Unidad 3

Hidrocarburos Alifaticos Saturados 
Los hidrocarburos son compuestos que solo contienen carbono e hidrógeno. Se dividen en dos categorías:
hidrocarburos alifáticos y aromáticos.
Los hidrocarburos alifáticos incluyen tres tipos de compuestos: alcanos, alquenos y alquinos. Los alcanos son

hidrocarburos que contienen solo enlaces simples carbono-carbono, los alquenos son hidrocarburos que

contienen dobles enlaces carbono-carbono y los alquinos son hidrocarburos que contienen solo un triple

enlace.

                                 


El segundo grupo lo forman los hidrocarburos aromáticos. El compuesto más importante en esta familia es el benceno.

                            

        

Alcanos

Los alcanos son compuestos hechos de carbono e hidrógeno y contienen solo enlaces simples

carbono-carbono. Satisfacen la fórmula general CnH2n + 2, donde n es el número de carbonos en la

molécula. Los alcanos cuyos átomos de carbono están unidos continuamente (sin ramificar) se denominan

alcanos de cadena lineal.

Alcanos lineales


Alcanos con ramificaciones se denominan alcanos de cadena ramificada.

Alcanos ramificados

 


Nomenclatura de alcanos

En el sistema de nombres de la IUPAC, el nombre consta de tres partes: prefijo y sufijo principal.

El prefijo indica el sustituyente en la molécula; el sufijo indica el grupo funcional de la molécula; la

parte principal es el número de carbonos. Los alcanos se pueden dividir en las siguientes siete etapas:

 

Regla 1.- Determinar el número de carbonos en la cadena más larga (denominada cadena principal de

alcanos). Tenga en cuenta en la figura que no siempre es una cadena horizontal.


 

Elección de la cadena principal

El nombre del alcano se termina en el nombre de la cadena principal (octano) y va precedido por los sustituyentes.

 

Regla 2.-Los sustituyentes se nombran cambiando el alcano final del grupo alquilo (metilo, etilo, propilo, butilo) del que se deriva. En el nombre de alcano, el sustituyente se encuentra antes del nombre de la cadena principal con un localizador que indica su posición en la cadena principal. Complete la numeración de la cadena principal para asignar un ancla mínima para los sustituyentes.

Isomeria plana de posição - Manual da Química


Nomenclatura de los sustituyentes

Regla 3-Si tenemos varios sustituyentes, los ordenamos alfabéticamente antes del localizador. Complete la numeración de la cadena principal para que los sustituyentes juntos ocupen la posición más pequeña.

 Ayudando en la escuela: 2012


Si varios sustituyentes son iguales, se emplean los prefijos di, tri, tetra, penta, hexa, para indicar el número de veces que aparece cada sustituyente en la molécula. Los localizadores se separan por comas y debe haber tantos como sustituyentes. 

REGLAS PARA: Nombrar alcanos, alquénos y alquínos - Página web de ...

Los prefijos de cantidad no se tienen en cuenta al ordenar alfabéticamente.

 

Regla 4.- Si estamos a la misma distancia del primer sustituyente al numerar la cadena principal en ambos extremos, entonces miraremos los demás sustituyentes y la numeración para que ocupen la posición más pequeña.

Ayudando en la escuela: 2012

           

Regla 5.- Si se obtiene el mismo localizador numerando en ambas direcciones, se asigna el localizador más bajo al sustituyente que se clasifica primero en orden alfabético.

Regla 6.- Si dos o más acordes tienen la misma longitud, el que tenga el mayor número de sustituciones es el principal.

 Nomenclatura de alcanos


         

Regla 7. Aunque se recomienda una nomenclatura sistemática, la IUPAC acepta algunos sustituyentes con nombres comunes.

    EL FÍSICO LOCO: Prefijos iso-, sec-, terc- y neo- en radicales ...

