reactividad de los compuestos orgÁnicos 2ª parte: reacciones orgánicas. tipos. sustitución....

59
REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS ORGÁNICOS 2ª Parte: 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Upload: simon-laurel

Post on 20-Feb-2015

42 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

REACTIVIDAD DE LOS REACTIVIDAD DE LOS

COMPUESTOS ORGÁNICOSCOMPUESTOS ORGÁNICOS

2ª Parte:2ª Parte:Reacciones orgánicas. Tipos.Sustitución.Adición.Eliminación.CondensaciónRedox

Page 2: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones químicas principales

Sustitución:Sustitución:Un grupo sustituye a otro (“uno entra y otro sale”).

Ej: CH3–Cl + H2O CH3–OH + HCl

AdiciónAdición:: a un doble o triple enlace (un enlace se rompe y se une un nuevo sustituyente)

Ej: CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl–CH2Cl

EliminaciónEliminación:: de un grupo de átomos. (Se produce un doble enlace)

Ej: CH3–CH2OH CH2=CH2 + H2O

CondensaciónCondensación:: Se unen dos o más moléculas mediante la eliminación de una molécula más simple.

MUY IMPORTANTE

MUY IMPORTANTE

R-C + O-CH3 O

OH HR-C + H2O

O

O- CH3

Page 3: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Polimeración:Polimeración: Unión de muchas moléculas (monómeros) en una sola macromolécula (polímero).

Redox:Redox: (cambia el E.O. del carbono).

Reacciones químicas principales

MUY IMPORTANTE

MUY IMPORTANTE

H-C + H2OO

H

+1

H-C-OH + ½ O2

H

H+1

+1

+1-2

-2

+1

+1

Estado de oxidación del carbono: -2

Estado de oxidación del carbono: 0

….. ... –C–O–C–O–C–O– ....H

H

H

H

H

H

C=O +H

HC=O +

H

H

Page 4: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Un átomo o grupo atómico del sustrato es sustituido por otro átomo o grupo atómico suministrado por el reactivo:

Radicalaria (SR): El reactivo atacante es un radical libre producido en una ruptura homolítica.

Electrófila (SE): Un reactivo electrófilo ataca zonas de alta densidad electrónica (dobles enlaces del anillo bencénico)

Nucleófila (SN): Un reactivo nucleófilo ataca a zonas del sustrato con deficiencia electrónica (normalmente un carbocatión de una ruptura heterolítica)

Reacciones de sustitución.

Page 5: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Sustituciones radicalarias (homolíticas)

Se necesitan “condiciones especiales” para producir la ruptura homolítica de los reactivos (luz U.V. o presencia de peróxidos)

Típicas en alcanos Se dan, por ejemplo, en la halogenación de alcanos.

Se producen en tres fases:

Fase de IniciaciónFase de Iniciación: Ruptura homolítica

Cl2 + luz ultravioleta 2 Cl•

De Propagación:De Propagación: CH3–CH3 + Cl• CH3–CH2• + HCl

De Finalización:De Finalización: CH3–CH2• + Cl• CH3–CH2–Cl

(también se produce: 2 CH3–CH2• CH3–CH2–CH2–CH3 )

Page 6: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones de sustitución electrófila.

+ HNO3 + H2O NO2

H2SO4

+ Cl2 + HCl Cl

FeCl3

+ ClCH3 + HCl CH3

AlCl3

Nitración (–M):

Halogenación (+M):

Alquilación (Friedelf–Crafts) (+I):

Ruptura heterolítica, reactivo atacante electrófilo Típicas de los hidrocarburos aromáticos

Page 7: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejemplo de sustitución electrófila(-M): Nitración

Etapa 0 (previa): Se forman los reactivos (ácido nítrico en medio ácido)

HONO2 + H2SO4 NO2+ + HSO4

– + H2O

+

Se producen en dos etapas

1ª etapa: Ataque electrófilo

2ª etapa: Perdida de un protón

NO2 NO2 NO2 + H H H

+ NO2+

+ •El carbocatión (complejo sigma)

se estabiliza por resonancia. •La carga positiva se concentra en

las posiciones orto y para NO2

+ HSO4– + H2SO4

Page 8: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Etapa 0 (previa): formación reactivos

