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Curso de Química Orgánica Básica
1. Geometría de los
compuestos de carbono
CH4
Este
compuesto
es el metano
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C
H
H
H
H
CH4
y se representa a
veces en esta
perspectiva espacial
para dar a entender
que su estructura es
tetraédrica
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H
H
H
H
Pero ¿qué es un tetraedro?
C
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H
H
H
H
Si imaginamos un
cubo…
C
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H
H
H
H
y trazamos en dos
caras opuestas sus
diagonales de este
modo…
C
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H
H
H
H
uniendo puntos
obtenemos un
tetraedro
C
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H
H
H
H
En realidad un tetraedro es
una pirámide de base
triangular con todas sus
aristas de la misma longitud
C
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H
H
H
H
H
H
H
H
Los H del CH4 ocupan los
vértices del tetraedro y el C
queda en el centro
C
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H
H
H
H
H
H
H
H ≈ 109,5°
Los ángulos de enlace
H-C-H son de
aproximadamente
109,5 o
C
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H
H
H
H
Esta estructura responde al tipo de
orbitales que usa el C para enlazarse a los
H: híbridos sp3, que como se sabe se
disponen tetraédricamente en el espacio
triplenlace.com
Cada orbital híbrido del C
contiene un electrón que se
aparea con el del H
correspondiente…
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H
H
H
H
y así se forman los
cuatro enlaces C-H
C
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N
H
H
H
Antes de seguir con el
metano diremos que el
amoniaco (NH3) tiene
forma análoga…
NH3 (amoniaco)
triplenlace.com
N
H
H
H
debido a que el N
también forma
orbitales híbridos sp3
triplenlace.com
N
H
H
H
Pero en esta molécula al N
(que tiene 5 electrones de
valencia) le quedan dos
electrones sin compartir…
triplenlace.com
N
H
H
H
que ejercen repulsión sobre los electrones de
los otros tres orbitales. Por eso, los cuatro
orbitales se disponen tetraédricamente (aunque
en este caso no forman un tetraedro regular,
sino algo deformado)
triplenlace.com
O
H
H
En el agua (H2O)
sucede algo
semejante…
H2O (agua)
triplenlace.com
O
H
H
Pero en esta molécula al O (que
tiene 6 electrones de valencia) le
quedan dos pares de electrones sin
compartir…
triplenlace.com
O
H
H
que ejercen repulsión sobre los electrones de
los otros dos orbitales. Por eso, los cuatro
orbitales se disponen tetraédricamente
(aunque, como en el caso del NH3, no forman un
tetraedro regular, sino algo deformado)
triplenlace.com
H
H
H
H
Volviendo al metano…
C
triplenlace.com
esta es una forma más
realista de representarlo
triplenlace.com
A veces también se le agregan
puntos para representar las “nubes
electrónicas”
triplenlace.com
Y para que se reconozcan
inequívocamente las
conectividades entre átomos se
suelen dibujar los “enlaces”,
aunque estos, a diferencia de los
átomos, no tienen
“materialidad”
triplenlace.com
El metano pertenece a la familia de los hidrocarburos,
que constituyen una serie de compuestos formados
exclusivamente por los elementos C y H combinados
en distintas proporciones. El CH4 es el hidrocarburo
más sencillo.
triplenlace.com
El siguiente hidrocarburo más
sencillo de la serie es el etano
(CH3-CH3)
H3C-CH3 (etano)
triplenlace.com
En el etano, los
átomos alrededor
de cada C se dice
que se disponen
“tetraédricamente”
en el espacio,
aunque en realidad
forman pirámides
de base triangular
no regulares
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triplenlace.com
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Cada grupo CH3- se
puede orientar de
diversos modos
respecto al otro
porque es posible la
rotación en torno al
enlace C-C.
En este caso se dice
que el etano se halla
en posición
alternada:
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pero también se pueden
considerar otras
conformaciones como
por ejemplo la forma
eclipsada
triplenlace.com
Ambas estructuras son
entre sí isómeros
conformacionales.
triplenlace.com
Dos compuestos con los mismos átomos e igual
conectividad entre ellos son isómeros
conformacionales si se pueden convertir uno en
otro por simple rotación de enlaces
triplenlace.com
Si en el etano
sustituimos un
H por un
grupo metilo
(CH3-)…
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obtenemos el propano:
(CH3-CH2-CH3)
Los sustituyentes de cada C
se disponen de forma
“tetraédrica” en el espacio
H3C-CH2-CH3
(propano)
triplenlace.com
Nótese que el ángulo C-C-C
en la cadena carbonada es
aproximadamente
tetraédrico
triplenlace.com
El cuarto
elemento de
la serie es el
butano.
