Quimica

1. HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS, ALICÍCLICOS Y AROMÁTICOS
Universidad de Carabobo
Facultad de Ciencias de la Salud
Escuela de Bioanálisis
Química Analítica y Orgánica
Febrero - 2023

2. Característica Compuestos orgánicos Compuestos inorgánicos
Composición
Principalmente formados por
carbono, hidrógeno, oxígeno
y nitrógeno.
Formados por la mayoría de los
elementos de la tabla periódica.
Enlace
Predomina el enlace
covalente.
Predomina el enlace iónico.
Solubilidad
Soluble en solventes no
polares como benceno.
Soluble en solventes polares
como agua.
Puntos de fusión y
ebullición.
Tienen bajos puntos de
fusión o ebullición.
Tienen altos puntos de fusión o
ebullición.
Estabilidad
Poco estables, se
descomponen fácilmente.
Son muy estables.
Velocidad de reacción Reacciones lentas Reacciones casi instantáneas
Compuestos orgánicos e inorgánicos

3. Clasificación y Nomenclatura
H
I
D
R
O
C
A
R
B
U
R
O
S
• Solo contienen C y H
• Hidrocarburos lineales: los átomos de C están unidos uno tas otro.
• Hidrocarburos ramificados: cuando aparecen varias cadenas convergentes de C,
aquí la cadena de mayor longitud se nombra como cadena principal y es la base
para determinar el nombre de los compuestos y los fragmentos que aparecen a
los lados de la cadena principal se les llama sustituyentes.
• Fórmula semidesarrollada: no presenta de manera explícita los enlaces entre C
e H, solo indica los enlaces entre los C y el n de H enlazados a cada C.
• Fórmula Estructural: cada extremo de una línea de enlace representa a 1 C
aunque su símbolo no se muestre ni tampoco los H presentes.

4. Tipos de carbono
PRIMARIO
Está unido a un solo átomo de carbono.
Ejemplo:
CH3-CH2-CH3
SECUNDARIO
Está unido a 2 C
Ejemplo:
CH3-CH2-CH3
TERCIARIO
Está unido a 3 C.
Ejemplo:
CUATERNARIO
Está unido a 4 C.
Ejemplo:

5. Carbono
Tipo de
hibridación
Tipo de enlace Tipo de carbono
a) sp3 Sencillo Primario
b) sp3 Sencillo Cuaternario
c) sp2 Doble Secundario
d) sp Triple Primario
e) sp2 Doble Secundario
f) sp Triple Secundario
TAREA

6. HIDROCARBUROS
ALIFÁTICOS
Compuestos de cadena abierta
Alcanos, Alquenos y Alquinos
“Alifático” = grasa o aceite.
HIDROCARBUROS
CÍCLICOS
Compuestos de Cadena Cerrada.
HIDROCARBUROS
HETEROCÍCLICOS
Compuestos de cadena
cerrada donde al menos 1
átomo del ciclo NO es C
HIDROCARBUROS
AROMÁTICOS
Tipos de hidrocarburos

7. Alcanos
• Hidrocarburos SATURADOS y tienen únicamente enlaces sencillos
• Conforme crece la cadena de C se añade un grupo metilo –CH2-
• Serie homóloga serie de compuestos cuya serie varía por la adición de la
misma unidad estructural. para nombrar su terminación es ano
• Fórmula general CnH2n+2. → alcano de 5 C → C5H [(2 x 5) +2] = C5H12
• P.E. , P.F y densidad  al  el nº de C en la cadena.
• Los primeros 4 son gaseosos, del pentano al hexadecano (16 C) son líquidos,
y a partir del heptadecano (17C) son sólidos

8. Alcanos
F. Molecular Fórmula
Semi-desarrollada
Nombre P.E (°C)
CH4 CH4 metano -162
C2H6 CH3-CH3 etano -89
C3H8 CH3-CH2-CH3 propano -42
C4H10 CH3-CH2-CH2-CH3 butano 0
• Insolubles en agua
• Principal uso de los alcanos es como combustibles debido a la gran
cantidad de calor que se libera en una reacción de combustión
• El 1er. alcano que tiene un isómero es el C4H10 llamado isobutano

