Quimica de hidrocarburos

1. HidrocarburosInsaturados
alifáticosynoalifáticos
Universidad Tecnológica Metropolitana
Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y Medio Ambiente – Química Orgánica I

2. CnH2n alquenos
CnH2n-2 alquinos
HidrocarburosInsaturados
alifáticosynoalifáticos

3. Alquenos

4. Hidrocarburos insaturados
Los hidrocarburos que contienen un doble enlace carbono-carbono se llaman
alquenos.
Ya se estudió que la fórmula molecular general de un alcano acíclico es CnH2n+2.
La fórmula general molecular de un alcano cíclico es CnH2n.
La fórmula molecular general de un alqueno acíclico es también CnH2n. porque
como resultado del enlace doble un alqueno cuenta con dos hidrógenos menos
que un alcano con la misma cantidad de carbonos.

5. Hidrocarburos insaturados
Entonces, si se conoce la fórmula molecular de un hidrocarburo se
pueden determinar cuántos anillos y cuántos enlaces π tiene,
porque por cada dos hidrógenos que falten en la fórmula molecular
general (CnH2n+2) un hidrocarburo podrá tener un enlace π o un
anillo (CnH2n).

6. Los alcanos contienen un número máximo de enlaces del tipo C-H (el
átomo de carbono puede generar un máximo de 4 enlaces). Si el
átomo de carbono esta saturado de hidrógenos, la molécula recibe de
nombre hidrocarburo saturado.
Si la molécula tiene un átomo de carbono que tiene un número menor
de enlaces (se enlaza a 3 o menos átomos) se denomina un
hidrocarburo insaturado porque tienen un número menor de enlaces
que el máximo posible para un alcano.
Grado de insaturación

7. Grado de insaturación
Por ejemplo, un compuesto cuya fórmula molecular sea C8H14 necesita
cuatro hidrógenos para llegar a C8H18 (C8H(2 x 8)+2).
La cantidad total de enlaces π y anillos en un alqueno se describe como
el grado de insaturación. Así, el C8H14 tiene dos grados de
insaturación.
Algunos compuestos con fórmula molecular C8H14

8. Cálculo del Grado de insaturación
Compuestos organohalogenados (C, H, X donde X = F, Cl, Br o I). Un
sustituyente halógeno actúa como un reemplazo de para un
hidrógeno en una molécula orgánica. Por lo tanto, puede ser
agregado el número de halógenos al número de átomos de
hidrógeno del hidrocarburo.

9. Cálculo del Grado de insaturación
Compuestos organooxigenados (C, H, O). Un átomo de oxígeno forma
dos enlaces , por lo tanto no afecta la fórmula de un hidrocarburo
equivalente y puede ser ignorado al calcular el grado de
insaturación.

10. Cálculo del Grado de insaturación
Compuestos organonitrogenados (C, H, N). El nitrógeno forma tres
enlaces, entonces los compuestos organonitrogenados tienen un
hidrógeno mas que el hidrocarburo relacionado. Por cada átomo de
nitrógeno se debe restar, entonces, un átomo de hidrógeno para
obtener la fórmula del hidrocarburo equivalente.

11. Cálculo del Grado de insaturación
En Resumen:
• Agregar el número de halógenos al número de átomos de hidrógeno.
• Ignorar el número de oxígenos.
• Restar el número de nitrógenos desde el número de hidrógenos.

12. Nomenclatura de Alquenos

13. Nomenclatura de Alquenos
Los alquenos se nombran utilizando una serie de reglas similares a aquellas para
los alcanos, con el sufijo –eno utilizando en lugar de –ano para identificar la
familia. Hay tres pasos:
Paso 1. Nombre al hidrocarburo principal.
Encuentre la cadena de carbono más larga que contenga el doble enlace y
nombre al compuesto adecuadamente, utilizando el sufijo –eno.

14. Nomenclatura de Alquenos
Paso 2. Numere los átomos de carbono de la cadena.
Comience en el extremo más cercano al enlace doble o, si el enlace doble es
equidistante de los dos extremos, comience en el extremo más cercano al primer
punto de ramificación. Esta regla asegura que los carbonos en el enlace doble
reciban los números más bajos posibles .

15. Nomenclatura de Alquenos
Paso 3. Escriba el nombre completo.
Nombre los sustituyentes de acuerdo con sus posiciones en la cadena y lístelos
en orden alfabético. Indique la posición del enlace doble dando el número del
primer átomo de carbono y posicione el número directamente antes que el
nombre del hidrocarburo principal. Si se presenta más de un enlace doble,
indique la posición de cada uno y utilice los sufijos –dieno, -trieno, y así
sucesivamente.

