QUIMICA ORGANICA

ALQUENOS

ALQUENOSALQUENOSHidrocarburos no saturados, contienen menos H que los alcanos de igual

número de átomos de carbono y pueden convertirse en alcanos por adición de H.Los alquenos se obtienen a partir de alcanos por cracking.

Puesto que poseen menos H que el máximo posible se describen como hidrocarburos no saturados. Esta instauración puede satisfacerse por otros reactivos diferentes que el H, lo que le otorga sus propiedades químicas características.

ETILENO Es el miembro más sencillo de la familia; por su fácil conversión en etano, es

razonable suponer que ambos tienen una cierta similitud estructural.

Al hacer esta consideración cada carbono se une al otro por un enlace covalente, y luego mínimo dos átomos de H a cada átomo de carbono. En esta etapa cada carbono tiene seis electrones, en vez de ocho requeridos y a la molécula le faltan dos electrones para ser neutra. Se resuelve el problema si damos por sentado que los carbonos pueden compartir dos pares electrónicos y para describir esta situación, decimos que los átomos de carbono están unidos por un doble enlace o comparten dos pares de electrones.

ALQUENOS

El enlace carbono-carbono doble es el rasgo característico de la estructura de los alquenos.

1s2

2s2

2p2

1s2

sp2

ALQUENOSLos enlaces carbono –

hidrógeno, son enlaces sigma (traslapo de orbitales s del H y sp3 del carbono), el enlace carbono- carbono tiene un carácter especial se produce por traslapo de orbitales sp2 , cada par de electrones se ubican en una nube electrónica, el un par en la parte superior del enlace y el otro par en una nube electrónica bajo el enlace. Este enlace se denomina pi y es más estable que el sigma.

La estructura del enlace doble implica:

• Rotación impedida: no existen conformaciones por rotación en torno al enlace.

• Isomería geométrica.• Reactividad química característica del enlace

doble.

ETILENO O ETENO

PROPILENO O PROPENO

ALQUENOS

1-BUTENO2-METIL PROPENO

TRANS 2-BUTENO CIS 2-BUTENO

CH3

CH2

CH3

CH2

CH3

CH3

CH3

H

CH3CH3

H

ALQUENOS

PROPIEDADES FISICAS DE LOS BUTILENOSNOMBRE PUNTO DE FUSION (ºC) PUNTO DE EBULLICION (ºC) DENSIDAD (-20ºC)

Isobutileno o 2-metil propeno -7 -141 0.640

1-buteno -6 -195 0.641

trans-2-buteno +1 -106 0.649

cis-2-buteno +4 -139 0.667

ISOMERÍA GEOMÉTRICA Puesto que lo dos 2- butenos isómeros sólo difieren en la orientación espacial

de sus átomos, pertenecen a la clase de isómeros que denominamos esteroisómeros; sin embargo no es posible superponerlos, no son imágenes especulares y por tanto no son enantiómeros; y se denominan diasterómeros.

Los diasterómeros que deben su existencia a la rotación impedida en torno a enlaces dobles se conocen como isómeros geométricos.

ALQUENOSPara diferenciar a los isómeros geométrico se nombran utilizando los prefijos

griegos cis a este lado y trans al otro lado.

La isomería geométrica se origina si se cumplen ciertas relaciones entre grupos unidos a los carbonos doble-enlazados.

El propileno, 1-buteno e isobutileno no presentan isomería geométrica.

Los compuestos dihalogenados (diferente carbono o carbonos aledaños) cuando los sustituyentes se encuentran en carbonos contiguos presentan isomería geométrica.

NO HAY ISOMERIA

ISOMERIA CIS

ISOMERIA TRANS

ISOMERIA Z o E

ALQUENOSLa isomería geométrica se puede encontrar en cualquier clase de compuestos con dobles enlaces C-C (incluso entre dobles con otros átomos).

Cuando existe más de dos sustituyentes entorno al doble enlace, se hace difícil encontrar puntos de referencia; entonces observamos cada átomo de carbono por separado y ordenamos los grupos de acuerdo con la secuencia de Cahnn-Ingold-Prelog.I Br Cl F CH3 H

A continuación se elige el grupo prioritario de cada carbón y se determinan si se encuentran al mismo lado o si están en lados opuestos.

Usamos las letras Z para indicar el mismo lado (Z zusammen, junto) y E para indicar opuestos (E entgegen opuesto).

Los isómeros geométricos presentan similares propiedades químicas.

Las propiedades físicas son distintas entre diasterómeros y en base a ellas se pueden diferenciarlos.

ALQUENOS

CIS-2,3-DIETIL-2-BUTENOTRANS-2,3-DIETIL-2-BUTENO

E-2-YODO-3-BROMO-2-PENTENO Z-2-YODO-3-BROMO-2-PENTENO

ALQUENOSALQUENOS SUPERIORES

Forman una serie homóloga, por incremento de CH2, su fórmula general es CnH2n.