9. Alcanos

10. Nomenclatura
Radicales Alquilo
• Si alguno de los alcanos pierde un átomo de H se forma un radical alquilo.
• Estos radicales aparecen como ramificaciones sustituyendo átomos de H de las
cadenas.
• Los radicales alquilo de uso más común son:

11. 4-ETIL-2-METILHEPTANO
5-ISOPROPIL-3- METILNONANO
3-METIL-5-n-PROPILOCTANO

12. 3-ETIL-4-METILHEXANO
I. Escriba la estructura correcta para cada uno de los siguientes nombres.
1) 3-ETIL-2,3-DIMETILPENTANO
2) 2-METILBUTANO
3) 4-ETIL-2,2,5,6-TETRAMETILHEPTANO
4)3-ETIL-4-ISOPROPIL-5-METILHEPETANO
5) 2,3-DIMETLBUTANO
6) 3-METIL-4-PROPILOCTANO
7) 4-ETIL-4-ISOBUTIL-7,7-DIMETILNONANO
Escribe las fórmulas desarrolladas de todos los isómeros del hexano C6H14
Escribe la fórmula de 2,2,4-trimetilpentano.

13. Estructura y propiedades
Ejemplo
Tipo de cadena Lineal Ramificada Cíclica
Fórmula general CnH2n+2 CnH2n+2 CnH2n
Los alcanos
con cuatro o
más carbonos
presentan
isomería
estructural
Butano 2-metilpropano
H
C
H H
H
1.1 Å
109.5 º
C C
H
H
H
H
H
H
1.55 Å
Hibridación sp3

14. El número de isómeros crece rápidamente con el número de átomos de
carbono del alcano
Tipos de átomos de carbono según la sustitución
Número átomos C
Posibles
Isómeros
1-3 1
4 2
5 3
6 5
7 9
8 18
9 35
10 75
15 4,347
20 366,319
Alcanos. Isomería

15. Propiedades físicas
Punto de ebullición
El punto de ebullición aumenta con el
tamaño del alcano porque las fuerzas
intramoleculares atractivas (fuerzas de
Van der Waals y de London) son más
efectivas cuanto mayor es la superficie de
la molécula.
La superficie efectiva de contacto entre
dos moléculas disminuye cuanto más
ramificadas sean éstas.
Las fuerzas intermoleculares son menores
en los alcanos ramificados y tienen puntos
de ebullición más bajos.

16. Cicloalcanos
Ciclopropano C3H6
Ciclobutano C4H8
Fórmula general: CnH2n
Piretrinas
Prostaglandinas
Levonorgestrel
Testosterona
Colesterol

17. Monoterpenos, con 10 átomos de carbono, están presentes en muchas esencias de las
plantas
(-)-Mentol (p.f. 44ºC)
Es el principal componente
de la esencia de menta. Es
un sólido blanco de sabor
ardiente, cristalizado en
grandes prismas que
funden a 440C. El líquido
hierve a 2120C. El mentol
tiene propiedades
ligeramente anestésicas o,
mejor, refrescantes. Se
emplea como
antipruriginoso en
dermatología, y como
discretísimo anestésico en
otorrinolaringología, para el
tratamiento de la faringitis.
S-(-)-limoneno (p.eb.
176ºC)
El limoneno se
presenta en tres
formas, dextrógira,
levógira y racémica. El
limoneno levógiro (-)
se extrae de la cáscara
de la naranja y le
confiere su olor
característico.
R-(+)-limoneno
(p.eb. 176ºC)
El limoneno
dextrógiro (+)
abunda en la
naturaleza. Es un
líquidio aceitoso
que puede
extraerse
fácilmente de la
cáscara del limón y
responsable de su
olor.
Alcanfor (p.f. 180ºC)
Sustancia sólida,
cristalina, volátil, de
sabor ardiente y olor
característico, que se
haya en el alcanforero y
otras lauráceas. Es un
anestésico ligero en uso
tópico (alcoholes
alcanforados).
Cicloalcanos

