4176 - completo - química orgánica
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Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Facultad de Ciencias de la Salud Química Orgánica Guía de Trabajos Prácticos Docentes: Dra. Gabriela B. Naranjo Lic. María Etchehon Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos QUÍMICA ORGÁNICA I GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS: PROBLEMAS Profesoras a cargo: Dra. Gabriela B. Naranjo Dra. Carmen E. Peralta Sanhueza Esta guía contiene material seleccionado por la Dra. Naranjo de las siguientes fuentes bibliográficas: - Carey, F.A. Química Orgánica, 6° Edición, Ed. McGraw-Hill, 2006. Iglesias, Luis. Química Orgánica - Guía de Problemas Química Orgánica Plan 2004, Universidad de Belgrano. Klein, D.R. Organic Chemistry, 1° Edición, Ed. Wiley, 2011. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 1/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos SERIE 1 Revisión de conceptos de Química General Objetivos: 1. Dibujar estructuras de Lewis de moléculas orgánicas. 2. Calcular cargas formales. 3. Reconocer zonas de distinta densidad de carga. 4. Identificar estados de hibridización. 5. Predecir geometría. 6. Identificar momentos dipolares moleculares. Desarrollo: 1. i) Dibuja la estructura de Lewis para compuestos con las siguientes fórmulas. Analiza la constitución de cada uno de ellos. a) CH4O d) CH5N g) C3H7Cl b) CH3Cl e) C2F6 h) C3H8O c) C2H6 f) C2H5Br i) C2H4 ii) ¿Podrías formar compuestos distintos a partir de la misma fórmula molecular? 2. El borano, BH3, es muy inestable y bastante reactivo. Dibuja su estructura de Lewis y explica cuál es la razón de su inestabilidad. 3. Existen cuatro compuestos de fórmula C3H9N. Dibuja la estructura de Lewis para cada uno de ellos y determina, en cada caso, el número de pares libres del nitrógeno en cada caso. 4. Identifica las cargas formales en las siguientes estructuras: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 2/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 5. Identifica las uniones covalentes polares en los siguientes compuestos, indicando claramente las zonas de δ+ y δ- : 6. Las regiones con alta δ+ pueden ser fácilmente atacadas por aniones, tales como el OHEn el siguiente compuesto, identifica los dos átomos de carbono que son más susceptibles de sufrir este tipo de ataque: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 3/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 7. El ciclopropano es un compuesto en el cual los átomos de carbono se encuentran formando un anillo de tres miembros. Cada uno de los átomos de carbono presenta una hibridización sp 3. El ciclopropano es más reactivo que otros compuestos cíclicos (anillos de 4 miembros, 5 miembros, etc.). Analiza los ángulos de enlace y explica por qué este compuesto es tan reactivo. 8. Las siguientes estructuras corresponden a dos analgésicos de uso común. Determina la hibridización para todos los átomos de carbono presentes, describe qué tipo de unión forma cada enlace y analiza en cada caso qué orbitales se solapan para su formación : 9. En los siguientes compuestos y salvo para el hidrógeno, predice la geometría para todos los átomos presentes. 10. Compara las estructuras de un carbocatión y un carbanión: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 4/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 11. Identifica el estado de hibridización y la geometría de cada uno de los átomos de carbono en el siguiente compuesto. A partir de tus observaciones, determina la geometría de la molécula completa: 12. Analiza si cada una de las siguientes moléculas exhibe un momento dipolar molecular. En caso afirmativo, indicar la dirección del momento dipolar neto: 13. Considera los siguientes compuestos y contesta: a) ¿Cuáles poseen la misma fórmula molecular? b) ¿Qué compuesto contiene un átomo de nitrógeno con geometría piramidal trigonal? Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 5/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos c) d) e) f) g) Identifica el compuesto con mayor cantidad de uniones σ. Identifica el compuesto con la menor cantidad de uniones π. ¿Qué compuesto contiene más de una unión π? ¿Qué compuesto contiene un átomo de carbono con hibridización sp 2? ¿Qué compuesto contiene únicamente átomos con hibridización sp 3? (por supuesto sin considerar a los átomos de hidrógeno). Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 6/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos SERIE 2 Representaciones Moleculares - Estructuras de Resonancia Objetivos: 1. Representar a los compuestos orgánicos utilizando diferentes fórmulas estructurales, identificando en ellas a los pares de electrones libres. 2. Estudiar el concepto de resonancia. Identificar a las cargas formales en las distintas formas canónicas. Analizar la contribución relativa de cada una de ellas. Desarrollo: 1. Dibuja la estructura de Lewis para cada uno de los siguientes compuestos: a. CH2=CHOCH2CH(CH3)2 e. CH2=CHCH2OCH2CH(CH3)2 b. (CH3CH2)2CHCH2 CH2OH f. (CH3CH2)2C=CH2 c. (CH3CH2)3COH g. (CH3)3CCH2 CH2OH d. (CH3)2C=CHCH2CH3 h. CH3(CH2)4CH3 2. Identifica los dos compuestos que son isómeros constitucionales entre sí: 3. Determina el número de átomos de carbono presentes en las siguientes estructuras e indica cuántos átomos de hidrógeno se encuentran unidos a cada uno de ellos: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 7/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 4. Dibuja la estructura de líneas de cada uno de los siguientes compuestos: e. (CH3CH2)3COH f. (CH3)2CHCH2OH g. CH3CH2CH2OCH3 h. (CH3CH2)2C=CH2 i. a. CH2=CHOCH2CH(CH3)2 j. (CH3CH2)2CHCH2 CH2NH2 k. CH2=CHCH2OCH2CH(CH3)2 l. CH3CH2CH2CH2 CH2CH3 m. (CH3CH2CH2)2CHCl n. (CH3)2C=CHCH2CH3 b. o. (CH3CH2)2CHCH2OCH3 p. (CH3)3CCH2 CH2OH c. (CH3)3CC(CH3)3 d. CH3CH2CH(CH3)2 Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 8/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 5. Determina la carga formal de los átomos de nitrógeno en los siguientes compuestos: 6. Determina la carga formal de los átomos de oxígeno en los siguientes compuestos: 7. Dibuja los pares de electrones libres de cada uno de los átomos de oxígeno y nitrógeno en los siguientes compuestos: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 9/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 8. Identifica los pares de electrones libres en los siguientes compuestos: 9. Observa muy bien las siguientes flechas curvas: ellas son eficaces herramientas que nos permitirán dibujar estructuras de resonancia con facilidad. Determina si violan alguna regla y, en caso afirmativo, describe cuál de ellas. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 10/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 10. Dibuja la estructura de resonancia indicada por las flechas curvas en cada uno de los siguientes compuestos; no olvides incluir las cargas formales correspondientes: 11. Dibuja en cada caso las curvas requeridas para convertir la primera estructura de resonancia en la segunda; no olvides los pares de electrones libres y usa las cargas formales para guiarte: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 11/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 12. Localiza los pares de electrones libres próximos a un enlace π y luego dibuja las estructuras de resonancia apropiadas para cada compuesto: 13. Dibuja las estructuras de resonancia de los siguientes compuestos: 14. Localiza los pares de electrones libres adyacentes a una carga positiva y dibuja las estructuras de resonancia: 15. Dibujar las estructuras de resonancia para cada uno de los siguientes compuestos: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 12/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 16. Utiliza estructuras de resonancia como ayuda para determinar todos los sitios de baja densidad electrónica (δ+) en el siguiente compuesto: 17. Utiliza estructuras de resonancia como ayuda para identificar todos los sitios de alta densidad electrónica (δ-) en el siguiente compuesto: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 13/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos SERIE 3 Grupos funcionales - Nomenclatura Objetivos: 1. Identificar a los distintos grupos funcionales presentes en los compuestos orgánicos. 2. Conocer la nomenclatura común de algunos de dichos compuestos. 3. Aplicar las reglas IUPAC de nomenclatura. Desarrollo: 1. Identifica los grupos funcionales presentes en los compuestos que se detallan a continuación: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 14/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 15/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 2. Da el nombre IUPAC de los siguientes alcanos y señala en cada molécula los carbonos primarios, secundarios y terciarios: 3. Da el nombre IUPAC de los siguientes compuestos: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 16/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 17/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 4. Escribe la estructura de los siguientes compuestos: a. ácido fórmico i. b. ácido caproico j. ácido 2,4-diaminobenzoico c. acetonitrilo k. p-cloroanilina d. bromuro de vinilo l. benzoato de bencilo e. cloruro de alilo m. N-etilbenzamida f. bromuro de bencilo n. acetanilida g. p-nitrotolueno o. palmitato de propilo h. m-metoxifenol p. cloruro de 3-benzoílo o-isopropilbenzaldehido 5. Escribe los nombres sistemáticos de los siguientes compuestos cuyos nombres comunes se dan a continuación: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 18/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 19/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 20/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos SERIE 4 Estructura y Propiedades Físicas Objetivos: 1. Deducir propiedades físicas de compuestos orgánicos a partir de la observación de sus estructuras. Desarrollo: 1. En los siguientes compuestos puros reconoce los que pueden establecer uniones hidrógeno (intra o intermoleculares) y dibújalas. Discute cuáles pueden formar uniones puente de hidrógeno con el agua. 2. Explica qué compuesto de cada par es más soluble en agua: a. CH3Cl, NaCl b. CH3CH2OCH2 CH3 , CH3 CH2CH2 CH2CH3 c. CH3CH2NHCH3, CH3 CH2CH2 CH3 d. CH3CH2OH, CH3CH2CH2CH2OH 3. De cada par de sustancias señala aquella que sea más soluble en hexano, justificando tu respuesta: a. CH3CH2OCH2 CH3 , CH3CH2CH2CH2 CH3 b. CH3CH2OH, CH3CH2CH2CH2OH c. Naftaleno, acetato de sodio d. Hexilamina, dipropilamina Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 21/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 4. Ordena los siguientes compuestos según su solubilidad creciente en agua, explicando tu razonamiento: a. CH3CH2CH2CH2OH, 2-butanol, (CH3)3COH b. Metanol, ácido metanoico, tolueno 5. ¿Cuál de las siguientes sustancias se asemeja más al agua como solvente? a) CCl4 b) CH3OH c) CH3OCH3 Ordenalos según su polaridad creciente. 6. Para cada uno de los siguientes pares determina cuál es el compuesto de mayor punto de ebullición y explica tu razonamiento: a. butano, hexano b. neopentano, 3-pentanol c. CH3CH2CH2OH, CH3CH2CH2SH d. ciclohexano, ciclopentano e. éter etílico, butanol f. butanol, tert-butanol g. (CH3)2CHOCH(CH3)2, CH3(CH2)2O(CH2)2CH3 h. isopentanol, isopentilamina 7. Ordena los compuestos de las siguientes series de acuerdo a su punto de ebullición creciente, explicando tu razonamiento: a. etanol, etanal, ácido etanoico b. 1-pentanol, 3-metil-1-butanol, 1-hexanol, 2,2-dimetil-1-propanol c. 1,2-butanodiol, 1,4-butanodiol d. n-pentano, 1-butanol, neopentano, 1-hexanol, isopentano. 8. Los puntos de ebullición del etano, del dimetiléter y del etanol son respectivamente 88°C, -25°C y 78°C. Explica estas diferencias. 9. Explica las siguientes afirmaciones: a. Los éteres tienen momento dipolares significativos (~1,18) Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 22/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos b. Los éteres tienen puntos de ebullición menores que los alcoholes isómeros. c. Las solubilidades en agua de los éteres y los alcoholes son comparables. 10. Predice cuál de los siguientes compuestos tendrá mayor presión de vapor: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 23/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos SERIE 5 Acidez y Basicidad de Compuestos Orgánicos Objetivos: 1. Aplicar conceptos de acidez y basicidad según Brönsted-Lowry. 2. Analizar mecanismos de transferencia de protones. 3. Predecir la acidez relativa de compuestos orgánicos analizando la estabilidad de sus bases conjugadas. 4. Identificar ácidos y bases de Lewis. Desarrollo: 1. Las siguientes reacciones ácido-base son de fundamental importancia en el estudio de la química orgánica y serán analizadas rigurosamente a lo largo de éste y el próximo cuatrimestre. Dibuja para cada una de ellas el mecanismo por el cual son transferidos los protones e identifica claramente los pares ácido-base conjugados: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 24/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 2. El propanolol es un agente antihipertensivo. Utilizando la tabla del apéndice posterior, identificar los dos protones más acídicos en el compuesto, indicando el pKa aproximado para cada uno de ellos. 3. La L-dopa o levodopa (3,4dihidroxifenilalanina) es utilizada en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. Utilizando la tabla del apéndice posterior, indica cuáles son los cuatro protones más acídicos del compuesto y ordénalos en función de su acidez creciente (es probable que, por ahora, no puedas distinguir entre dos de ellos que poseen acidez similar). 4. El siguiente compuesto tiene tres átomos de nitrógeno que pueden actuar como bases. Ordena estos átomos de acuerdo a su basicidad creciente utilizando la información que se muestra junto a la estructura principal: 5. Usando los valores de pKa de la tabla del apéndice posterior, determinar la posición de equilibrio para cada una de las siguientes reacciones ácido-base: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 25/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 6. En los siguientes compuestos verás dos hidrógenos claramente destacados. Determina cuál de ellos es más ácido: 7. Determina cuál es el compuesto más ácido de los siguientes pares, explicando tu elección: 8. Ordena los siguientes pares de compuestos según acidez creciente y justifica t u respuesta: a. ácido acético, ácido fluoroacético, ácido cloroacético, ácido iodoacético. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 26/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos b. ácido benzoico, ácido o-clorobenzoico, ácido m-clorobenzoico, clorobenzoico ácido p- c. fenol, m-metoxifenol, p-metoxifenol. d. fenol, m-nitrofenol, p-nitrofenol, ácido pícrico (2,4,6-trinitrofenol) 9. Ordena los compuestos de cada par o serie de acuerdo a su basicidad creciente, explicando tu razonamiento: a. CH3NH2, CF3NH2 b. ciclohexilamina, anilina, difenilamina c. anilina, p-nitroanilina, p-metoxianilina d. 10. Escribe las formas resonantes del ácido acético y de la acetamida. ¿Cuál es la predicción en cuanto a la basicidad del nitrógeno en una amida? 11. Ordena de acuerdo a su valor de pKa creciente a los siguientes compuestos, explicando la diferencia de acidez entre los mismos: etano, etileno, acetileno, acetona, 2,4-pentanodiona. 12. Predice la posición de equilibrio de las siguientes reacciones: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 27/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 13. Determina si los siguientes reactivos son adecuados para llevar a cabo las siguientes reacciones: 14. Las bases más fuertes que los hidróxidos, por ejemplo los amiduros, no pueden utilizarse cuando el solvente es agua. Explica por qué. 15. La anfetamina y la tetracaína son insolubles en agua, pero solubles en HCl 5%. No obstante, luego de reaccionar con anhídrido acético, sólo uno de los compuestos sigue siendo soluble en HCl 5%. Explica por qué. 16. Identifica en cada caso los ácidos de Lewis (electrófilos) y bases de Lewis (nucléofilos): Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 28/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 17. Observa la estructura del ciclopentadieno y contesta las siguientes preguntas: a. ¿Cuántos son los átomos de carbono con hibridización sp 3? b. Identifica el protón más ácido y justifica tu elección. c. Dibuja todas las estructuras de resonancia de la base conjugada. d. ¿Cuántos son los átomos de carbono con hibridización sp 3 en la base conjugada? e. ¿Cuál es la geometría de la base conjugada? ¿Cuántos átomos de hidrógeno posee? ¿Cuántos pares de electrones libres? Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 29/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos SERIE 6 Estereoquímica Objetivos: 1. Estudiar conceptos de isomería y estereoisomería: isómeros estructurales y funcionales; conceptos de configuración y conformación: rotación alrededor de uniones simples carbonocarbono, conformaciones de alcanos, diagramas de energía; proyecciones de Newman y fórmulas caballete; estabilidad de cicloalcanos. 2. Analizar isomería geométrica: nomenclatura E-Z, estabilidad relativa; isomería geométrica de compuestos cíclicos. 3. Estudiar isomería óptica: asimetría molecular, carbonos asimétricos; diastereoisómeros y mezclas racémicas; configuración absoluta y relativa; representaciones planas: convención de Fischer; nomenclatura configuracional. Desarrollo: 1. Identificar para cada uno de los siguientes pares si se trata de isómeros constitucionales o son representaciones del mismo compuesto: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 30/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 2. Dibuja todos los isómeros constitucionales de fórmula C6H14 (ayuda: son 5). Calcula el grado de instauración de dichos compuestos. Atención! No repitas estructuras. Grado de Insaturación = C + 1 - (H+X-N)/2 3. Calcula el grado de insaturación de la codeína (C18H21NO3) y la tiroxina (C15H11I4NO4). 4. Formula los siguientes compuestos y escribe para cada uno de ellos un isómero de posición y uno de cadena: a. 2-hexeno b. 4-metil-1-pentino c. 2-cloro-2-metilpropano. 5. Formula los siguientes compuestos: 2-pentanona, sec-butil metil éter, acetato de etilo. ¿A qué familia pertenece cada uno? Encuentra un isómero funcional para cada uno. 6. Formula y escribe un isómero del tipo: a. b. c. d. e. funcional de la 2-pentanona funcional del terbutil isopropil éter de cadena del 3-metil-1-butino de posición del cloruro de ter-butilo un homólogo inferior de la 3-metil-2-hexanona 7. Escribe la estructura de dos isómeros de fórmula C5H12O que sean entre sí: a. isómeros funcionales b. isómeros de posición c. isómeros de cadena 8. Explica qué relación existe entre los miembros de cada par de estructuras: 9. Nombra el siguiente compuesto según IUPAC y dibuja su estructura en proyección de Newman y en proyección de Fisher: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 31/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 10. Dibuja la estructura de líneas de cada uno de los siguientes compuestos: 11. Determina si los siguientes compuestos son isómeros constitucionales: 12. Analiza cuáles serían las conformaciones de mayor y menor estabilidad para los siguientes compuestos (ayuda: dibuja la proyección de Newman “observan do” el compuesto desde la posición que indica la flecha): 13. Comparar las tres conformaciones alternadas del etilenglicol. La conformación anti no es la de menor energía, sugiere una explicación. 14. Asigna a qué tipo de pertenecen las siguientes conformaciones del 1,2dibromoetano. según su estabilidad creciente: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 32/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 15. Escribe la estructura de los siguientes compuestos y formula todos sus estereoisómeros cuando corresponda: a. b. c. d. e. 1-metilciclohexanol 1,3-diclorociclohexano 3-clorociclohexanol 1,4-dibromociclohexano 1,2-dimetilciclohexeno 16. Dibuja las conformaciones silla de las siguientes estructuras: 17. Dibujar la conformación de menor energía de los siguientes compuestos: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 33/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 18. Para cada uno de los siguientes pares, señala si son compuestos idénticos, isómeros constitucionales, estereoisómeros o diferentes conformaciones del mismo compuesto: 19. Para cada uno de los siguientes alquenos, asignar la configuración del doble enlace como E o Z: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 34/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 20. Cuando un doble enlace tiene dos grupos idénticos (uno sobre cada posición vinílica), podemos usar la terminología cis-trans o E-Z. En la mayoría de los casos, cis = Z y trans = E. Sin embargo, existen excepciones, como puede verse en la siguiente estructura (este compuesto es trans pero es Z). Explica por qué. 21. Escribe los nombre IUPAC completos de los siguientes compuestos, feromonas de comunicación de la abeja reina y la abeja obrera, respectivamente: 22. Identificar los centros quirales en cada uno de los siguientes compuestos: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 35/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 23. Dibuja los enantiómeros de los siguientes compuestos: 24. Identifica si los diasteroisómeros: siguientes pares de compuestos son enantiómeros Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 36/85 o Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 25. Encuentra el plano de simetría que existe en cada una de las siguientes moléculas: 26. Dibujar todos los posibles estereoisómeros para cada uno de los siguientes compuestos: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 37/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 27. Identificar la configuración de los centros quirales en las siguientes estructuras: 28. Dados los siguientes pares de estructuras, indique si se trata de moléculas distintas, isómeros estructurales, enantiómeros, diastereoisómeros o moléculas idénticas. ¿Cuáles presentarán actividad óptica? Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 38/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 39/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos SERIE 7 Espectroscopía Objetivos: 1. Determinar la estructura de las sustancias orgánicas mediante el empleo de métodos espectroscópicos. 2. Analizar la utilidad de la espectroscopía infrarroja (I.R.) para identificar grupos funcionales. 3. Estudiar espectros de resonancia magnética nuclear protónica (R.M.N.-1H); desplazamientos químicos y acoplamiento de spin; analizar espectros de carbono 13 (R.M.N. 13C) 4. Elucidar estructuras sencillas a partir de sus espectros de masa (EM). Desarrollo: 1. Para cada par de compuestos, determina cuál C=C es el que produce la señal más fuerte: 2. En los espectros IR de alcoholes pueden aparecer dos bandas, una ancha y otra angosta, simultáneamente. Explica por qué la segunda siempre aparece a la izquierda de la primera. 3. Determina si los siguientes espectros son consistentes con la estructura de un alcohol, un ácido o ninguno de ellos. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 40/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 4. Determina cuál de los siguientes espectros es consistente con la estructura de una cetona, un alcohol, un ácido carboxílico, una amina primaria o una amina secundaria: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 41/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 5. Unir cada compuesto con el IR apropiado: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 42/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 6. Describe cómo la espectroscopía IR podría ser usada para monitorear el progreso de cada una de las siguientes reacciones: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 43/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 7. Cómo distinguirías entre cada par de compuestos utilizando espectrometría de masas? 8. Para cada par de compuestos utiliza la regla del nitrógeno para determinar si el peso molecular es par o impar. Luego calcula el valor esperado de m/z para el ión molecular: 9. Asignar cada compuesto a su correspondiente espectro de masa: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 44/85 Beigrano Facultad de Ciencias Exactas y Naturales B UENOS A IR ES - ARGENT I NA Guía de Trabajos Prácticos 100 MS-Nid-5495 80>.. :v5 e ..e... (1 ) 60- (1) ....o:. 40 - (1) !Y 20 - o 10 '1 '1 20 30 1.1 1 '1 40 50 '1 '1 60 70 1 1 1 1 11 11 1 '1 '1 80 90 '1 '1 110 100 m jz 100 MS-Nid-9060 80 ..'>...(ij. e ..(.!..). 60 e (!) ...... o 40 & 20 O.rr 10 20 30 +H +h rlT 40 70 50 80 90 60 mj z Universidad de Belgrano- Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 45185 Beigrano Facultad de Ciencias Exactas y Naturales B UENOS A IR ES - ARGENT I NA Guía de Trabajos Prácticos 100 MS-NI.I-0082 80 ..>...... '(i) e <l.) ...... 60 e <l.) ........ o 40 & 20 10 20 30 40 50 70 60 90 80 mjz 80 ..>..... . '(i) e <l.) ..... . 60 e <l.) ........ o 40 <l.) 0::: 20 25 50 75 100 125 150 175 m/ z Universidad de Belgrano- Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 46185 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 10. Observa el espectro de masa del 2,2-dimetilhexano. A pesar de tener un peso molecular de 114, no se observa ningún m/z = 114. a. Dibuja la fragmentación responsable para la formación del ión molecular y explicá por qué ésta es tan favorable. b. Podrías explicar por qué el pico M-15 no es el pico base? 11. Correlaciona los siguientes espectros con las cetonas isómeras 2-pentanona y 3pentanona. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 47/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 12. El butano exhibe dos clases diferentes de protones, enmarcados de forma diferente. a. Explicá por qué son equivalentes los protones marcados con círculos y con rectángulos, respectivamente. b. ¿Cuántas clases de hidrógenos equivalentes habrá en el pentano? c. ¿Cuántas en el hexano? d. ¿Cuántas en el 1-clorohexano? 13. ¿Cuántos tipos de hidrógenos equivalentes hay en los siguientes compuestos? Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 48/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 14. Señala para cada uno de los siguientes grupos: a) cuántas señales esperarías observar en el espectro RMN 1 H de cada uno de los compuestos; b) indica cuál de los protones subrayados absorberá a valores de δ menores: a. CH3CH2CH2Cl, CH3CHClCH3, CH2ClCH2 CH3 b. CH3CH2Cl, CH3CHCl2, c. C6H12 (ciclohexano), C6H6 (benceno) d. CH3CH=CH2, CH3CH2 CHO 15. ¿Cuántas señales esperarías observar en el espectro RMN 1H cada uno de los siguientes compuestos? Predice el desplazamiento químico aproximado de las mismas. 16. Determina la multiplicidad de cada señal en el espectro RMN 1H de los siguientes compuestos: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 49/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 17. ¿Cómo distinguirías utilizando RMN 1H entre los siguientes pares de compuestos? 18. Propone una estructura que sea consistente con cada uno de los siguientes espectros de RMN 1H, teniendo en cuenta la formula molecular provista: C C88H H10 O 10O 51,3 10,1 19,4 19,2 Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 50/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 65,7 C7H14O 10,8 3 C8H10O 1 2 2 2 Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 51/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos C9H12 6 5 1 19. Para cada uno de los siguientes compuestos predice el número de señales y su localización en el espectro de RMN 13C: 20. Deduce la estructura de un compuesto de fórmula C4H10O que presenta los siguientes espectros: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 52/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 53/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos SERIE 8 Halogenuros de Alquilo Objetivos: 1. Analizar los posibles mecanismos para las reacciones de sustitución. Estudio de reacciones S N2 y SN1. 2. Determinar la predominancia de cada uno de los mecanismos anteriores. 3. Analizar los posibles mecanismos para las reacciones de eliminación. Estudio de reacciones E1 y E2. 