A medida que avanzamos en la serie, el número de isómeros aumenta rápidamente como en los alcanos, además de variar los esqueletos de carbono, puede variar la posición del doble enlace como también la posibilidad de isoméría geométrica.

NOMENCLATURA

COMÚN

Se aplica apenas a los cuatro primeros miembros de la familia.

Etileno C2H4Propileno C3H6 Butileno C4H8Amileno C5H10Isobutileno C4H8

ALQUENOSLos superiores se pueden

nombrar también como derivados del etileno.

IUPAC

1. Se elige la cadena más larga con el doble enlace.

2. Cambia la terminación ano del alcano por eno del alqueno.

3. La ubicación del doble enlace en la cadena, aunque se encuentra entre dos átomos de carbono, al doble enlace debe asignársele el número menor, se numera desde el extremo más cercano al doble enlace.

4. Con el número indicar la posición de grupos alquilo unidos a la cadena principal.

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

12

3 4

5 6

7 8

9 10

4-ETIL-3,5,6-TRIMETIL-3-DEQUENO

ALQUENOSPROPIEDADES FÍSICAS

Poseen propiedades físicas similares a los alcanos de igual número de átomos de carbono; su punto de fusión crece con el número de átomos de carbono de la cadena y disminuye con la ramificación. El punto de ebullición de igual manera que el punto de fusión de los alcanos no presenta momentos dipolares mayores, pero la disposición de las nubes electrónicas del enlace pi genera un momento dipolar en los isómeros cis y no en los trans; por tanto el isómero cis presenta un leve incremento en el punto de ebullición.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS ALQUENOS

NOMBRE FORMULA PUNTO DE FUSION (ºC) PUNTO DE EBULLICION (ºC) DENSIDAD (20ºC)

Etileno CH2 = CH2 -169 -102

Propileno CH2 = CH – CH3 -185 -48

1-Buteno CH2 = (CH)2 – CH3 -6.5

1-Penteno CH2 = (CH)3 – CH3 30 0.643

1-Hexeno CH2 = (CH)4 – CH3 -138 63.5 0.675

1-Hepteno CH2 = (CH)5 – CH3 -119 93 0.698

ALQUENOSPROPIEDADES FISICAS DE LOS ALQUENOS

NOMBRE FORMULA PUNTO DE FUSION (ºC) PUNTO DE EBULLICION (ºC) DENSIDAD (20ºC)

1-Octeno -104 122.5 0.716

1-Noneno 146 0.731

1-Deceno -87 171 0.743

cis-2-Buteno -139 4

trans-2-Buteno -106 1

Isobutileno -141 -7

cis-2-Penteno -151 37 0.655

trans-2-Penteno 36 0.647

3-Metil-1-buteno -135 25 0.648

2-Metil-2-buteno -123 39 0.660

2,3-Dimetil-2-buteno

-74 0.705

ALQUENOSFUENTE INDUSTRIAL

Industrialmente se obtienen por cracking del petróleo. Los alquenos menores pueden obtenerse por destilación fraccionada. Los alquenos superiores que no pueden separarse de los otros componentes del cracking, se usan dentro de la mezcla para incrementar el octanaje de las gasolinas.

Los 1 alquenos de número par de átomos de C, se usan para síntesis de detergentes, y se obtienen polimerizando el etileno.

CH3

CH3

CH3 CH3 CH2 CH2

CH3

CH2

CH4

+

+

ALQUENOSPREPARACIÓN DE ALQUENOS

La formación de un enlace doble C=C, supone la eliminación de átomos o grupo en dos carbonos adyacentes; se llaman reacciones de eliminación.

1. DESHIDROHALOGENACIÓN DE HALOGENUROS DE ALQUILO

H

H

H

H

Cl

H

KOH

AlOH

H

H H

H

+ ClH

ALQUENOS2. DESHIDRATACIÓN DE ALCOHOLES

CH3

OH

H2SO4

180ºCCH2 CH2

95%

CH3

OH

H2SO4

140ºC

75% CH3

CH3

CH3

CH3

OH

H2SO4 60%

100ºC

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3OHH2SO4 20%

85-90ºCCH2

CH3

CH3

ALQUENOS

CH3

Cl

CH3

CH3

CH3

ClZn

CH3

CH3CH3

CH3

2. DESHALOGENACION DE DIHALOGENUROS VECINALES

3. REDUCCIÓN DE ALQUINOS

CH3

CH3

CH3

H H

CH3

CH3

CH3

H2

H2

Pd o NiBH4

Na Li+

en NH3

ALQUENOSREACCIONES DE LOS ALQUENOS

Las reacciones de los alquenos se realizan en el doble enlace.

GRUPO FUNCIONAL

Atomo o grupo de átomos que define la estructura de una familia específica de compuestos orgánicos y al mismo tiempo define sus propiedades.

