QUÍMICA ORGÁNICA Profesor responsable: Dr. Ignacio Aldana Tipo de asignatura: Troncal Créditos: 9 (6 teóricos + 3 prácticos) Departamento Responsable: Química Orgánica y Farmacéutica OBJETIVOS El aprendizaje de la química orgánica tiene cierta similitud con el de un lenguaje nuevo, que es a la vez verbal y gráfico. Su estudio debe basarse en la premisa de que la estructura de un compuesto determina su reactividad. El alumno será capaz de hacer predicciones sobre reacciones y moléculas nuevas para él en la medida que comprenda sus relaciones y le resulten familiares. Este proceso comienza con el aprendizaje de los nombres sistemáticos de los compuestos y su representación gráfica. El conocimiento de las reacciones orgánicas. La isomería, el análisis conformacional de alcanos y cicloalcanos. Los sistemas insaturados y la regioselectividad de las reacciones sobre alquenos y alquinos. La importante aportación de los compuestos aromáticos a la diversidad de la química orgánica. El estudio de la estereoquímica debe desarrollar la capacidad de “visualización de las moléculas” en las tres dimensiones del espacio y con mentalidad crítica relacionarlo con las reacciones en las que intervienen estereocentros. Así mismo se manejarán con habilidad las diferentes formas que como resultado de años de evolución en la manera de pensar con respecto a las estructuras orgánicas, se han desarrollado para la representación de figuras tridimensionales sobre superficies planas. Con el conocimiento de los grupos funcionales , su reactividad y propiedades, puede acometerse el planteamiento de procesos sintéticos. PROGRAMA TEÓRICO 1. Naturaleza de la Química Orgánica 1.1.Concepto de la Química Orgánica 1.2. Propiedades fundamentales del átomo de carbono. 1.3. El Enlace Químico 1.3.1. Teorías de enlace. Enlaces sencillos y múltiples. Hibridación. Fuerzas inter e intramoleculares. Polaridad de enlaces y moléculas. 1.4. Estructura y Propiedades Físicas. Puntos de fusión y ebullición. Solubilidad. Tipos de solutos y disolventes. 2. Organización de la Química Orgánica 2.1. Sistemática de la Química Orgánica 2.2. Serie homóloga 2.3. Concepto de Grupo Funcional 2.4. Principios generales de nomenclatura. Sistema IUPAC. 3. Estudio de una Reacción Química. 3.1. Mecanismo de reacción 3.2. Rupturas heterolíticas y homolíticas. 3.3. Termodinámica de una reacción. Diagramas de energía. 3.4. Cinética de Reacción: 3.4.1. Velocidad de Reacción 3.4.2. Teoría del estado de transición 3.4.3. Reactividad y desarrollo del estado de transición 3.4.4. Mecanismos de reacción. Etapa limitante. 4. Alcanos 4.1. Estructura. Introducción al análisis conformacional. 4.2. Propiedades físicas. 4.3. Fuentes naturales y procesos industriales. 4.4. Reacciones 4.4.1. Halogenación: Mecanismo. Radicales libres. Reactividad, orientación y selectividad. 4.4.2. Combustión 4.4.3. Pirólisis: craqueo. 4.5. Introducción a los compuestos organometálicos 4.5.1.- Reactivos de Grignard 4.5.2.- Otros organometálicos. 4.6. Identificación. 5. Estereoquímica. 5.1. Estereoquímica y estereoisomería. 5.2. Actividad óptica. Rotación específica y pureza óptica. 5.3. Enantiomería. Quiralidad. Configuración. Racémico. 5.4. Diastereomería. 5.5. Estructuras meso. 6. Halogenuros de alquilo. 6.1. Propiedades Físicas. 6.2. Preparación. 6.3. Reacciones 6.4. Sustitución Nucleofílica Alifática. 6.4.1. Nucleófilos y Grupos salientes. 