4. Sustitución versus Eliminación: identificar reactivos, medio y condiciones de reacción y predecir productos. Desarrollo: 1. La reacción descripta a continuación se lleva a cabo mediante un mecanismo concertado. a. ¿Cuál es la expresión de la constante de velocidad de dicha reacción? b. ¿Qué sucederá con la velocidad de la misma si la concentración de 1-iodopropano se triplica? c. ¿Y si se duplica la concentración de hidróxido de sodio? d. ¿Qué sucederá con la velocidad de la reacción si se duplica la concentración del halogenuro y se triplica la de la base? 2. Dibuja detalladamente los mecanismos de las siguientes reacciones, asumiendo que se producen de forma concertada: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 54/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 3. Dibuja el producto resultante de las siguientes reacciones S N2: a. (S)-2-cloropentano y NaSH b. (R)-3-iodohexano y NaCl c. (R)-2-bromohexano e NaOH 4. Cuando el (S)-1-bromo-1-fluoroetano reacciona con metóxido de sodio, se produce una reacción SN2 en la cual el átomo de bromo es reemplazado por un grupo metoxi. El producto de esta reacción es el (S)-1-fluoro-1-metoxietano. Explica por qué se obtiene un producto con la misma configuración absoluta que el material de partida. 5. Dibuja los estados de transición para cada una de las siguientes reacciones S N2: 6. Dibujar el mecanismo para cada una de las siguientes reacciones, asumiendo que se llevan a cabo mediante un proceso en pasos: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 55/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 7. Teniendo en cuenta las estructuras de resonancia correspondientes, dibuja el mecanismo de la siguiente reacción (asumiendo que se realiza en pasos): 8. La siguiente reacción ocurre vía un mecanismo S N1: a. ¿Qué sucederá con la velocidad de reacción si la concentración de ioduro de terbutilo se duplica y la de cloruro de sodio se triplica? b. ¿Y si sólo se duplica la concentración de sal y la ioduro se mantiene constante? 9. Dibuja los carbocationes intermediarios generados en reacciones SN1 por cada uno de los siguientes sustratos: 10. Identifica cuál de los siguientes sustratos sufrirá una reacción vía mecanismo S N1 más rápidamente. Explica tu elección. 11. Dibuja los productos esperados en cada una de las siguientes reacciones S N1: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 56/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 12. Dibuja los productos esperados en la siguiente reacción S N1 e indica cuál es la relación estereoisomérica entre ambos: 13. Dibuja el mecanismo completo para cada una de las siguientes reacciones S N1: 14. Dibuja los mecanismos de cada una de las siguientes reacciones de solvólisis (considera que se llevan a cabo mediante un proceso concertado): 15. Identifica si los siguientes sustratos favorecen a reacciones SN1, SN2, ambas o ninguna: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 57/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 16. ¿Qué tipo de mecanismo favorecerán los siguientes nucleófilos? ¿S N1 o SN2?: 17. Indica cuáles de los siguientes solventes favorecen reacciones S N1 o SN2: 18. Explica qué clase de mecanismo favorece la acetona y por qué. 19. Indica si las siguientes reacciones proceden por vía SN1 o SN2 y dibuja los productos esperados: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 58/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 20. ¿Qué reactivos usarías para llevar a cabo las siguientes transformaciones? 21. Dibuja el mecanismo de cada una de las siguientes reacciones de eliminación, asumiendo que se llevan a cabo mediante un proceso concertado: 22. Dibuja el mecanismo de cada una de las siguientes reacciones de eliminación, asumiendo que se llevan a cabo mediante un proceso en pasos: 23. La siguiente reacción presenta una cinética de segundo orden: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 59/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos a. ¿Qué sucederá con la velocidad de reacción si la concentración de clorociclopentano se triplica? b. ¿Qué sucederá con la velocidad de reacción si la concentración de hidróxido se duplica? 24. Ordena los siguientes compuestos de acuerdo a reactividad creciente frente a un proceso E2: 25. Identifica los productos de cada una de las siguientes reacciones E2: 26. (Para químicos) En cada una de las siguientes reacciones, analiza si utilizarías hidróxido o terbutóxido como reactivo para obtener los productos indicados: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 60/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 27. Indica cuáles son los productos mayoritarios y minoritarios para las reacciones E2 que se producen cuando los siguientes sustratos son tratados con una base fuerte: 28. Predice cuáles serán los productos obtenidos en las siguientes reacciones E2: 29. La siguiente reacción ocurre vía mecanismo E1: a. ¿Qué sucederá con la velocidad de reacción si la concentración de ioduro de terbutilo se duplica y la de etanol se triplica? b. ¿Qué sucederá si se duplica la concentración de etanol? 30. Identifica los productos mayoritarios y minoritarios de las siguientes reacciones E1: 31. Describe el mecanismo completo de las siguientes reacciones E1: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 61/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 32. Identifica si cada uno de los siguientes reactivos es un nucleófilo fuerte o débil, y también indica si se trata de bases fuertes o débiles: a. b. c. d. Etanol CH3CH2SH Etóxido de sodio Bromuro de sodio e. Hidróxido de litio f. Metanol g. Metóxido de sodio 33. Decide cuál será el mecanismo predominante y el producto principal obtenido cuando el 1-bromobutano es tratado con cada uno de los siguientes reactivos: a. NaOH b. NaSH c. t-BuOK d. NaOMe 34. Decide cuál será el mecanismo predominante y el producto prIncipal obtenido cuando el (R)-2-bromobutano es tratado con cada uno de los siguientes reactivos: a. NaOEt b. NaI / DMSO c. NaOH d. t-BuOK 35. Indica cuáles serán los productos obtenidos en las siguientes reacciones: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 62/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 63/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos SERIE 9 Alcanos, alquenos y alquinos Objetivos: 1. Estudiar patrones comunes de reacciones radicalarias. 2. Analizar los mecanismos de halogenación de alcanos: termodinámica, regioselectividad, estereoquímica. 3. Estudiar reacciones de adición electrofílica a alquenos y alquinos. 4. Comenzar a utilizar diversas estrategias de síntesis. 5. Estudiar dienos conjugados: adición electrofílica, control cinético y termodinámico. 6. Examinar brevemente reacciones pericíclicas: reacción de Diels Alder. Desarrollo: 1. Dibuja el mecanismo de reacción para el siguiente proceso: cloración del diclorometano para producir cloroformo. 2. En la práctica, la cloración del metano produce a menudo varios subproductos, como el cloruro de etilo, el que es obtenido en muy bajas cantidades. Sugiere un mecanismo para la formación de dicho subproducto. 3. Escribe las estructuras de todos los compuestos monobromados que se forman en la siguiente reacción y estima cualitativamente su distribución en la mezcla de productos: 4. Predice el producto principal obtenido por bromación radicalaria de los siguientes sustratos; no olvides considerar la estereoquímica de la reacción: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 64/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 5. Un compuesto A tiene una fórmula molecular C5H11Br. Cuando es tratado con bromo en presencia de luz uv, el producto principal es el 2,2-dibromopentano. El tratamiento del compuesto A con NaSH produce un compuesto con sólo un centro quiral de configuración R. ¿De qué compuesto se trata? 