SEMANA 17 HIDROCARBUROS INSATURADOS QUMICA 2016 1 HIDROCARBUROS

SEMANA 17 HIDROCARBUROS INSATURADOS QUÍMICA 2016 1

HIDROCARBUROS INSATURADOS Alquenos y alquinos de cadena abierta Hidrocarburos insaturados: definición, representación y formula general. Nomenclatura UIQPA: Alquenos (dienos y trienos) y Alquinos Nombres Comunes de: • Alquenos (etileno, propileno, butileno e isobutileno) y Alquinos (acetilenos) Propiedades físicas de alquenos. Reacciones químicas de alquenos: • Adición de: hidrógeno, halógenos y agua aplicando Regla de Markovnikov • H 2 SO 4 Oxidación con KMn. O 4 Isomería de posición y geométrica Aplicación de los conceptos en la salud y el ambiente. Laboratorio: Propiedades químicas de Hidrocarburos 2

ALQUENOS (se identifican por sus nombres terminados en eno) • Otro nombre: OLEFINAS (apariencia aceitosa) • La función química es el doble enlace. • Son hidrocarburos que presentan en su estructura 1 ó más dobles enlaces. -CH 2 -CH = CH-CH 2 - • Fórmula General Cn. H 2 n (isómeros de cicloalcanos Cn. H 2 n) • Son muy reactivos (dan reacciones de adición) 3

Importancia • El doble enlace es muy común a nivel molecular de la vida en particular en lipidos (grasas y aceites) • La sustancia responsable de la maduración de las frutas es el ETENO (común: Etileno), homólogo mas pequeño de la familia de los alquenos. 4

NOMENCLATURA Sistema común Los nombres comunes de los alquenos tienen la terminación ileno 5

Nomenclatura UIQPA (son las reglas básicas de alcanos con algunas modificaciones) 1. Buscar la cadena carbonada más larga que incluya al doble enlace. Este será el alqueno básico. 2. Numerar la cadena empezando en el extremo donde le queden los # más pequeño a los C con doble enlace. 3. Indicar la posición del doble enlace escribiendo el # menor de los dos C=C antes del nombre básico. Nombrar con terminación eno. 4. Si hay otros sustituyentes se nombran siguiendo las reglas ya aprendidas para los alcanos. 6

Ejemplos UIQPA de alquenos con doble enlace entre los carbonos 1 y 2 NOMBRE Eteno Propeno 1 -buteno 1 -penteno 1 -hexeno 1 -hepteno 1 -octeno 1 -noneno 1 -deceno ESTRUCTURA CH 2=CH 2=CHCH 3 CH 2=CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 2=CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 7

EJEMPLO: 1 Hepteno 2 3 4 5 6 7 3 -DOBLE ENLACE 4 - Etil 6 - Metil 4 -Etil-6 -metil-3 -hepteno 8

Ejercicios : 1. CH 3 -CH=CH-CH 2 -CH 3 2. 5 -etil-4 -metil-1 -hepteno 3. 2, 3 -dimetil-2 -buteno 4. 5 -etil-4 -metil-1. 9

Si hay dos ó más dobles enlaces, usar los prefijos di-, tri-, tetra-, di-, tri-, tetra- antes de la terminación eno. 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 CH 2= C C=CHCH 3 10

Propiedades Físicas de los Alquenos • Los alquenos y los alcanos con el mismo # de Carbonos tienen propiedades físicas muy similares. • Los alquenos son insolubles en H 2 O Son solubles en disolventes orgánicos Son menos densos que el agua. • El punto de ebullición, y fusión aumenta al aumentar el número de Carbonos presentes en la cadena. • Las ramificaciones disminuyen el punto de ebullición. 11

Propiedades Químicas Los alquenos experimentan reacciones de ADICIÓN, significa que se rompe el doble enlace y en esos enlaces libres se enlazan o adicionan los reactivos. Algunas reacciones que revisaremos: Reacciones de los Alquenos: Hidrogenación Halogenación Adición de Agua (Hidratación) Con H 2 SO 4 Oxidación con KMn. O 4 (Test de Baeyer) 12

Los alquenos pueden ser simétricos o asimétricos. Simétricos: los dos carbonos que forman el doble enlace tienen unidos sustituyentes iguales y el contienen el mismo numero de hidrógenos. Ejemplo: CH 3 CH=CHCH 3 (CH 3)2 C=C (CH 3)2 Asimétricos: los dos carbonos que forman el doble enlace tiene unidos diferentes sustituyentes y contienen número desiguales de hidrógenos. CH 2=CHCH 3 (CH 3)2 C=CHCH 3 13

Reactivos simétricos y asimétricos SIMETRICOS H 2 H-H Cl 2 Cl -Cl Br 2 Br-Br I 2 ASIMETRICOS H 2 O H - OH HCl H - Cl H 2 SO 4 HO- HSO 3 I -I 14

HIDROGENACIÓN Al hidrogenar un alqueno se forma el alcano correspondiente (requiere catalítico Pd, Pt, Ni ). Se adiciona una molécula de H 2, por cada doble enlace. Se forman Alcanos. 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 15