 

Los nombres sistemáticos de estos sustituyentes se obtienen numerando la cadena a partir del carbono que conecta el átomo de carbono principal. Los nombres de los sustituyentes terminan con el nombre de la cadena más larga con -ilo y se forman en orden alfabético antes de los nombres de los sustituyentes en esta cadena secundaria. Veamos un ejemplo:

Nomenclatura de alcanos


Isomería

Los isómeros son compuestos que tienen diferencias en la estructura o configuración espacial, incluso si tienen la misma fórmula molecular, y a menudo tienen diferencias en las propiedades físicas y químicas.

Existen diferentes clases de isomería, pudiendo clasificarse en dos grandes grupos:

Un grupo es el llamado isomerismo plano, que se ocupa de las diferencias estructurales de las cadenas de carbono, la disposición de los sustituyentes o la diferente organización de los componentes, formando así uno u otro grupo funcional, que producirá diferentes compuestos orgánicos.

El otro tipo es isomerismo estérico o estereoisomerismo. Este tipo de isomería se ocupa de la disposición de diferentes grupos funcionales o sustituyentes en el espacio y estudia sus interrelaciones en la cadena de carbono.

Isomería plana:

Dentro de la isomería estructural plana, existen tres subtipos:

 -Isomería de cadena

-Isomería de posición

-Isomería de función

 

La isomería en cadena:

es una característica de los compuestos que se distinguen entre sí solo en el orden en que sus átomos están conectados dentro de la molécula. Por tanto, presentan diferencias en propiedades físicas y químicas.

 Isomería de posición:

Ocurre cuando los isómeros difieren en la posición del grupo funcional en la cadena de carbono.

Por ejemplo, las fórmulas moleculares del 1-butanol y del 2-butanol son C4H9O, y las fórmulas

estructurales son diferentes en cada caso.

Isomería de función:

Este tipo de isomería ocurre cuando los grupos funcionales de los isómeros son diferentes. 

Aunque los isómeros funcionales tienen la misma fórmula molecular, pertenecen a diferentes grupos,

por lo que se comportan como sustancias diferentes porque en realidad son iguales.

3. Isomería

Isomería Optica

Los isómeros ópticos son isómeros ópticos que exhiben diferentes comportamientos en la luz polarizada.

Por ejemplo, en relación con el ángulo en el que el observador dirige su línea de visión hacia la fuente

de luz, se desvía del plano de polarización en un cierto ángulo con respecto a un punto fijo.

De acuerdo con qué lado está sesgado, hay dos tipos:

Levógiro, en el caso del isómero con desvío hacia la izquierda.


Dextrógiro, cuando un isómero se desvía el mismo ángulo que el levógiro, pero hacia la derecha.

 Aprende que es Levogiro y dextrogiro - Todo Interesante... en Taringa!

Se dice que este tipo de isómeros son ópticamente activos.

Esta isomería está causada por la presencia de átomos de carbono asimétricos en la molécula, es decir, cuatro sustituyentes diferentes.




Cicloalcanos 

Los cicloalcanos son alcanos conectados en los extremos de la cadena para formar un anillo. Tienen dos hidrógenos menos que el alcano del que se derivan, por lo que su fórmula molecular es CnH2n. Se nombran usando el prefijo "cyclo" seguido del nombre del alcano.

Cicloalcanos

Es frecuente representar las moléculas indicando sólo su esqueleto. Cada vértice representa un carbono unido a dos hidrógenos.

Cicloalcanos


Las reglas IUPAC para nombrar cicloalcanos son muy similares a las estudiadas en los alcanos.

Regla 1.- En cicloalcanos con un solo sustituyente, se toma el ciclo como cadena principal de la molécula. Es innecesaria la numeración del ciclo.

Nomenclatura de cicloalcanos

Si la cadena lateral es compleja, puede tomarse como cadena principal de la molécula y el ciclo como un sustituyente. Los cicloalcanos como sustituyentes se nombran cambiando la terminación –ano por –ilo.

Regla 2.- Si el cicloalcano tiene dos sustituyentes, se nombran por orden alfabético. Se numera el ciclo comenzando por el sustituyente que va antes en el nombre.

Nomenclatura de cicloalcanos


Regla 3.- Si el anillo tiene tres o más sustituyentes, se nombran por orden alfabético. La numeración del ciclo se hace de forma que se otorguen los localizadores más bajos a los sustituyentes.