6.4.2. SN2. Mecanismo. Estereoquímica. Reactividad e impedimento estérico. 6.4.3. SN1. Mecanismo. Carbocationes. Estereoquímica y reactividad. Papel del disolvente. SN2 frente a SN1. 7. Alquenos. 7.1. Estructura. Características del doble enlace. Isomería geométrica. 7.2. Propiedades Físicas. 7.3. Preparación 7.3.2. Deshidrohalogenación de halogenuros de alquilo. Cinética. Mecanismo E2. Orientación. Reactividad y estereoquímica. Mecanismo E1. Orientación y reactividad. E2 frente a E1. Eliminación frente a sustitución. 7.3.3. Reacción de Wittig 7.3.4. Eliminaciones cíclicas 7.3.5. Otros métodos. 7.4. Reacciones. 7.4.1. Hidrogenación. Estabilidad. Mecanismo. Estereoselectividad y estereoespecifi-cidad. 7.4.2. Adición de halógenos y formación de halohidrinas. Mecanismo y estereoquímica. 7.4.3. Adición de H-Y. Mecanismo. Regla de Markovnikov. Regioselectividad. Reactividad. 7.4.4. Hidroboración. Mecanismo y estereoquímica 7.4.5. Adición de radicales libre 7.4.6. Adición de carbenos 7.4.7. Oxidación: Formación de 1,2-dioles. Ozonolisis. Formación de epóxidos Polimerización. 8. Conjugación y resonancia 8.1.Sistemas alílicos 8.1.1. Radical alilo: sustitución, estabilidad, resonancia 8.1.2. Catión alilo 8.2. Dienos 8.2.1. Estructura y propiedades físicas 8.2.2. Dienos conjugados. Estabilidad frente a alquenos. 8.2.3. Preparación. 8.3. Reacciones. Adición electrofílica. Adición radicálica. Reacción de Diels Alder. 9. Alquinos 9.1. Estructura y Propiedades Físicas 9.2. Preparación. Fuente industrial. Reacciones de sustitución y eliminación. 9.3. Reacciones. Acidez. reducción. Adición electrófila. Tautomería cetoenólica. 10. Hidrocarburos alicíclicos 10.1. Estructura. 10.2. Preparación. 10.3. Teoría de las tensiones. Estabilidad de los confórmeros. 10.4. Reacciones. Generales. Pseudoadiciones. 11. Benceno y aromaticidad 11.1. Benceno. Estructura. Estabilidad. Formas resonantes. 11.2. Aromaticidad. Teoría de la resonancia y de los orbitales moleculares. 11.3. Regla de Hückel. 12. Sustitución electrofílica aromática 12.1. Mecanismo. Descripción. Efecto de los sustituyentes. Orientación y reactividad. 12.2. Reacciones. Nitración. Sulfonación. Reacciones de Friedel-Craft. Otras reacciones. 13. Arenos 13.1. Estructura. Nomenclatura. Propiedades Físicas. 13.2. Preparación. Industrial. Alquilación de Friedel-Craft y sus limitaciones 13.3. Reacciones. En el anillo aromático. En la cadena lateral (Oxidación, Reacciones radicálicas. Estructura del radical bencilo. 13.4. Alquenil y alquinil bencenos. 14. Alcoholes 14.1. Estructura y propiedades físicas 14.2. Preparación. Fuente Industrial. Hidrólisis de halogenuros de alquilo. adición a alquenos. reducción. Síntesis de Grignard. 14.3. Reacciones. 14.3.1. Ruptura del enlace RO-H. Acidez. Formación de ésteres. Oxidación. 14.3.2. Ruptura del enlace R-OH. Reacciones de sustitución y eliminación. 14.4. Polialcoholes. Preparación. Transposición pinacólica. 14.5. Identificación. 15. Éteres y epóxidos 15.1. Éteres. Estructura y propiedades Físicas. 15.1.2. Preparación. Deshidratación bimolecular de alcoholes. Adición a olefinas. Síntesis de Williamson y relacionadas. 15.1.3. Reacciones. Escisión por ácidos. oxidación. 15.1.4. Éteres cíclicos. 15.2. Epóxidos. Estructura. 15.2.1. Preparación. A partir de Halohidrinas. Oxidación de alquenos. 15.2.2. Reacciones. Escisión nucleófila y electrófila. Reacción con reactivos de Grignard. 