Semana 17 Hidrocarburos insaturados Alquenos y Alquinos 2017

Semana 17 Hidrocarburos insaturados. Alquenos y Alquinos 2017 Nota: diapositivas con figuras y tablas, proporcionadas por Licda: Lilian Guzmán.

Alquenos • Conocidos también como “olefinas”. Oleum = Aceite finnus: afinidad ó : “ de apariencia aceitosa” apariencia • Poseen por lo menos un doble enlace C=C • Formula General Cn. H 2 n ( si solo poseen un doble enlace, deben restarse 2 H por cada doble enlace adicional que posee. • Terminación “eno”

Continuación…. Son muy reactivos. Experimentan básicamente reacciones de adición. La adición ocurre pues se rompe el enlace en éstos carbonos. Aquí se adicionan los átomos o grupos de átomos de el reactivo. Queda intacto el enlace . Generalmente, en reacciones de adición NO forman productos secundarios ( excepto oxidación con KMn. O 4 ). Generalmente no requieren agente catalítico ( excepto la hidrogenación e hidratación). También experimentan combustión similar a los alcanos (ésta no es reacción de adición)

Tipo de Hibridación presente en alquenos Debido a que por lo menos poseen un enlace doble, formado por un enlace , sigma y uno pi , poseen hibridación SP 2 (1 orbital s + 2 orbitales p = 3 orbitales híbridos sp 2 ) Los carbonos implicados en éste enlace, poseen un ángulo de enlace de 120 ° y una geometría trigonal.

Los carbonos del doble enlace presenta un enlace sigma ( )y un pi( ) LOS ORBITALES p no hibridizados de c/ Carbono se traslapan lateralmente para formar un enlac los otros orbitales sp 2 forman enlaces entre C-C ó C-H con un traslape frontal entre ellos. 5

ALQUENOS Desempeñan papeles importantes en la biología por ejemplo la sustancia responsable de la maduración de frutas y verduras es el ETENO (ETILENO), miembro mas pequeño de la familia. 6

Muchos de los sabores y aromas generados por ciertas plantas poseen dobles enlaces en sus estructuras. Citronelol Limoneno -felandrena 7

Los dobles enlaces pueden aparecer en la cadena : • Aislados C-C-C=C -C-C- ( no tienen ningún patrón) • Acumulados C-C=C=C=C- ( se presentan en carbonos contiguos) – Alternos C-C=C-C=C(Se presenta un doble enlace-uno simple-un doble- un simple … también llamados CONJUGADOS)

Propiedades físicas de los alquenos en ésta tabla se incluyen como ejemplo a los primeros cinco miembros de ésta familia Fórmula estructural molecular Nombre UIQPA Punto de fusión ( °C ) Punto de ebullición ( °C) C 2 H 4 CH 2=CH 2 Eteno -169 -104 C 3 H 6 CH 2=CHCH 3 Propeno -185 -47 C 4 H 8 CH 2=CHCH 2 CH 3 1 -Buteno -130 -6. 5 C 5 H 10 CH 2=CHCH 2 CH 3 1 -Penteno -138 30 C 6 H 12 CH 2=CHCH 2 CH 2 CH 3 1 -Hexeno -141 64 En términos generales Al aumentar el Número de carbonos Aumentan los puntos de Fusión y Ebullición, la densidad, pero disminuye la solubilidad.

Nomenclatura UIQPA 1. Escoja la cadena carbonada más larga que incluya al doble enlace. 2. Numere la cadena desde el extremo más cercano al doble enlace. 3. Indique la posición del doble enlace a través de un número, y haga terminar en “eno” el nombre de el alcano que lo origina. 4. Si hay otros sustituyentes menciónelos de primero siguiendo las normas ya vistas. • 5 - A partir del Buteno hay que indicar la posición del doble enlace.

Si hay dos ó más dobles enlaces, use los prefijos di, tri-, tetra- , de la forma indicada en los ejemplos. De nombre a los que no tienen. 1) CH 2=CH -CH=CH 2 : 1, 3 -Butadieno 2) CH 2=CH -CH 2 -CH=CH 2 ___________ 3) CH 2= CH CH 2 CH=CH CH 2 CH=CH 2 _________________ 4) CH 3 2, 3 -dimetil-1, 3 -pentadieno CH 2= C C =CHCH 3 11

Sistema UIQPA para nombrar a los primeros diez alquenos lineales con un doble enlace entre el carbono 1 y 2, observe el cumplimiento de la fórmula general Cn. H 2 n Nombre y fórmula molecular ESTRUCTURA Eteno C 2 H 4 CH 2=CH 2 Propeno C 3 H 6 CH 2=CHCH 3 1 -buteno C 4 H 8 CH 2=CHCH 2 CH 3 1 -penteno C 5 H 10 CH 2=CHCH 2 CH 3 1 -hexeno C 6 H 12 CH 2=CHCH 2 CH 2 CH 3 1 -hepteno C 7 H 14 CH 2=CHCH 2 CH 2 CH 3 1 -octeno CH 2=CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 C 8 H 16 1 -noneno C 9 H 18 CH 2=CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 1 -deceno CH 2=CHCH 2 CH 2 CH 3 C 10 H 20 12

