridimensional de sus átomos en el espacio. Se diferencian, por tanto, de los isómeros estructurales, en los cuales los átomos están enlazados en un orden diferente dentro de la molécula. Entre los alcanos existen los isómeros de cadena o de esqueleto. Entre ellos sólo difiere la estructura de la cadena carbonada. Así, el butano y el isobutano son isómeros de cadena. 9  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Si la cadena es de 5 átomos de carbono, son posibles tres distribucione diferentes. Se conocen sólo tres pentanos isómeros: uno de cadena lineal y los otros dos con cadenas ramificadas. Es evidente que al aumentar el número de carbonos existirán cada vez más isómeros de cadena pues habrá más posibilidades de ordenación. ¿Te animás a escribir las fórmulas desarrolladas de los tres isómeros de cadena del alcano de fórmula C5 H 12 (En un apunte personal, no en el EVA) Alcanos lineales: Los alcanos lineales son llamados también alcanos normales y, antiguamente, se escribía una n delante del nombre, pero cayó en desuso. Así, el butano se llamaba n-butano. Para los primeros cuatro compuestos, la parte principal del nombre tiene raíces de carácter histórico (metano, etano, propano y butano) y a partir de cinco átomos de carbono se utilizan prefijos griegos (penta, hexa, etc.) y latinos (nona, deca, undeca) que indican el número de carbonos. El sufijo que se usa para nombrar a los alcanos es ano. En la siguiente tabla se presentan los primeros veinte miembros de la serie homóloga de los alcanos. Número de átomos Fórmula Nombre de carbono condensada Los nombres de los alcanos forman la base para los nombres de casi todos los compuestos orgánicos. Los alcanos lineales constituyen una serie homóloga. Una serie homóloga es una serie de compuestos químicamente relacionados que difieren en una unidad de grupo metileno (CH2 ) y los miembros se llaman homólogos. 10  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina A modo de repaso, en la siguiente tabla se muestra los primeros cinco alcanos lineales con sus respectivas fórmulas desarrolladas, condensadas y la figura de líneas. No puede ser representado mediante una figura de líneas por tener sólo 1 C. Alcanos ramificados: Como vimos más arriba, a partir del alcano de cuatro átomos de carbono, se pueden escribir dos compuestos, el butano y el isobutano. Para la fórmula C5 H12 existen tres compuestos: pentano, de cadena lineal, isopentano y neopentano, ambos ramificados. pentano isopentano neopentano Isobutano, isopentano y neopentano son nombres comunes que surgieron del uso tradicional. Sin embargo, estos nombres no son útiles para designar a moléculas más grandes y complejas que tienen muchos isómeros, por lo que es necesario una nomenclatura sistematizada que permita nombrar a moléculas más complejas. Antes de estudiar las reglas establecidas por la IUPAC, es necesario conocer cómo se nombran los grupos (grupos alquilo) que constituyen las ramificaciones de una cadena carbonada principal actuando como los sustituyentes de esa cadena principal. También es imprescindible conocer cómo se clasifican los átomos de carbono en los alcanos. 11  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Clases de átomos de carbono: Los átomos de C se clasifican en primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios, según estén unidos a 1, 2, 3 o 4 átomos de C, respectivamente. Grupos o radicales alquilo: Los grupos de átomos que resultan de la eliminación de un átomo de H en un alcano se denominan grupos alquilo o radicales alquilo. Se nombran cambiando el sufijo ano por ilo y a veces se debe agregar un prefijo. Sólo veremos los grupos alquilo más sencillos. Ejemplos: (observá que el átomo de H que pierde el alcano puede ser de un átomo de carbono primario, secundario o terciario, y según ello, el radical se nombra de manera diferente). metano etano propano Los radicales alquilo se simbolizan con metilo etilo propilo (n-propilo) isopropilo la letra R. butano (n-butano) isobutano Esta estructura se denomina iso. butilo (n-butilo) sec-butilo isobutilo terc-butilo* Formación de algunos radicales alquilos según el átomo de H que pierde el alcano. El prefijo sec viene de "secundario" y el prefijo terc de "terciario". Los grupos alquilo de alcanos lineales que se forman por pérdida de hidrógeno de carbono primario se nombran sólo cambiando la terminación ano por ilo, *El prefijo terc también se puede escrfibir como ter o tert indistintamente. Las tres formas son 12 aceptadas por la IUPAC.  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Nomenclatura de los alcanos ramificados: Para nombrar a los alcanos ramificados se siguen las siguientes reglas IUPAC: Se elige la cadena de átomos de carbono más larga (cadena principal), y se considerará que el compuesto deriva de aquella cadena, por reemplazo de hidrógenos por diversos grupos alquilo. La cadena más larga tiene 6 átomos de carbono, por lo tanto, el compuesto se nombra como un hexano sustituido (es decir que se sustituyó un átomo de H por un radical alquilo). "Hexano" va a ser el nombre fundamental de este alcano ramificado. Tené en cuenta que no siempre la cadena principal va a estar representada en las fórmulas en forma horizontal, por lo que es necesario analizar las diferentes posibilidades presentes en la molécula en cuestión. Mirá este ejemplo: La cadena más larga (representada en azul) tiene 7 átomos de carbono, por lo tanto, el nombre fundamental de este alcano es heptano. Es un heptano sustituido. Si hubiera dos o más cadenas de igual longitud se elige la más ramificada. Por ejemplo: Cadena de 7 carbonos Cadena de 7 carbonos 3 ramificaciones 2 ramificaciones Elección correcta Elección incorrecta Se numera la cadena principal empezando por el extremo más próximo a una ramificación, buscando que los números que indican la posición de los sustituyentes (números localizadores) sean los más bajos posibles. El número localizados del El número localizados del sustituyente es 3. sustituyente es 4. Numeración correcta Numeración incorrecta 13  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Si