Quimica orgánica

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    03-Nov-2014

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Manual de Reacciones Orgnicas

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  • 1. TemarioMATERIA:QUMICA ORGNICA II (1445)LICENCIATURA:QUMICA FARMACUTICA-BIOLGICAY QUMICA DE ALIMENTOS.ASIGNATURA:OBLIGATORIA.SEMESTRE:CUARTO.CREDITOS:10No. DE HORAS:TEORIA 3. LABORATORIO 4.OBJETIVOS GENERALES Identificar y clasificar las reacciones qumicas ms comunes en que participan las molculas orgnicas. Utilizar adecuadamente la terminologa empleada en las reacciones orgnicas. Representar grficamente los mecanismos de reaccin y productos de transformacin de las molculas orgnicas. Identificar y clasificar la reactividad de los grupos funcionales presentes en las molculas orgnicas. Preparar en el laboratorio compuestos conocidos y sencillos de cierta utilidad o que demuestren un principio terico. Correlacionar la estructura con las propiedades qumicas en compuestos orgnicos. Elaborar hiptesis acerca del comportamiento y reactividad de las molculas orgnicas, sobre la base de los conocimientos adquiridos.1

2. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)CONTENIDO DEL TEMARIOUNIDAD 1INTRODUCCIN A LAS REACCIONES ORGNICAS.(3 HRS.)UNIDAD 2SUSTITUCIN NUCLEOFLICA EN CARBONO SATURADO, USOS DE LA SUSTITUCIN NUCLEOFLICA EN CARBONO SATURADO Y ELIMINACIN.(13 HRS.)UNIDAD 3QUMICA DE COMPUESTOS CARBONLICOS Y GRUPOS RELACIONADOSI (REACCIONES DE ADICIN NUCLEOFLICA)(14HRS.)UNIDAD 4QUMICA DE COMPUESTOS CARBONILICOS Y GRUPOS RELACIONADOSII (SUSTITUCIN NUCLEOFLICA)(9HRS.)UNIDAD 5CARBOHIDRATOS I Y II.(6 HRS.)UNIDAD 1Introduccin a las reacciones orgnicas.OBETIVOSAl finalizar esta unidad el alumno deber ser capaz de: Definir y clasificar las reacciones orgnicas. Identificar los mecanismos de reaccin. Describir y aplicar la termodinmica y cintica de las reacciones orgnicas. Describir los cambios de energa de las reacciones orgnicas. Identificar los factores que influyen en la velocidad de las reacciones orgnicas.CONTENIDO2 3. Temario Introduccin Definiciones: Reactivos. Sustrato o materia prima. Intermediario. Subproducto. Productos principal y secundario. Especies reactivas (carbocationes, carbaniones, radicales libres, carbenos, etc.) Convencin de flechas. Clasificacin por: Balance de materia. Reactivo involucrado. Mecanismo de reaccin: Sustitucin nucleoflica en carbono sp3. Sustitucin nucleoflica en carbono sp2. Sustitucin electroflica. (Compuestos aromticos y alquenos) Sustitucin nucleoflica aromtica (adicin-eliminacin) Oxidaciones y reducciones Mecanismos, energa de reaccin, cambios de energa en las reacciones endo y exotrmica. Reacciones intra e intermoleculares y los cambios de entropa. Factores que influyen en la velocidad de reaccin. Velocidades de reaccin y teora del estado de transicin, diagrama de energa libre. Reaccin de un solo paso y de dos pasos. Termodinmica y cintica de las reacciones orgnicas. Producto controlado cinticamente y producto controlado termodinmicamente. Alteraciones de la velocidad de reaccin por variacin en la estabilidad de reactivos y estados de transicin.3 4. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)UNIDAD 2Sustitucin nucleoflica en carbono saturado, usos de la sustitucin nucleoflica en carbono saturado y eliminacin.OBJETIVOSAl finalizar esta unidad el alumno deber ser capaz de: Identificar los grupos funcionales ms comunes que participan en las reacciones de sustitucin nucleoflica sobre carbono saturado. Describir y aplicar la nomenclatura, clasificacin, propiedades y uso de los trminos ms importantes. Caracterizar las reacciones de sustitucin nucleoflica SN1 y SN2. Correlacionar la estructura del sustrato con los cambios estereoqumicos asociados con las reacciones de SN1 y SN2. Analizar la influencia de la temperatura, concentracin, disolvente, etc. sobre la velocidad de reaccin. Correlacionar la estructura del sustrato con las condiciones del medio de reaccin para determinar el grado de sustitucin y de reacciones competitivas (eliminacin y transposicin) Caracterizar las reacciones de sustitucin por radicales libres sobre carbono saturado. Identificar los pasos de las reacciones de sustitucin por radicales libres.. Correlacionar la estructura del sustrato con la estabilidad de los radicales libres formados. Correlacionar la estructura del sustrato con los cambios estereoqumicos asociados en la reaccin de sustitucin por radicales libres. Representar grficamente las reacciones de sustitucin nucleoflica en carbono saturado por medio de ecuaciones qumicas en la nterconversin de grupos funcionales.4 5. Temario Seleccionar y aplicar la reaccin de sustitucin nucleoflica