Ejercicios de el nombre ó escriba estructura de: 1. CH 3 -CH=CH-CH 2 -CH 3 4, CH 3 2. CH 3 -CH 2 -CH-C=CH 2 CH 3 3. CH -CH-C=CH-CH 3. 3 3 CH 3 5. 2, 3 -dimetil-2 -buteno 6 - 7 - 13

Nomenclatura común • Se cambia la terminación “ano” del alcano que los origina por “ileno”, la posición del doble enlace se da por letras del alfabeto griego. • • • CH 2=CH 2 CH 3 CH=CH 2=CHCH 2 CH 3 CH=CHCH 3 C=CH 2 CH 3 Etileno Propileno -butileno Isobutileno

Variaciones en la forma como se indica la posición del doble enlace en la cadena carbonada CH 3 CH=CHCH 3 : 2 -Buteno ó But-2 -eno 3. CH 3 -CH-C=CH-CH 3 2 -metil-2 -penteno 2 -metilpent-2 -eno

Alquenos simétricos y asimétricos. Simétricos: cuando hay sustituyentes iguales en los carbonos del doble enlace: (ES COMO QUE AL TRAZAR UNA LINEA IMAGINARIA POR EL DOBLE ENLACE, NOS QUEDAN DOS «PORCIONES» IGUALES) Ej: CH 3 CH=CHCH 3 (CH 3)2 C=C (CH 3)2 Asimétricos: si los sustituyentes de los carbonos del doble enlace son diferentes: CH 2=CHCH 3 (CH 3)2 C=CHCH 3 Note que el número de H es diferente en los carbonos involucrados en el doble enlace, en los alquenos asimétricos.

Reactivos simétricos y asimétricos • Simétricos • H 2 : H-H Asimétricos H 2 O : H-OH • Cl 2 : Cl-Cl • Br 2: Br-Br H 2 SO 4 : HO-SO 3 H también H-OSO 3 H HCl : H-Cl Las flechas indican los puntos donde ocurre la • I 2 : • • I-I la ruptura del reactivo y los segmentos que se originan, éstos son los que se adicionan a los carbonos involucrados en el doble enlace.

Propiedades Químicas Adición de H 2 O Hidratación : Requiere CATALÍTICO ÁCIDO. El alqueno adiciona H 2 O ( H-OH ) convirtiéndose en un alcohol, no hay subproductos y se cumple con la regla de Markovnikov. C = C + H 2 O H 2 SO 4 -C–CH OH Regla de Markovnikov: Cuando un reactivo asimétrico se adiciona a un alqueno asimétrico la porción positiva ( en éste caso el Hidrógeno) se adiciona al carbono con mas hidrógenos y la parte negativa ( en éste caso el –OH), al carbono con menos hidrógenos. 18

Ejemplos: CH 3 CH=CH 2 + H 2 O H 2 SO 4 CH 3 – CH 3 OH OH H 2 SO 4 CH 3 C= CH-CH 2 CH 3 + H 2 O CH 3 -C-CH 2 CH 3 Note: el producto es el principal ya que el H se adiciona a donde hay más hidrógenos y el –OH donde hay menos Hidrógenos Complete la siguiente ecuación: 2 -metil-2 -buteno + H 2 O H 2 SO 4 19

HIDROGENACIÓN Al hidrogenar un alqueno se forma el alcano respectivo ( requiere catalítico Pd, Pt, Ni ). Se adiciona una molécula de H 2, por cada doble enlace, un H a c/u de los carbonos del doble enlace. H H R- C = CH + H: H CH 2 = CHCH 3 + H 2 Propeno Pt , Ni o Pd Pt, Ni o Pd H H R–C–C-H H H CH 3 -CH 2 CH 3 Propano Escriba la reacción de hidrogenación del 2 -penteno. 20

HALOGENACIÓN Se adiciona una molécula de halógeno ( F 2, Cl 2, I 2, Br 2)por cada doble enlace ; un halógeno a c/ u de los carbonos del doble enlace. No necesita agente catalítico. No se obtienen productos secundarios C=C + X-X CH 3 CH=CHCH 3 + Cl 2 2 -buteno -C-CX X CH 3 CHCHCH 3 Cl Cl 2. 3 -diclorobutano 21

OXIDACION CON KMn. O 4 (test de Bayer ) Al reaccionar con KMn. O 4 en frio los alquenos se oxidan a glicoles (poseen dos radicales –OH en carbonos vecinos) la manifestación de una reacción positiva es color y precipitado café (Mn. O 2). No necesita catalítico. Se obtienen productos secundarios ( Mn. O 2, KOH , H 2 O ) C=C + KMn. O 4 -C - COH OH Ejemplo : ( ecuación NO balanceada) glicol CH 3 CH=CHCH 3 + KMn. O 4 CH 3 CH-CHCH 3 + Mn. O 2 + KOH OH OH 22

Ejemplos : CH 2=CH(CH 2)5 CH 3 + KMn. O 4 1 -octeno CH 2 CH(CH 2)5 CH 3 + Mn. O 2 + KOH + H 2 O OH OH (1. 2 -octanodiol) Complete las siguientes reacciones: a) CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + KMn. O 4 b ) __________+ KMn. O 4 2, 3 -pentanodiol + Mn. O 2 +KOH 23