Cl2 + FeCl3 Cl+ + FeCl4–

Ejemplo de sustitución electrófila(+M): Halogenación

1ª etapa: Ataque electrófilo Ataque electrófilo

Cl Cl Cl + H H H

+Cl+ +

+

2ª etapa: Cl

+ FeCl4– + HCl + FeCl3

•El carbocatión (complejo sigma) se estabiliza

por resonancia. •La carga positiva se concentra en las

posiciones orto y para

Page 9: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Nota sobre el catalizador Para saber más (sólo para curiosos)

Para saber más (sólo para curiosos)

Page 10: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Sustitución electrófila (+I).Ejemplo de alquilación Friedelf–Crafts)

1ª etapa: CH3Cl + Al3Cl CH3+ + AlCl4–

2ª etapa: CH3 CH3 CH3 + H H H

+ CH3+ +

+

3ª etapa: CH3

+ AlCl4– + HCl + AlCl3

El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a las posiciones “orto” y

“para” dado el efecto +I del radical CH3 ya que estas posiciones tienen – )

Para saber más (sólo para curiosos)

Para saber más (sólo para curiosos)

Page 11: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Doble sustitución, orientación del segundo sustituyente

Los sustituyentes del benceno se clasifican en:

Activantes (“directores orto y para”): Ceden e- al anillo (efectos +M o +I),

Aumentan la reactividad de este.

Orientan los segundos sustituyentes a posiciones “orto” y “para” .

Ej: -OH, -Cl (o halogenos en general ), -NH2, -CH3…

Desactivantes (“directores orto y para”): Atraen los e- del anillo hacia sí (efecto -M)

disminuyen su reactividad.

Orientan los segundos sustituyentes hacia posiciones “meta”,

(Suelen tener dobles enlaces entre un C y un atomo más electronegativo).

Ej: -NO2, -COH, -CN, -COOH….

Page 12: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Orientación del segundo sustituyente

El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a las posiciones “orto” y “para” dado el efecto +M del Cl ya que estas posiciones tienen – )

Reactivo electrófilo “+M”:

Page 13: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Orientación del segundo sustituyente

En este caso, el segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a la posición “meta” (el grupo nitro con efecto –M provoca fracciones de carga positiva en “orto” y “para”).

Reactivo electrófilo “-M”:

Page 14: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Orientación del segundo sustituyente

El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a las posiciones “orto” y “para” dado el efecto +M del Cl ya que estas posiciones tienen – )

Cl Cl+

Cl+

Cl+

En este caso, el segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a la posición “meta” (el grupo nitro con efecto –M provoca fracciones de carga positiva en “orto” y “para”).

Reactivo electrófilo “+M” :

Reactivo electrófilo “-M”:

N+O O–

N +O– O

N +O– O–

+

O–

N +O–

+

N +

O– O

+

Page 15: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Orientación del segundo sustituyente

NO2

+ HNO3

NO2

NO2

H 2 S O 4(mayoritario)

OH

+ HNO3

OH

NO2H 2 S O 4

+

OH

NO2

(mayoritarios)

Pregunta: ¿Como sería la primera y segunda nitración del tolueno? (Nota: sería una segunda y tercera sustitución)

Page 16: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Orientación del segundo sustituyente

NO2

+ HNO3

NO2

NO2

H 2 S O 4(mayoritario)

OH

+ HNO3

OH

NO2H 2 S O 4

+

OH

NO2

(mayoritarios)

Pregunta: ¿Como sería la primera y segunda nitración del tolueno? (Nota: sería una segunda y tercera sustitución)

Page 17: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Orientación del segundo sustituyente

El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a las posiciones “orto” y “para” dado el efecto +I del radical CH3 ya

que estas posiciones tienen δ – ) Además durante el ataque del reactivo electrofilo, si éste se

realiza sobre posiciones orto o para, una de las configuraciones de resonancia es de tipo carbocatión terciaria, lo que explica la mayor estabilidad del complejo sigma en estos dos casos

Reactivo electrófilo “+I”:

Para saber más (sólo para curiosos)

Para saber más (sólo para curiosos)

Page 18: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Sustitución nucleófila Se produce cuando un reactivo nucleófilo ataca a zonas

del sustrato con deficiencia electrónica (o a un carbocatión).

