clases de química ii

2. Introducción
 Los alquenos son hidrocarburos cuyas moléculas
contienen doble enlace carbono-carbono. Como
todos sus carbonos no están saturados con átomos
de hidrógeno se denominan también hidrocarburos
insaturados u olefinas. Los átomos de carbono que
poseen el doble enlace tienen hibridación sp2 o
trigonal.
2

3. Estructura
El enlace σ El enlace π
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4. Propiedades Físicas
 Estado natural: A temperatura ambiente y a 1
atmósfera de presión, del eteno al butano (
C4H8) son gases. Del C5 al C18 son líquidos y
del C19 en adelante son sólidos.
 Solubilidad: Como compuestos apolares o
muy poco polares son insolubles en agua, pero
bastante solubles en líquidos no polares como
benceno, éter, cloroformo.
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5. • Puntos de ebullición: Crecen con el aumento en el
número de carbonos. Las ramificaciones disminuyen
el punto de ebullición.
• Punto de fusión: Aumentan también a medida que
es mayor el número de átomos de carbonos.
• Densidad: Tienen densidades menores de 1 g/cc y a
medida que crece el tamaño del alqueno aumenta la
densidad.
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Propiedades Físicas

6. Tabla de puntos de ebullición y densidades
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Los puntos de ebullición y fusión de los alquenos son parecidos a los alcanos correspondientes. La
estereoquíca E/Z de los alquenos afecta a sus constantes, sobre todo los puntos de fusión, que
dependen de un mejor o peor empaquetamiento cristalino.
Alcano Formula p.eb. p.f.
Etano CH3CH3 -89º -183º
Eteno CH2=CH2 -104º -169º
Propano CH3CH2CH3 -42º -188º
Propeno CH2=CHCH3 -48º -185º
Butano CH3(CH2)2CH3 -1º -138º
1-Buteno CH2=CHCH2CH3 -6º -185º
cis-2-Buteno 4º -139º
trans-2-
Buteno
1º -105º

7. Nomenclatura común
7

8. Nomenclatura IUPAC
• Se nombra el hidrocarburo principal (cadena
principal)
• Se busca la cadena de carbonos más larga que
contenga el doble enlace. Terminación eno
• Se numeran los átomos de la cadena, iniciando por
el extremo más cercano al doble enlace. Si éste doble
enlace es equidistante, se inicia por el lado más
próximo al primer punto de ramificación.
8

9.  Se asigna el nombre completo, numerando los
sustituyentes conforme a su posición en la cadena
y disponiéndolos en orden alfabético. La posición
del doble enlace se indica mencionando el número
del primer carbono del doble enlace. Si está
presente más de un doble enlace, se indica la
posición de cada uno de ellos y se usan los sufijos
dieno, trieno, tetraeno, etc.
9
Nomenclatura IUPAC

10. ejemplos
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CH3
CH
CH
CH2
CH2
CH3
2-hexeno
CH3
CH2
CH
CH
CH
CH3
CH3
2-metil-3-hexeno
H2C
C
CH2
CH2
CH3
C2H5
2-etil-1-penteno
H2C
C
H
C
CH2
CH3
2-metil-1,3-butadieno

11. Estructura y síntesis de
alquenos

12. Enlaces sigma del etileno
 En el etileno, cada átomo de carbono está enlazado a
otros tres átomos (un carbono y dos hidrógenos) y no hay
electrones no enlazantes. Se necesitan tres orbitales
híbridos, lo que implica una hibridación sp2 para el
carbono. Se ha visto (Sección 2.4) que la hibridación sp2
corresponde a ángulos de enlace de 120°, lo que da la
separación óptima de los tres átomos que están
enlazados al átomo de carbono.
 Cada enlace doble y triple tiene un enlace sigma que se
forma en primer lugar entre los orbitales híbridos del
carbono. Los orbitales p sin hibridar con electrones no
enlazados son responsables de la formación de enlaces
dobles o triples

13. Enlaces sigma del etileno.

14. Estructuras del etileno y del etano
 Cada uno de los enlaces carbono-hidrógeno está formado por
el solapamiento de un orbital híbrido sp2 del carbono con el
orbital 1s del átomo de hidrógeno. La longitud del enlace C-H
en el etileno (1.08 Å) es ligeramente más corta que la del
enlace C-H en el etano (1.09 Å), ya que el orbital sp2 en el
etileno tiene más carácter s (1/3 de s) que un orbital sp3 (1/4
de s). El orbital s está más próximo al núcleo que el orbital p,
contribuyendo a acortar los enlaces
 El carbono sp3 tiene una geometría tetraédrica con ángulos de
109.5°. Los carbonos de enlace doble tienen hibridación sp2,
por lo que tienen una geometría trigonal con ángulos de casi
120°. El solapamiento de los orbitales p sin hibridar acorta la
distancia entre los carbonos desde 1.54A en alcanos hasta
1.33A en alcanos