Adición de H 2 SO 4 a un alqueno Los alquenos adicionan H 2 SO 4 (el H 2 SO 4 genera H y OSO 3 H ) en el doble enlace y forman sulfatos ácidos de alquilo. Ejemplo : CH 3 -CH = CH – CH 3 + H 2 SO 4 CH 3 -CH-CH-CH 3 H OSO 3 H Escriba la adicion del H 2 SO 4 al 3 -hexeno: 24

Tipos de isomeria presentes en los alquenos !-ISOMEROS DE POSICIÓN y de cadena Tienen la misma formula molecular pero poseen esqueletos de carbono diferentes: Ej: El 1 y 3 son isómeros de posición. El 1 y 2 y isómeros de cadena. Note que los tres tienen la misma fórmula molecular: C 4 H 8. CH 2=CHCH 2 CH 3 CH 2=C-CH 3 CH=CHCH 3 1 -BUTENO 2 -METILPROPENO 2 -BUTENO 25

2 -Isomería Funcional: Los alquenos con un doble enlace son isómeros funcionales de los cicloalcanos. Observe al ciclopentano con fórmula C 5 H 10 y al 1 - Penteno, con fórmula C 5 H 10. pertenecen a familias diferentes : Cicloalcanos y alquenos Ciclopentano ( C 5 H 10 ) 1 -Penteno ( C 5 H 10) CH 2=CHCH 2 CH 3 26

3 -Isomería geométrica: cis-trans En los alquenos, no hay rotación alrededor de los carbonos unidos por el doble enlace, entonces unos sustituyentes quedan arriba o abajo del plano donde se sitúa el doble enlace: Si al seguir la cadena carbonada principal, todos los carbonos se hallan arriba o abajo del doble enlace, decimos que es el isómero “cis”, pero si una porción de esa cadena está arriba y otra abajo, se dice que es el isómero “trans”. Revisar sección 12. 2 de su libro Ejemplo observemos las estructuras del cis-2 -buteno y del trans-2 -buteno.

H 3 C CH 3 C=C H H cis-2 -buteno H CH 3 C=C H 3 C H trans-2 -buteno Escriba los isómeros cis y trans del 2 -penteno. 28

ALQUINOS Hidrocarburo con al menos un triple enlace carbono. Se clasifican como insaturados. El mas sencillo es el acetileno Se puede representar (CH ΞCH) ó C 2 H 2 Por ésta razón los alquinos también se conocen como acetilénicos ( derivados del acetileno). -CΞC- 29

Tipo de hibridación, geometría y ángulo de enlace que presentan los alquinos. Debido a la presencia de al menos un triple enlace entre dos carbonos, van a tener dos enlaces Pi ( )y uno sigma ( ), la hibridación en los carbonos del triple enlace es SP, el Angulo de enlace en esos carbonos es de 180 °C y la geometría es Digonal ( lineal) como puede verse en la diapositiva anterior, 30

FORMULA GENERAL Cn. H 2 n-2 Un alquino contiene cuatro átomos de hidrógeno menos que el alcano correspondiente. ( por cada triple enlace adicional, se pierden 4 Hidrógenos). 31

NOMENCLATURA común Los alquinos se nombran como derivados del alquino más sencillo , el acetileno, . acetileno En éste caso, se da el nombre de los radicales a la par del triple enlace en orden alfabético y a continuación la palabra acetileno. Si el mismo radical se repite dos veces se usa prefijo «di» HCΞCH CH 3 CH 2 C ΞCH CH 3 CΞCCH 3 CH 2 CΞCH CH 3 CH 2 CΞCCH 3 Acetileno Metilacetileno Etilacetileno Dimetilacetileno n-propilacetileno Etilmetilacetileno 32

Sistema UIQPA 1. El procedimiento para dar nombre a los alquinos es igual al que se utiliza para los alquenos. 2. Para indicar la presencia del triple enlace en el compuesto se usa el sufijo -ino que debe agregarse a la raíz del alcano básico. , Recuerde a partir de cuatro carbonos, debe usarse un número para indicar la posición del triple enlace. 33

Nombre común Nombre UIQPA HC ΞCH Acetileno Etino CH 3 C ΞCH Metilacetileno Propino CH 3 CH 2 C ΞCH Etilacetileno 1 -butino CH 3 C ΞCCH 3 dimetilacetileno 2 -butino CH 3 CH 2 CΞCH n-propilacetileno 1 -pentino CH 3 CH 2 CΞCCH 3 etilmetilacetileno 2 -pentino CH 3 CHCΞCH CH 3 Isopropilacetileno 3 -metil-1 -butino 34

Ejercicios: De nombre o escriba estructuras de los sigs compuestos. 4) CH 3 1) CH 3 CH 2 CΞCCH 3 CH 2 CH 3 __________________ 5) _________________ 2) CH 3 CH 2 CΞCCH 3 ___________ 3) 4 -etil-2 -heptino 6) ___________ 7) ___________ 35