hay más de un sustituyente, la numeración comienza del extremo al que le corresponda los menores números localizadores. Para darte cuenta de qué numeración elegir, te 1 2 3 4 5 6 7 recomendamos que sumés los números localizadores. La suma que te dé menos corresponde a la numeración correcta. Los 3 sustituyentes se Los 3 sustituyentes se 2+4+5=11 encuentran localizados en encuentran localizados en 3+4+6=13 posiciones 2, 4 y 5. posiciones 3, 4 y 6. La primera suma da un resultado menor, por lo tanto es la Numeración correcta. Numeración incorrecta. numeración correcta Si un compuesto tiene tres sustituyentes y dos de ellos se encuentran a igual distancia, se debe numerar de modo tal de asignar el menor número al tercer sustituyente. Si se empieza a numerar de derecha a izquierda los números localizadores serían 3,5,6, mayores que 3,4,6 que es la numeración correcta (sumá los números). Los grupos alquilo unidos a la cadena principal se nombran antes que la cadena principal, precedidos por sus respectivos números localizadores. Al incluir en el nombre del compuesto a los radicales alquilos, se omite la “o” del nombre del radical y los grupos se alfabetizan. isobutilo Entre número y palabra se coloca un guion. 6-etil-5-isobutil-3-metilnonano Si dos cadenas laterales están en posiciones equivalentes, se le asignará el número más bajo a la que se cita primero en el nombre. 3-etil-6-metiloctano NO 6-etil-3-metiloctano 14  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Si un mismo grupo alquilo se repite en la cadena, se separan los números localizadores de cada grupo con comas y se antepone al radical el prefijo di, tri, tetra, penta, hexa, etc., según corresponda. Estos prefijos multiplicadores no se alfabetizan. Si en un mismo carbono hay dos grupos iguales, los números localizadores se repiten. 3-etil-2,5-dimetilheptano 5-etil-3,3-dimetilheptano 3,3,6,6-tetrametil-4-propiloctano Para tener en cuenta: Los prefijos iso y neo forman una sola palabra con la parte que indica el número de carbonos (isopropilo, isobutilo, neopentilo) y se alfabetizan por la i y la n respectivamente. Los prefijos sec- y terc- se escriben con letra itálica, separados por un guion (sec-butilo, terc-butilo) y no se alfabetizan por las iniciales del prefijo sino por la inicial del grupo sustituyente. Los prefijos di, tri, tetra, etc. tampoco se alfabetizan. Ejercicio: Siguiendo las reglas IUPAc determiná el nombre de los siguientes alcanos: Cicloalcanos Los cicloalcanos son hidrocarburos en los que los átomos de carbono, unidos entre ellos con enlaces covalentes simples, están ordenados en forma de anillo o ciclo. Son compuestos alicíclicos (alifáticos cíclicos). Son hidrocarburos cíclicos saturados. Su fórmula molecular general es:. 15  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Nomenclatura de los cicloalcanos: Se nombran siguiendo las siguientes reglas: Se nombra anteponiendo la palabra ciclo al nombre del alcano de igual número de átomos de carbono. Como mínimo se necesitan tres átomos de carbono para formar un ciclo, por lo que el más pequeño de todos es el ciclopropano. En general, los cicloalcanos se representan con fórmulas estructurales con la figura geométrica que representan los átomos de carbono (se sobreentiende que en cada vértice de la figura hay un carbono unido a dos hidrógenos, a menos que figure otro grupo). Ejemplos: cicloprapano ciclobutano ciclopentano ciclohexano Si en el ciclo hay un sustituyente (cicloalcano monosustituidos) se nombra como alquilcicloalcano. Se indica primero el nombre del grupo alquilo sustituyente, sin importar la longitud de la cadena del sustituyente. No es necesario especificar la posición ya que siempre es la posición 1. Ejemplos: etilciclohexano isopropilciclopentano butilciclopropano Si los sustituyentes son dos grupos alquilo, se numera el ciclo de acuerdo al orden alfabético de los sustituyentes, asignando la posición 1 al que se cite primero en el nombre; y de manera que el segundo sustituyente tenga el menor número localizador posible. Ejemplo: 1-etil-3-metilciclohexano Numeraciones incorrectas 16  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Cuando hay más de dos sustituyentes alquilo, los carbonos del ciclo se numeran de manera que, asignando la posición 1 a un determinado sustituyente, los otros sustituyentes adquieran los menores números localizadores posibles (debe resultar la combinación de números más baja). Los distintos radicales alquilo se nombran por orden alfabético. Ejemplos: Record á los p refijos se alfa que sí betizan y los q no, vis ue tos en las reg nomen las de clatura en alca nos. 4-etil-1,2-dimetilciclohexano 1,2-dietil-4-metilciclopentano Ejercicio: Nombrá los siguientes cicloalcanos aplicando las reglas estudiadas: Alquenos Son hidrocarburos no saturados. Reciben también el nombre de olefinas. Se caracterizan por la presencia de un doble enlace carbono-carbono (C=C). La fórmula molecular general es: (solo para alquenos no cíclicos con un solo doble enlace). El grupo funcional es: C=C. Sus cadenas carbonadas pueden ser lineales o ramificadas. El primer compuesto de la serie homóloga, conformada por alquenos lineales, tiene dos átomos de carbonos y se denomina eteno (nombre vulgar: etileno) y el siguiente con tres carbonos es el propeno (nombre vulgar: propileno). 17  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina eteno propeno (etileno) (propileno) Nomenclatura de los alquenos: Los alquenos se nombran usando una serie de reglas establecidas por IUPAC, similares a aquellas para alcanos. Se siguen los siguientes pasos: Se identifica a la cadena principal, que es la cadena más larga que contenga al doble enlace, y se la nombra con el prefijo que indica el número de átomos de carbono y se cambia el sufijo ano por el sufijo eno para identificar a la familia. Se empieza a numerar la cadena principal por el extremo más cercano al doble enlace y se indica su posición con un número. Ejemplos: En el propeno no hay otra Obviamente, el doble 1 2 3 posibilidad que el doble enlace enlace está localizado esté en carbono 1. Al no haber entre dos átomos de otra posición del doble enlace, el carbono, pero el propeno número localizador número 1 no se coloca. corresponde al del primer carbono que tiene el doble enlace. 