Obsérvese que
los C siguen
una
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zigzag
H3C-(CH2)2-CH3
(butano)
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El quinto es el
pentano (de
“penta”, que
en griego
significa
“cinco”
H3C-(CH2)3-CH3
(pentano)
triplenlace.com
Si giramos 120 o
la parte superior
de la molécula
en torno al
enlace
destacado en
verde…
triplenlace.com
obtenemos un isómero
conformacional del pentano
anterior. Lo seguimos
llamando pentano.
H3C-(CH2)3-CH3
(pentano)
triplenlace.com
El sexto
miembro de
la familia es
el hexano
H3C-(CH2)4-CH3
(hexano)
triplenlace.com
Si giramos 120 o
la parte superior
de la molécula
en torno al
enlace
destacado en
verde…
triplenlace.com
Obtenemos otro isómero
conformacional (o
confórmero) del hexano
triplenlace.com
Los átomos de una
molécula no son estáticos,
sino que vibran. Además,
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permiten la rotación.
Se puede hacer una
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de esta molécula para
comprobar cuán
fácilmente unos
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transforman en otros
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triplenlace.com
triplenlace.com
Durante el
movimiento, los
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carbonada tienden
a conservarse
como ángulos
aproximadamente
tetraédricos
Simulación de la dinámica molecular
del hexano a 1000 K durante 0,8 ps
Consideremos de
nuevo este
confórmero del
hexano y veamos
cómo podemos
derivar de él el
hexeno
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Veamos la molécula
en esta forma más
simple
triplenlace.com
Recordemos que
cada carbono tiene
4 electrones de
valencia
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Para entender
cómo se forman
los enlaces en esta
molécula
colocaremos a
todos los C sus
cuatro electrones
de valencia…
triplenlace.com
y a cada H su
electrón de valencia
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Los enlaces se
forman por
emparejamientos
de los electrones
de los C y los de
los H
triplenlace.com
Imaginemos que a
dos C vecinos les
quitamos uno de
sus H a cada uno
triplenlace.com
Cada C quedará con
un electrón sin
emparejar
triplenlace.com
Estos pueden
emparejarse…
triplenlace.com
y formar un enlace
doble
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Enlace
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entre los
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hex-3-eno
1
2
3
4
5
6
El “3” hace
referencia al
primer C de los
dos que
comparten el
doble enlace
triplenlace.com
Para formar un enlace
doble, el C utiliza un
enlace híbrido sp2 y un
orbital p sin hibridar
Los tres orbitales sp2 de cada C
(verdes) están en un plano; el
orbital p (rojo) queda
perpendicular a ese plano
triplenlace.com
triplenlace.com
Por lo tanto, en esta
molécula 6 átomos
quedan en un plano
triplenlace.com
Enlace
doble
Veámoslo con una
representación más
realista
Ángulo
de
aprox.
120 o
triplenlace.com
Cuando un C está
unido por enlace
doble a otro
átomo, todos los
átomos unidos a
ese C están en un
plano
Estos 4
átomos
están
en un
plano
triplenlace.com
Cuando un C está
unido por enlace
doble a otro
átomo, todos los
átomos unidos a
ese C están en un
plano
Estos 4
átomos
también
están en
un plano
triplenlace.com
En realidad, los
dos C que están
unidos por el
enlace doble y los
4 átomos unidos a
ellos están en el
mismo plano
Estos 6
átomos
están en el
mismo
plano
triplenlace.com
En el movimiento de la
molécula, ese plano no
se altera porque no se
puede producir una
rotación en torno a un
doble enlace
triplenlace.com
triplenlace.com
Las vibraciones
tienden a alterar el
plano, pero este
siempre queda
restaurado. Es
decir, los
fragmentos
moleculares a
ambos lados del
enlace doble no
pueden girar en
torno a ese enlace.