15. Estructuras del etileno y del etano

16. Enlace pi en el etileno
El enlace pi en el etileno está formado por el solapamiento de los orbitales
p sin hibridar de los átomos de carbono con hibridación sp2. Este
solapamiento requiere que los dos extremos de la molécula sean
coplanares
Los orbitales p sin hibridar (uno en cada carbono) contienen un electrón
cada uno. Cuando se solapan forman el orbital molecular pi enlazante

17. Alquenos cis y trans.
Los dos isómeros del 2-buteno no pueden interconvertirse
por rotación alrededor del doble enlace carbono-carbono sin
romper el enlace pi.
Los orbitales p sin hibridar (uno en cada carbono) contienen
un electrón cada uno. Cuando se solapan forman el orbital
molecular pi enlazante.

18. Elementos de insaturación: enlaces dobles o anillos
Considérese, por ejemplo, la fórmula C4H8. Un alcano saturado tiene como fórmula
general CnH(2n+2) o C4H10. La fórmula C4H8 ha perdido dos átomos de hidrógeno,
por lo que tiene un elemento de insaturación: bien un enlace pi o un anillo. Con la
fórmula C4H8 existen cinco isómeros constitucionales.
Cada elemento de insaturación reduce en dos el número de hidrógenos del
compuesto. La presencia de un enlace doble o de un anillo hace que el número de
átomos de hidrógeno en una fórmula molecular sea menor. Estos hechos
estructurales se conocen como elementos de insaturación.

19. Nomenclatura de los alquenos.
Cuando la cadena contiene más de tres átomos de carbono, se utiliza un número
para localizar el enlace. La cadena se numera comenzando por el extremo más
próximo al doble enlace y al doble enlace se le da el número más bajo de los dos
átomos de carbono que forman el doble enlace. En los cicloalcanos se considera
que éstos tienen el doble enlace en la posición número 1.
Cuando se numera un cicloalqueno, a los carbonos de doble enlace se les asignan
los números 1 y 2, y se intenta dar al resto de sustituyentes los números más bajos
posibles.

20. Dienos, trienos y tetraenos.
Un compuesto con dos dobles enlaces es un dieno; un trieno tiene tres
dobles enlaces, y un tetraeno cuatro. Los números que se utilizan para
especificar las localizaciones de los dobles enlaces.
Los enlaces dobles no necesitan ser conjugados (separados por un
enlace sencillo) para que el compuesto sea designado como un dieno,
un trieno o un tetraeno.

21. Isomería geométrica cis-trans.
Si dos grupos iguales enlazados a los carbonos del doble enlace están al
mismo lado del enlace, el alqueno es el isómero cis. Si los grupos iguales
están a los lados opuestos del enlace, el alqueno es trans.
No todos los alquenos son capaces de mostrar isomería cis-trans. Si
cualquiera de los dos carbonos del enlace doble tiene dos grupos
idénticos, la molécula no puede tener forma cis-trans. En la figura se
muestran algunos alquenos cis y trans y otros alquenos que no pueden
mostrar isomería cis-trans.

22. Sistema E-Z de nomenclatura.
La nomenclatura cis-trans para los isómeros
geométricos a veces falla, ya que da un
nombre ambiguo; por ejemplo, los isómeros
del 1-bromo-1-cloropropeno no son
claramente cis o trans, ya que no es obvio a
qué sustituyentes se refieren como cis o trans.
El sistema E-Z de nomenclatura para los
isómeros sigue el convenio de Cahn-Ingold-
Prelog para los átomos de carbono asimétricos
y asigna una única configuración E o Z a
cualquier doble enlace que pueda presentar
isomería geométrica.
Como en el caso de cis y trans, si los grupos
más importantes de cada carbono están en
el mismo lado del enlace doble, el alqueno
tendría una geometría Z. Si están en lados
opuestos al enlace doble, la geometría es E

23. Usos industriales de los alquenos.
El etileno y el propileno son las sustancias
orgánicas de mayor volumen industrial;
pueden ser usados para sintetizar una
amplia variedad de compuestos útiles.
La reactividad del doble enlace hace que su
uso en la industra sea vital, especialmente
su polimerización.

24. Polímeros de alqueno.
Los alquenos se
polimerizan para formar
polímeros de adición.
Muchos polímeros
comunes se producen de
esta forma.
El mayor uso de los
alquenos se da en la
producción de polímeros,
que se utilizan para la
obtención de productos
de gran consumo.

