Este documento trata sobre isomería cis-trans y estereoisomería en compuestos orgánicos. Explica que los compuestos cuyos átomos están conectados en el mismo orden pero difieren en su orientación tridimensional se llaman estereoisómeros. Además, señala que las estructuras cíclicas pueden presentar isomería debido a la posibilidad de tener dos caras, dando lugar a isómeros cis y trans.

1. Química Orgánica
Avanzada
Hector Javier Rojas Saenz

2. Isomeria cis y trans
Estructuras ciclicas, los cicloalcanos
tienen dos caras: superior e inferior
esto da lugar a la posibilidad de
isomeria.
1,2-dimetilciclopropano
Ninguno se puede interconvertir en el
otro sin romper y restablecer enlaces
químicos.

3. Compuestos cuyos átomos están conectados en el mismo orden,
pero que difieren en su orientación tridimensional se llaman
estereoisómeros

6. Identificación de grupos funcionales
Alqueno

7. Enlace sencillo

8. Doble enlace a oxigeno
aldehído cetona ácido carboxílico
halogenuro de ácido éster amida
nitrilo

10. Prefijo Sufijo Terminación
Nº de Tipo de Grupo funcional
Carbonos enlace
Sufijo Enlace(s)
an Simples
en Doble(s)
in Triple(s)
Terminación Grupo
funcional
O No presentan
grupo funcional
ya que son
hidrocarburos.
oico, ol, al, ona Depende del
grupo funcional

16. vitamina C cafeína

18. Dada la siguiente estructura
Indicar
a) los grupos funcionales presentes.
b) en los el carácter 1º, 2º, 3º y 4º de los carbonos señalados.
c) en los la hibridación del átomo señalado.
d) en los enlaces señalados con número (1-5) si la unión es
covalente no polar (NP) o polar (P), y el tipo de enlace que los une
(σ y/o π).

21. a) Calcular el pKa del acido fenilacetico y el Ka del acido propionico
b) ¿Cual de estos es un ácido mas fuerte?
c) Prediga si el siguiente equilibrio hacia donde esta favorecido

23. Para cada uno de los siguientes compuestos, dibujar las formas resonantes. Indicar
cual estructura resonante tienen mayor y menos contribución o si son de la misma
energía.

24. Escribe la carga formal de los diferentes átomos(excepto H) de cada
molécula

25. Cual es la hibridación de cada uno de los átomos señalados
Cual de los enlaces señalados es mas corto en cada molécula
Indica la hibridación de los atomos de C,N y O en cada molécula

26. Enlista los siguientes acidos carboxilicos en orden decreciente de
acidez
¿Como afecta o influye la presencia de un sustituyente
electronegativo como el Cl en la acidez?
¿Cómo afecta la posición del sustituyente Cl en la acidez?

27. Isomería geométrica o CIS–TRANS ó
diastereómeros:
 Aparecen en pares de ahí cis-trans, la presentan
aquellos compuestos que tengan enlaces sin
libertad de giro (los dobles enlaces y los enlaces
simples de los ciclos) y dos sustituyentes iguales
(uno en cada carbono).
 El 2-buteno si tendría isomería cis-trans, pero el 1-
buteno no.
 El 1,2-dicloroeteno si tendría isomería cis-trans,
pero el 1,1-dicloroeteno no.

29. Isomería óptica ó Estereoisomería:
 Se diferencian en la estructura espacial de sus
átomos. Los isómeros ópticos o enantiómeros con
compuestos cuyas fórmulas son imágenes
especulares no superponibles. Tienen la propiedad
de desviar el plano de vibración de la luz
polarizada, uno hacia la derecha (dextrógiro) y otro
hacia la izquierda (levógiro).
 Para que exista este tipo de isomería se precisa la
existencia de carbonos asimétricos.
 Carbono asimétrico o quiral es aquel que tiene los
4 sustituyentes distintos.

31. Actividad óptica

33. LA CATASTROFE DE LA
TALIDOMIDA
2-(2,6-dioxopiperidin-3-il)isoindol-1,3-diona

36. Reglas de
secuencia para
especificar la
configuración R, S

37. Reglas de
secuencia:
asignación E,Z en
alquenos

38. Los alquenos son hidrocarburos que
contienen enlaces dobles carbono-carbono.
Se emplea frecuentemente la palabra olefina
como sinónimo.

39. Los alquenos se nombran remplazando la
terminación -ano del correspondiente alcano
por -eno. Los alquenos más simples son el
eteno y el propeno, también llamados etileno
y propileno a nivel industrial.

40. Regla 1:
Se elige como cadena principal la de mayor
longitud que contenga el doble enlace. La
numeración comienza en el extremo que
otorga al doble enlace el menor localizador.