En los alquenos el grupo funcional es el doble enlace. Consiste en un enlace sigma fuerte y un pi débil, y las reacciones es de esperar que impliquen la ruptura del enlace pi para generar enlaces sigma fuertes.

ALQUENOS

REACCIÓN DE ADICIÓN

Aquella en la que se combinan dos moléculas para producir una sola molécula. Este tipo de reacción se limita a compuestos que comparten más de un par electrónico, es decir substancias en las que sus átomos se encuentran unidos por enlaces múltiples.

La estructura de la unión presenta una nube electrónica pi por encima y debajo del plano de los átomos; los electrones pi se encuentran menos involucrados en mantener unidos a los átomos que los electrones sigma, en consecuencia están más sueltos y están disponibles especialmente para reactivos que buscan electrones y el doble enlace en muchas reacciones sirve como fuente de electrones o actúa como una base.

Los reactivos con los cuales actúa un enlace doble son aquellos que son deficientes de electrones; es decir son ácidos y se denominan electrofílicos (del griego amantes de electrones). La reacción típica de un alqueno es la adición electrofilica o en otras palabras la adición de reactivos ácidos.

ALQUENOS

Los radicales libres también buscan electrones para estabilizarse, por ello no es sorprendente que los alquenos sufran adiciones por radicales libres.

A parte de las reacciones de adición, los alquenos también sufren las reacciones típicas de los alcanos en los grupos alquilo.

Hay reactivos que pueden actuar adicionándose al doble enlace o como substitución en la cadena alquílica, esto depende de las condiciones de reacción; o dicho de otro modo, puede actuar como ácidos o como radicales libres, generando reacciones de adición o substitución, actuando como electrófilos o radicales libres.

ALQUENOS1. ADICIÓN DE HIDRÓGENO

CH3

CH3 CH3

CH3H2

Ni Pd Pt

CH3

CH3 CH3

CH3H

H

2. ADICIÓN DE HALÓGENO

CH3

CH3 CH3

CH3Cl Cl

CCl4

CH3

CH3 CH3

CH3Cl

Cl

ALQUENOS3. ADICIÓN DE HALOGENUROS DE HIDRÓGENO (MARKOVNIKOV)

CH3

CH3 H

HCl H

CH3

CH3 H

HCl

H

CH3

CH3 H

HCl H

CH3

CH3 H

ClH

HPEROXIDO

ALQUENOS4. ADICIÓN DE H2SO4 (MARKOVNIKOV)

H

CH3 CH3

HH2SO4

H

CH3 CH3

HOSO3

H

5. ADICIÓN DE AGUA (MARKOVNIKOV)

H

CH3 CH3

H

H2SO4

H

CH3 CH3

HOH

H

OH2

ALQUENOS6. FORMACIÓN DE HALOHIDRINAS

H

CH3 CH3

H

OH2

H

CH3 CH3

HOH

Cl

Cl Cl

7. DIMERIZACIÓN

CH3

CH2

CH3

CH3

CH2

CH3

H2SO4

CH2

CH3

CH3

CH3

CH3

ALQUENOS8. ALQUILACIÓN

CH3

CH3

CH3

CH3

CH2

CH3

H2SO4

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

9. OXIMERCURIZACIÓN- DESMERCURIZACIÓN (MARKOVNIKOV)

CH3

CH3 CH3

CH3 OH

CH3 CH3

HgOOCCH3

H

HHg(CH3COO)2

OH2

NaBH4

OH

CH3 CH3

H

H

H

ALQUENOS10. HIDROBORACIÓN – OXIDACIÓN (ANTIMARKOVNIKOV)

11. POLIMERIZACIÓN

H

CH3 CH3

H H

CH3 CH3

BH2

H

H(BH3)2 H2O2

H

CH3 CH3

OH

H

H

NaOH

Unión de muchas moléculas pequeñas, para lograr moléculas más grandes llamadas polímeros del griego poly muchas y meros partes. Las unidades se llaman monómeros y el mecanismo puede explicarse por tres métodos: radicales libres, iones orgánicos (carbocationes y carbaniones), y etapas o serie de reacciones.

Cuando en la polimerización participan moléculas diferentes, el producto será un polímero que tenga en su estructura partes también diferentes y se llama copolímero.

ALQUENOSH

H H

HH2SO4

CH3

CH3n

12. ADICIÓN DE CARBENOS

H

H H

HCH2N2

LUZ

H

H

H

H

H

H

ALQUENOS

H

H H

HKMnO4

H2SO4

FRIO

H

H H

HOH

OH

13. HIDROXILACIÓN

14. HALOGENACIÓN O SUBSTITUCIÓN ALÍLICA

CH3

CH2

Cl Cl

500 - 600ºC CH2

Cl

ALQUENOS15. REACCIONES DE FISIÓN

CH3

CH3CH3

O3

O

O O

CH3 CH3

CH3

Zn

OH2

CH3

CH3

O

CH3

H

O

+