1-buteno 2-buteno No te ovidés de colocar el guion después del número 2-penteno localizador. Si hay cadenas laterales (alquenos ramificados), estas ramificaciones se nombran por orden alfabético y se indican sus posiciones con números localizadores (siempre se aplica los criterios vistos más arriba para identificar qué prefijos si se alfabetizan). Ejemplo: IMPORTANTE: El doble enlace tiene prioridad sobre los radicales alquilos. Entoces, cuando se numera la cadena principal se debe tener en cuenta que el doble enlace debe quedar con la menor posición posible, independientemente de las 5-etil-6-metil-3-hepteno posiciónes en las que queden los grupos alquilos. 18  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Si el doble enlace es equidistante a los 2 extremos, y si hay ramificaciones, se comienza a numerar desde el extremo más cercano a la ramificación. Ejemplo: 2-metil-2-buteno Si hay más de un doble enlace, se indica la posición de los mismos y se agrega el prefijo que indique cuántos hay presentes en el compuesto delante del sufijo eno (dieno, trieno, etc.). Las posiciones de los dobles enlaces se indican con los números localizadores correspondientes, separados por comas. Se numera la cadena de modo de asignar los menores números localizadores. Se debe elegir como cadena principal a aquélla que contenga el mayor número de dobles enlaces. Ejemplo: 3-isopropil-1,4-heptadieno Ejercicio: Nombrá los siguientes alquenos aplicando las reglas estudiadas: Isomería de los alquenos: Los alquenos pueden presentar dos tipos de isomería: Isomería de posición: A partir del alqueno con 4 átomos de carbono y de cadena lineal, el doble enlace puede tener distintas posiciones. Entonces, volvamos a las estructuras de los dos butenos posibles vistos más arriba, el 1-buteno y el 2-buteno. Ambos tienen la misma fórmula molecular ( ), ambos nombres son buteno, pero sus fórmulas estructurales no son iguales y difieren en algunas propiedades. Estos dos alquenos son isómeros de posición ya que difieren en la posición del grupo funcional, el doble enlace en este caso. ¿Te animás a escribir un isómero de posición del 2-penteno 19  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Isomería de función: Si te fijás, tanto los alquenos y los cicloalcanos tienen la misma fórmula molecular general ( ), pero corresponden a dos funciones químicas orgánicas diferentes. Por ejemplo, el propeno y el ciclopropano: ambos tienen fórmula molecular. Estos dos compuestos son isómeros de función. ciclopropano propeno ¿Te animás a escribir el isómero de función del 2-penteno Ejercicios: 1- Escribí la fórmula semidesarrollada de todos los isómeros Ayud isóm a: solo e de posición posibles del alqueno lineal cuya fórmula ero xis para s de pos ten 3 el he ic molecular es. Nombrá a cada uno de los isómeros xeno ión. según IUPAC. 2- Escribí la estructura semidesarrollada de un isómero de función del ciclo butano y nombralo según las reglas IUPAC. Isomería geométrica: Contrariamente a lo que sucede en un enlace simple entre dos átomos de carbono, en torno del cual hay libre rotación, el doble enlace entre dos átomos de carbono es rígido e impide la libre rotación. Esta rigidez del doble enlace permite la formación de compuestos de igual fórmula molecular pero distinta ubicación de los átomos en el espacio, dando lugar a un tipo de estereoisomería, la isomería geométrica cis-trans. Esta nomenclatura cis-trans sólo es aplicable en los alquenos disustituídos; o sea, en aquéllos que presentan dos sustituyentes, distintos del hidrógeno, unidos a los carbonos involucrados en el doble enlace. Es decir, la denominación cis-trans solo se usa cuando hay un hidrógeno en cada carbono del doble enlace. Para alquenos más complejos, se usa otra notación que no la veremos en este CVA. 20  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina La condición para que exista isomería cis-trans es que cada uno de los carbonos del doble enlace esté unido a dos átomos o grupos de átomos distintos. No puede haber isomería geométrica si, por lo menos en uno de los carbonos, hay dos átomos o grupos de átomos iguales. Las letras a y b representan átomos o grupos de átomos diferentes. Un isómero es cis cuando los dos H están del mismo lado del doble enlace. Cis (del latín) significa "a este lado". isómero cis Un isómero es trans cuando los dos H están en lados opuestos del doble enlace. Trans (del latín) significa "al otro lado". isómero trans Veamos un ejemplo de lo que acabamos de ver: Las denominaciones cis y trans se escriben en cursiva, seguida de un guion. cis-2-buteno trans-2-buteno Ejercicio: Indicá cuál de los siguientes compuestos presenta isomería cis-trans. Cuando sea posible, escribí la formula estructural de cada par de isómeros geométricos e indicá la geometría de cada uno, nombralo según la nomenclatura IUPAC. 21  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Cicloalquenos Los cicloalquenos son los hidrocarburos que presentan un ciclo, el cual tiene por lo menos un doble enlace. Estos compuesto no se verán en el CVA. Alquinos Los alquinos, al igual que los alquenos, son hidrocarburos no saturados (insaturados). Se caracterizan por la presencia de un triple enlace carbono-carbono ( ). La fórmula molecular general es: (solo para alquinos no cíclicos con un solo triple enlace). El grupo funcional es:. Sus cadenas carbonadas pueden ser lineales o ramificadas. El primer compuesto de la serie homóloga, conformada por alquinos lineales, tiene dos átomos de carbonos y se denomina etino (nombre vulgar: acetileno) y el siguiente con tres carbonos es el propino. etino propino (acetileno) Nomenclatura de los alquinos: Los alquinos se nombran también usando reglas establecidas por IUPAC, similares a las establecidas para alcanos y alquenos, pero cambiando la terminación ano del hidrocarburo base por el sufijo ino. Se siguen los siguientes pasos: Se identifica a la cadena