41. Regla 2:
El nombre de los sustituyentes precede al de la
cadena principal y se acompaña de un
localizador que indica su posición en la
molécula. La molécula se numera de modo
que el doble enlace tome el localizador más
bajo.

42. Regla 3:
Cuando hay varios sustituyentes se ordenan
alfabéticamente y se acompañan de sus
respectivos localizadores

43. Regla 4:
Cuando el doble enlace está a la misma
distancia de ambos extremos, se numera para
que los sustituyentes tomen los menores
localizadores.

44. Regla 5:
En compuestos cíclicos resulta innecesario
indicar la posición del doble enlace, puesto
que siempre se encuentra entre las posiciones
1 y 2.

46. Los alquinos son hidrocarburos que
contienen enlaces triples carbono-carbono.
La fórmula molecular general para alquinos
acíclicos es CnH2n-2 y su grado de
insaturación es dos. El acetileno o etino es el
alquino más simple,

47. Regla 1:
Los alquinos responden a la fórmula CnH2n-2 y
se nombran sustituyendo el sufijo -ano del
alca-no con igual número de carbonos por -
ino.

48. Regla 2:
Se elige como cadena principal la de mayor
longitud que contiene el triple enlace. La
numeración debe otorgar los menores
localizadores al triple enlace.

49. Regla 3:
Cuando la molécula tiene más de un triple
enlace, se toma como principal la cadena que
contiene el mayor número de enlaces triples y
se numera desde el extremo más cercano a
uno de los enlaces múltiples, terminando el
nombre en -diino, triino, etc.

50.  Regla 4:
Si el hidrocarburo contiene dobles y triples
enlaces, se procede del modo siguiente:
1. Se toma como cadena principal la que
contiene al mayor número posible de enlaces
múltiples, prescindiendo de si son dobles o
triples.
2. Se numera para que los enlaces en conjunto
tomen los localizadores más bajos. Si hay un
doble enlace y un triple a la misma distancia de
los extremos tiene preferencia el doble.
3. Si el compuesto tiene un doble enlace y un
triple se termina el nombre en -eno-ino; si tiene
dos dobles y un triple, -dieno-ino; con dos
triples y un doble la terminación es, -eno-diino

54. CnH2n alquenos CnH2n+2 alcanos
Cada anillo o doble enlace en una molécula corresponde a una
perdida de dos hidrógenos respecto a la formula de su alcano
CnH2n+2
Molécula de peso molecular = 82
6 C = 72
10 H = 10
C6H10
H14 – H10 = 2H2

56. C3 H8 O
C3 H6 O
C + 1 - 0.5 * (H + X - N)

59. Son hidrocarburos derivados del benceno. El
benceno se caracteriza por una inusual
estabilidad, que le viene dada por la
particular disposición de los dobles enlaces
conjugados.

61. Cuando el benceno lleva un sustituyente se
nombra primero dicho sustituyente seguido
de la palabra "-benceno".
clorobenceno, metilbenceno (tolueno) y nitrobenceno

62. Algunos derivados del benceno con
nombre propio
CH3 tolueno
OH fenol
COOH ácido benzoico
CHO benzaldehído
CONH2 benzamida

63.  Si son dos los sustituyentes se indica su posición
relativa dentro del anillo bencénico mediante los
números 1,2; 1,3 ó 1,4, teniendo el número 1 el
sustituyente más importante. Sin embargo, en estos
casos se usan los prefijos "orto", "meta" y "para"
para indicar esas mismas posiciones del segundo
sustituyente.
1. 1,2-dimetilbenceno, (o-dimetilbenceno) o (o-xileno)
2. 1,3-dimetilbenceno, (m-dimetilbenceno) o (m-xileno)
3. 1,4-dimetilbenceno, (p-dimetilbenceno) o (p-xileno)

64. En el caso de haber más de dos
sustituyentes, se numeran de forma que
reciban los localizadores más bajos, y se
ordenan por orden alfabético. En caso de
que haya varias opciones decidirá el orden
de preferencia alfabético de los radicales.
1-etil-2,5-dimetil-4-propilbenceno

65. Cuando el benceno actúa como sustituyente
de otra cadena se utiliza con el nombre de
"fenilo".
4-etil-1,6-difenil-2-metilhexano

66. Reactividad de los compuestos orgánicos
Se debe a los grupos funcionales.
 Por alta densidad electrónica (doble o triple enlace)
 Por fracción de carga positiva en el átomo de
carbono (enlaces C–Cl, C=O, C N)
Ruptura de enlaces de alta energía.
 homolítica (por la presencia de radicales libres)
 heterolítica (el par electrónico va a un átomo)
Desplazamientos electrónicos.