Para ello, es necesario que el carbono que va ha sufrir el ataque esté unido a un elemento muy electronegativo para que quede con déficit electrónico.

Son típicas de los haluros de alquilo, las aminas y los alcoholes

Vamos a estudiar dos casos de sustitución nucleófila:

Sustitución en derivados clorados. Sustitución en alcoholes.

Page 19: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejemplos de Sustitución nucleófila.

Sustitución de derivados clorados:

(CH3)3C–Cl + NaOH (CH3)3C–OH + NaCl

Nota: Esta reacción compite con la de eliminación, si bien en este caso, por formarse un carbocatión estable (terciario) se favorece la sustitución.

CH3–CH2–CH2–Cl + 2 NH3 CH3–CH2–CH2–NH2 + NH4Cl

(sintesis de Hofmann)

Sustitución de alcoholes:

CH3–CH2–OH + HBr CH3 CH2–Br + H2O

Page 20: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Mecanismos de sustitución nucleófila

Sustitución bimolecular (una etapa SN1)

Es favorecida por carbocationes inestables.

CH3–CH2–OH + HBr CH3 CH2–Br + H2O

Sustitución unimolecular (varias etapas SN2)

Es favorecida por carbocationes estables.

1ª) (CH3)3C–Cl (CH3)3C+ + Cl– (etapa lenta)

2ª) (CH3)3C+ + NaOH (CH3)3C–OH + (NaCl)

Page 21: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones de adición.La molécula del sustrato añade dos átomos o grupos atómicos

procedentes del reactivo (se suprime un enlace doble (o triple)):

Radicálica: Es poco frecuente. Se produce en presencia de peróxidos o de luz. (antiMarkownikoff)

Nucleófila: El reactivo atacante es una especie nucleófila que busca puntos con baja densidad electrónica (+).

Se da en sustancias orgánicas con dobles enlaces fuertemente polarizados. (Por ej: C=O).

CH3 CH CH2 + HBrluz, peroxidos

CH3 CH2 CH2 Br

Page 22: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones de adición.

Electrófila: (a doble o triple enlace) El reactivo atacante es una especie electrófila que busca puntos con alta densidad electrónica. Típicas de alquenos y alquinos.

Suelen seguir un mecanismo unimolecular (dos etapas). Siguen la regla de Markownikoff (Markovnikov):

“Cuando se adiciona un reactivo asimétrico, la parte positiva del reactivo se adiciona al carbono más hidrogenado”.

Ejemplos: Adición de halogenuros de hidrógeno (hidrohalogenación):

+

+ -

Page 23: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones de adición.

Ejemplos (cont. adición electrófila):

Adición de halogenos (halogenación):

Adición de hidrógeno (hidrogenación) en presencia de catalizadores (hidrogenación catalítica):

Nota: En la hidrogenación (catalítica) se suele usar platino (o paladio) como catalizadores, se hacen pasar los gases por una matriz de este metal

Pl o Pd

alqueno alcano

Page 24: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones de adición. Mecanismo

Para saber más (sólo para curiosos)

Para saber más (sólo para curiosos)

Page 25: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejemplos de reacciones de adición.

ElectrófilaElectrófila::

CH3–CH=CH2 + H2

CH3–CH=CH2 + Cl2

CH3–CH=CH2 + HBr

CH3–CH=CH2 + H2O (H+)

CH3–CH2–CH3

CH3–CHCl–CH2Cl

CH3–CHBr–CH3

(mayor proporción)

CH3–CHOH–CH3

(mayor proporción) Nucleófila:Nucleófila:

(Hidrogenación)

Cloración (Halogenación)

Hidrobromación (hidrohalogenación)

Hidratación

CN |

CH3–CO–CH3 + HCN CH3–C–CH3 |

OH

Page 26: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Mecanismo de la reacción de adición electrófila.

1ª etapa: (lenta) CH3–CH=CH2 CH3–C+H–C–H2

(La carga positiva la soporta mejor el carbono secundario que el primario por estar mejor compensada por el efecto +I de dos grupos CH3 y CH2 (regla de Markownikoff)

2ª etapa: (rápida) CH3–C+H–C–H2 + HBr CH3–CHBr–CH3

Para saber más (sólo para curiosos)

Para saber más (sólo para curiosos)

Page 27: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Mecanismo de la reacción de adición nucleófila.

