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