Este documento resume las principales reacciones químicas de los compuestos de carbono. Explica que la reactividad se debe a enlaces múltiples carbono-carbono y uniones covalentes polarizadas. Las reacciones se clasifican en sustitución, adición, eliminación y oxidación-reducción. Se describen ejemplos característicos como la halogenación de alcanos, la adición electrofílica a alquenos y alquinos, y la oxidación de aldehídos a ácidos carboxílicos.

1. TEMA 13.- REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS
DEL CARBONO
1. REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS.
Las características estructurales de los grupos funcionales:
– Facilitan la NOMENCLATURA de los compuestos orgánicos.
– Ayudan a la predicción de sus PROPIEDADES FÍSICAS.
– Determinan el COMPORTAMIENTO QUÍMICO de los compuestos
orgánicos.
– Determinan sus REACCIONES QUÍMICAS CARACTERÍSTICAS.
En general, la reactividad de los compuestos orgánicos se debe a la presencia
de:
– ENLACES MÚLTIPLES CARBONO-CARBONO (C=C y C≡C): existen
enlaces tipo p, más débiles que los de tipo s, por tener la nube
electrónica más dispersa, y por tanto, son más reactivos.
– UNIONES COVALENTES POLARIZADAS: grupo funcional. Son zonas
de “inestabilidad” electrónica que favorecen el ataque de diferentes
reactivos para dar una reacción.
Los posibles desplazamientos electrónicos, permanentes o temporales, que se
producen en algunos enlaces pueden influir sobre la reactividad específica de
determinadas moléculas.

2. 2. CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES ORGÁNICAS.
SUSTITUCIÓN
Básicamente, consisten en el cambio de un átomo, o grupo atómico, por otro y
otros átomos. Su esquema sería:
R-X + Y R-Y + X→
Según el tipo de sustituyente, las reacciones de sustitución pueden dividirse
en:
SUSTITUCIONES RADICALARIAS. Se producen a través de radicales libres y
son típicas de los hidrocarburos saturados, ya que las rupturas tienden a ser
homolíticas.
SUSTITUCIONES NUCLEÓFILAS. Un reactivo nucleófilo sustituye a un átomo o
grupo atómico electronegativo, X, que está unido a un carbono del sustrato
(carbono con déficit electrónico).
SUSTITUCIONES ELECTRÓFILAS. Un reactivo electrófilo ataca una zona del
sustrato orgánico con alta densidad electrónica, como pueden ser los orbitales
p de un anillo aromático.
SUSTITUCIÓN RADICALARIA
El reactivo sustituyente es un RADICAL: Se sustituyen átomos de hidrógeno
del hidrocarburo por otros átomos o grupos de átomos como el Cl, Br, I, NO2,
etc.
Es un proceso en cadena, que transcurre en tres etapas: iniciación,
propagación y terminación.
Se obtienen varios productos de reacción.
Ej.: Halogenación de alcanos con luz UV o en presencia de peróxidos como
catalizadores.

3. SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA
SUSTITUCIÓN ELECTRÓFILA
Un átomo de hidrógeno del anillo bencénico es sustituido por un reactivo
electrófilo con un mecanismo de adición-eliminación.
Es importante que el reactivo sea un electrófilo fuerte para que pueda
producirse la pérdida de aromaticidad del anillo bencénico y se promueva una
reacción de sustitución y no de adición al doble enlace.

4. ADICIÓN
Reacciones típicas de compuestos con dobles o triples enlaces. El enlace p es
más susceptible de ser atacado que el enlace s.
Según el tipo de reactivo, estas reacciones de adición pueden dividirse en:
– ADICIÓN ELECTRÓFILA: Se produce cuando el sustrato presenta baja
polarización en el enlace múltiple (doble o triple enlace carbono-
carbono).
– ADICIÓN NUCLEÓFILA: Se produce cuando el sustrato presenta una alta
polarización en su enlace múltiple (-C=O o -C≡N).
– ADICIÓN RADICALARIA: El reactivo es un radical.
ADICIÓN ELECTRÓFILA
Ocurren cuando un reactivo electrófilo se adiciona al doble enlace (C=C), o
triple enlace (C≡C) característico de los alquenos y alquinos.
Los reactivos que se adicionan son muy variados (X2, H2O, HX, H2, etc.) y en
todos los casos la adición transcurre a través de un MECANISMO POR ETAPAS.
Cuando el reactivo es asimétrico, se pueden formar diferentes isómeros pero
siempre hay un producto en mayor proporción, el cual sigue la REGLA DE
MARKOVNIKOV:
“La adición se realiza manera que la parte electropositiva del reactivo se
adicione al átomo de carbono más hidrogenado”.