18. 1-bromo-1-
bromometilciclohexano
1-bromo-2-etil-4-
hexilciclopentano
1-bromo-
1-(2-bromoetil)ciclohexano (2-metilciclopropil)ciclohexano
1-bromo-
1-(1-bromoetil)ciclohexano
1-ciclopropil-
3-metilciclohexano
Cicloalcanos. Nomenclatura

19. Los cicloalcanos con dos o más sustituyentes pueden poseer
isomería geométrica:
cis-1,2-dimetilciclopropano trans-1,2-dimetilciclopropano
Cicloalcanos. Isomería

20. Estructura de los cicloalcanos. Teoría de las tensiones
Las moléculas de los cicloalcanos son más inestables que las de los alcanos lineales de
igual número de átomos de carbono.
(CH2)n
n
Calculado Experimental
Diferencia
(Tensión total)
Tensión por CH2
3 -472.2 -499.8 27.6 9.2
4 -629.6 -655.9 26.3 6.6
5 -787.0 -793.5 6.5 1.3
6 -944.4 -944.5 0.1 0.0
7 -1101.8 -1108.2 6.4 0.9
8 -1259.2 -1269.2 10.0 1.3
9 -1416.6 -1429.5 12.9 1.4
10 -1574.0 -1586.0 14.0 1.4
11 -1731.4 -1742.4 11.0 1.1
12 -1888.8 -1891.2 2.4 0.2
14 -2203.6 -2203.6 0.0 0.0

21. CICLOBUTANO
Se observa rápida interconversión de
una forma plegada a otra. Con esta
distorsión se alivia parcialmente la
tensión producida por los ocho
hidrógenos eclipsados.
C
C
H H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
H
H
H H
H
H
H
C
C
C
H
rápido
107º
1.551A
1.109A
CICLOPENTANO
H
H
H
H
H H
H
H H
H
Si fuera plano los ángulos
serían de 108º, cercanos a los
del tetraedro. Sin embargo, tal
disposición plana poseería
diez interacciones H-H
eclipsadas
El plegamiento del anillo
reduce este efecto, tal
como se indica en la
estructura. Aunque el
plegamiento libera
tensión torsional,
también aumenta la
tensión angular
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
conformación de sobre
conformación de media silla
Cicloalcanos. Teoría de las Tensiones (Baeyer, Nobel en 1905)

22. CONFORMACIONES DEL CICLOHEXANO
El ciclohexano es especial puesto que no tiene tensión de anillo.
Si el ciclohexano fuera plano, el anillo
tendría un ángulo interno de 120º, muy
inadecuado para un hibridación sp3.
Además, todos los hidrógenos estarían
eclipsados
En realidad el ciclohexano no es plano sino
que adopta una conformación
denominada silla, donde los ángulos
internos son próximos a los ideales de la
hibridación sp3. En esta conformación
todos los hidrógenos están alternados.

23. En el ciclohexano se distinguen dos tipos de enlaces con átomos de hidrógeno según su
posición relativa dentro de la molécula:
- Ecuatoriales: dispuestos a lo largo del plano ecuatorial de la molécula (6)
- Axiales: dispuestos perpendicularmente al plano de la molécula (3 + 3)
CONFORMACIONES DEL CICLOHEXANO

24. Conformación de bote
Tensión en enlaces
Dos enlaces eclipsados
Dos hidrógenos con
problemas estéricos
Conformación de bote torcido
Pequeña tensión en enlaces
Dos enlaces parcialmente
eclipsados
Dos hidrógenos con pequeños
problemas estéricos
Conformación de silla
Sin tensión en enlaces
Sin enlaces eclipsados
Hidrógenos sin
problemas estéricos
Debido a la libertad de giro de los enlaces
simples C-C el ciclohexano tiene otras
conformaciones además de la de silla
CONFORMACIONES DEL CICLOHEXANO

25. Equilibrio entre confórmeros
Conformaciones del ciclohexano sustituido
Los sustituyentes son menos estables en disposición axial debido a la interacción
con los grupos metileno en posiciones 3 y 5. Dependiendo del tamaño del
sustituyente la interacción será más o menos severa y el valor de la energía
conformacional será más o menos grande.

