Alquenos y Alquinos
Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia
Departamento de Química Orgánica
Alquenos
• Son hidrocarburos alifáticos Insaturados y
estos son menos inertes que los alcanos.
Alquenos y Alquinos en la Naturaleza
Clasificación de Alquenos y Alquinos
• Acíclicos y alicíclicos
• Primero Acíclicos
m onoino
diino
enino
Alicíclicos
Cicloalquenos
Cicloalquinos
Clasificación por localización de
Dobles enlaces
• Alquenos conjugados:
Trieno Conjugado
…Por localización de dobles enlaces
• Acumulado:
Alcadieno acumulado
…Por localización de dobles enlaces
• Aislados
sp
2
sp
sp
2
3
Dieno Aislado
Doble enlace endocíclico y
exocíclico
endocíclico exocíclico
Grado de Insaturación
La fórmula general de los
hidrocarburos es CnH2n+2, menos
2 hidrógenos por cada enlace pi o anillo en
La molécula
Grado de Insaturación
• Entonces tenemos que para saber el
grado de insaturación se tiene:
• Un doble enlace un grado de
insaturación.
• Un Anillo, un grado de insaturación
• Un Triple enlace, dos grados de
insaturación
Ejemplo
• Dé algunas estructuras del C8H14
• Recordar entonces que los alcanos tienen la cantidad
máxima entre carbono e hidrógeno de ahí el nombre
de saturados
Ejercicios
•
a)
b)
c)
d)
Determine la fórmula molecular para los siguientes
compuestos:
Un hidrocarburo de 5 carbonos, 2 enlaces pi y 1
anillo.
Un hidrocarburo de 4 carbonos, 1 triple enlace y
ningún ciclo.
Un hidrocarburo de 10 carbonos, 1 enlace pi y 2
ciclos.
Un hidrocarburo de 8 carbonos, 3 enlaces pi y 1
ciclo.
Ejercicios
• Determine el grado de insaturación de
las siguientes fórmulas:
a) C7H10
b) C46H24
c) C21H11O2N
d) C14H15NCl2
¿Cómo se calculan las insaturaciones?
•C6H8
#Insat. = [H(Teóricos) – H(en la molécula)]/2
H(Teóricos) = 2*(número de C) + 2
H(Teóricos) = 2*(6) + 2
H(Teóricos) = 14
H(en la molécula) = número de hidrógenos que hay
H(en la molécula) = 8
#Insaturaciones. = [(14) – (8)]/2
#Insaturaciones. = 3
Heteroátomos
• Si el compuesto posee un Halógeno, este se toma como un
hidrógeno más, es decir, se resta como un hidrógeno más
en la molécula. EJ: C6H10ClBr.
• Si el compuesto posee un oxígeno este no se toma en
cuenta para el cálculo de los grados de insaturación. Cuál
es el grado de C3H6O, estructuras?
• Si el compuesto posee un nitrógeno, este se suma uno al
cálculo, por ser trivalente, es decir aporta un hidrógeno
más o es un “metilo parcial”. Eje. C4H11N.
IDH: Indice de deficiencia de Hidrógeno
• Se define como: El número (cantidad) de hidrógeno
molecular (H2) necesario para saturar completamente
un compuesto insaturado.
• Es decir:
H
H
H 2C
H
C
C
CH
H
+
2
+
1 H2
2 H2
H 2C
H
CH
1 ID H
2
H
H
C
C
H
H
H
2 ID H
Entonces el IDH es una fórmula
• Cálculo es:
[(2*C+2) – H(que hay en la molécula) – X + N]
IDH = ------------------------------------------------------------2
Simplificando:
IDH = #Carbonos - #H/2 - #X/2 + #N/2 + 1
Nomenclatura de Alquenos
• Paso 1: Cadena más larga que contenga
el mayor número de grupos funcionales
alquenos.
¿Cuál sería la cadena Padre?
¿ Cinco o Siete?
R// Cinco
Nomenclatura de Alquenos
• Regla 2: Numere la cadena carbonada
del extremo más próximo al doble
enlace.
IUPAC antes del 93: 2-hexeno
IUPAC 1993:
Hexa-2-eno
Nomenclatura de Alquenos
• Regla 2: Numere la cadena carbonada
del extremo más próximo al doble
enlace.