25. Hidrogenación de los alquenos.
Cuando se trata un alqueno con hidrógeno en presencia de platino como
catalizador, el hidrógeno se adiciona al doble enlace, convirtiendo el alqueno en un
alcano. La hidrogenación es ligeramente exotérmica, desprendiendo entre 20 y 30
kcal (80 a 120 kJ) por mol de hidrógeno consumido. Considérese la hidrogenación
del 1-buteno y del trans-2-buteno.
La adición de hidrógeno a través del enlace doble se considera una reacción de
reducción porque el número de enlaces C-H aumenta. Cuanto más sustituido sea
el enlace doble, más estable será el compuesto y más bajo será el calor de
hidrogenación.

26. Diagrama de energía de reacción para la
hidrogenación de los alquenos.
 El trans-2-buteno es más estable que el 1-buteno en
2.7 kcal/mol (11 kJ/mol).
 Los enlaces dobles más sustituidos liberan menos
calor cuando son hidrogenados, por lo que se
considera que son más estables.

27. Diagrama de energía de reacción para la
hidrogenación de los alquenos.

28. Estabilidad de los alquenos.
El isómero con el doble enlace
más sustituido tiene mayor
separación angular entre los
grupos alquilo voluminosos
Cuanto mayor sea la separación
entre los grupos, se producirá
menos interacción estérica y
mayor estabilidad.

29. Energías relativas de los alquenos.
 Cuanto más sustituido está el doble enlace, menor es
el calor de hidrogenación y tiene mayor estabilidad.
Entre isómeros geométricos, el isómero trans es más
estable que el cis.

30. Energías relativas de los alquenos.
Energías relativas de los enlaces π comparadas con el etileno (los números son aproximados).

31. Alquenos cíclicos
Otra diferencia entre los alquenos cíclicos y acíclicos es la relación entre los
isómeros cis y trans. En los alquenos acíclicos, los isómeros trans generalmente
son más estables, pero los isómeros trans de los cicloalquenos pequeños son raros
y los que tienen anillos de menos de ocho átomos de carbono son inestables a
temperatura ambiente
Los cicloalquenos que tienen menos de ocho átomos de carbono son cis. El
trans-cicloocteno se puede aislar y es estable a temperatura ambiente, pero su
isómero cis es aún más estable.

32. Reacciones de Adición electrofílica
+ E C C
E
C C
E
Nu C C
E Nu
Mecanismo:
Un doble enlace C=C tiene una nube electrónica π desde la que se
pueden ceder electrones a un atacante electrófilo. Por tanto, la reacción
más importante de los alquenos es la adición electrófila.
32

33. Adición de hidrácidos
33
Mecanismo:

34. Regla de markovnikov
34
Orientación de la adición: Regla de Markovnikov
CH3
C
H3C CH CH3 + HBr
CH3
C
H3C CH CH3
Br H
CH3
C
H3C CH CH3
H Br
No se observa
¿ Por qué sólo se observa uno?
Formación del carbocatión más estable
En una reacción química encontrada particularmente en química
orgánica, la regla establece que, con la adición de un
reactivo asimétricodel tipo H-X a un alqueno o alquino, el átomo
de hidrógeno lábil se une al átomo de carbono del doble o triple
enlace con el mayor número de átomos de hidrógeno, y el
grupo halogenuro (X) se une al átomo de carbono del doble o
triple enlace con el menor número de átomos de hidrógeno

35. hidratación
35
C C + H2O C C
OH
H
Reacción opuesta a la deshidratación de alcoholes
La adición electrófila de
agua es, por tanto,
reversible. Que se dé en
un sentido o en otro
dependerá de la
cantidad de agua en el
medio.

36. 36
CH3
C
H3C CH CH3 + H2O
H+
CH3
C
H3C CH CH3
OH H
CH3
C
H3C CH CH3
H OH
No se observa
Orientación Markovnikov
1) Hidratación con ácido sulfúrico seguida de hidrólisis del sulfato de alquilo.
C C + H2SO4 C C
OSO3H
H
sulfato ácido de alquilo
C C
OH
H
Métodos de hidratación con orientación Markovnikov
hidratación

37. Oxidación con permanganato
37
Si calentamos se produce una rotura oxidativa dando cetonas y aldehidos

38. Adición de halógeno
38
+ X2 C C X
X
X= Cl, Br
Mecanismo:
Br Br
+ Br-
Br-
C C
Br
Br
Dihaluro vecinal
Br
Br

39. Adición de hidrógeno
39

40. Mecanismo de deshidratación de un alcohol.

41. Isomería geométrica
41
Cis-2-buteno
Trans-2-buteno