16. Nomenclatura de Alquenos
Paso 3. Escriba el nombre completo.
Nombre los sustituyentes de acuerdo con sus posiciones en la cadena y lístelos
en orden alfabético. Indique la posición del enlace doble dando el número del
primer átomo de carbono y posicione el número directamente antes que el
nombre del hidrocarburo principal. Si se presenta más de un enlace doble,
indique la posición de cada uno y utilice los sufijos –dieno, -trieno, y así
sucesivamente.

17. Nomenclatura de Alquenos
La IUPAC estableció recomendaciones de nomenclatura en 1993 para colocar el
número que indica la posición del enlace doble inmediatamente antes del sufijo
-eno en lugar de antes del nombre del hidrocarburo principal: por ejemplo,
but-2-eno en lugar de 2-buteno.

18. Nomenclatura de Cicloalquenos
Los cicloalquenos se nombran de manera similar a los alquenos de cadena
abierta pero, debido a que no hay un extremo de la cadena de donde iniciar,
numeramos a los cicloalquenos de tal manera que el enlace doble entre C1 y C2 y
el primer sustituyente tiene un número lo más bajo posible. Nótese que no es
necesario indicar la posición del enlace doble en el nombre porque siempre está
entre C1 y C2. Al igual que con los alquenos de cadena abierta, las nuevas reglas
de nomenclatura, colocan los números que indican la posición del dieno
inmediatamente antes del sufijo.

19. Nomenclatura de Cicloalquenos

20. Nomenclatura de Alquenos
Por razones históricas, hay algunos alquenos cuyos nombres están firmemente
establecidos en el uso común pero no conforme a las reglas, por ejemplo, el
alqueno derivado a partir del etano debería llamarse eteno, pero el nombre
etileno ha sido utilizado por tanto tiempo que lo ha aceptado la IUPAC

21. Nomenclatura de Alquenos

22. 1. De nombre los nombres IUPAC para los siguientes compuestos:
2. Dibuje las estructuras correspondientes de los siguientes nombres IUPAC.
a) 3-etil-2,2-dimetil-3-hepteno
b) 2-metil-1,5-hexadieno
Ejercicios

23. 3. Nombre los siguientes cicloalquenos.
Ejercicios

24. La nomenclatura de los alquinos sigue las reglas generales para hidrocarburos
anteriores. Se utiliza el sufijo –ino, y la posición del enlace triple se indica dando
el número del primer carbono del alquino en la cadena. La numeración de la
cadena principal comienza en el extremo más cercano del triple enlace, lo que lo
que éste recibe el número más bajo posible.
Nomenclatura de Alquinos

25. Los compuestos con más de un triple enlace se llaman diínos, triínos, y así
sucesivamente; los compuestos que contienen enlaces dobles y triples se llaman
eninos (no inenos). La numeración de una cadena de enino comienza desde el
extremo más cercano al primer enlace múltiple, ya sea doble o triple. Cuando
hay una opción en la numeración, los enlaces dobles reciben números menores
que los enlaces triples.
Nomenclatura de Alquinos

26. 1. Nombre los siguientes compuestos:
Ejercicios

27. Isomería cis-trans
de los alquenos

28. Isomería cis-trans de los alquenos
Alcanos (Enlace sigma) Alquenos (Enlace sigma + enlace pi)

29. Isomería cis-trans de los alquenos

30. Isomería cis-trans de los alquenos

31. Isomería cis-trans de los alquenos

32. Isomería cis-trans de los alquenos
Si uno de los carbonos con hibridación sp2 del doble enlace está unido a dos
sustituyentes idénticos, sólo hay una estructura posible para el alqueno. En otras
palabras, no es posible que ese alqueno, con sustituyentes idénticos unidos a
uno de los carbonos con hibridación sp2, tenga isómeros cis y trans.

33. Isomería cis-trans de los alquenos
Debido a que los isómeros cis y trans sólo se pueden interconvertir (en ausencia
de reactivos) cuando la molécula absorbe la energía térmica o luminosa
necesaria para que se rompa el enlace π, la interconversión cis-trans no es un
procedimiento práctico de laboratorio.