HALOGENACIÓN Es la adición de Cloro, Cloro Bromo, Bromo Yodo y Flúor a un doble enlace. Se adiciona una molécula de halógeno (F 2, Cl 2, I 2, Br 2) por cada doble enlace (no necesita agente catalítico). Se forman derivados dihalogenados. C=C + X-X CH 3 CH=CHCH 3 + Cl 2 -C-CX X CH 3 CHCHCH 3 Cl Cl 16

Adición de Agua ó Hidratación (H 2 O ó H-OH es un reactivo asimétrico) Cuando se hidrata un alqueno se forma un alcohol (requiere catalítico ácido (H 2 SO 4). Según la simetría del alqueno la adición será: A) Reacción de Alquenos simétricos con H 2 O: C = C +H 2 O CH 2= CH 2 + H 2 O H 2 SO 4 C–CH OH CH 2 -CH 2 H OH 17

B) Reacción de Alquenos Asimétricos con H 2 O: Debe utilizarse la Regla de Markovnikov: REGLA DE MARKOVNIKOV: (se aplica a moléculas asimétricas) • Cuando un reactivo asimétrico se adiciona a un alqueno asimétrico, la parte positiva del reactivo (en este caso el H) se adiciona al carbono con más hidrógenos y la parte negativa (en este caso el OH) se une al C con menos H. alqueno asimétrico CH 3 CH=CH 2 + H 2 O H 2 SO 4 CH 3 – CH - CH 2 OH H ALCOHOL 18

Ejemplos : CH 3 CH=CH 2 + H 2 O H 2 SO 4 CH 3 – CH 3 OH H 2 SO 4 CH 3 C= CH-CH 2 CH 3 + H 2 O CH 3 OH CH 3 -C-CH 2 CH 3 Complete la siguiente ecuación: H 2 SO 4 2 -metil-2 -buteno + H 2 O 19

Reacción de Alquenos con Acido Sulfúrico (H 2 SO 4) Al reaccionar un alqueno con ácido sulfúrico produce sulfato ácido de alquilo Sulfato ácido de alquilo (coloración naranja-café) 20

OXIDACION CON KMn. O 4 (test de Bayer ) Los alquenos reaccionan con KMn. O 4 y se oxidan a glicoles (alcoholes polihidroxilados que tienen dos radicales –OH en carbonos vecinos). La manifestación de una reacción positiva es un color y precipitado café del Mn. O 2. No necesita catalítico. C=C + KMn. O 4 -C - COH OH Ejemplo: glicol CH 3 CH=CHCH 3 + KMn. O 4 CH 3 CH-CHCH 3 + Mn. O 2 + KOH OH OH prec. café 21

Ejemplos : CH 2=CH(CH 2)5 CH 3 + KMn. O 4 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 22

ISOMERIA en los alquenos ISOMEROS DE CADENA: Tienen la misma formula molecular y diferente formula estructural. ISOMEROS DE POSICIÓN: Igual formula molecular y diferente posición del doble enlace. Ej: C 4 H 8 El 1 y 3 son isómeros de posición. El 1 y 2 y son isómeros de cadena. 1. CH 2=CHCH 2 CH 3 2. CH 3 CH 2=C-CH 3 1 -BUTENO 2 -METILPROPENO 3. CH 3 CH=CHCH 3 2 -BUTENO 23

Isomería Geométrica: cis-trans El enlace covalente doble es rígido, no tiene rotación como el enlace covalente simple. En los alquenos, los átomos ó sustutuyentes pueden quedar arriba o abajo del doble enlace y esto dará lugar a la formación de isómeros cis o trans. El isómero cis contiene los dos sustituyentes del mismo lado del doble enlace (los dos arriba o los dos abajo del doble enlace). El isómero trans contiene los dos sustituyente en lados opuestos del doble enlace (uno arriba y el otro abajo del doble enlace). Para identificar los isómeros cis y trans debe utilizarse una fórmula que presente la orientación de los sustituyentes unidos a los carbonos del doble enlace. Ej: 2 -buteno CH 3 CH=CHCH 3 24

Ej: CH 3 CH=CHCH 3 Debe escribirse asi: 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 3 -penteno. 25

Otro ejemplo de isomería geométrica cis-trans: CH 3 H C=C H Cl trans-1 -cloro-1 -propeno CH 3 Cl C=C H H cis-1 -cloro-1 -propeno 26

ALQUINOS Son hidrocarburo que presentan 1 o más triples enlaces en su estructura. El alquino mas sencillo es el CHΞCH acetileno (común) o etino (UIQPA) REPRESENTACIÓN GENERAL -C ΞC- FORMULA GENERAL Cn. H 2 n-2 27

NOMENCLATURA sistema común Los alquinos se nombran como derivados del alquino más sencillo , el acetileno. Se mencionan en orden alfabético los radicales unidos a cada lado del triple enlace y se termina el nombre con la palabra acetileno. Si el mismo radical se repite se usan prefijos di, tri, etc. 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 28

Sistema UIQPA 1. El procedimiento para dar nombre a los alquinos es igual al que se utiliza para los alquenos. 2. El nombre básico lleva la terminación ino que indica la presencia del triple enlace en el compuesto. 29

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 30

Ejercicios: nombre o escriba las estructuras 4. CH 3 1. CH 3 CH 2 CΞCCH 3 CH 2 CH 3 2. CH 3 CH 2 CΞCCH 3 5. 6. 3. 4 -etil-2 -heptino 31