26. Isómero 1,2 trans
Isómero 1,2 cis
Conformaciones de los ciclohexanos 1,2 disustituidos

27. Isómero 1,2 cis
Isómero 1,2 trans
Las dos conformaciones
son igual de estables
Más estable
1,2-dimetilciclohexano
Las dos conformaciones
NO son igual de
estables
Conformaciones de los ciclohexanos 1,2 disustituidos. Estabilidad

28. Isómero 1,4 trans
Isómero 1,4 cis
En cada caso el equilibrio conformacional estará desplazado hacia la forma
silla que menos sustituyentes tenga en axial y/o la que tenga el sustituyente
de mayor energía conformacional en disposición ecuatorial.
Conformaciones de los ciclohexanos 1,4 disustituidos

29. Isómero 1,3 trans
Isómero 1,3 cis
Conformaciones de los ciclohexanos 1,3 disustituidos

30. 1,3 -dimetilciclohexano
Isómero 1,3 cis
Isómero 1,3 trans
Conformaciones de los ciclohexanos 1,3 disustituidos. Estabilidad

31. Cicloalcanos policíclicos
Cicloalcanos fusionados Cicloalcanos puenteados
La decalina es en realidad como dos ciclohexanos
sustituídos en 1,2. Por tanto tiene dos isómeros:
El norbornano puede considerarse
como dos ciclopentanos que tienen
tres carbonos comunes o como un
ciclohexano que tiene un puente
metileno en posiciones 1,4. La
molécula es muy rígida, no puede
adoptar una conformación silla y
tiene tensión de anillo y de
eclipsamiento.
Cicloalcanos

32. La combustión : oxidación rápida que ocurre a temperaturas elevadas, en la cual los alcanos se
convierten en dióxido de carbono y agua.
El craqueo catalítico de hidrocarburos de
cadena larga, a temperaturas elevadas,
produce hidrocarburos más pequeños.
En el caso del hidrocraqueo, se agrega
hidrógeno para producir hidrocarburos
saturados; el craqueo sin hidrógeno da
como resultado mezclas de alcanos y
alquenos.
Reacciones de los alcanos

33. Rx con halógenos (F2, CI2, Br2, I2) para formar haluros de alquilo.
Se necesita calor o luz ultravioleta para iniciar esta halogenación.
Reacciones de los alcanos
Reacción en cadena de radicales libres
1. Iniciación → intermediario reactivo.
2. Propagación: intermediario reactivo reacciona con una molécula estable para formar un
producto y otro intermediario reactivo
3. Terminación: las reacciones colaterales destruyen a los intermediarios reactivos y
tienden a disminuir o a detener la reacción.

34. Alquenos, cicloalquenos y dienos
• Hidrocarburos insaturados lineales o ramificados que tienen al menos 1 doble enlace
• Para nombrarlos se sustituye terminación es eno
• Fórmula general CnH2n → alqueno de 5 C → C5H [(2 x 5)] = C5H10
• A partir del alqueno con 4 C se presentan isómeros basados en la posición del doble
enlace.
• Se obtienen del petróleo crudo y mediante la deshidrogenación de alcanos
(Reacción de eliminación).

35. Alquenos, cicloalquenos y dienos
Alquenos → CnH2n
Cicloalquenos → CnH2n-2
Dienos → CnH2n-2

36. Alquenos
F. Molecular Fórmula
Semi-desarrollada
Nombre P.E (°C)
C2H4 CH2=CH2 eteno gas
C3H6 CH3-CH=CH2 propeno gas
C4H8 CH2=CH-CH2-CH3 1-buteno gas
C4H8 CH3-CH=CH-CH3 2-buteno gas
Hasta 16 C son líquidos y después sólidos
Poco solubles en agua, solubles en Ac. Sulfúrico y en solventes no-polares
Principal uso de los alquenos como materia prima para los plásticos