6. (Para químicos) Observa y explica los resultados presentados a continuación: 7. (Para químicos) La cloración fotoquímica del pentano produce tres isómeros monoclorados: A (46%), B (27%) y C (27%). a) Formula dichas estructuras y explica los resultados obtenidos b) ¿Cómo se modificará cualitativamente la distribución de productos en la bromación fotoquímica? 8. ¿Cuáles son los productos obtenidos cuando los siguientes sustratos son tratados con NBS e irradiados con luz uv? 9. Formula el producto principal de las siguientes reacciones de hidrohalogenación: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 65/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 10. Dibuja el mecanismo completo de cada una de las siguientes reacciones de hidrohalogenación: 11. Decide qué compuesto de cada par es más reactivo frente a una hidratación catalizada por ácidos: 12. Dibujar los mecanismos completos de las siguientes reacciones de hidratación: 13. Predice los productos de las siguientes hidroboraciones oxidativas: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 66/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 14. ¿Cuáles son los productos obtenidos en las reacciones de hidrogenación catalítica que se muestran a continuación? 15. El compuesto X tiene una fórmula molecular C5H10. En presencia de un catalizador metálico, dicho compuesto reacciona con un mol de hidrógeno para dar 2metilbutano. a) Sugiere tres posibles estructuras para el compuesto X b) (Para químicos) Por hidroboración oxidativa del compuesto X se obtiene un producto sin centros quirales. Identificar su estructura. 16. Predice los productos principales formados a partir de las siguientes reacciones de halogenación: 17. (Para químicos) ¿Qué productos se obtienen por reacción de los siguientes alquenos con Br2/H2O? 18. ¿Qué productos se obtienen cuando los siguientes alquenos son tratados con ácido metacloroperbenzoico (MCPBA) y, posteriormente, una solución acuosa de ácido? Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 67/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 19. Indica cuáles son los productos formados en las siguientes reacciones; en todos los casos, considera el número de centros quirales formados: 20. (Para químicos) Describe los productos formados en las siguientes reacciones: 21. ¿Qué reactivos utilizarías para realizar las siguientes transformaciones? Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 68/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 22. Completa las siguientes reacciones: 23. Predice el producto principal de las siguientes transformaciones y dibuja su mecanismo completo: 24. Completa las siguientes reacciones: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 69/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 25. (Para químicos) Dibuja los productos principales obtenidos por reacción de los siguientes alquinos con solución acuosa de un ácido en presencia de HgSO 4: 26. Sintetiza los siguientes alquinos a partir de acetileno: a) 1-butino c) 3-hexino b) 2-butino d) 2,2-dimetil-3-octino 27. (Para químicos) Identifica los reactivos necesarios para convertir al ciclohexano en 1,3-ciclohexadieno. Sugerencia: es necesario introducir algún grupo saliente para producir la reacción, ya que no basta con el simple agregado de una base fuerte. 28. (Para químicos) Completa las siguientes reacciones y propone un mecanismo detallado para cada una de ellas; teniendo en cuenta las condiciones de reacción, determina cuál será el producto predominante: 29. (Para químicos) Completa las siguientes reacciones: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 70/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos SERIE 10 Compuestos aromáticos Objetivos: 1. Estudiar reacciones de sustitución electrofílica aromática: halogenación, sulfonación, nitración, alquilación y acilación de Friedel-Crafts. 2. Examinar a los distintos grupos activantes y desactivantes y el efecto que producen sobre la dirección de los ataques. 3. Analizar el comportamiento de compuestos aromáticos con múltiples sustituyentes. 4. Utilizar diversas estrategias de síntesis. Desarrollo: 1. (Para químicos) Clasifica a cada uno de los siguientes compuestos como aromáticos, antiaromáticos o no aromáticos. Explicar tu razonamiento en cada caso. 2. Dibuja el/los productos esperados cuando el benceno es tratado con cada uno de los siguientes halogenuros de alquilo en presencia de AlCl 3. En cada caso, suponer que Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 71/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos las condiciones de reacción están controladas para que se produzca la monoalquilación: 3. ¿Cuál es el producto de reacción esperado en los siguientes casos? 4. Identificar si los siguientes compuestos pueden ser sintetizados a partir de una alquilación de Friedel-Crafts directa: 5. ¿Cuáles son los productos obtenidos por monobromación del tolueno? 6. Cuando el etoxibenceno es tratado con una mezcla de ácido nítrico y sulfúrico, se obtienen dos productos. 7. Determina si cada uno de los siguientes compuestos se encuentra activado o desactivado frente a SEA. Indica si dicha activación es fuerte, moderada o débil, y señala las posiciones en las que se producirán los ataques: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 72/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 8. ¿Cuál de los anillos está más activado frente a una SEA? 9. Para cada uno de los siguientes compuestos, identifica las posiciones favorecidas para sufrir una SEA (farmacéuticos: puntos a, b, c, d, f, h; químicos: todos): 10. Dibuja los productos esperados cuando los siguientes sustratos se hacen reaccionar con Na2Cr2O7 / H2SO4: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 73/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 11. Completa las siguientes reacciones: 12. Sintetiza a partir de benceno y los reactivos que consideres necesarios los siguientes compuestos: a) 2-bromoanilina b) 1-cloro-3-nitrobenceno c) 4-propilanilina d) 3-cloroanilina e) 1-bromo-3-(tribromometil)benceno f) 1-bromo-4-(tribromometil)benceno g) 1-isobutil-2-metilbenceno h) 1-isopropil-2-nitrobenceno i) 1-cloro-3-propilbenceno j) 1-(3-bromo-4-isopropilfenil)etanona (o 3-bromo-4-isopropilacetofenona) k) 3-bromo-4-propilanilina l) 4-terbutil-2,6-dicloroanilina m) ácido 4-cloro-3-bromobencenosulfónico 13. (Para químicos) Observa la reacción descripta a continuación. Cuando ambos grupos “R” son hidrógenos, la misma se produce a una T=150°C. Cuando uno de ellos es un grupo nitro, la reacción se produce a T=100°C. Cuando ambos “R” son nitros, la reacción sucede a T=35°C: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 74/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Explica en detalle por qué se requiere menor temperatura de reacción cuando el anillo posee grupos nitro adicionales. 