2
3
1
6
7
6
4
5
5
7
2
4
3
1
6,6-dimetilhepta-2-eno o 6,6-dimetil-2-hepteno
Nomenclatura de alquenos
• Regla 3: Enlistar los sustituyentes y colocarlos en
orden alfabético, colocar el localizador del doble
enlace y el prefijo di, tri, tetra si hubiera más de
uno.
5
4
3
1
2
IUPAC a. 1993: 2-propilpenteno
IUPAC 1993: 2-propilpenta-1-eno
Ejercicio de Aplicación
• Dé el nombre sistemático de la IUPAC
de:
8
7
6
5
4
3
2
1
Sust. + cerca
2,5-dimetilocta-4-eno o 2,5-dimetil-4-octeno
Nomenclatura de Cicloalquenos
• Regla clave: El doble enlace siempre se localiza entre
Carbono 1 y 2. Si el ciclo es la cadena principal.
3-etilciclopenteno
4,5-dimetilciclohexano
4-etil-3-metilciclohexeno
Nomenclatura Común
CH
H 3C
Fórmula semidesarrollada H 2 C
CH
2
H 3C
H
C
CH
C
2
H 3C
CH
3
CH
C
2
H 2C
2
C
H
Fórmula de
líneas o
esqueleto
IUPAC:
Eteno
Propeno
COMUN:
Etileno
Propileno
2-metilpropeno
Isobutileno
2-metil-1,3-butadieno
Isopreno
Radicales (sustituyentes) aceptados por
IUPAC
Estructura
H 3C
H 2C
H 3 CH 2 C
H 2C
CH
H 2C
CH
CH 2
C
H 2C
Nombre
Común
Nombre
IUPAC
Metilen Etiliden
Isoprope
nil
Vinil
Alil
Etenil
Propenil 2-metil
etenil
Ejemplos Rápidos
Isómería Cis- Trans
•
Un enlace con mayor carácter s.
• El traslape entre orbitales p no es frontal.
• El ángulo y la distancia de enlace cambia del de un sp3
Isomería Cis-Trans
• Entonces si el traslape no es frontal, no
puede tener rotación, por ello la rotación
es imposible sin romper el enlace P
Isomería CIS-TRANS
• Entonces hablamos que hay
sustituyentes que quedan abajo del
plano y otros arriba del plano.
ISOMERÍA CIS TRANS
• Entonces si al tener dos sustituyentes en diferente
carbonos sp2, si ambos están del mismo lado nos
referimos al isómero cis y si ambos están de lados
opuestos es el isómero trans.
• Si en un mismo carbono sp2 hay dos sustituyentes
iguales entonces no procede la isomería cis-trans.
Sustituyent
es iguales
Sustituy
entes
iguales
Ejemplos Rápidos
Isomería E y Z
¿Cuál es el Cis y Cuál el Trans?
Isomero Z del alemán “Zusammen”
mismo lado o Juntos
Isómero E del Aleman “Entgegen”
opuesto
Reglas de designación E y Z
Reglas de Cahn-Ingold-Prelog
Regla 1: La prioridad relativa entre los dos grupos depende del número atómico
del átomo enlazado directamente al carbono sp2. A mayor número atómico mayor
prioridad por ejemplo: Br35 > O8 > N7 > C6 > H1
Reglas de Asignación de Prioridades
Cahn Ingold Prelog
• Regla 2: si los dos sustituyentes unidos al átomo
sp2 son los mismos y por ello no se puede tomar
una decisión vea el siguiente átomo hasta
encontrar el punto de diferencia.
C(C,H,H)
C(C,C,H)
Se trata del Isómero E
Continuación Regla 2…
35
17
Metil C(H,
H, H)
Etil C(C,
H, H)
Se trata del Isómero E
35
17
Se trata del isómero Z
C (O, H, H)
C (C, C, C)
• Regla 3: Los átomos con enlaces múltiples equivalen a
la misma cantidad de átomos con enlace sencillo.
Ejercicio
35
C(O, H, H)
17
C(O, O, H)
Se trata del Isómero E
• IUPAC prefiere la designación E y Z, ya que
puede ser utilizada para todos los alquenos,
muchos químicos sin embargo, siguen usando
la designación cis-trans para alquenos simples.