Por lo dicho se entenderá que estas dos formas de hexeno
no son confórmeros entre sí, ya que no se pueden
transformar una en otra por una rotación de enlace
triplenlace.com
hex-3-eno
Se dice que son isómeros configuracionales
triplenlace.com
hex-3-eno
Dos moléculas con los mismos átomos e igual conectividad
entre ellos son isómeros configuracionales cuando no se
pueden transformar una en otra por una rotación de enlaces
triplenlace.com
Para saber cuál es Z y cuál es E se observan los átomos (en
círculos verdes) unidos a los C del doble enlace
triplenlace.com
A estos átomos se les asigna una prioridad: es prioritario
el que tiene mayor número atómico (si ambos tuvieran el
mismo, se miran los átomos a los que están enlazados)
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Si los átomos prioritarios quedan al mismo lado del doble
enlace, el isómero es Z (o cis); si quedan a distintos lados
el isómero es E (trans)
(Z)-hex-3-eno (E)-hex-3-eno
triplenlace.com
La disposición tetraédrica se mantiene dentro de lo
posible incluso en los compuestos cíclicos. Por ejemplo en
el ciclohexano, que aquí se muestra en dos vistas
ciclohexano
triplenlace.com
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La simulación de la dinámica de la molécula
permite comprobar que nunca se pone
plana, ya que cada C tiende a dirigir sus 4
enlaces hacia los vértices de un tetraedro
Sin embargo, el
ciclohexa-1,3,5-
trieno (benceno)
mantiene en su
dinámica
molecular la
estructura plana
que es esperable
en esta molécula
debido a los tres
planos que
existen en los
alrededores de los
dobles enlaces
Ciclohexa-1,3,5-trieno
(o benceno)
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triplenlace.com
En conjunto la
estructura es plana
triplenlace.com
Simulación de la
dinámica molecular del
benceno durante 0,7 ps
a 1000 K.
(La posición inicial es la
perpendicular al observador;
después lo giramos para
verlo mejor)
triplenlace.com
Ahora vamos a
tratar el
hexino (que es
un hexano con
un triple
enlace), el cual
podemos
derivarlo del
hexeno
quitándole a
este los H de
estos
carbonos
vecinos
triplenlace.com
Los electrones
desapareados
que quedan
sobre dos
carbonos
pueden
formar un
nuevo enlace
triplenlace.com
triplenlace.com
Esta es una
representación
más
simplificada,
pero no es
realista porque
se sabe que en
la región del
triple enlace la
molécula es
lineal
triplenlace.com
hex-3-ino
Efectivamente, un
enlace triple implica
orbitales híbridos sp,
y estos tienen
simetría lineal como
se puede comprobar
en el acetileno
(H-C ≡ C-H)
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Efectivamente, un
enlace triple implica
orbitales híbridos sp,
y estos tienen
simetría lineal como
se puede comprobar
en el acetileno
(H-C ≡ C-H)
triplenlace.com
Por lo tanto, esta es una representación más realista
del hexino. Se comprueba que la región que contiene al
enlace triple es lineal
triplenlace.com
hex-3-ino
En resumen, para una molécula determinada:
• En la región en la que los C están unidos por
enlaces simples a otros átomos tienden a darse
disposiciones tetraédricas. La cadena va en
zigzag
• La región en que un C está unido por doble
enlace a otro átomo es plana, formando este C y
los átomos a los que está unido un triángulo
• La región en la que hay un enlace triple es lineal
(también si un C está unido a otros dos por dos
enlaces dobles)
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Por ejemplo, esta molécula tiene un enlace triple (óvalo
rojo) y uno doble (círculo verde) y algunos simples
triplenlace.com
non-3-eno-6-ino
Si la movemos observaremos lo dicho sobre las
geometrías lineal, plano-triangular y tetraédrica de
estos enlaces
triplenlace.com
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Los programas para dibujar moléculas suelen seguir
estas reglas, optimizando la forma molecular
independientemente de la que dibujemos de partida
Finalmente comprobaremos cómo es la geometría de