1ª etapa: (lenta)

CH3 –C=O CH3–C+–O–

| | CH3 CH3

2ª etapa: (rápida) CN |

CH3 –C+–O– + HCN CH3–C–OH | |

CH3 CH3

Para saber más (sólo para curiosos)

Para saber más (sólo para curiosos)

Page 28: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejercicio E: Al reaccionar metil-2-buteno con ácido clorhídrico se producen dos derivados clorados. Escribe sus fórmulas y justifica cual de ellos se encontrará en mayor proporción.

Page 29: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejercicio F: a)a) Formule y nombre todos los posibles hidrocarburos de

fórmula C5H10 que sean isómeros de cadena abierta. b)b) Escriba las reacciones que tendrán lugar al adicionar HBr a cada uno de los isómeros de cadena lineal del apartado a).

a)a) CH2 =CH—CH2—CH2—CH3 1-penteno

CH3—CH=CH—CH2—CH3 2-penteno (cis y trans)

CH2 =C—CH2—CH3 2-metil-1-buteno | CH3

CH2 =CH—CH—CH3 3-metil-1-buteno | CH3

CH3—C=CH—CH3 metil-2-buteno|

CH3

H H cis H CH2—CH3 trans C=C C=CCH3 CH2— CH3 CH3 H

Page 30: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

b)b) alqueno + HBr bromoderivado mayoritario

CH2 =CH–CH2–CH2–CH3 CH3 –CHBr–CH2–CH2–CH3

CH3–CH=CH–CH2–CH3 CH3–CHBr–CH2–CH2–CH3 + CH3 –CH2–CHBr–CH2–CH3

CH2 =C–CH2–CH3 CH3–CBr–CH2–CH3 | | CH3 CH3

CH2 =CH–CH–CH3 CH3–CHBr–CH–CH3 | | CH3 CH3

CH3–C=CH–CH3 CH3–CBr–CH2–CH3 | | CH3 CH3

Ejercicio F: a)a) Formule y nombre todos los posibles hidrocarburos de

fórmula C5H10 que sean isómeros de cadena abierta. b)b) Escriba las reacciones que tendrán lugar al adicionar HBr a cada uno de los isómeros de cadena lineal del apartado a).

Page 31: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejercicio G: aa)) A una muestra de 100g de un hidrocarburo lineal C4H2 (A) se le adiciona hidrogeno. Calcule el volumen de hidrogeno medido a 700mm Hg de presión y a una temperatura de 50ºC que habría reaccionado si el producto obtenido fuese C4H6 (B). b)b) Calcule cuantos moles de ácido bromhídrico habría que añadir al C4H6 obtenido para que desaparezcan totalmente los dobles enlaces (C). c)c) Formule y nombre los productos A, B y C y escriba las reacciones que tienen lugar en los apartados a) y b)

aa) ) C4H2 (HCC–CCH) + 2 H2 C4H6

50 g —————— 2 mol (H2C=CH–CH=CH2) 100 g —————— n n = 4 moles de H2

4 mol · 0,082 atm · L · 323 K 760 mm HgV = ————————————— ·————— = 115 litros115 litros mol · K · 700 mm Hg 1 atm

bb) ) C4H6 (H2C=CH–CH=CH2) + 2 HBr2 HBr C4H8Br2 (CH3–CHBr–CHBr–CH3)

Page 32: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejercicio G: aa)) A una muestra de 100g de un hidrocarburo lineal C4H2 (A) se le adiciona hidrogeno. Calcule el volumen de hidrogeno medido a 700mm Hg de presión y a una temperatura de 50ºC que habría reaccionado si el producto obtenido fuese C4H6 (B). b)b) Calcule cuantos moles de ácido bromhídrico habría que añadir al C4H6 obtenido para que desaparezcan totalmente los dobles enlaces (C). c)c) Formule y nombre los productos A, B y C y escriba las reacciones que tienen lugar en los apartados a) y b)

cc) ) (A) C4H2 (HCC–CCH) butadiino

(B) C4H6 (H2C=CH–CH=CH2) 1,3- butadieno

(C)C4H8Br2(CH3–CHBr–CHBr–CH3) 2,3-dibromo-butano

HCC–CCH + 2 H2 H2C=CH–CH=CH2

H2C=CH–CH=CH2 + 2HBr CH3–CHBr–CHBr–CH3

Page 33: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones de eliminación De la molécula orgánica se elimina una pequeña molécula;

así, se obtiene otro compuesto de menor masa molecular.