14. (Para químicos) Completa las siguientes reacciones: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 75/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Apéndice 1. Reglas de Nomenclatura Nomenclatura IUPAC para Alcanos 1) Seleccione la cadena continua más larga de átomos de carbono como la cadena principal del hidrocarburo base. Si dos cadenas tienen la misma longitud aquella que tenga más cadenas laterales es la principal. Entonces se da nombre al alcano como derivado de este hidrocarburo base. 2) El nombre del hidrocarburo base tiene la terminación usual -ano precedida de: met, et, prop, but, pent, hex, etc., que corresponde a: C1, C2, C3, C4, C5, C6 etc., en la cadena principal. 3) Las cadenas laterales se consideran como sustituyentes que reemplazan hidrógenos en la cadena principal. Sus posiciones se indican por números asignados a los carbonos del hidrocarburo base. Se numeran consecutivamente los átomos de carbono de la cadena principal a partir de uno de sus extremos de tal forma que la posición de los sustituyentes se indique con los números más pequeños posibles. Cuando se compara las series de números que compiten, la que tenga el número menor en el primer punto de diferencia es la que se escoge. 4) El nombre de los sustituyentes se pone antes del nombre del hidrocarburo base, en orden alfabético. El nombre del último sustituyente se liga con el nombre del hidrocarburo base como una sola palabra. Al ordenar alfabéticamente los sustituyentes no se consideran los prefijos escritos en cursiva: (n-, sec-, ter-, etc.) ni los prefijos mutiplicadores:(di-, tri- tetra-, etc.) a menos que el prefijo multiplicador sea parte de un radical complejo encerrado entre paréntesis. 5) Cada sustituyente se precede de un número que denota su posición en la cadena principal. Siempre se separan los números del nombre del sustituyente con guiones. Cuando dos sustituyentes están en posiciones equivalentes, al primero citado se le asigna el número menor. 6) Los sustituyentes idénticos se indican por los prefijos multiplicadores: di-, tri- tetra-, etc. Esos prefijos se hacen preceder de números consecutivos que designan la posición de cada uno de los sustituyentes idénticos. Los números se ordenan en orden creciente de magnitud y se separan por comas. 7) Para dar nombre a un radical complejo Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 76/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos a) Escoja la cadena continua mayor dentro del grupo, comenzando por el carbono ligado a la cadena principal. Cualquier grupo unido a esta cadena que se escogió se identificará como sustituyente de esta cadena en la forma usual. b) El primer carbono (C1) de la cadena secundaria escogida es el que está unido a la cadena principal del hidrocarburo base. Los números de los otros carbonos de esta cadena se colocan de acuerdo a éste. c) El nombre completo del grupo complejo se encierra entre paréntesis y el número que denota su posición en la cadena principal del hidrocarburo base se coloca antes del primer paréntesis. 8) Las reglas de IUPAC permiten el uso de nombres comunes de los alcanos no sustituidos tales como: isobutano, isopentano, neopentano, isohexano y de los grupos alquilo no sustituidos tales como: isopropil (metiletil o 1-metiletil), sec-butil (1-metilpropil), isobutil (2metilpropil), terbutil (dimetiletil), isopentil (3-metilbutil), neopentil (2,2-dimetilpropil), ter-pentil (1,1-dimetilpropil), isohexil (4-metilpentil). Nomenclatura IUPAC para Alquenos y Alquinos Los alquenos y los alquinos se identifican usando prácticamente las mismas reglas que se emplearon para asignar nombres a los alcanos pero hay algunas modificaciones: 1) Se selecciona como cadena principal del hidrocarburo base la cadena continua más larga que contenga la union C=C o C≡C. 2) El nombre del hidrocarburo base se caracteriza por la terminación eno- si tiene un enlace C=C y por la terminación ino- si tiene un enlace C≡C. 3) Se enumera la cadena principal de átomos de carbono que contiene el enlace múltiple, comenzando por el extremo más cercano a dicha unión. De esta forma, se asigna el número más bajo posible a la posición del enlace múltiple. 4) El más bajo de los números asociados con los dos carbonos de la unión múltiple se escoge para indicar la posición del enlace y este número aparece inmediatamente antes del nombre del alqueno o del alquino. Para los compuestos complejos el numero que designa un doble enlace se puede colocar entre el prefijo (alc-) y el sufijo (eno- o ino-). 5) Cuando existen dos o más uniones C=C o C≡C en la cadena continua más larga que contiene tales enlaces se usa las terminaciones:-adieno, -atrieno, etc. o -adiino, atriino, y se indica cada una de las posiciones múltiples por un numero, por ejemplo: 2-metil-1,3butadieno. 6) Cuando en el mismo compuesto existen enlaces C=C y C≡C se escoge como cadena principal aquella que contenga el numero máximo de esas uniones. Los dobles enlaces Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 77/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos tienen precedencia sobre los triples al asignar el nombre. Se asignan los números más pequeños posibles a las uniones múltiples aunque en algunos casos esto hace que un enlace C≡C sea localizado por un número más pequeño que un enlace C=C. Sin embargo, cuando hay posibilidad de elección a los dobles enlaces se les asigna los menores números. 7) Los sustituyentes y sus posiciones se indican en la forma usual. Nomenclatura Funcionales IUPAC para compuestos que contienen Grupos Los compuestos orgánicos que contienen grupos funcionales (por ejemplo, R-X en donde X es un grupo funcional) se identifican indicando el reemplazo de un hidrogeno en un compuesto base acíclico o cíclico (R-H) por el grupo X. El nombre de un compuesto R-X acíclico se asigna según las siguientes reglas: 1) Cuando existen dos o más grupos funcionales en un compuesto se debe determinar cuál es el grupo principal. En la tabla se da el orden de prioridad de varios grupos funcionales. El grupo que está más arriba en este orden es considerado como el grupo principal o función principal. El grupo funcional en un compuesto monofuncional es el grupo principal de ese compuesto. 2) La cadena continua más larga que contiene el grupo principal se escoge como la cadena principal del compuesto. Para hacerlo se sigue un orden de procedencia sucesivamente hasta que se puede hacer una decisión y seleccionar la cadena principal: a) La que contenga el mayor número de grupos principales b) La que tenga el número máximo de enlaces múltiples c) La de mayor longitud d) La de mayor numero de enlaces C=C, etc. 3) Se enumera la cadena principal en tal forma que se usen los números más bajos posibles para indicar la posición del grupo principal. 