37. El doble enlace tiene dos componentes: el σ y el π. Los dos átomos de carbono que
comparten el enlace tienen una hibridación sp2, hibridación resultante de la mezcla
de un orbital 2s y dos orbitales 2p, lo cual conduce a la formación de tres orbitales sp2
de geometría trigonal plana. Al combinarse estos orbitales sp2 los electrones
compartidos forman un enlace σ, situado entre ambos carbonos.
Estructura electrónica del enlace

38. Polaridad
Dependiendo de la estructura, puede aparecer un momento dipolar débil. El enlace alquilo-
alquenilo está polarizado en la dirección del átomo con orbital sp2 →los electrones situados
en orbitales híbridos con mayor componente s están más ligados al núcleo que los p, por
tanto el orbital sp2 es ligeramente atrayente de electrones y aparece una polarización neta
hacia él.
Propiedades físicas
Acidez
El carbono alquenílico tiene mayor acidez frente a los alcanos, debido también a la polaridad
del enlace

39. Nomenclatura ALQUENOS
Los C que forman el doble enlace, siempre deben formar parte de la cadena principal y
la numeración se inicia por el extremo más cercano al enlace doble.
4-METIL-1-HEPTENO
6-ETIL-4-ISOPROPIL-7-METIL-3-OCTENO

40. Deshidrohalogenación
CH3CH2Br + KOH → CH2=CH2 + H2O + KBr
Deshidratación
La eliminación de agua a partir de alcoholes, por ejemplo:
CH3CH2OH + H2SO4 → CH3CH2OSO3H + H2O → H2C=CH2 + H2SO4 + H2O
Deshalogenación
BrCH2CH2Br + Zn → CH2=CH2 + ZnBr2
Pirólisis (con calor)
CH3(CH2)4CH3 → CH2=CH2 + CH3CH2CH2CH3
Alquenos. Síntesis

41. Hidrohalogenación: se refiere a la reacción con halógenos hidrogenados formando alcanos
halogenados
CH3CH2=CH2 + HX → CH3CHXCH3
Estas reacciones deben seguir la Regla de Markownikoff de enlaces dobles.
Alquenos. Reacciones
Hidrogenación: se refiere a la hidrogenación catalítica (usando Pt, Pd, o Ni) formando
alcanos del modo CH2=CH2 + H2 → CH3CH3.
Polimerización: una de las reacciones en el mundo de las industrias formando polímeros del
modo CH2=CH2 → polímero (polietileno en este caso).
Halogenación: se refiere a la reacción con halógenos (representados por la X) del modo
CH2=CH2 + X2 → XCH2CH2X. Por ejemplo, halogenación con bromo:

43. El protón siempre se adiciona al carbono menos sustituido del alqueno, para generar el
carbocatión más estable.
Alquenos. Regla de Markovnikov
Este enunciado se conoce
como regla de
Markovnikov y es
aplicable a todas las
adiciones electrófilas en
las que se generan
carbocationes.

44. La regla de Markovnikov se basa en la estabilidad del carbocatión formado. Cuando el
protón se une al carbono menos sustituido se obtiene el carbocatión en la posición más
sustituida y por tanto más estable.
Para recordar…
Formación del carbocatión más estable
El carbocatión primario por su
escasa estabilidad no llega a
formarse.
La reacción es regioselectiva
Markovnikov por ir el
hidrógeno al carbono
menos sustituido del
alqueno.

45. Alquenos. Adición Anti - Markovnikov
Adición Markovnikov
Adición Anti - Markovnikov

46. Alquinos
• Hidrocarburos insaturados que tienen al menos 1 triple enlace
• Se nombran como el alcano del que provienen, cambiando la terminación ano
por ino
• Fórmula general CnH2n-2 → alquino de 5 C → C5H [(2 x 5) -2] = C5H8
• A partir del alquino con 4 C se presentan isómeros basados en la posición del
triple enlace.
• Se obtienen del petróleo crudo y mediante la deshidrogenación de alcanos.
• Hasta 15 C son líquidos y después sólidos
F. Molecular Fórmula
Semi-desarrollada
Nombre P.E (°C)
C2H2 CHCH Etino ó acetileno Gas
C3H4 CHC-CH3 propino gas
C4H6 CHC-CH2-CH3 1-butino Líquido
C4H6 CH3-CC-CH3 2-butino Líquido