principal, que es la cadena más larga que contenga al triple enlace, y se la nombra con el prefijo que indica el número de átomos de carbono; luego se cambia el sufijo ano del alcano por el sufijo ino para identificar a la familia. Se empieza a numerar la cadena principal por el extremo más cercano al triple enlace y se indica su posición con un número localizador. Ejemplos: 1-butino 2-butino 2-pentino 22  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Observá que el 1-butino y el 2-butino, ambos con fórmula molecular POS ERÍA DE N............, se diferencian sólo en la posición del triple enlace, por lo ICIÓ tanto, son isómeros de posición. Es decir que los alquinos de igual ISOM fórmula molecular pueden presentar isomería de posición. ¿Te animás a escribir la fórmula estructural de todos los isómeros de posición del alquino lineal de fórmula molecular Si hay cadenas laterales (alquinos ramificados), estas ramificaciones se nombran por orden alfabético y se indican sus posiciones con números localizadores (siempre se aplica los criterios vistos más arriba para identificar qué prefijos se alfabetizan). Ejemplo: 1 2 3 4 5 6 4-etil-2-hexino ¡El triple enlace tiene prioridad sobre los 5-etil-3-isopropil-4-metil-1-heptino radicales alquilos! Si hay más de un triple enlace, se indica la posición de los mismos y se agrega el prefijo que indique cuántos hay presentes en el compuesto delante del sufijo ino (diino, triino, etc.). Las posiciones de los triples enlaces se indican con los números localizadores correspondientes, separados por comas. Se numera la cadena de modo de asignar los menores números localizadores. Se debe elegir como cadena principal a aquella que contenga el mayor número de triples enlaces. Ejemplo: 5-etil-1,3,6-hepatriino Ejercicio: Escribí la fórmula estructural semidesarrollada de los siguientes compuestos: a) 4-etil-5,6-dimetil-1-heptino b) 5-etil-4-isopropil-6,6-dimetil-2-octino c) 6-sec-butil-3,7-dimetil-8-propil-4-undecino 23  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Cicloalquinos Los cicloalquinos son los hidrocarburos que presentan un ciclo, el cual tiene por lo menos un triple enlace. Estos compuestos no se verán en el CVA. Un hidrocarburo insaturado puede presentar dobles y triples enlaces en su estructura. Este tipo de compuestos se denominan alqueninos. Su nomenclatura no será estudiada en este CVA. Hidrocarburos aromáticos Los hidrocarburos aromáticos, también llamados arenos, son un grupo de compuestos que comprende al benceno y sus derivados. Muchos de estos compuestos tienen olores particulares, agradables y, por este motivo, se los designa como hidrocarburos aromáticos. Son hidrocarburos cíclicos no saturados. El benceno tiene fórmula molecular. Estructura del benceno: Estructuras de Kekulé De acuerdo con ciertos datos experimentales, el científico August Kekulé (químico orgánico alemán nacido en 1829) propuso la siguiente estructura para el benceno: Los seis átomos de carbono de la molécula adoptan la forma de un hexágono regular unidos mediante enlaces covalentes simples y dobles alternados; y a cada átomo de carbono se une un átomo de hidrógeno. Además, los seis átomos de carbono y los seis hidrógenos se encuentran en el mismo plano. carbono o La historia cuenta que Kekulé propuso la estructura del benceno luego de tener un sueño. ¿Querés Estructuras de Kekulé: Estructuras cíclicas con saber qué soño? Mirá este video: tres enlaces C=C y tres enlaces C-C alternándose https://youtu.be/sNvPM66W_cU. (Fórmulas estructurales desarrolladas). 24  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Kekulé sostuvo que los dobles enlaces no son estáticos, sino que pueden oscilar entre dos formas, las cuales estarían en un equilibrio rápido (es decir, se interconvierten recíprocamente), por lo que serían inseparables. Estas estructuras propuestas por Kekulé no explican de manera satisfactoria todas las propiedades del benceno. Por ejemplo, por la existencia de los tres dobles enlaces, el benceno tendría que producir todas las reacciones características de los alquenos, sin embargo, esto no ocurre en este compuesto. Cada vez que sea posible representar una molécula por dos o más estructuras que sólo difieren en el arreglo de electrones -esto es, NCIAE mediante estructuras que representan el mismo ordenamiento de los RES RIDOS D núcleos atómicos- hay resonancia. La molécula, en realidad, es un ONA híbrido (una mezcla) de todas esas estructuras y no puede HÍB representarse satisfactoriamente por ninguna de ellas. Se dice que cada una de esas estructuras contribuye al híbrido. En este sentido, el benceno es un híbrido de resonancia de las dos estructuras de Kekulé. Los enlaces dobles no están localizados, y esto explica el hecho de que las seis longitudes de enlace C-C sean iguales, porque las seis uniones son idénticas. La longitud de las seis uniones C-C es 1,39 Å (Ángstrom*), valor intermedio entre las longitudes de una unión simple y una doble. El benceno se representa con cualquiera de las fórmulas de Kekulé que se muestran a continuación o mediante un hexágono y un círculo en el medio que representa a los seis electrones deslocalizados de los tres enlaces covalentes dobles. o o Estructuras de Kekulé: Fórmulas de líneas y ángulos. -7 *El Ángstrom, simbolizado como Å, es una unidad de medida de longitud. 