4) La última parte de un nombre sustitutivo se construye citando el sufijo correspondiente al grupo principal (véase la tabla) después del nombre compuesto base R-H (su nombre se decide por el numero de átomos de carbono y el grado de instauración en la cadena principal). La posición del grupo principal y la posición de los enlaces múltiples se indica de la siguiente manera: a) Si la cadena principal es saturada: se coloca un número que indica la posición del grupo principal, luego el nombre del alcano (omitiendo la o final si el sufijo empieza con vocal) y por último el sufijo. Por ejemplo: 4-butanol, 4-butanotiol b) Si la cadena principal contiene un enlace C=C: se coloca un número que indica la posición del doble enlace, luego el nombre del alqueno (omitiendo la “o” final si el sufijo Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 78/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos empieza con vocal, y por último el sufijo, que indica la posición y nombre del grupo principal. Por ejemplo: 3-buten-2-ol. c) Si la cadena principal contiene un enlace C≡C: se coloca un número que indica la posición del triple enlace, luego el nombre del alquino (omitiendo la “o” final si el sufijo empieza con vocal), y por último el sufijo, que indica la posición y nombre del grupo principal. Por ejemplo: 3-butin 2-ona. 5) Los grupos funcionales que no se escogieron como función principal se identifican como sustituyentes usando los prefijos apropiados (véase la tabla). Ciertos grupos funcionales no tienen un sufijo conveniente y se identifican como sustituyentes con los prefijos siguientes: fluor- para F-, cloro- para Cl-, bromo- para -Br, yodo- para I-, alcoxi- para RO-, nitroso- para NO, nitro- para -NO2. 6) Todos los sustituyentes se deben citar en orden alfabético. En este orden no se consideran los prefijos multiplicadores a menos que sean parte del nombre de un radical complejo encerrado entre paréntesis. 7) Las posiciones de los sustituyentes deben indicarse con la notación adecuada: los números se separan unos de otros por medio de comas y de las palabras por medio de guiones. Cadenas Laterales y Radicales Tal como se mencionó anteriormente, un tipo de sustituyentes de las cadenas principales son las cadenas laterales, también conocidas como radicales. Los radicales son el conjunto de átomos que resulta de la pérdida formal de un hidrógeno de un hidrocarburo. Si el hidrocarburo era un alcano, el radical será un alquilo, mientras que si es un alqueno o alquino, los radicales originados serán alquenilos o alquinilos, respectivamente. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 79/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Nomenclatura de Aminas Las aminas pueden considerarse como derivados del amoníaco en las cuales uno a más de los hidrógenos han sido reemplazados por radicales alquílicos o arílicos, dando origen así a las aminas primarias, secundarias y terciarias. a) Para las aminas primarias (se ha reemplazado sólo un hidrógeno por una cadena alquílica o arílica), se las nombra tomando el nombre del radical sin la letra o final y agregando la palabra amina. Ejemplo: etilamina. En caso de que el grupo amino se encuentre en una posición no terminal de una cadena, se tomará como C-1 el carbono en el cual se encuentra el grupo amino, nombrándose la cadena como un radical compuesto. Ejemplo: (1-etil-4metilpentil)amina. b) Las aminas secundarias y terciarias se nombran como si fueran derivados de aminas primarias, precedidas por los nombres del o los grupos alquilos adicionales. Estos grupos Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 80/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos alquilo se nombran anteponiendo la letra N- para indicar que se encuentran sustituyendo los hidrógenos de la amina y no la cadena principal. Ejemplo: N-etilbutilamina. Nomenclatura en derivados del Benceno El anillo bencénico puede encontrarse en una molécula ya sea como sustituyente de una cadena principal (en cuyo caso se lo nombrará como radical, es decir, fenilo), o bien como parte principal o base de la estructura. Las reglas de nomenclatura a adoptar en caso de que el benceno sea la estructura principal son las siguientes: a) Si el benceno está monosustituido, se le asigna el número 1 al carbono que porta la sustitución, y el nombre se construye ligando el nombre del sustituyente con la palabra benceno, no siendo necesario citar el número del localizador, por ejemplo: etilbenceno. b) Si el benceno está polisustituído se debe elegir una numeración que le otorgue los menores números a todos los sustituyentes del anillo. Si varias de esas secuencias numéricas son iguales, se elige la que le asigna el menor número al sustituyente que precede por orden alfabético. El nombre se forma enunciando los sustituyentes por orden alfabético precedidos por sus números localizadores a los que le sigue la palabra benceno. Ejemplo: 1-etil-3,5-dimetilbenceno (recordar que los prefijos multiplicadores no se alfabetizan). c) Si el benceno está disustituido, siguiendo las reglas anteriores se pueden obtener sólo 3 tipos de disustituciones: 1,2-; 1,3-; y 1,4-. A la sustitución 1,2- se la conoce como sustitución orto y se la suele abreviar con una o- delante del nombre, por ejemplo: o-dinitribenceno o 1,2-dinitrobenceno. De manera análoga, la sustitución 1,3- recibe el nombre de sustitutción meta y la 1,4- sustitución para, abreviándose con una m y una p respectivamente (mnitroclorobenceno, p-dietilbenceno). Existen estructuras derivadas del benceno que poseen nombres propios que se utilizan comúnmente y son aceptados por la IUPAC. Los más comunes son: Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 81/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Prioridades en Nomenclatura IUPAC para algunos grupos funcionales comunes Estructura Nombre -N+(CH3)3 Ión “onio” (por ejmplo, amonio) -COOH Ácido carboxílico -SO3H Ácido sulfónico -COOR Éster -CONR2 Amida -CN Nitrilo -CHO Aldehido -CO- Cetona ROH Alcohol ArOH Fenol -NR2 Amina -C-O-C- Éter -C=C- Alqueno -C≡C- Alquino -X Halógeno -NO2 Nitro -C6H5 Fenil -R Alquil Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 82/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos Prefijos y sufijos para algunos grupos funcionales según las reglas de nomenclatura IUPAC Grupo Funcional Prefijo Sufijo -COOH carboxi- -SO3H sulfo- -CO2R alcoxicarbonil- -COX haloformil- -CONH2 carbamoil -CN ciano- -CHO formil- -CO- oxo- -ona -OH hidroxi- -ol -NH2 amino- -amina -oico (ácido) -carboxílico (ácido) -sulfónico (ácido) -oato -carboxilato oilo (halogenuro) -carbonilo (halogenuro) -amida -carboxamida -nitrilo -carbonitrilo -al -carbaldehido En los casos en que hay más de dos sufijos para el mismo grupo funcional, el inferior es el único que se usa cuando dicho grupo funcional está ligado a un sistema cíclico. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 83/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 2. Algunos pKa de compuestos comunes y sus bases conjugadas pKa -9 -7 -2,7 -1,74 4,75 9 9,9 15,7 16 18 Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 84/85 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Guía de Trabajos Prácticos 19,2 25 38 44 50 Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 85/85 Facultad de Arquitectura y Urbanismo Arquitectura Forma y Comunicación 1A Ficha Nº 2 Cátedra: Arq. Eduardo García Lettieri Lunes a viernes de 9 a 21 h. Torre Universitaria, Zabala 1837, primer nivel inferior. C1426DQG - CABA Teléfono: 4788-5400, internos 5002 y 2122. Email: fasciculos@ub.edu.ar www.ub.edu.ar Arq. Eduardo García Lettieri Arq. Carlos Arrieta Arq. Claudio Alberto Delbene Arq. Raquel Arce Arq. Roxana Di Risio Arq. Juan Duarte