16. Aldehídos y cetonas 16.1. Estructura y propiedades Físicas 16.2. Preparación. Oxidación. Reducción. Hidratación de alquinos. Acilación de Friedel-Craft y Organocúpricos. Adición de organometálicos. 16.3. Reacciones. Adición nucleofílica al carbonilo (de cianuros, derivados nitrogenados, derivados oxigenados etc.). Estereoquímica. Oxidación. Reducción. Reacción de Cannizzaro. 16.4. Identificación. 17. Ácidos carboxílicos 17.1. Estructura y Propiedades físicas 17.2. Preparación. Fuente industrial. Oxidación de alcoholes y aldehídos. Carbonatación de organometálicos. Hidrólisis de derivados de ácido. 17.3. Reacciones. Acidez. Conversión en sus derivados funcionales. Reducción. Descarboxilación. Preparación de derivados alfa-halogenados. 17.4. Identificación. 18. Derivados funcionales de ácidos carboxílicos 18.1. Estructura. 18.2. Sustitución nucleofílica del acilo 18.3. Cloruros de ácido. Propiedades. Preparación. Reacciones (conversión a ácidos y derivados, formación de cetonas, reducción, alargamientos de cadena). 18.4. Anhídridos de ácido. Propiedades. Preparación. Reacciones (conversión a ácidos y formación de cetonas). 18.5. Esteres. Propiedades físicas. Preparación. Reacciones (conversión a ácidos y derivados, reducción, reacción con reactivos de Grignard, transesterificación). 18.6. Amidas. Propiedades. Preparación. Reacciones (conversión a ácidos y derivados, Reducción, degradación de Hoffmann). 18.7. Otros derivados. Nitrilos. Isonitrilos. Derivados del ácido carbónico. 18.8. Identificación. 19. Aminas 19.1. Estructura y propiedades físicas. 19.2. Preparación. Fuente industrial. Sustitución. Reducción. Aminación reductiva. 19.3. Reacciones. Basicidad. Eliminación de Hoffmann. Sustitución anular en aminas aromáticas. Reacciones con ácido nitroso. Azocompuestos. Oxidación. Reacciones con haluros de bencensulfonilo y aplicaciones terapéuticas. 19.4 Identificación. 20. Fenoles 20.1. Estructura y propiedades físicas. 20.2. Preparación. 20.3. Reacciones. Acidez. Síntesis de Williamson de éteres. Reacciones de Kolbe, Fries y Reimer-Tiemann. Sustitución anular. 20.4 Identificación. 21. Halogenuros de arilo 21.1. Estructura y propiedades físicas. 21.2. Preparación. 21.3. Reacciones. Sustitución electrofílica aromática. Sustitución nucleofílica aromática (bimolecular, eliminación adición, bencino). 21.4. Identificación. Temas complementarios 22. Compuestos aromáticos polinucleares 22.1. Naftaleno. Síntesis de Haworth. 22.2. Antraceno y fenantreno. Síntesis por cierre anular. 22.3. Hidrocarburos carcinogénicos. 22.4. Identificación. EVALUACIÓN Mediante examen teórico. El examen constara de ejercicios Teórico-Prácticos de los que uno de ellos será tipo test. En el mes de diciembre se efectuará un examen BIBLIOGRAFÍA "Química Orgánica". L.G. Wade,Jr. Pearson. Prentice Hall. 5ª Edición.2004 "Química Orgánica". Mc. Murry. Grupo Editorial Iberoamérica. 1994. "Química Orgánica". Morrison y Boyd. 5ª Edición. Addison wesley. 1990. "Química Orgánica". Streitwieser y Heathcock. 3ª edición. Interamericana. 1986. "Química Orgánica". Ege. Editorial reverte. 1997. "Química Orgánica". Vollhardt. Ediciones Omega. 1990. "Problemas de Química Orgánica". Aldana, Palop y Sanmartín. Digitalia. 1998. "Problemas de Química Orgánica". Santoyo y Zorrilla. Editorial Alhambra. 1982. "Química Orgánica". Soto, J. L: Editorial Síntesis. 2000