1 Å es igual a 10 mm 25  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Nomenclatura de los hidrocarburos aromáticos monocíclicos: Se nombran de diferentes maneras dependiendo del tamaño del grupo alquilo. Si el sustituyente alquilo es menor que el anillo (seis carbonos o menos), se nombra al areno como un benceno sustituido por alquilo siguiendo las siguientes reglas: Cuando el benceno tiene un sustituyente alquilo se nombra como alquilbenceno; nombrando primero el sustituyente seguido de la palabra benceno. Aunque no se indica la posición en el nombre, el carbono que tiene el grupo alquilo es el 1. Algunos hidrocarburos aromáticos monosustituídos tienen nombres especiales (también llamados nombres comunes) reconocidos por la IUPAC, como es el caso del tolueno que corresponde al metilbenceno. Ejemplos: metilbenceno etilbenceno isopropilbenceno (tolueno) (cumeno) Si el benceno tiene dos sustituyentes, se indican sus posiciones relativas en el anillo con los números localizadores correspondientes. Se debe numerar de manera tal que los números localizadores sean lo más bajos posible, asignándole el número 1 al carbono que tiene el grupo que se nombra primero por orden alfabético. De esta forma los sustituyentes tendrán posiciones 1,2-; 1,3- o 1,4-. Siempre debés tener en cuenta los prefijos que se alfabetizan vistos más arriba. Ejemplos: 1-etil-2-metilbenceno 1,3-dietilbenceno 1-isopropil-4-propilenceno Tradicionalmente, se usan los prefijos orto (o), meta (m) y para (p) para nombrar las posiciones 1,2-, 1,3- y 1,4-, respectivamente, para un benceno disustituído, pero actualmente la IUPAC recomienda no usarlos. dimetilbence 26  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Por ejemplo, para el dimetilbenceno, nombrado especialmente xileno, existen los siguientes isómeros: 1,2-dimetilbenceno 1,3-dimetilbenceno 1,4-dimetilbenceno (1,2-xileno) (1,3-xileno) (1,4-xileno) (o-xileno) (m-xileno) (p-xileno) Las letras p, m y o, correspondientes a para, meta y orto respectivamente, se escriben en letra cursiva. Cuando hay más de dos sustituyentes en el anillo, se numera para asignar los menores números localizadores posibles a todos los grupos, y los distintos sustituyentes se nombran por orden alfabético. Ejemplos: Para asignar las menores posiciones de los 3 sustituyentes, se puede numerar en el sentido de las agujas del reloj o en sentido 5 1 contrario. Cuando en ambos sentidos los sustituyentes 2-terc-butil-1,4-dimetilbenceno 1-etil-3-isopropil-5-metilbenceno tienen la misma posición, se elije priorizando el orden alfabético. Pero... ¿cómo nombramos a un areno cuando el sustituyente alquilo es mayor que el anillo aromático (siete o más carbonos)? Antes de ver la nomenclatura de los compuestos que cumplen esta condición, tenemos que aprender qué son los grupos arilos. Un grupo arilo, que se simboliza como Ar, es el grupo aromático que queda después de eliminar un átomo de hidrógeno en un anillo aromático. El grupo fenilo, simbolizado como Ph, es el grupo arilo más sencillo, y se genera cuando el benceno pierde uno de sus seis hidrógenos. Otro grupo arilo es el bencilo que contiene un grupo CH 2 adicional (7 carbonos en total). 27  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina A continuación te mostramos cómo se forman los grupos o radicales fenilo y bencilo: La palabra fenilo deriva del griego pheno (“llevo la luz”), en conmemoración al benceno fenilo descubrimiento del benceno por Michael Faraday en 1825 a partir del residuo aceitoso dejado por el gas tolueno bencilo alumbrante utilizado en las lámparas en las Formación de los radicales fenilo y bencilo al perder un átomo de hidrógeno el benceno o calles de Londres. el tolueno, respectivamente. Si el sustituyente alquilo del areno es mayor que el anillo aromático (siete o más carbonos), se nombra al compuesto como un alcano sustituido por el grupo fenilo. Se numera de manera que el grupo fenilo tenga la menor posición posible, y en el nombre se omite la “o” del nombre del radical. Ejemplos: 1 2 3 4 5 6 7 2-fenilheptano Ejercicios: 1- Nombrá, segun las reglas IUPAC, a los siguientes compuestos aromáticos: Tené en cuenta que, para numerar una cadena carbonada, la IUPAC da un No te olvidés del orden de prioridad para los orden alfabético de sustituyentes y grupos funcionales. En los radicales. este caso, el triple enlace tiene prioridad sobre el grupo fenilo. 2- Escribí la fórmula estructural de los siguientes compuestos: a) 1-fenil-2-metilnonano b) 1-sec-butil-2-isopropilbenceno c) p-etiltolueno d) 4-etil-2-fenil-3-metilhexano 28  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Nomenclatura de los hidrocarburos aromáticos polinucleares: Estos compuestos están formados por dos o más anillos de benceno fusionados. Los anillos fusionados comparten dos átomos de carbono y el enlace entre ellos. naftaleno fenantreno antraceno Los átomos de carbono de estos anillos polinucleares ya tienen establecida su numeración. Sus correspondientes derivados se obtienen por el reemplazo de los hidrógenos por sustituyentes. Prestá especial atención al fenantreno. Un derivado de éste es el ciclopentanoperhidrofenantreno*, el cual es la base de la estructura de los compuestos llamados esteroides, dentro de los cuales tienen gran importancia el colesterol y sus derivados, como la progesterona, la aldosterona, el cortisol y la testosterona, hormonas de gran importancia en nuestro organismo. gnifica "Perhidro" si n completa. hidrogenació se bles enlaces Todos los do se ue en ellos rompen porq ición de produce la ad hidrógeno. ciclopentanoperhidrofenantreno 29  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Compuestos orgánicos halogenados Estos compuestos son derivados de los ¿Escuchaste hablar alguna vez del cloroformo? Esta sustancia fue hidrocarburos por sustitución de átomos de empleada durante mucho tiempo hidrógeno por halógenos (flúor, cloro, bromo como anestésico. Sin embargo, debido a su toxicidad y posible o iodo). carcinogenicidad (que causa cáncer) Si el hidrocarburo es alifático, el derivado se ha reemplazado otros anestésicos es un halogenuro de alquilo. más seguros. Halógenos: son los elementos Si el hidrocarburo es aromático, el derivado químicos que forman el grupo 17 (o es un halogenuro de arilo. grupo VII A utilizado anteriormente) de la tabla periódica. Halogenuros de alquilo Un halogenuro de alquilo (o haluro de alquilo) tiene como fórmula general R-X, donde R es un radical alquilo y X es un halógeno. En estos compuestos el átomo de halógeno está unido a un átomo de carbono saturado (con sus cuatro enlaces del tipo enlaces covalentes simples), pero en la cadena carbonada puede haber enlaces dobles o triples. Según el tipo de carbono al que está unido el halógeno, el halogenuro de alquilo puede ser primario, secundario o terciario. Átomo de Átomo de Átomo de carbono carbono