moléculas con heteroátomos (Cl, O, N…)
1
2
3
4 5
6
3,6-dicloro-hex-2-eno
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Los halógenos (F, Cl, Br, I…) simplemente sustituyen a
los H; la geometría es como la vista hasta ahora
triplenlace.com
La región en la que hay un
O unido por doble enlace
a un C es plano-triangular
Ácido (Z)-3-amino-hex-2-enoico
1
2
3
4
5
6
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Un N unido por enlace
simple a un C tiene sus
enlaces en disposición
tetraédrica
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Los O unidos por enlaces
simples a C generan
disposición tetraédrica en
la región alrededor de
ellos
Los O unidos por enlaces
simples a C generan
disposición tetraédrica en
la región alrededor de
ellos
(Es decir, mantienen la
estructura en zigzag de la
cadena)
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triplenlace.com
Prop-1-enil 2-hidroxietil éter
Hemos hablado de isómeros configuracionales y
conformacionales. Consideremos ahora otra gran
familia: los constitucionales (o estructurales), que son
aquellos que se diferencian en la conectividad entre
los átomos
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Por ejemplo, consideremos estos átomos
(representados en posiciones arbitrarias)
triplenlace.com
Si están conectados así forman
el ácido 2-amino-propanoico (la
geometría representada no es la propia de
esta molécula)
triplenlace.com
Pero si lo están de este
modo constituyen la
2-hidroxipropanamida
(la geometría representada no
es la propia de esta molécula)
triplenlace.com
La geometría de las moléculas es fundamental. Por eso,
en el laboratorio se pueden crear en principio
moléculas con cualquier forma que se desee
triplenlace.com
Como este
“nanoputiense”
James M. Tour y Stephanie H. Chanteau:
Synthesis of Anthropomorphic Molecules:
The NanoPutians, J. Org. Chem, 68 (23) 2003
triplenlace.com
http://triplenlace.com/2013/06/23/el-sorprendente-mundo-de-los-
nanoputienses-o-el-poder-de-la-sintesis-quimica-organica/
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Esta molécula se ha obtenido uniendo químicamente
tres partes
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Y cada parte se ha construido mediante síntesis
química. Se empieza con el tronco:
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Después se le
ponen los
brazos…
triplenlace.com
y se prepara químicamente la
molécula para implantarle la
cabeza
triplenlace.com
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Ahora se prepara la parte
inferior del tronco para unirla
al abdomen y piernas
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Estas reacciones conducen a la síntesis del abdomen y a
la implantación de las piernas
triplenlace.com
Finalmente unimos la cabeza y
el tronco con el abdomen más
las piernas
triplenlace.com
El muñeco se puede personalizar con distintas cabezas
obtenidas mediante otras síntesis
triplenlace.com
He aquí una visión más artística de los distintos
personajes que se pueden obtener
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Se han conseguido unir varios nanoputienses a una
superficie de oro mediante puentes de azufre
triplenlace.com
Y formar dímeros bailarines en esta conformación…
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o en esta
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Una visión más realista de dos bailarines
(chico y chica)
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y de un grupo completo de baile
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A los bailarines les gusta jugar al baloncesto con
fulerenos (pelota) y nanotubos de carbono (canasta)
triplenlace.com
Otros prefieren el “deporte rey”
James M. Tour y Stephanie H. Chanteau:
Synthesis of Anthropomorphic Molecules:
The NanoPutians, J. Org. Chem, 68 (23) 2003
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Curso Básico de Química Orgánica
01 – Geometría de los compuestos de carbono