Nomenclatura de cicloalcanos


En caso de obtener los mismos localizadores al numerar comenzando por diferentes posiciones, se tiene en cuenta el orden alfabético. 

Propiedades Fisicas 
  • A temperatura ambiente y a una atmósfera, los cuatro primeros son gases, del C5 al C16 son líquidos, del C17 y más son sólidos. 
  • Los puntos de ebullición aumentan al aumentar la cadena. 
  • Los puntos de fusión aumentan levemente (par o impar).
Propiedades Quimicas
  • Son atacados por el oxígeno a elevadas temperaturas. 
  • Se descomponen por temperaturas altas en ausencia de oxígeno. 
  • Sufren reacciones de halogenación. 
  • PIROLISIS: Se efectúa la escisión de alcanos de peso molecular grande en moléculas de menor tamaño.


Estereoquímica de Alcanos 

Se puede transformar un confórmero en otro mediante la rotación en torno a enlaces simples, lo que no es posible en los estereoisómeros donde es necesario romper enlaces para transformar uno en otro.

1.3.1 Proyecciones empleadas en Estereoquimica. - QOI-2015-II ...

Etano 

  • Al girar un grupo metilo alrededor del eje C-C, empezando a partir de la conformación alternada,

  • la distancia entre los hidrógenos disminuye, dando lugar a un aumento en la repulsión entre los

  • pares enlazantes de los enlaces C-H.

  • En el punto de eclipse, la molécula tiene su contenido máximo de energía.

  • El cambio de energía asociado a la rotación alrededor de un enlace se llama energía rotacional o

  • torsional.

  • En este caso la superficie de energía potencial (SEP) es una función sinusoidal de periodo 120º y

  • de amplitud 2.9 kcal/mol. 

Etano - Wikipedia, la enciclopedia libre

Propano 

  • En este caso también las formas extremas son las alternadas y la eclipsadas.

  • La barrera en este caso es mayor que en el etano debido al impedimento estérico que

  • en este caso involucra un metilo y un hidrógeno.

  • La variación es sinusoidal porque tenemos el mismo efecto en cada giro.


Estereoquímica y análisis conformacional






Tensión de anillo de un ciclobutano 

La tensión de anillo de un ciclobutano plano se debe a dos factores: la tensión

angular debida a la compresión de los ángulos de enlace desde el ángulo

tetraédrico de 109,5º hasta 90º, y la tensión torsional debida al eclipsa miento de

los enlaces C-H.


CONFORMACIONES ESPACIALES

Conformacíon del ciclopropano 

La tensión angular y la tensión torsional en el ciclopropano hacen que el tamaño de este anillo sea extremadamente reactivo.

Cicloalcanos: estabilidad

Ciclopentano 

La conformación del ciclopentano está ligeramente doblada, como la forma de un sobre. Esta conformación plegada reduce el eclipsa miento de los grupos CH2 adyacentes.

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Ciclohexano
Tiene forma de silla y tiene 6 enlaces de carbono. 

Tema4.estereoisomeria1

Ciclohexano conformación de bote

El análisis conformacional del ciclohexano indica que las barreras del potencial son

mayores y por lo tanto les podemos medir fácilmente en comparación con las otras

familias

  • El confórmero silla es el más estable.

  • Las otras conformaciones bote y twist (bote retorcido) son menos estables.

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REFERENCIAS 
German Fernandez, (S.f). Teoria Alcanos. Recuperado de  https://www.quimicaorganica.org/alcanos/65-alcanos-isomeros.html 

Angeles Mendez, (2010). Isomería. Recuperado de https://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/isomeria 

German Fernandez, (S.f). Cicloalcano. Recuperado de https://www.quimicaorganica.org/cicloalcanos/77-nomenclatura-de-cicloalcanos.html 

Licenciada Nereida Marroquín, (2020). Quimica Orgánica. Segundo Ciclo Licenciatura en alimentación y nutrición. 


Comentarios

  1. Colocar las imágenes con mejor definición; agregar ejercicios de nomenclatura de alcanos y además ordenar las páginas en orden

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