carbono primario secundario terciario Halogenuro Halogenuro Halogenuro primario secundario terciario Nomenclatura de los halogenuros de alquilo: Si bien se nombran siguiendo reglas establecidas por la IUPAC, algunos halogenuros de alquilo también tienen nombres comunes que se conservan en la literatura y también para la industria química. Éstos se forman mencionando al halógeno (como halogenuro) y luego al grupo alquilo; por ejemplo, bromuro de terc-butilo o cloruro de n-propilo. Los nombres comunes sólo son útiles para los haluros de alquilo simples. Siguiendo las Reglas IUPAC, se nombran sistemáticamente como haloalcanos, es decir, tratando al halógeno como un sustituyente en una cadena principal del alcano. Se siguen las siguientes reglas: 30  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Se debe encontrar la cadena carbonada más larga que contenga al halógeno y se la debe nombrar como la cadena principal. Si se presenta un enlace doble o triple, la cadena principal debe contenerlo. Se debe numerar los carbonos de la cadena principal comenzando por el extremo más cercano al primer sustituyente, ya sea alquilo o halógeno (los halógenos y los grupos alquilo tienen la misma prioridad), buscando que los números localizadores sean los más bajos posibles. Los sustituyentes se ordenan alfabéticamente. Ejemplos: El F es mencionado como fluoro-, el Cl como cloro-, el Br clorometano fluoroetano Para establecer un como bromo- y el I (cloruro de metilo) (cloruro de etilo) criterio de alfabetización como yodo-. se escribe yodo con “y”, I no con “i”, aunque la Real Academia Española permite escribir de las 1-bromopropano 2-yodopropano dos maneras. (bromuro de n-propilo) (yoduro de isopropilo) En una molécula puede haber más de un halógeno. Para cualquier compuesto diferente de metano, se debe especificar la posición. Si los halógenos son iguales, se utilizan los prefijos, di, tri, etc. Recordá que estos prefijos no se alfabetizan. Ejemplos: 1,2-dibromoetano 1-bromo-2-cloroetano 1-bromo-1-fluoroetano tetraclorometano Cuando la cadena carbonada es ramificada, los halógenos y los grupos alquilo tienen la misma prioridad y se ordenan alfabéticamente. Ejemplos: 8 7 6 5 4 3 2 1 2-cloro-5-etil-4-isopropilheptano 3-bromo-4,6-dimetiloctano 31  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Cuando en la cadena carbonada existen dobles o triples enlaces, se debe tener en cuenta que estos enlaces tienen prioridad sobre los halógenos. Ejemplo: 4-bromo-1-buteno 3-cloro-5-metil-1-hexino Halogenuros de arilo Un halogenuro de arilo tiene un átomo de halógeno unido a un anillo aromático. La fórmula general es Ar-X, donde Ar es el radical arilo y X es un halógeno. Nomenclatura de los halogenuros de arilo: Se nombran siguiendo las reglas mencionadas para los hidrocarburos aromáticos. Se debe tener en cuenta que los halógenos y los grupos alquilo tienen la misma prioridad y se ordenan alfabéticamente. Ejemplos: clorobenceno 1,4-diclorobenceno 1-metil-3-yodobenceno p-diclorobenceno m-yodotolueno Ejercicios: 1- Escribí la fórmula estructural de los siguientes compuestos: a) 1-bromo-3-cloro-4-metilpentano b) 4-sec-butil-2-clorononano c) yoduro de isopropilo d) o-dibromobenceno e) 1-cloro-4-etilbenceno 2- Indicá los nombres, según, IUPAC de los siguientes compuestos: 32  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Compuestos orgánicos oxigenados Ahora veremos una serie de compuestos orgánicos que, además de estar formados por carbono y hidrógeno, contienen oxígeno. Alcoholes Los alcoholes pueden ser considerados como: Derivados orgánicos del agua (H-OH), en la cual se reemplaza un H por un radical alquilo R. R-OH Derivados de hidrocarburos (R-H), por sustitución de un H por un grupo hidroxilo -OH. R-OH El grupo funcional es: el grupo hidroxilo (-OH). Se los representa como: R-OH. La fórmula molecular general de los alcoholes saturados con un grupo hidroxilo es:. El hidroxilo está unido a un átomo de carbono saturado (con sus cuatro enlaces del tipo enlaces covalentes simples), pero en la cadena carbonada puede haber enlaces dobles o triples. Según el tipo de carbono al que está unido el hidroxilo, los alcoholes pueden ser primarios, secundarios o terciarios. Átomo de OH OH Átomo de OH Átomo de carbono carbono carbono primario secundario terciario Alcohol Alcohol Alcohol primario secundario terciario Nomenclatura de los alcoholes: Los alcoholes más sencillos tienen un nombre tradicional, el cual se forma con la palabra alcohol y agregando la terminación ílico al nombre del grupo alquilo al que está unido el hidroxilo. Por ejemplo, el se conoce como alcohol metílico. 33  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Los nombres tradicionales están muy difundidos en la industria química y farmacéutica. Otro ejemplo, que lo escuchaste muchísimas veces, es el alcohol etílico ( ), que se usa como antiséptico y se encuentra en las bebidas alcohólicas. Para nombrar a los alcoholes en forma sistemática, según IUPAC, se siguen las siguientes reglas: Se elige la cadena carbonada más larga que contenga al grupo hidroxilo. A partir de tres carbonos, se numera la cadena para darle el menor número localizador al hidroxilo. En el nombre, se cambia la terminación o del alcano por ol. La posición del grupo hidroxilo se indica al inicio del nombre. Ejemplos: metanol etanol 1-pronanol 2-pronanol (alcohol metílico) (alcohol etílico) (alcohol propílico) (alcohol isopropílico) Si hay otros sustituyentes en la cadena, se nombran en orden alfabético. La función hidroxilo tiene prioridad sobre los grupos alquilos (o arilos) y halógenos. Ejemplos: fenilmetanol 5-bromo-4-isopropil-2-heptanol 2-cloroetanol (alcohol bencílico) Si hay dos o más grupos hidroxilo, se elige la cadena que contenga el mayor número posible de ellos y la terminación es diol, triol, etc., según corresponda, indicando las posiciones de todos los grupos. Ejemplos: 1,2-etanodiol 1,2,3-propanotriol 1,2,4-butanotriol (etilenglicol) (glicerol) El glicerol es la base de la estructura de lípidos llamados "acilgliceroles". 