02 – Grupos funcionales, estructura y reactividad orgánica
03 – Formulación y nomenclatura en Química Orgánica
04 – Propiedades y reactividad de hidrocarburos
05 – Halogenuros, alcoholes, éteres y aminas
06 – Compuestos carbonílicos, carboxílicos y derivados,
nitrilos y biomoléculas
Más teoría, ejercicios y prácticas de
Química General, Química Inorgánica Básica,
Química Orgánica Básica, Química Física,
Técnicas Instrumentales…
en
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  • 4. H H H H Pero ¿qué es un tetraedro? C triplenlace.com
  • 6. H H H H y trazamos en dos caras opuestas sus diagonales de este modo… C triplenlace.com
  • 8. H H H H En realidad un tetraedro es una pirámide de base triangular con todas sus aristas de la misma longitud C triplenlace.com
  • 9. H H H H H H H H Los H del CH4 ocupan los vértices del tetraedro y el C queda en el centro C triplenlace.com
  • 10. H H H H H H H H ≈ 109,5° Los ángulos de enlace H-C-H son de aproximadamente 109,5 o C triplenlace.com
  • 11. H H H H Esta estructura responde al tipo de orbitales que usa el C para enlazarse a los H: híbridos sp3, que como se sabe se disponen tetraédricamente en el espacio triplenlace.com
  • 12. Cada orbital híbrido del C contiene un electrón que se aparea con el del H correspondiente… triplenlace.com
  • 13. H H H H y así se forman los cuatro enlaces C-H C triplenlace.com
  • 14. N H H H Antes de seguir con el metano diremos que el amoniaco (NH3) tiene forma análoga… NH3 (amoniaco) triplenlace.com
  • 15. N H H H debido a que el N también forma orbitales híbridos sp3 triplenlace.com
  • 16. N H H H Pero en esta molécula al N (que tiene 5 electrones de valencia) le quedan dos electrones sin compartir… triplenlace.com
  • 17. N H H H que ejercen repulsión sobre los electrones de los otros tres orbitales. Por eso, los cuatro orbitales se disponen tetraédricamente (aunque en este caso no forman un tetraedro regular, sino algo deformado) triplenlace.com
  • 18. O H H En el agua (H2O) sucede algo semejante… H2O (agua) triplenlace.com
  • 19. O H H Pero en esta molécula al O (que tiene 6 electrones de valencia) le quedan dos pares de electrones sin compartir… triplenlace.com
  • 20. O H H que ejercen repulsión sobre los electrones de los otros dos orbitales. Por eso, los cuatro orbitales se disponen tetraédricamente (aunque, como en el caso del NH3, no forman un tetraedro regular, sino algo deformado) triplenlace.com
  • 22. esta es una forma más realista de representarlo triplenlace.com
  • 23. A veces también se le agregan puntos para representar las “nubes electrónicas” triplenlace.com
  • 24. Y para que se reconozcan inequívocamente las conectividades entre átomos se suelen dibujar los “enlaces”, aunque estos, a diferencia de los átomos, no tienen “materialidad” triplenlace.com
  • 25. El metano pertenece a la familia de los hidrocarburos, que constituyen una serie de compuestos formados exclusivamente por los elementos C y H combinados en distintas proporciones. El CH4 es el hidrocarburo más sencillo. triplenlace.com
  • 26. El siguiente hidrocarburo más sencillo de la serie es el etano (CH3-CH3) H3C-CH3 (etano) triplenlace.com
  • 27. En el etano, los átomos alrededor de cada C se dice que se disponen “tetraédricamente” en el espacio, aunque en realidad forman pirámides de base triangular no regulares triplenlace.com
  • 29. triplenlace.com Cada grupo CH3- se puede orientar de diversos modos respecto al otro porque es posible la rotación en torno al enlace C-C.
  • 30. En este caso se dice que el etano se halla en posición alternada: triplenlace.com
  • 31. pero también se pueden considerar otras conformaciones como por ejemplo la forma eclipsada triplenlace.com
  • 32. Ambas estructuras son entre sí isómeros conformacionales. triplenlace.com
  • 33. Dos compuestos con los mismos átomos e igual conectividad entre ellos son isómeros conformacionales si se pueden convertir uno en otro por simple rotación de enlaces triplenlace.com