5. ADICIÓN NUCLEÓFILA
Son menos habituales y se producen cuando el sustrato tiene dobles enlaces
polarizados, como el grupo carbonilo, -C=O, de los aldehídos y cetonas, o
triples enlaces como el grupo nitrilo, -C≡N.
En estos enlaces, al ser el nitrógeno y el oxígeno más electronegativos que el
carbono, atraen hacia así el par electrónico p, lo que genera una ligera carga
positiva en el átomo de carbono que posibilita el ataque de los reactivos
nucleófilos.
ADICIÓN RADICALARIA
Poco frecuentes en condiciones ambientales, ya que la ruptura del enlace p no
suele ser homolítica.
Se producen en presencia de PERÓXIDOS que actúan como catalizadores.
Tiene lugar preferentemente la adición anti-Markovnikov.

6. ELIMINACIÓN
El sustrato experimenta la PÉRDIDA INTRAMOLECULAR de una molécula más
pequeña (H2, H2O, HX, etc.) con FORMACIÓN DE UN ENLACE MÚLTIPLE.
Se pueden formar diferentes isómeros, pero experimentalmente se comprueba
que se obtiene uno en mayor proporción, el cual sigue la REGLA DE SAYTZEF:
“En las reacciones de eliminación tiende a formarse el ALQUENO MÁS
SUSTITUIDO, ya que es más estable. Esto implica que el átomo de hidrógeno
se elimine del carbono que contenga menos hidrógenos”.
CONDENSACIÓN
Equivalen a una reacción de adición-eliminación: unión de dos moléculas
complejas con pérdida intramolecular de una molécula más pequeña.

7. OXIDACIÓN-REDUCCIÓN
Son muy variados. En función de la estructura del compuesto orgánico y de las
condiciones de reacción, los productos obtenidos pueden ser muy diferentes.
Oxidantes: KMnO4, K2CrO4, etc.
Reductores: NaBH4, LiAlH4, etc.
EJEMPLOS DE OXIDACIÓN

8. EJEMPLOS DE REDUCCIÓN
3. REACCIONES MÁS CARACTERÍSTICAS.
ALCANOS
SUSTITUCIÓN: Halogenación de alcanos.
CH4 + Br2 CH→ 3-Br + HBr
COMBUSTIÓN: La oxidación total de un alcano conduce a la formación de CO2 y
H2O.
ALQUENOS Y ALQUINOS
SUSTITUCIÓN ELECTRÓFILA (de anillos aromáticos):

9. REACCIONES DE ADICIÓN ELECTRÓFILA:
a) HIDROGENACIÓN
b) HALOGENACIÓN
c) ADICIÓN DE HIDRÁCIDOS O DE AGUA

10. d) REACCIONES DE OXIDACIÓN: Oxidación de alquenos y oxidación de
alquenos por OZONOLISIS.
DERIVADOS HALOGENADOS
SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA
ELIMINACIÓN
ALCOHOLES
SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA
ELIMINACIÓN (DESHIDRATACIÓN)
OXIDACIÓN

11. ALDEHÍDOS Y CETONAS
ADICIÓN
REDUCCIÓN
OXIDACIÓN: Los aldehídos se comportan como reductores suaves, se oxidan
fácilmente a ácidos. Las cetonas no son reductores y se resisten a ser
oxidadas.
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
REACCIONES DE CONDENSACIÓN: ESTERIFICACIÓN