47. Son insolubles en agua, pero bastante solubles en disolventes orgánicos usuales y de baja
polaridad: éter, benceno, tetracloruro de carbono
Alquinos. Propiedades físicas
Son menos densos que el agua y sus puntos de ebullición muestran el aumento usual con
el incremento del número de carbonos y el efecto habitual de ramificación de las cadenas.
Los puntos de ebullición son casi los mismos que para los alcanos o alquenos con el mismo
esqueleto carbonado.
Estructuras simplificadas: Se proyecta una línea recta que abarca 3 átomos de carbono si el
triple enlace es terminal. Cuando es interno abarca 4 C

48. Alquinos. Reacciones
Hidrogenación
Halogenación e Hidrohalogenación

49. Nomenclatura de ALQUINOS
Los C que forman triple enlace, siempre deben formar parte de la cadena principal y la
numeración se inicia por el extremo más cercano al enlace triple
6-ETIL-3-METIL-3-NONINO
7-CLORO-6-ETIL-6-METIL-1-HEPTINO

50. Nomenclatura de ALQUINOS
Cuando hay al mismo tiempo dobles y triples enlaces C-C, se escoge la cadena
mas larga que contenga ambas insaturaciones.
Si el compuesto contiene enlaces dobles y triples la cadena principal será la que
contenga el mayor numero de enlaces dobles y triples.
La cadena principal se numera de manera que los localizadores de los enlaces
dobles y triples sean los más bajos posibles, aunque sea más bajo el localizador
del triple enlace.
En caso de opción el doble enlace tiene preferencia sobre el triple enlace.

51. HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
• Relacionados estructuralmente con el benceno
• Sustituyendo los H en el benceno se pueden obtener múltiples compuestos .

52. Al principio, la palabra aromático se
aplicaba a sustancias de olor agradable
pero ahora esta palabra describe al
benceno, sus derivados y otros
compuestos que exhiben propiedades
químicas semejantes.
En la actualidad la fuente principal de
hidrocarburos aromáticos, es la
refinación del petróleo.
Hidrocarburos Aromáticos
Son compuestos orgánicos que tiene C e H pero formando parte de anillos
mononucleares o polinucleares condensados, cuyas estructuras y comportamiento
químico son similares al Benceno

53. Los derivados monosustituidos del benceno se nombran anteponiendo el nombre del
sustituyente a la palabra benceno
Hidrocarburos aromáticos. NOMENCLATURA
Si solo hay un grupo en el anillo, no es necesaria la numeración para establecer su
posición.
Si hay dos grupos en el anillo, se usa la designación tradicional:
• orto- u- o- para disustitución 1,2
• meta-o-m-para disustitución 1,3
• para-o-p-para disustitución 1,4
Si hay tres o más grupos en el anillo se asignan números de tal manera que su suma sea la
mínima.

54. Tienen un total de 4n+2 electrones pi en el anillo.
Los dobles enlaces resonantes de la molécula deben estar conjugados y que se den al menos
dos formas resonantes equivalentes.
La molécula debe ser cíclica
Debe ser plana o casi plana
Cada átomo que forma parte del ciclo debe tener hibridación sp2
Hidrocarburos aromáticos. Regla de Hückel
n Regla de Huckel
(4n+2)
Nº de
Huckel
0 4 x 0 +2 2 e pi
1 4 x 1 +2 6
2 4 x 2 +2 10
3 4 x 3 +2 14
4 4 x 4 +2 18

55. Hidrocarburos aromáticos. Regla de Hückel.
Heterociclos
El par de electrones pi del elemento diferente en el heterociclo participa en la nube pi
del anillo, sin embargo el par e- señalado no participa en la nube aromática por no estar
en el mismo plano

56. Aromáticos. Propiedades físicas y reacciones
Compuestos No Polares, con fuerzas intermoleculares débiles, insolubles en agua, solubles
en solventes polares. INFLAMABLES.
Poco reactivos. No responden a las reacciones de adición y de oxidación
Reacciones de Sustitución electrofílica aromática en presencia de catalizadores