7
Alta Prioridad
C(C,H,H) 8
C(C,H,H)
6
C(H,H,H)
5
2-metil
3
3-metil
C(H,H,H)C(C,H,H)
4-etil
4
3-eno
2
Alta Prioridad
C(C, C, H)
1
(E)-4-etil-2,3-dimetil-3-octeno
Es el Isómero E
Ejemplos Rápidos
5
6
4
2
3
1
(2E, 4Z)-2,4-hexadieno
ALTA->
H 3C
1
H
H 3C
H
2
3
C
C
H 3C
4
2E
C
ALTA->
H2
CH 3
CH
H2
C <-ALTA-> C
6
C
5
7
8
ALTA-> C
C
5Z
9
10
CH 3
7Z
H
H
(2E, 5Z, 7Z)-6-isopropil-5-metildeca-2,5,7-trieno
Alquinos
• Alquinos en la Naturaleza:
Cicutoxina
(8E,10E,12E,14S)-heptadeca-8,10,12-trien-4,6-diin-1,14-diol
• Estructura:
Alquinos
• Enlace sigma formado por traslape frontal de orbitales híbridos sp.
•Dos enlaces pi, formados por el traslape lateral estos
hacen que la geometría sea lineal
Clasificación
• Terminales
Alquino Terminal
Clasificación
• Internos
Alquino Interno
Nomenclatura de Alquinos
• Regla 1: Elegir la cadena más larga que contenga
el mayor número de triples enlaces y en esta cadena
cambiar la terminación “ano” por “ino”.
¿Cuál es la Cadena Carbonada más larga que
contenga el mayor número de triples enlaces?
Cadena de 9 Carbonos
Nomenclatura
• Regla 2: numere dándole la menor
numeración al triple enlace
8
6
2
4
5
9
7
1
3
IUPAC antes de 1993: 5-etil-2-nonino
IUPAC después de 1993: 5-etilnona-2-ino
Otro ejemplo:
2
1
12
10
8
5
3
11
6
4
9
7
7
8
9
6
10
12
11
5
3
4
3-isopropil-7-metildodeca-1,5,9-triino
3-isopropil-7-metil-1,5,9-dodecatriino
2
1
Nombres IUPAC de alquinos
Radicales (sustituyentes) alquinilos
• De 2 Carbonos:
CH
CH
2
CH
3
Etil
CH
C
2
Etenil
CH
Etinil
• De 3 Carbonos:
CH
2
Propil
CH
2
CH
3
CH
CH
Propenil
–Propargilo ó 2-propinil
CH
C
C
3
Propinil
CH
3
Ejemplo:
1
2
3
4
5
6
7
2-ino
8
4-ino
9
6-ino
10
10-ino
11
12-ino
12
17 ino
9-etinil
13
14-metil
14
19
15-propinil
15
18
17
16
9-etinil- 14-metil-15-propinilnonadeca-2,4,6,10,12,17-hexaino
Alqueninos
8
7
9
2
4
4
3
1
6
5
2
6
5
3
1
8
7
9
»Nona-1-en-8-ino
»Nona-8-en-1-ino
Aunque no hay prioridad entre “ino”
y “eno”, cuando ambos son
terminales se perfiere al doble
enlace
Alqueninos
• 4-trans-3-metildeca-4-en-1-ino
1
2
3
7
5
4
6
9
8
• 7-trans-4-metilnona-7-en-1-ino
Ejemplo
Al doble enlace se
le da la prioridad
1
2
3
Alta
Prioridad
Alta
prioridad
1
2
5
4
8
10
3
11
4Z
9
6
6Z
7
(4Z, 6Z)-11-metil-4-(2-propinil)-1,4,6,9-undeceno
Nomenclatura Común
• Se nombran los sustituyentes del
acetileno.
H
C
ACETILENO
C
H
Metilacetileno
Isobutil Isopropil acetileno
Estabilidad de Alquenos
• Lo primero a saber es como se clasifica los alquenos
de acuerdo a su grado de sustitución
• Clasificación:
Alqueno no sustituido
Alqueno monosustituido
Alqueno disustituido
Alqueno trisustituido
Alqueno Tetrasustituido
Estabilidad de Alquenos
• Calores de Hidrogenación:
• La hidrógenación es Exotérmica (¿Qué es una Reacción
Exotérmica?) desprendiendo cierta cantidad de Energía, es
decir:
• Alqueno + H2  Alcano + energía
• Esta es la energía que por lo regular se puede medir:
Reacción
Exotérmi
ca
Estabilidad de Alquenos
• Observemos los siguientes valores:
Aunque todos estos alquenos “dan” el mismo producto, la
energía que liberan es diferente, entonces… ¿Quién es más
estable, el que libera más o el que libera menos?