34  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Si en la cadena hay dobles (o triples) enlaces, además del grupo hidroxilo, se debe elegir la cadena más larga de manera que los contenga. Para numerar la cadena hay que tener en cuenta que la función hidroxilo tiene prioridad sobre dobles y triples enlaces. Ejemplos: 3-etil-5-hexen-2-ol 4-isopropil-5-hexen-2-ol Posición del Posición del doble enlace hidroxilo Si hay otros grupos funcionales que tienen prioridad sobre los alcoholes, el grupo funcional hidroxilo (-OH) se nombra como hidroxi, indicando su número localizador. Por ahora veremos el siguiente ejemplo: El grupo funciona Grupo carboxil l carboxilo o es el caracter ácido 3-hidroxibutanoico ístico de ácidos c los arboxílic que vere os, mos más Nos detengamos un momento: adelante. Varias veces dijimos que "un determinado grupo funcional o sustituyente................ tiene prioridad sobre algún otro". Esto hace referencia a que, cuando en............ un compuesto existen varios grupos funcionales, es necesario establecer un orden de prioridad con el fin de numerar la cadena de manera que al grupo funcional de mayor prioridad se le asigne el número localizador más bajo posible y sirva de base para nombrar el compuesto. Hasta ahora vamos viendo que: Los halógenos y los grupos alquilo tienen la misma prioridad. Los dobles y triples enlaces tienen prioridad sobre los halógenos y los grupos alquilo. El doble enlace tiene prioridad sobre el triple enlace. La función hidroxilo tiene prioridad sobre dobles y triples enlaces. A medida que avancemos sobre la nomenclatura de los compuestos que faltan estudiar, iremos construyendo el "orden de prioridad de los grupos funcionales más importantes". 35  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Fenoles Son compuestos que derivan de los hidrocarburos Recordá que aromáticos y se caracterizan por tener uno o varios grupos - Ar simboliza a OH unidos a los C del núcleo aromático. cualquier radicar arilo. Su fórmula general es: Ar-OH. Nomenclatura de los fenoles: El fenol más sencillo es el hidroxibenceno, conocido con el nombre común fenol. También puede llamarse bencenol. Si en el anillo aromático hay otros sustituyentes de menor prioridad que el grupo hidroxilo, el compuesto se nombra como fenol sustituido. La posición del hidroxilo es la 1 y no se menciona en el nombre. Los sustituyentes deben tener el menor número localizador posible y se nombran alfabéticamente. Ejemplos: fenol 2-etilfenol o-etilfenol 4-bromo-2-metilfenol El grupo nitro ( ) se encuentra presente con frecuencia en los fenoles. Se muestran algunos ejemplos: 4-nitrofenol 4-metil-2-nitrofenol p-nitrofenol 36  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina En un anillo aromático puede haber más de un grupo hidroxilo. A continuación se muestran los fenoles con dos grupos hidroxilo y otros fenoles que son ampliamente conocidos por sus nombres comunes: benceno-1,2-diol benceno-1,3-diol benceno-1,4-diol (catecol) (resorcinol) (hidroquinona) Enoles Los enoles son compuestos en los que el grupo hidroxilo (-OH) está unido a un carbono con un doble enlace. Nomenclatura de los enoles: Para nombrarlos se usan las reglas ya vistas para alcoholes con dobles enlaces, considerando que, para numerar la cadena, hay que tener en cuenta que la función hidroxilo tiene prioridad sobre dobles y triples enlaces. Ejemplos: etenol 1-propen-2-ol 2-buten-2-ol Ejercicios: 1- Escribí la fórmula estructural de los siguientes compuestos: a) 2-etil-2-buten-1-ol d) 3-fenil-2-butanol b) 1,4-pentanodiol e) 1-propen-1-ol c) 2,6-dimetilfenol f) 2,2-dimetil-3-hexanol 2- Indicá los nombres, según, IUPAC de los siguientes compuestos: 37  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Éteres Los éteres son compuestos oxigenados que se caracterizan por un puente carbono-oxígeno-carbono (C-O-C). Al igual que los alcoholes, se consideran derivados orgánicos del agua, en los que los dos hidrógenos han sido reemplazados por grupos alquilo o arilo. La fórmula molecular general de los éteres es:. Si te fijás, tienen la misma fórmula molecular que los alcoholes, por lo que los éteres y los alcoholes con igual fórmula molecular son isómeros de función. Se los representan con las siguientes fórmulas generales: donde R y R' son grupos alquilo y Ar es un grupo arilo. Si los grupos unidos al oxígeno son iguales, el éter es simple (o simétrico) y si son diferentes, el éter es mixto. Nomenclatura de los éteres: Los éteres pueden ser nombrados de diferentes maneras, y se siguen las siguientes reglas: Se nombran en forma tradicional (nombres comunes) como alquil alquil éter o éter alquil alquílico, teniendo siempre en cuenta el orden alfabético. Ambas nomenclaturas comunes son aceptadas por la IUPAC. es 1 re s simpl t e Los é grupo sR d o s con den etil metil éter dimetil éter a le s pue sec-butil etil éter ig u "éter brarse or éter etil metílico éter metílico no m o" , como p éter sec-butil etílico lic alquí ter lo el é ejemp co. Recordá que el prefijo metíli sec no se alfabetiza. La IUPAC también nombra a los éteres como alcanos con sustituyentes alcoxi, es decir, como alcoxialcanos. Para esta nomenclatura, la cadena más corta se considera como sustituyente y se nombra como alcoxi; y la cadena más larga se nombra como alcano. Se numera la cadena más larga para darle el menor número localizador al grupo alcoxi. 