34. Para estos compuestos, trace los isómeros cis y trans e indique cuáles son.
Ejercicios

35. La capacidad de ver depende, en parte, de que se produzca una interconversión
cis-trans en los ojos.
Investigue acerca de la proteína opsina y su unión a la molécula cis-restinal en
los bastones de la retina para formar rodopsina y la posterior interconversión
a trans-retinal, desencadenando el impulso nervioso que permite la visión.
Investigación propuesta

36. Reglas de secuencia:
La designación de E,Z en alquenos

37. La designación de E,Z en alquenos
El sistema de nomenclatura cis-trans visto anteriormente sólo funciona con
alquenos disustituidos –compuestos que tienen dos sustituyentes distintos al
hidrógeno en el doble enlace-. Con los enlaces trisustituidos y tetrasustituidos se
necesita un método más general para describir la geometría del enlace doble.
De acuerdo con el Sistema E, Z de nomenclatura, se utiliza un conjunto de reglas
de secuencia para asignar prioridades a los grupos sustituyentes en los carbonos
en el enlace doble. Considerando por separado cada átomo de carbono
doblemente enlazado, las reglas de secuencia se utilizan para decidir cuál de los
dos grupos enlazados es de mayor prioridad.

38. La designación de E,Z en alquenos
Si los grupos con mayor prioridad en
cada carbono están en el mismo lado
del enlace doble, el alqueno se designa
como Z, del alemán zusammen, que
significa “juntos”.
Si los grupos con mayor prioridad están
en lados opuestos, el alqueno se
designa como E, del alemán entgegen,
que significa “opuestos”.

39. La designación de E,Z en alquenos
Estas reglas de designación reciben el nombre de Cahn-Ingold-Prelog en honor a
los químicos que propusieron las reglas de secuencia.

40. La designación de E,Z en alquenos
Regla 1. Considere por separado los carbonos del enlace doble, identifique
los dos átomos directamente unidos y clasifíquelos de acuerdo con el
número atómico. Un átomo con un número atómico más alto recibe una mayor
prioridad que un átomo con un número más bajo; por tanto, los átomos
comúnmente unidos directamente a un enlace doble están asignados en el
siguiente orden.

41. La designación de E,Z en alquenos

42. La designación de E,Z en alquenos
Regla 2. Si no se puede alcanzar una decisión al clasificar los primeros
átomos en el sustituyente, busque en los segundos, terceros o cuartos
átomos alejados de los carbonos del enlace doble hasta que encuentre la
primera diferencia. Un sustituyente –CH2CH3 y un sustituyente –CH3 son
equivalentes por la regla 1debido a que ambos tienen al carbono como el primer
átomo; sin embargo, por la regla 2 el etilo recibe mayor prioridad que el metilo
debido a que el etilo tiene un carbono como su segundo átomo más alto,
mientras que el metilo tiene sólo hidrógeno como su segundo átomo.

43. La designación de E,Z en alquenos

44. La designación de E,Z en alquenos
Regla 3. Los átomos con enlace múltiple son equivalentes al mismo número
de átomos con enlace sencillo; por ejemplo, un sustituyente aldehído (-CH=O),
el cual tiene un átomo de carbono doblemente enlazado a un oxígeno, es
equivalente a un sustituyente que tiene un átomo de carbono sencillamente
enlazado a dos oxígenos.

45. La designación de E,Z en alquenos

46. La designación de E,Z en alquenos

47. Ejercicio: Analice las siguientes estructuras y trabaje con la regla de secuencias
para que se convenza que la asignaciones son correctas:

48. Asigne configuración E o Z a los siguientes alquenos:
Ejercicios

49. Estabilidad de los alquenos

50. Cada carbono con doble enlace en un alqueno tiene tres orbitales con hibridación
sp2 que se encuentran en un plano, en ángulos de 120°.
Estructura de los alquenos

51. La interconversión de isómeros cis y trans no ocurre con frecuencia. A menudo
ocurre cuando se trata un alqueno con un catalizador de ácido fuerte.
Estabilidad de los alquenos
Los alquenos cis son menos estables que sus isómeros trans debido a la tensión
estérica entre los dos sustituyentes más grandes en el mismo lado del enlace
doble

52. Estabilidad de los alquenos

53. Incrementar más el grado de sustitución lleva a una estabilidad aún mayor. Como
regla general, los alquenos siguen este orden de estabilidad:
Estabilidad de los alquenos

54. Son más estables aquellos alquenos (doble enlace) con mayor número de
sustituyentes comparado con aquellos que tienen un número menor.
Son más estables aquellos alquenos (doble enlace) cuyos sustituyentes se
encuentren en posición trans comparado con los alquenos con sustituyentes en
posición cis
Estabilidad de los alquenos