A sería el 1-buteno y B sería el (E)-2-buteno
Tabla de estabilidades de
alquenos:
Lic. Walter de la Roca
Estabilidad de Alquenos
• En Conclusión se tiene que la
estabilidad va así:
Tetrasustituidos
Trisustituidos
Disustituidos
Monosustituidos
En Resumen:
Cis 2-buteno
28.0
KCal/mol
Trans 2buteno
27.6
KCal/mol
Isobutileno
(CH3)2C=CH
28.5
Kcal/mol
• Tetrasust>Trisust>Trans>Gem>Cis>monosust.
Otra forma de verlo es:
Otra forma de Verlo:
A que se deben estos fenómenos
• Según Wade: “El isómero con el doble enlace más sustituido
tiene mayor separación angular entre los grupos alquilo
voluminosos”
•En general estos cumplen la regla de Zaitsev
(Saytzeff)
• “Cuanto más sustituido esté un alqueno,
más estable suele ser”
Observemos lo siguiente:
Los Dienos y Trienos conjugados son más
estables de lo que deberían de ser. ¿A qué podía
deberse tal Fenómeno?
Deslocalización de Electrones Pi
• Existen electrones que podemos localizar fácilmente:
• Estos están localizados
entre 2 átomos formando
enlaces bien definidos
• Existen electrones que no podemos localizar fácilmente, es
decir no están entre 2 átomos formando un enlace, sino
pueden estar en 3 o más átomos deslocalizados
Este fenómeno se da en alquenos conjugados
• La siguiente gráfica ilustra muy bien
esta deslocalización:
1,4-hexadieno (aislado)
1,3-hexadieno (conjugado)
Los Dobles Enlaces conjugados, pueden deslocalizar sus electrones en los
Orbitales p disponibles, es decir los electrones “se mueven” en todo el sistema
Veamos el caso del butadieno
• Entonces, si los electrones se encuentran
deslocalizados, entonces se pueden representar
localizados en otra parte de la molécula.
• A estas formas diferentes de representar a los
electrones, se llaman estructuras de resonancia, ya
que no son compuestos diferentes, sino
representaciones del mismo compuesto
resonancia
El híbrido de resonancia, es la representación
Real de sus estructuras de resonancia
A manera de ilustración..
• Las formas de representar la resonancia son
imaginarias, lo real es el híbrido de resonancia
¿Cómo se mueven los electrones?
Reglas de Resonancia
• Regla 1: Todas las Estructuras deben ser estructuras de
Lewis válidas para el compuesto
O
O
O
C
C
H 3C
H 3C
O
O
O
C arbono
de 10que
electrones
N O N O N O !!!
De esta regla
nace
el movimiento
de electrones nunca puede
ir hacia un carbono sp3
Reglas de Resonancia
• Regla 2: Sólo se puede cambiar los electrones
de una posición a otra, nunca los núcleos y los
enlaces deben permanecer inalterados.
OH
O
H
C
C
C
CH
C
3
CH
H
H
H
H
O
O
C
C
C
CH
H
H
3
3
OK
C
CH
H
H
3
Reglas de Resonancia
• Regla 3: El contribuyente mayor es el que tiene menor
energía: Octetos completos; separación de cargas los
menor posible y cargas en átomos electronegativos.
Mayor
Menor
Reglas de la Resonancia
• Regla 4: La estabilización por resonancia sirve
más cuando se deslocaliza una carga en un átomo
Conclusiones del efecto de resonancia:
1. La resonancia es un movimiento de electrones
2. La resonancia se presenta cuando existen dobles
enlaces conjugados.
3. La resonancia da a la molécula mayor estabilidad
debido a que la carga la comparten más átomos.
4. Entre más estructuras de resonancia posea un
compuesto más estable será.
5. La resonancia baja la reactividad de los
compuestos.
6. Pueden existir estructuras de resonancia con
mayor estabilidad debido a la presencia de
heteroátomos.
7. La distancia no afecta como en el caso del efecto
inductivo.
8. Tiene una mayor influencia que el efecto inductivo.
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Clase No. 6 Alquenos y Alquinos 2014