67. Desplazamientos electrónicos.
Efecto inductivo:
“Desplazamiento parcial del par
electrónico en enlace sencillo “ ” hacia
el átomo más electronegativo
provocando fracciones de carga”.
Efecto mesómero o resonancia:
“Desplazamiento del par de electrones
“ ” del doble enlace hacia uno de los
átomos por la presencia de pares
electrónicos cercanos”.

68. Efecto inductivo
 El hidrógeno se toma como referencia
(no provoca efecto inductivo)
Grupos que retiran electrones.
Ejemplos: –NO2, – COOH, – X (halógeno), –OH...
Grupos que aportan electrones.
Ejemplos: –CH3, –CH2–CH3, –C(CH3), –COO–,
–O–...
Se transmite a lo largo de la cadena a enlaces
adyacentes, aunque cada vez más débilmente.

72. ΔGº Cambio de energía libre de Gibbs
Diferencia de energías de los reactivo y los productos
ΔGº (-) reacción exergonica ΔGº (+) reacción endergonica
Favorable espontanea No favorable, no sucede por si sola
ΔHº Cambio de entalpía
Calor de reacción o diferencia de energía entre los enlaces que se rompen y
los que se forman en una reacción
ΔHº (-) reacción exotérmica ΔHº (+) reacción endotérmica
Desprende calor Absorbe calor
ΔSº Cambio de entropía
Cambio de desorden molecular durante una reacción durante una reaccíón
ΔSº (-) el desorden disminuye ΔSº (+) el orden aumenta

74. Espontanea y rápida Espontanea y lenta
No espontanea y rápida No espontanea y lenta

75. Adición de HBr a dobles enlaces

76. Estado de transición ‡

77. Intermediarios

79. Tipos de reactivos
o Homolíticos: Radicales libres.
Son especies químicas que tienen átomos con electrones
desapareados.
Se forman en la reacciones con ruptura homolítica.
o Nucleófilos: Tienen uno o más pares de
electrones libres (bases de Lewis).
Atacan a partes de molécula con deficiencia de electrones.
o Electrófilos: Tienen orbitales externos
vacíos (ácidos de Lewis)
Atacan a zonas con alta densidad electrónica (dobles o triples
enlaces)

81. NUCLEÓFILOS ELECTRÓFILOS
 R–OH  H+
 R–O–  NO2+
 H2O  NO+
 R–NH2  BF3, AlCl3
 R–C N  cationes metálicos: Na+
 R–COO–  R3C+
 NH3  SO3
 OH–  CH3Cl, CH3–CH2Cl
 halogenuros: Cl–, Br–  halógenos: Cl2 , Br2

82. Mecanismos básicos de reacciones orgánicas.
• Reacciones bimoleculares:
• Cinética de segundo orden ( v = k [A]·[B])
• Ocurren en una sola etapa la ruptura de
enlaces y la formación de los nuevos.
• Reacciones unimoleculares:
• Cinética de primer orden (v = k [A])
• Se rompen primero los enlaces (etapa lenta)
y después se forman los nuevos (etapa
rápida).

83. Reacciones químicas principales
 Sustitución:
 un grupo entra y otro sale.
 CH3–Cl + H2O CH3–OH + HCl
 Adición: a un doble o triple enlace
 CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl–CH2Cl
 Eliminación: de un grupo de átomos.
 Se produce un doble enlace o triple enlace
 CH3–CH2OH CH2=CH2 + H2O
 Redox: (cambia el E.O. del carbono).
 CH3OH + ½ O2 HCHO + H2O

84. Cloración del metano
Esta reacción puede continuar, en cada etapa se necesita luz o calor.
Se obtiene una mezcla de productos clorados.

85. Monocloración del metano.
Cuando se estudia la cloración del metano, se ha de considerar la
primera reacción de formación de clorometano (nombre común, cloruro
de metilo). Esta reacción es una sustitución: el cloro no se añade al
metano, sino que un átomo de cloro es sustituido por un átomo de
hidrógeno, dando como subproducto HCl.

86. Ruptura homolítica del cloro.
En la figura se muestra la ruptura de una molécula de cloro por la
absorción de un fotón de luz.
El paso de iniciación de la reacción de la cloración es la ruptura
homolítica del enlace Cl-Cl para formar dos radicales de cloro. La
ruptura está inducida por el calor o la luz.

87. Estructuras de Lewis de radicales libres.
Los radicales libres son especies reactivas con número impar de
electrones.
Los radicales libres son electrones no apareados. El átomo que soporta
siempre el radical nunca tiene un octeto completo y se suele combinar
con otro radical y formar un enlace.