38  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Ejemplos: metoxietano 2-etoxibutano 3-isopropoxipentano El éter puede contener grupos arilos (Ar) y se nombran siguiendo las mismas reglas vistas más arriba. Veremos algunos ejemplos sencillos. Ejemplos: difenil éter fenil metil éter fenil isopropil éter metoxibenceno isopropoxibenceno Si el compuesto presenta otro grupo funcional de mayor prioridad, el grupo alcoxi (R-O-) se nombra como sustituyente. Por ejemplo, la función hidroxilo tiene prioridad sobre el grupo alcoxi (R-O-). Ejemplos: Recordá que: Al grupo OH se le asigna la posición 1 por tener prioridad sobre el grupo alcoxi, pero no se menciona 2-metoxi-1-propanol 3-etoxifenol el n° 1 en el nombre. Ejercicios: 1- Escribí la fórmula estructural de los siguientes compuestos: a) éter etílico c) 3-etoxioctano b) etil isopropil éter d) etil fenil éter 2- Indicá el nombre, según IUPAC, de los siguientes compuestos: ¿Te animás a escribir la fórmula estructural y el nombre de un isómero de función del etil isopropil éter 39  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Compuestos carbonílicos Los compuestos carbonílicos se caracterizan por la presencia de un grupo carbonilo unido a grupos alquilo o arilo o hidrógeno. Si el grupo carbonilo se encuentra unido por lo menos a un hidrógeno, el compuesto se trata de un aldehído. Si el grupo carbonilo está unido a dos grupos alquilo o arilo, el compuesto es una cetona. El grupo funcional es: el grupo carbonilo , el cual puede representarse como -CHO. La fórmula general de estos compuestos es: Los grupo R o Ar pueden ser iguales o diferentes. (o Ar) (o Ar) (o Ar) aldehído cetona Nomenclatura de los aldehídos: Según IUPAC, los aldehídos se nombran cambiando la terminación o del hidrocarburo por el sufijo al. La cadena principal es la más larga que contiene al grupo funcional (-CHO). Este grupo funcional siempre está en un extremo de la cadena, y de esta manera el carbono carbonílico es el número 1 y no se lo incluye en el nombre. Muchos de ellos tienen nombres comunes. Ejemplos: El metanal el el único aldehído que tiene 2 hidrógenos unidos al C carbonílico. metanal etanal propanal butanal (formaldehído) (acetaldehído) Cuando hay otros sustituyentes, se numera la cadena para darle los menores números localizadores y se ordenan alfabéticamente. El grupo funcional aldehído tiene prioridad sobre todos los grupos funcionales vistos hasta ahora. Ejemplo: 2 1 ¡No te olvidés de buscar la cadena carbonada más larga 4 que contenga al grupo -CHO! 3 2,2-dimetilbutanal 40  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Si hay dos grupos aldehídos, se utiliza el término dial. Ejemplo: propanodial 3-hidroxipetanodial Si hay un doble enlace, se debe indicar su posición, teniendo en cuenta que el carbono del carbonilo tiene la posición 1. Ejemplo: El doble enlace está en posición 4. 4-hexenal Cuando el grupo -CHO está unido al benceno, el nombre IUPAC es el nombre tradicional benzaldehído. También puede haber otros sustituyentes en el benceno. Ejemplos: benzaldehído 3-bromo-5-terc-butilbenzaldehído Nomenclatura de las cetonas: Según la IUPAC, las cetonas se nombran cambiando la terminación o del hidrocarburo por el sufijo ona. La cadena principal es la más larga que contiene al grupo cetona, y se numera para darle el menor número posible al grupo carbonilo y el número localizador, si es necesario, se incluye en el nombre. Ejemplos: propanona butanona 2-pentanona 3-pentanona (acetona) No se coloca la posición del grupo carbonilo, ya que en Son isómeros de posición, ya ambos compuestos sólo es que difieren en la posición del factible la posición 2. grupo carbonilo. 41  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Si hay sustituyentes alquilo o de otro tipo, se los nombra en orden alfabético. Ejemplo: La función cetona tiene prioridad sbre la función alcohol. 5-etil-4-hidroxi-6-metil-3-heptanona El grupo carbonilo tiene prioridad sobre los dobles o triples enlaces. Ejemplo: 1 2 3 4 5 4-penten-2-ona Posición del Posición del grupo doble enlace. carbonilo. Si hay dos grupos carbonilos, se utiliza la terminación diona. Ejemplo: 3-isopropil-2,4-hexanodiona Posición de los 2 grupos carbonilos. También pueden nombrarse con nombre tradicional o común. Esta nomenclatura consiste en nombrar los grupos alquilos unidos al grupo carbonilo en orden alfabético y luego agregar la palabra cetona. Ejemplos: dimetil cetona etil metil cetona fenil metil cetona Si hay otro grupo funcional que tienen prioridad sobre las cetonal, el grupo funcional carbonilo (-CO-) se nombra como oxo, indicando su número localizador. Por ejemplo, el aldehído tiene prioridad sobre la cetona. Ejemplo: 4-hidroxi-3-oxo-4-pentenal 42  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Isomería de los aldehídos y cetonas: Volvamos a prestarle atención a la fórmula estructural del propanal y de la propanona: Si te fijás, la fórmula molecular de ambos compuestos es C3H 6O. Si bien ambos compuestos presentan como grupo funcional el grupo carbonilo, pertenecen a dos propanal propanona funciones químicas orgánicas distintas (uno es un aldehído y el otro es una cetona. Es por ello que los aldehídos y cetonas con..... el mísmo número de atomos de carbono constituyen otro ejemplo de isómeros de función. Entonces, nos detengamos un segundo y recordemos los ejemplos que vamos viendo hasta ahora de isómeros de función: alcoholes cicloalcanos y aldehídos y éteres y alquenos cetonas Ejercicios: 1- Escribí la fórmula estructural de los siguientes compuestos: a) 3,5-dioxohexanal d) 4-hexen-2-ona b) difenil cetona e) 5-hidroxi-1,4-hexadien-3-ona c) 2-metilpentanodial f) 2-etil-4-metilpentanal 2- Indicá el nombre, según IUPAC, de los siguientes compuestos: 43  Curso Virtual de Ambientación a la Vida Universitaria para la Carrera de Medicina Ácidos carboxílicos Se caracterizan por la presencia del grupo funcional carboxilo (grupo carbonilo e hidroxilo en el mismo carbono), el cual puede representarse como -COOH: grupo carboxilo La fórmula general de estos compuestos es: (o Ar) Pueden ser mono, di o tricarboxílicos, según presenten uno, dos o tres grupos carboxilo respectivamente. Nomenclatura de los ácidos carboxílicos: Según IUPAC, los ácidos monocarboxílicos de cadena abierta se nombran anteponiendo la palabra ácido y cambiando la terminación o del hidrocarburo correspondiente por el sufijo oico. Se debe considerar a la cadena de mayor longitud que contiene al grupo carboxilo. Muchos ácidos carboxílicos se conocen por sus nombres tradicionales que derivan, en general, de la fuente de los mismos, ya sea de origen vegetal o animal. El grupo carboxilo (-COOH), al igual que el grupo aldehído (-CHO), se encuentra en un extremo de la cadena, por lo que el número localizador 1 no se incluye en el nombre. Ejemplos: ácido metanoico ácido decanoico (ácido fórmico) (áci