  • 34. Si en el etano sustituimos un H por un grupo metilo (CH3-)… triplenlace.com
  • 35. obtenemos el propano: (CH3-CH2-CH3) Los sustituyentes de cada C se disponen de forma “tetraédrica” en el espacio H3C-CH2-CH3 (propano) triplenlace.com
  • 36. Nótese que el ángulo C-C-C en la cadena carbonada es aproximadamente tetraédrico triplenlace.com
  • 37. El cuarto elemento de la serie es el butano. Obsérvese que los C siguen una disposición en zigzag H3C-(CH2)2-CH3 (butano) triplenlace.com
  • 38. El quinto es el pentano (de “penta”, que en griego significa “cinco” H3C-(CH2)3-CH3 (pentano) triplenlace.com
  • 39. Si giramos 120 o la parte superior de la molécula en torno al enlace destacado en verde… triplenlace.com
  • 40. obtenemos un isómero conformacional del pentano anterior. Lo seguimos llamando pentano. H3C-(CH2)3-CH3 (pentano) triplenlace.com
  • 41. El sexto miembro de la familia es el hexano H3C-(CH2)4-CH3 (hexano) triplenlace.com
  • 42. Si giramos 120 o la parte superior de la molécula en torno al enlace destacado en verde… triplenlace.com
  • 43. Obtenemos otro isómero conformacional (o confórmero) del hexano triplenlace.com
  • 44. Los átomos de una molécula no son estáticos, sino que vibran. Además, los enlaces simples permiten la rotación. Se puede hacer una simulación de la dinámica de esta molécula para comprobar cuán fácilmente unos confórmeros se transforman en otros gracias a estas rotaciones. triplenlace.com
  • 45. triplenlace.com Durante el movimiento, los ángulos C-C-C en la cadena carbonada tienden a conservarse como ángulos aproximadamente tetraédricos Simulación de la dinámica molecular del hexano a 1000 K durante 0,8 ps
  • 46. Consideremos de nuevo este confórmero del hexano y veamos cómo podemos derivar de él el hexeno triplenlace.com
  • 47. Veamos la molécula en esta forma más simple triplenlace.com
  • 48. Recordemos que cada carbono tiene 4 electrones de valencia triplenlace.com
  • 49. Para entender cómo se forman los enlaces en esta molécula colocaremos a todos los C sus cuatro electrones de valencia… triplenlace.com
  • 50. y a cada H su electrón de valencia triplenlace.com
  • 51. Los enlaces se forman por emparejamientos de los electrones de los C y los de los H triplenlace.com
  • 52. Imaginemos que a dos C vecinos les quitamos uno de sus H a cada uno triplenlace.com
  • 53. Cada C quedará con un electrón sin emparejar triplenlace.com
  • 55. y formar un enlace doble triplenlace.com
  • 56. Enlace doble entre los C 3 y 4 hex-3-eno 1 2 3 4 5 6 El “3” hace referencia al primer C de los dos que comparten el doble enlace triplenlace.com
  • 57. Para formar un enlace doble, el C utiliza un enlace híbrido sp2 y un orbital p sin hibridar Los tres orbitales sp2 de cada C (verdes) están en un plano; el orbital p (rojo) queda perpendicular a ese plano triplenlace.com
  • 59. Por lo tanto, en esta molécula 6 átomos quedan en un plano triplenlace.com
  • 60. Enlace doble Veámoslo con una representación más realista Ángulo de aprox. 120 o triplenlace.com
  • 61. Cuando un C está unido por enlace doble a otro átomo, todos los átomos unidos a ese C están en un plano Estos 4 átomos están en un plano triplenlace.com
  • 62. Cuando un C está unido por enlace doble a otro átomo, todos los átomos unidos a ese C están en un plano Estos 4 átomos también están en un plano triplenlace.com
  • 63. En realidad, los dos C que están unidos por el enlace doble y los 4 átomos unidos a ellos están en el mismo plano Estos 6 átomos están en el mismo plano triplenlace.com
  • 64. En el movimiento de la molécula, ese plano no se altera porque no se puede producir una rotación en torno a un doble enlace triplenlace.com
  • 65. triplenlace.com Las vibraciones tienden a alterar el plano, pero este siempre queda restaurado. Es decir, los fragmentos moleculares a ambos lados del enlace doble no pueden girar en torno a ese enlace.
