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  • QUMICA ORGNICA

    250 EJERCICIOS RESUELTOS

    CECILIO MRQUEZ SALAMANCA

    Profesor Titular

    UNIVERSIDAD DE ALICANTE, 2008

  • NOTA DEL AUTOR

    Las pginas que siguen corresponden a los dos cursos de Qumica orgnica que he impartido en la Universidad de Alicante, a lo largo de los ltimos 10 aos. Cada curso tiene una duracin de 70 horas, de modo que estos apuntes incluyen, aproximadamente, 90 horas lectivas de teora y 50 de ejercicios prcticos que se discuten y resuelven en clase. El planteamiento general est basado en los diferentes tipos de reacciones entre compuestos orgnicos, en lugar del enfoque habitual que hace nfasis en los grupos funcionales. En cada uno de los temas aparecen ejercicios (incluidos en el texto) que permiten familiarizarse con los conceptos tericos que se exponen. Al final de cada tema se han aadido una serie de ejercicios adicionales, con el fin de que los estudiantes los preparen (de forma individual o colectiva) para discutirlos despus en clase. El contenido de los dos cursos se cie a lo que habitualmente puede designarse como Qumica Orgnica General, esto es, principios generales sobre estructura electrnica y reactividad. Sin embargo, se ha introducido una novedad metodolgica: el tratamiento de los sistemas conjugados (acclicos y cclicos) mediante el modelo de Perturbaciones de los Orbitales Moleculares (PMO) Dicho modelo es una alternativa ventajosa a la teora de la resonancia que, sin embargo, tambin se utiliza para evitar que los estudiantes se sientan desconectados de los textos normales de qumica orgnica. El mtodo PMO permite, por ejemplo, dibujar fcilmente las estructuras resonantes de cualquier molcula (ver p.103 y siguientes) De forma anloga, la definicin de Hidrocarburos alternantes impares (p.114) ayuda a incluir el concepto de Orbital Molecular no Enlazante (ONE) (p.117) El clculo de los coeficientes del ONE conduce a identificar los tomos de carbono ms reactivos en un determinado Hidrocarburo alternante impar (p.120) De todos modos, la aplicacin ms interesante de la metodologa PMO est relacionada con las reacciones de sustitucin electrfila del benceno y los hidrocarburos policclicos bencenoides. En este caso, el mtodo PMO muestra un poder predictivo que la teora de la resonancia es incapaz de igualar. Utilizando el modelo de Perturbaciones de los Orbitales Moleculares es posible averiguar las reactividades relativas de todos los tomos, en cualquier hidrocarburo policclico bencenoide (p.334) Tambin se pueden realizar predicciones muy fiables cuando el hidrocarburo tiene sustituyentes de distintos tipos (p.363 y Apndice IV) El lector que est interesado en el fundamento terico del modelo de Perturbaciones de los Orbitales Moleculares puede consultar el trabajo del mismo autor sobre Aromaticidad, que aparece en la pgina Web de la Universidad de Alicante. Alicante, 2008

  • i

    NDICE

    1. HIDROCARBUROS SATURADOS ACCLICOS

    NOMENCLATURA DE ALCANOS................................................................................................................................ 1 Geometra de los alcanos acclicos.................................................................................................................... 5 DEFINICIN Y CLCULO DE ENERGAS DE ENLACE Entalpa de formacin............................................................................................................................................. 6 Energa de enlace................................................................................................................................... 7 Estabilidades relativas de radicales alquilo.........................................................................................9 CONCEPTO DE CONFORMACIN. PROYECCIONES DE NEWMAN ................................................................... 10

    Conformaciones del propano y del butano........................................................................................11 MOLCULAS ACCLICAS CON UN TOMO DE CARBONO ESTEREOGNICO ................................................ 12 PROYECCIONES DE FISCHER ............................................................................................................................... 12 CONFIGURACIN ABSOLUTA. NOMENCLATURA (R)/(S) DE CAHN, INGOLD Y PRELOG (CIP) ....................15

    Prioridades de los grupos unidos a un tomo de carbono asimtrico .......................................... 16 Orden de prioridad de radicales alquilo .......................................................................................... 16 MOLCULAS ACCLICAS CON DOS TOMOS DE CARBONO ASIMTRICOS

    Los dos tomos de carbono tienen sustituyentes distintos ........................................................... 18 Los dos tomos de carbono tienen los mismos sustituyentes ...................................................... 19 NMERO DE ISMEROS PTICOS.........................................................................................................................20

    Conformaciones, proyecciones de Newman y proyecciones de Fischer ...................................... 22 EJERCICIOS ADICIONALES.....................................................................................................................................23

    2. HIDROCARBUROS SATURADOS CCLICOS

    NOMENCLATURA DE CICLOALCANOS MONOCCLICOS....................................................................................25 ESTEREOQUMICA DE CICLOALCANOS MONOCCLICOS Equilibrio conformacional en el ciclohexano ................................................................................... 25 Isomera geomtrica ........................................................................................................................... 28 Isomera ptica .................................................................................................................................... 29 NOMENCLATURA DE ESPIRANOS .........................................................................................................................31 Estereoqumica de espiranos............................................................................................................. 32 NOMENCLATURA DE HIDROCARBUROS CON PUENTES...................................................................................33 EJERCICIOS ADICIONALES.....................................................................................................................................34

  • ii

    3. HIDROCARBUROS CON ENLACES MLTIPLES ENTRE TOMOS DE CARBONO

    GEOMETRA DE LOS ALQUENOS ........................................................................................................... 35 NOMENCLATURA DE ALQUENOS ..........................................................................................................................35 ESTEREOISOMERA DE DOBLES ENLACES. ISOMERAS (Z)/(E) Y PTICA Monoolefinas ....................................................................................................................................... 40 Olefinas con dos dobles enlaces conjugados.................................................................................. 41

    Olefinas con dobles enlaces acumulados (cumulenos) .................................................................. 41 Prioridades de los radicales con doble enlace................................................................................. 43 Estereoqumica de alquilidencicloalcanos ....................................................................................... 46 NOMENCLATURA DE ALQUINOS ...........................................................................................................................46 NOMENCLATURA DE HIDROCARBUROS AROMTICOS ....................................................................................47 EJERCICIOS ADICIONALES.....................................................................................................................................49

    4. NOMENCLATURA DE GRUPOS FUNCIONALES

    INTRODUCCIN ........................................................................................................................................................50 Haluros de alquilo ............................................................................................................................... 50 Alcoholes y fenoles............................................................................................................................. 55 teres ................................................................................................................................................... 57 Aminas ................................................................................................................................................. 58

    Aldehidos............................................................................................................................................. 59 Cetonas ................................................................................................................................................ 60 cidos carboxlicos ............................................................................................................................ 62 steres ................................................................................................................................................. 64 Amidas ................................................................................................................................................. 65 Haluros de cido ................................................................................................................................. 65 A