Siguen la regla de Saytzeff (Saytzev o Zaytsev):“En las reacciones de eliminación el hidrógeno sale del carbono

(adyacente al grupo funcional) que tiene menos hidrógenos”

Nota: habitualmente A o B serán un grupo funcional y un H, respectivamene

Page 34: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones de eliminación (ejemplos)

Page 35: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Vamos a estudiar dos ejemplos típicos:

Deshidrohalogenación de halogenuros de alquilo.Se produce en medio básico.

CH3–CH2–CHBr–CH3 + NaOH

Deshidratación de alcoholes.Se produce en medio ácido.

CH3–CH2–CHOH–CH3 (+ H2SO4)

mayoritario CH3–CH=CH–CH3 +NaBr+ H2O

CH3–CH=CH–CH3 +H2O

Reacciones de eliminación (ejemplos)

mayoritario

Page 36: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Mecanismo de la deshidrohalogenación de halogenuros de alquilo (medio básico).

1ª etapa: (lenta):

CH3–CH2–CHBr–CH3 + NaOH CH3–CH2–C+H–CH3+ Br–

Nota: Esta reacción compite con la de sustitución,si bien en este caso, por formarse un carbocatión menos estable (secundario) se favorece la eliminación.

2ª etapa: CH3–CH2–C+H–CH3 CH3–CH=CH–CH3 (81 %)

+ CH3–CH2–CH=CH2 (19 %)El Br– neutraliza al Na+ y el H+ saliente reacciona con el OH– formando H2O.

Reacciones de eliminación, mecanismos

Para saber más (sólo para curiosos)

Para saber más (sólo para curiosos)

Page 37: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Para saber más (sólo para curiosos)

Para saber más (sólo para curiosos)

Reacciones de eliminación, mecanismos

Page 38: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Mecanismo de la deshidratación de alcoholes

(medio ácido)

1ª etapa: (protonación) CH3–CH2–CH–CH3 CH3–CH2–CH–CH3

| |

+ H+ OH O+H2 2ª etapa: (formación de carbocatión). (lenta) CH3–CH2–CH–CH3 CH3–CH2–C+H–CH3

|

O+H2 + H2O

3ª etapa: (formación de alqueno) (Saytzeff)

CH3–CH2–C+H–CH3 CH3–CH2–CH=CH2

+ CH3–CH=CH–CH3

+ H+

Reacciones de eliminación, mecanismos

Para saber más (sólo para curiosos)

Para saber más (sólo para curiosos)

Page 39: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejemplo: Al reaccionar 2-metil-2-butanol con ácido sulfúrico se produce una mezcla de alquenos en diferente proporción. Escribe los posibles alquenos y justifica sus proporciones.

CH3 |

CH3 CH3–CH=C–CH3 |

CH3–CH2–C–CH3 mayor proporción |

OH CH3 |

CH3–CH2–C=CH2

+ H2O

Page 40: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones de condensación

Page 41: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones de condensación

Page 42: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Formación de ésteres. Esterificación

Se producen por la reacción de deshidratación entre un ácido y un alcohol.

Ácido orgánico + alcohol éster + agua

CH3–CH2–COOH + CH3OH CH3–CH2–COO–CH3 + H2O

Ejemplo:

propanoato de metilo

H2O

Page 43: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Esterificación o Hidrólisis ácida Se produce entre ácidos carboxílicos cuando reaccionan

con alcoholes:

R–COOH + R’–OH R–CO–O–R’ + H2O

Se forman ésteres y se desprende una molécula de agua. Se trata de una reacción reversible. El nombre “hidrólisis ácida” se suele utilizar para la reacción

inversa (la “ruptura” –disociación- del ester)

Ejemplo:

CH3–COH + CH3–CH2–OH CH3–CO–O–CH2–CH3 + H2O

C

O

OH

CH3 + OH CH3

H 2SO 4C

O

O

CH3

CH3

+ H2O

Page 44: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Otras reacciones.