  • 66. Por lo dicho se entenderá que estas dos formas de hexeno no son confórmeros entre sí, ya que no se pueden transformar una en otra por una rotación de enlace triplenlace.com hex-3-eno
  • 67. Se dice que son isómeros configuracionales triplenlace.com hex-3-eno
  • 68. Dos moléculas con los mismos átomos e igual conectividad entre ellos son isómeros configuracionales cuando no se pueden transformar una en otra por una rotación de enlaces triplenlace.com
  • 69. Para saber cuál es Z y cuál es E se observan los átomos (en círculos verdes) unidos a los C del doble enlace triplenlace.com
  • 70. A estos átomos se les asigna una prioridad: es prioritario el que tiene mayor número atómico (si ambos tuvieran el mismo, se miran los átomos a los que están enlazados) triplenlace.com
  • 71. Si los átomos prioritarios quedan al mismo lado del doble enlace, el isómero es Z (o cis); si quedan a distintos lados el isómero es E (trans) (Z)-hex-3-eno (E)-hex-3-eno triplenlace.com
  • 72. La disposición tetraédrica se mantiene dentro de lo posible incluso en los compuestos cíclicos. Por ejemplo en el ciclohexano, que aquí se muestra en dos vistas ciclohexano triplenlace.com
  • 73. triplenlace.com La simulación de la dinámica de la molécula permite comprobar que nunca se pone plana, ya que cada C tiende a dirigir sus 4 enlaces hacia los vértices de un tetraedro
  • 74. Sin embargo, el ciclohexa-1,3,5- trieno (benceno) mantiene en su dinámica molecular la estructura plana que es esperable en esta molécula debido a los tres planos que existen en los alrededores de los dobles enlaces Ciclohexa-1,3,5-trieno (o benceno) triplenlace.com
  • 76. En conjunto la estructura es plana triplenlace.com
  • 77. Simulación de la dinámica molecular del benceno durante 0,7 ps a 1000 K. (La posición inicial es la perpendicular al observador; después lo giramos para verlo mejor) triplenlace.com
  • 78. Ahora vamos a tratar el hexino (que es un hexano con un triple enlace), el cual podemos derivarlo del hexeno quitándole a este los H de estos carbonos vecinos triplenlace.com
  • 79. Los electrones desapareados que quedan sobre dos carbonos pueden formar un nuevo enlace triplenlace.com
  • 81. Esta es una representación más simplificada, pero no es realista porque se sabe que en la región del triple enlace la molécula es lineal triplenlace.com hex-3-ino
  • 82. Efectivamente, un enlace triple implica orbitales híbridos sp, y estos tienen simetría lineal como se puede comprobar en el acetileno (H-C ≡ C-H) triplenlace.com
  • 83. Efectivamente, un enlace triple implica orbitales híbridos sp, y estos tienen simetría lineal como se puede comprobar en el acetileno (H-C ≡ C-H) triplenlace.com
  • 84. Por lo tanto, esta es una representación más realista del hexino. Se comprueba que la región que contiene al enlace triple es lineal triplenlace.com hex-3-ino
  • 85. En resumen, para una molécula determinada: • En la región en la que los C están unidos por enlaces simples a otros átomos tienden a darse disposiciones tetraédricas. La cadena va en zigzag • La región en que un C está unido por doble enlace a otro átomo es plana, formando este C y los átomos a los que está unido un triángulo • La región en la que hay un enlace triple es lineal (también si un C está unido a otros dos por dos enlaces dobles) triplenlace.com
  • 86. Por ejemplo, esta molécula tiene un enlace triple (óvalo rojo) y uno doble (círculo verde) y algunos simples triplenlace.com non-3-eno-6-ino
  • 87. Si la movemos observaremos lo dicho sobre las geometrías lineal, plano-triangular y tetraédrica de estos enlaces triplenlace.com
  • 88. triplenlace.com Los programas para dibujar moléculas suelen seguir estas reglas, optimizando la forma molecular independientemente de la que dibujemos de partida
  • 89. Finalmente comprobaremos cómo es la geometría de moléculas con heteroátomos (Cl, O, N…) 1 2 3 4 5 6 3,6-dicloro-hex-2-eno triplenlace.com
  • 90. Los halógenos (F, Cl, Br, I…) simplemente sustituyen a los H; la geometría es como la vista hasta ahora triplenlace.com
  • 91. La región en la que hay un O unido por doble enlace a un C es plano-triangular Ácido (Z)-3-amino-hex-2-enoico 1 2 3 4 5 6 triplenlace.com
  • 92. Un N unido por enlace simple a un C tiene sus enlaces en disposición tetraédrica triplenlace.com
  • 94. Los O unidos por enlaces simples a C generan disposición tetraédrica en la región alrededor de ellos Los O unidos por enlaces simples a C generan disposición tetraédrica en la región alrededor de ellos (Es decir, mantienen la estructura en zigzag de la cadena) triplenlace.com