88. Primer paso de propagación en la cloración del
metano.
Cuando un radical de cloro choca con una molécula de metano, capta un
átomo de hidrógeno del metano. Uno de los electrones del enlace C-H
permanece en el carbono, mientras que el otro está en el átomo de
cloro para formar el anillo
Una vez formado, el radical de cloro puede abstraer un hidrógeno del
metano. Existe una ruptura homolítica del enlace dejando un radical en
un átomo de carbono, ahora denominado radical metilo.

89. Segundo paso de propagación en la cloración del
metano
En el segundo paso de propagación, el radical metilo reacciona con una
molécula de cloro para formar clorometano. El electrón no apareado del
radical metilo se combina con uno de los dos electrones del enlace Cl-Cl
para formar el enlace Cl-CH3 y el átomo de cloro se queda con el
electrón no apareado.
El radical metilo puede combinarse con una molécula de cloro para
formar clorometano y un átomo de cloro. Este átomo de cloro puede
volver al primer paso de propagación.

90. Pasos de terminación en la cloración del metano.

91. Pasos de iniciación y propagación para la cloración del
propano .

92. Estabilidad de los radicales libres.
Los radicales libres son más estables cuanto más sustituidos estén. Los
radicales libres siguientes están escritos por orden decreciente de
estabilidad.
El orden de estabilidad decreciente para los radicales libres es 3°
> 2° > 1° > Metilo.

93. Proporción de sustitución en la bromación del
propano.
La proporción 97:3 de productos muestra que el bromo abstrae un
hidrógeno secundario 97 veces más deprisa que un hidrógeno primario.
La bromación (relación de reactividad 97:1) es mucho más selectiva que
la cloración (relación de reactividad 4.5:1).
En las reacciones de bromación un hidrógeno secundario es 97 veces
más reactivo que un hidrógeno primario. La bromación de los alcanos
se considera más selectiva que la reacción de cloración.

94. Intermedios reactivos de carbono.
Los intermedios más comunes con un átomo de carbono divalente
son los carbenos. Un carbeno tiene dos electrones no enlazantes
en el átomo de carbono disustituido, por lo que no tiene carga.

95. Estabilidad de los carbocationes
En general, cuanto más sustituido esté un carbocatión la estabilidad
será mayor.
Cuantos más átomos de carbono estén pegados al carbocatión, más
estable será éste debido a la hiperconjugación entre el orbital p
desocupado del carbocatión y los orbitales sp3 del carbono vecino.
Así pues, un carbocatión terciario es más estable que uno
secundario, que a su vez es más estable que uno primario. Un
carbocatión de metilo es muy inestable por la falta de
hiperconjugación

96. Estabilidad de los radicales carbono.
Tanto los radicales como los carbocationes son deficientes en electrones
ya que no completan el octeto alrededor del átomo de carbono. Igual que
los carbocationes, los radicales están estabilizados por el efecto de
donación de electrones de los grupos alquilo adyacentes. Este efecto se
confirma por las energías de disociación de enlace Se necesita menos
energía para romper un enlace a fin de formar un radical altamente
sustituido

97. Estabilidad de los carbaniones.
El orden de estabilidad de los carbaniones refleja su alta densidad
electrónica. Los grupos alquilo y otros grupos donadores de electrones
desestabilizan un carbanión. El orden de estabilidad es contrario al de
los carbaniones y radicales libres, que tienen deficiencia de electrones y
se estabilizan por grupos alquilo.

98. Reacciones de adición
 Electrófila: (a doble o triple enlace)
 Suelen seguir un mecanismo unimolecular.
 Siguen la regla de Markownikoff:
“La parte positiva del reactivo se adiciona al
carbono más hidrogenado”.
 Nucleófila: En sustancias orgánicas con
dobles enlaces fuertemente polarizados.
Ej.– C=O
 Radicálica: Es poco frecuente.
 Se produce en presencia de peróxidos.
(antiMarkownikoff)

99. Reacciones de eliminación
 De la molécula orgánica se elimina una
pequeña molécula; así, se obtiene otro
compuesto de menor masa molecular.
 Siguen la regla de Saytzeff:
“En las reacciones de eliminación el
hidrógeno sale del carbono adyacente al
grupo funcional que tiene menos
hidrógenos”

102. Sustitución nucleofílica

103. SN2
Tres enlaces en el mismo plano
Formación de nuevo Rompimiento de
enlace (HO-C) enlace (C-Br)
Inversión de configuración

105. SN1
Inversión de la
configuración Misma
configuración
Mezcla de enantiómeros

107. Sustituión vs eliminación

108. 1. De acuerdo al diagrama de reacción anterior
•¿Cuántos intermediarios y cuantos estados de transición tiene la reacción
global ?
•¿Cuál es el paso más rápido de la reacción?
•¿Cuál es más estable, A o D?
•¿Cuál es el paso determinante de la reacción?
•El primer paso de la reacción AB ¿es exergonica o endergonica?
•La reacción global ¿es exergonica o endergonica?