Saponificación (hidrólisis básica): Es una reacción de las grasas (triésteres de la glicerina o propanotriol). Es una reacción irreversible.

CH2–O–CO–R R–COO–Na+ CH2OH CH–O–CO–R’+3 NaOH R’–COO–Na+ + CHOH CH2–O–CO–R’’ R’’–COO–Na+ CH2OH

La reacción de saponificación recibe este nombre porque es la típica reacción que se usaba tradicionalmente para fabricar jabones.

Cada una de la sales del ácido carboxílico libera un anión R-COO- que tiene una parte polar (hidrófila) y una apolar (hidrófoba, pero “lipofila”) que será la responsable de unirse a las partes grasas de las manchas

Page 45: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones Redox.En Orgánica existen también reacciones redox.

Es más complejo determinar el E.O. del C, ya que en una misma cadena, cada átomo de C puede tener un estado de oxidación distinto.

Como consecuencia de ello, al calcular el estado de oxidación, en ocasiones salen números fraccionarios, que no son sino las medias aritméticas de los estados de oxidación de cada uno de los átomos de carbono.

Habitualmente, se sigue utilizando el concepto de

Oxidación: como aumento en la proporción de oxígeno

Reducción: como disminución en la proporción de oxígeno.

Page 46: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones Redox más comunes.

Reacciones redox más comunes: Oxidación de alquenos Ozonolisis. Oxidación de alcoholes. Oxidación y reducción de aldehídos y cetonas. Combustión.

oxidación

reducción

CH4 CH3OH  HCHO  HCOOH CO2

E.O.: –4 –2 0 +2 +4% O: 0 50 53,3 69,6 72,7

Page 47: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Reacciones de oxidación

Page 48: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Oxidación de alquenos.

Los alquenos se oxidan formando dialcoholes:

Ejemplo:CH3–CH=CH–CH3 CH3 –CHOH–CHOH–CH3

Si no se toman precauciones la oxidación puede ser más profunda y formarse aldehídos y/o cetonas.

KMnO4

Page 49: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Oxidación de alcoholes.

Los alcoholes se oxidan por acción del KMnO4 o del K2Cr2O7 a aldehídos o cetonas dependiendo de si se trata de un alcohol primario o secundario, respectivamente.

Los alcoholes terciarios, en cambio, son bastante resistentes a la oxidación.

Ejemplo:CH3–CHOH–CH2–CH3 CH3–CO–CH2–CH3

KMnO4

Page 50: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Oxidación y reducción de aldehídos y cetonas.

Los aldehídos son sustancias muy frágiles y reductoras y se oxidan con facilidad a ácidos.

Los aldehídos también pueden transformarse en alcoholes primarios e incluso en hidrocarburos en presencia de un ambiente reductor fuerte, dependiendo del catalizador empleado.

En cambio, las cetonas sufren reacciones de reducción similares a los aldehídos, pero se resisten a ser oxidadas.

Page 51: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Oxidación y reducción de aldehídos y cetonas.

CH3–CH2–CHO CH3–CH2–COOH

CH3–CO–CH3+ H2 CH3–CHOH–CH3

CH3–CH2–CHO + 2 H2 CH3–CH2–CH3 + H2O

O2

Pt o Pd

Zn/HCl

Ejemplos.

Page 52: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

(2 CH3 - CH = CH2 + 9O 2 6 CO2 + 6 H2O + Calor

CombustiónConstituyen un caso especial dentro de las reacciones

redox. En ellas, el compuesto se quema para formar CO2 y H2O y liberándose gran cantidad de energía..

En general, la combustión de un hidrocarburo, CxHy, es:

Por ejemplo, la combustión del butano es:

OHxCO)O(xHC 22y

224y

yx

O5H4COOHC 222213

104 Más Ejemplos:

CH2=CH2 + 3 O2 2 CO2 + 2 H2O + energía

Page 53: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Es una reacción específica del doble enlace, que consiste en la ruptura del mismo partiendo la cadena en dos y formando ácidos carboxílicos o cetonas:

Ejemplo:

En presencia de un ambiente reductor, es posible obtener aldehídos en vez de ácidos carboxílicos.

Ozonolisis.