  • 96. Hemos hablado de isómeros configuracionales y conformacionales. Consideremos ahora otra gran familia: los constitucionales (o estructurales), que son aquellos que se diferencian en la conectividad entre los átomos triplenlace.com
  • 97. Por ejemplo, consideremos estos átomos (representados en posiciones arbitrarias) triplenlace.com
  • 98. Si están conectados así forman el ácido 2-amino-propanoico (la geometría representada no es la propia de esta molécula) triplenlace.com
  • 99. Pero si lo están de este modo constituyen la 2-hidroxipropanamida (la geometría representada no es la propia de esta molécula) triplenlace.com
  • 100. La geometría de las moléculas es fundamental. Por eso, en el laboratorio se pueden crear en principio moléculas con cualquier forma que se desee triplenlace.com
  • 101. Como este “nanoputiense” James M. Tour y Stephanie H. Chanteau: Synthesis of Anthropomorphic Molecules: The NanoPutians, J. Org. Chem, 68 (23) 2003 triplenlace.com http://triplenlace.com/2013/06/23/el-sorprendente-mundo-de-los- nanoputienses-o-el-poder-de-la-sintesis-quimica-organica/
  • 103. Esta molécula se ha obtenido uniendo químicamente tres partes triplenlace.com
  • 104. Y cada parte se ha construido mediante síntesis química. Se empieza con el tronco: triplenlace.com
  • 105. Después se le ponen los brazos… triplenlace.com
  • 106. y se prepara químicamente la molécula para implantarle la cabeza triplenlace.com
  • 108. Ahora se prepara la parte inferior del tronco para unirla al abdomen y piernas triplenlace.com
  • 109. Estas reacciones conducen a la síntesis del abdomen y a la implantación de las piernas triplenlace.com
  • 110. Finalmente unimos la cabeza y el tronco con el abdomen más las piernas triplenlace.com
  • 111. El muñeco se puede personalizar con distintas cabezas obtenidas mediante otras síntesis triplenlace.com
  • 112. He aquí una visión más artística de los distintos personajes que se pueden obtener triplenlace.com
  • 113. Se han conseguido unir varios nanoputienses a una superficie de oro mediante puentes de azufre triplenlace.com
  • 114. Y formar dímeros bailarines en esta conformación… triplenlace.com
  • 116. Una visión más realista de dos bailarines (chico y chica) triplenlace.com
  • 117. y de un grupo completo de baile triplenlace.com
  • 118. A los bailarines les gusta jugar al baloncesto con fulerenos (pelota) y nanotubos de carbono (canasta) triplenlace.com
  • 119. Otros prefieren el “deporte rey” James M. Tour y Stephanie H. Chanteau: Synthesis of Anthropomorphic Molecules: The NanoPutians, J. Org. Chem, 68 (23) 2003 triplenlace.com
  • 120. Curso Básico de Química Orgánica 01 – Geometría de los compuestos de carbono 02 – Grupos funcionales, estructura y reactividad orgánica 03 – Formulación y nomenclatura en Química Orgánica 04 – Propiedades y reactividad de hidrocarburos 05 – Halogenuros, alcoholes, éteres y aminas 06 – Compuestos carbonílicos, carboxílicos y derivados, nitrilos y biomoléculas
  • 121. Más teoría, ejercicios y prácticas de Química General, Química Inorgánica Básica, Química Orgánica Básica, Química Física, Técnicas Instrumentales… en triplenlace.com/en-clase

Notas del editor

  1. La reacción SN2 (conocida también como sustitución nucleofílica bimolecular o como ataque desde atrás) es un tipo de sustitución nucleofílica, donde un par libre de un nucleófilo ataca un centro electrofílico y se enlaza a él, expulsando otro grupo denominado grupo saliente. En consecuencia, el grupo entrante reemplaza al grupo saliente en una etapa. Dado que las dos especies reaccionantes están involucradas en esta etapa limitante lenta de la reacción química, esto conduce al nombre de sustitución nucleofílica bimolecular, o SN2. Entre los químicos inorgánicos, la reacción SN2 es conocida frecuentemente como el mecanismo de intercambio. La reacción SN1 es una reacción de sustitución en química orgánica. "SN" indica que es una sustitución nucleofílica y el "1" representa el hecho de que la etapa limitante es unimolecular.1 2 La reacción involucra un intermediario carbocatión y es observada comúnmente en reacciones de halogenuros de alquilo secundarios o terciarios, o bajo condiciones fuertemente acídicas, con alcoholes secundarios y terciarios. Con los halogenuros de alquilo primarios, sucede la reacción SN2, alternativa. Entre los químicos inorgánicos, la reacción SN1 es conocida frecuentemente como el mecanismo disociativo. Un mecanismo de reacción fue propuesto por primera vez por Christopher Ingold y colaboradores en 1940.3