109. 2. Para cada alcano
(a) ciclopentano (b) metilciclopentano
(c) 2,3-dimetilbutano (d) 2,2,3,3-tetrametilbutane
• Dibuja todos los posibles derivados monohaogenados.
• Determinar si la cloración por radicales libres sería una
buena manera de hacer cualquiera de estos derivados
monoclorado (¿La reacción dan principalmente un producto
principal?)
• Que derivados monobromado podría formarse en buen
rendimiento por bromación mediante radicales libres?
3. Proponga el mecanismo y prediga los productos mayoritarios
de las siguientes reacciones. Incluya la estereoquímica cuando
sea apropiado.
• Ciclohepteno + Br2 en CH2Cl2
• (E)-3-deceno + Br2 en CCl4
• (Z)-3-deceno + Br2 en CCl4

110. 4. Prediga el producto mayoritario de las siguientes reacciones,
incluya la estereoquímica
(a) ciclohexeno + KMnO4/ H2O (diluido/frío)
(b) ciclohexeno + ácido peroxiacetico en agua
(c) cis-2-penteno + OsO4/ H2O2
(d) cis-2-penteno + ácido peroxiacetico en agua
(e) trans-2-penteno + OsO4/ H2O2
(f) trans-2-penteno + ácido peroxiacetico en agua
5. Explique en qué consiste las reacciones SN1 y SN2.
Características, condiciones de reacción, diagramas de energía.
6. Indique las dos reacciones posibles entre el 2-clorobutano y el
KOH.
7. Dé las estructuras de los productos de reacción del cis-2-
bromo-1-metilciclohexano con NaOH, en condiciones de reacción
tipo SN2 y en condiciones de reacción SN1.

111. 8. Para cada uno de los siguientes pares de compuestos, indique
el compuesto mas reactivo en una sustitución SN2 (explique su
elección):
• 1-bromopropano o 2-bromopropano
• Bromuro de ter-butilo o bromuro de sec-butilo
• 3-bromopropeno o 2-bromopropeno
• 1-bromobutano o 2-bromo-2-metilpropano
9. Para cada uno de los siguientes pares de compuestos, indique
cual es mas reactivo respecto de una sustitución SN1 (explique su
elección):
• 1-bromopropano o 2-bromopropano
• Bromuro de ter-butilo o bromuro de sec-butilo
• 1-bromo-1-feniletano o 2-bromo-1-feniletano

112. 10. ¿Cuál de las siguientes reacciones dará mejor rendimiento
del éter? Explique su elección.
Bromuro de ter-butilo con metóxido de sodio.
Ter-butilóxido de sodio con bromuro de metilo.
11. Dé los productos de las siguientes reacciones, en el caso de
que estas sean factibles.
2-cloro-metilpentano + cianuro de sodio
2-cloro-4-metilpentano + cianuro de sodio
Cloruro de isopropilo + yoduro de sodio en acetona
Yoduro de n-propilo + hidróxido de sodio en agua

113. 12. Cada una de las reacciones siguientes se da por sustitución
nucleofílica. El producto de la reacción (a) es un isómero del
producto de la reacción (b). ¿Qué tipo de isómeros serán?,
¿Porque mecanismo de sustitución nucleofílica ocurre? Escribir
la fórmula estructural de cada producto.

114. 13. Bajo condiciones de cloración fotoquímica, el
(CH3)3CCH2C(CH3)3 da una mezcla de dos monocloruros en
relación 4:1. La estructura de esos dos compuestos fueron
asignadas en base a sus hidrólisis SN1 en etanol acuoso. El
producto mayoritario (compuesto A), generó hidrólisis mucho
más lenta que el minoritario (compuesto B). Deduzca la
estructura de los compuestos A y B.
14. Bajo condiciones apropiadas, el (S)-1-bromo-1-flouretano
reacciona con metóxido de sodio para generar (S)-1-fluor-1-
metoxietano.
¿Por qué el bromo es sustituido en la reacción y no el flúor?
Dibuje la estructura tridimensional del reactivo, el estado de
transición y del producto.
¿el producto presenta inversión o retención de la
configuración?
¿el resultado es consistente para un mecanismo SN2?