O3CH3–C=CH–CH3 CH3 –C=O + HOOC–CH3 | | CH3 CH3

Page 54: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

CH3–CH–CH=CH2 3-metil-1-buteno

| CH3

Ejercicio H: Predecir los productos para cada una de las siguientes reacciones formulando y nombrando los compuestos que intervienen:

a) Propeno + HCl

b) 2–Buteno + H2O + H2SO4

c) Benceno + Br2 + FeBr3

d) 1-Bromo-3-metilbutano + NaOH

CH3–CHCl–CH3 (2-cloro-propano)

CH3–CHOH–CH2–CH3 (2-butanol)

+ HBr

bromo-benceno

CH2 =CH–CH3

CH3–CH =CH–CH3

(C6H 6)

Br

CH3–CH–CH2–CH2Br

| CH3

Page 55: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejercicio I: a)a) Complete y formule la siguiente secuencia de reacciones y nombre los compuestos obtenidos; b)b) Calcule los gramos de propeno que reaccionarían con hidrógeno, para dar 100 litros de propano en condiciones normales, suponiendo que el rendimiento de la reacción es del 60%. Datos: Masas atómicas C=12 H=1

1) Propeno + HBr

2) 1–propanol + H2SO4(conc)

3) 1–Bromopropano + NaOH

2-bromopropanoCH2=CH–CH3 CH3–CHBr–CH3

propeno

CH3–CH2–CH2OH H2O + CH2=CH–CH3

propenopropenoCH3–CH2–CH2Br CH2=CH–CH3

+ H2O + NaBr

Page 56: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejercicio I: a)a) Complete y formule la siguiente secuencia de reacciones y nombre los compuestos obtenidos; b)b) Calcule los gramos de propeno que reaccionarían con hidrógeno, para dar 100 litros de propano en condiciones normales, suponiendo que el rendimiento de la reacción es del 60%. Datos: Masas atómicas C=12 H=1

b) CH2=CH–CH3 + H2 CH3–CH2–CH3

42 g 22,4L————— = ————————m(propeno) 100 L

m(propeno) teórica = 187,5 g

100 m(propeno) real = 187,5 g · —— = 312,5 g 312,5 g

60

Page 57: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejercicio J: a)a) Escriba las formulas (semidesarrolladas) de los siguientes compuestos: 3-metil-1-cloro-butano; 3-metil-1-pentino; metil-2-propanol; 2,4–pentanodiona.

a) 3-metil-1-cloro-butano

3-metil-1-pentino

metil-2-propanol

2,4–pentanodiona.

CHCH33–CH–CH–CH–CH22–CH–CH22ClCl ||

CHCH33

CHCH33–CH–CH22–CH–C–CH–CCHCH ||

CHCH33

OHOH ||

CHCH33–C–CH–C–CH33 ||

CHCH33

CHCH33–CO–CH–CO–CH22–CO–CH–CO–CH33

Page 58: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejercicio J: b)b) Utilizando algunos de los compuestos anteriores escriba un ejemplo de reacción de sustitución, otro de eliminación y otro de adición.

b) b) Sustitución:Sustitución:

OH Cl | |

CH3–C–CH3 + HCl CH3–C–CH3 + H2O | |

CH3 CH3

Eliminación:Eliminación:

CH3–CH–CH2–CH2Cl CH3–CH–CH=CH2+ NaCl + H2O | |

CH3 + NaOH CH3

Adición:Adición:

CH3–CH2–CH–CCH + 2 H2 CH3–CH2–CH–CH2–CH3

| |

CH3 CH3

Page 59: REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 2ª Parte: Reacciones orgánicas. Tipos. Sustitución. Adición. Eliminación. Condensación Redox

Ejemplo: Escriba las reacciones completas de: a)a) Deshidratación del etanol. b)b) Sustitución del OH del etanol por un halogenuro. c)c) Oxidación del etanol. d) d) Ácido acético con etanol.

a) a) CH3–CH2OH+ H2SO4 CH2=CH2 + H2O

b) b) CH3–CH2OH + HI CH3–CH2– I + H2O

c) c) CH3–CH2OH + O2 CH3–COOH + H2O

d) d) CH3–COOH + CH3–CH2OH CH3–COO–CH2–CH3 + H2O