en carbono saturado para la formacin de grupos funcionales y para alargar el esqueleto carbonado. Describir la nomenclatura, propiedades y usos de los compuestos representativos de cada grupo funcional que se prepara por reacciones de sustitucin nucleoflica en carbono saturado. Identificar los grupos funcionales ms comunes, que participan en las reacciones de eliminacin. Representar grficamente todas las especies que participan, as como los mecanismos involucrados. Correlacionar la estructura del sustrato con las condiciones del medio de reaccin para determinar la estereoqumica, orientacin, grado de eliminacin y sustitucin de la reaccin.CONTENIDO Sustitucin nucleoflica en carbono saturado, reaccin general. Importancia de la reaccin de sustitucin nucleoflica. Sustratos que experimentan la reaccin de sustitucin nucleoflica: Nomenclatura (halogenuros de alquilo, alcoholes, steres sulfnicos, etc.) Clasificacin. Propiedades y usos de los trminos ms importantes. Mecanismos SN1 y SN2: Diagrama de energa. Cambios energticos. Especies involucradas. Estereoqumica de la reaccin. Nuclefilos y grupos salientes. Caractersticas e influencia sobre la velocidad de reaccin. Influencia de disolventes (prticos y aprticos), temperatura, concentracin, etc., sobre la velocidad y mecanismo de reaccin. Variaciones estructurales del sustrato en el carbono que sufre la sustitucin: sustitucin contra eliminacin y transposicin. Sustitucin por radicales libres en carbono saturado, reaccin general. Estabilidad de radicales libres.5 6. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445) Mecanismo de sustitucin por radicales libres: Diagrama de energa.. Cambios energticos. Especies involucradas.. Estereoqumica de la reaccin. nterconversin de grupos funcionales y alargamiento de cadenas carbonadas. Formacin del enlace C-O. Nomenclatura, propiedades fsicas y espectroscpicas y usos de los trminos ms importantes:. Alcoholes.. teres.. steres.. Formacin del enlace C-Z. (Z=X,S,N,P).. Nomenclatura, propiedades fsicas y espectroscpicas y usos de los trminos ms importantes:. Halogenuros de alquilo.. Tioteres.. Aminas.. Sales de fosfonio.. Alcanos. Formacin del enlace C-C. Nomenclatura, propiedades fsicas y espectroscpicas y usos de los trminos ms importantes:. Nitrilos.. Alquinos. Productos de condensacin de enolatos. Introduccin: importancia de la reaccin de eliminacin. Mecanismo E1 y E2 Direccin de la eliminacin. Regla de Saytzeff. Regla de Hofmann. Eliminacin contra la sustitucin. Formacin de alquenos y alquinos y otros dobles y triples enlaces.6 7. TemarioUNIDAD 3QUMICA DE COMPUESTOS CARBONLICOS Y GRUPOS RELACIONADOS I( Reacciones de adicin nucleoflica.)OBJETIVOSAl finalizar esta unidad, los alumnos: Describirn al grupo carbonilo y grupos relacionados en trminos de orbitales atmicos y moleculares de los tomos involucrados como responsables de la polaridad. Correlacionarn los anteriores junto con los efectos electrnicos y estricos de los constituyentes, con la reactividad hacia nuclofilos y electrfilos. Describirn la nomenclatura, propiedades y usos de los aldehdos y cetonas. Identificarn las reacciones de adicin nucleoflica a grupos carbonilo (aldehdos y cetonas) y grupos anlogos (iminas y nitrilos) Sobre la base de la estructura, definirn y representarn grficamente los diferentes tipos de compuestos que se forman por reacciones de adicin nucleoflica a compuestos con grupos carbonilo. Identificarn y clasificarn las reacciones ms comunes en que participan los enolatos y carbaniones. Describirn y analizarn la estabilidad y las propiedades qumicas de los enolatos y carbaniones sobre la base de su estructura. Describirn e identificarn los requerimientos estructurales de los compuestos para generar enolatos y carbaniones. Representarn grficamente los mecanismos de reaccin, especies involucradas y productos de transformacin en que participan los enolatos y carbaniones. Utilizarn adecuadamente a los enolatos y carbaniones en la formacin de algunos grupos funcionales.7 8. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)CONTENIDO: Introduccin. Importancia de la reaccin de adicin nucleoflica a grupos carbonilo. El grupo carbonilo:. Orbitales atmicos y moleculares. Estructuras de resonancia, polaridad, reactividad, hacia nuclefilos y electrfilos, efecto estrico y electrnico de los sustituyentes que modifican la reactividad, estereoqumica.. Estudio de los mecanismos generales de las reacciones de los grupos carbonilo y grupos anlogos: adicin y adicin- eliminacin. Aldehdos y cetonas ms comunes: propiedades fsicas y espectroscpicas, usos. Reacciones de adicin nucleoflica: Reaccin con agua, alcoholes y tioles. Reaccin con carbaniones: nitrilos, acetiluros, reactivo de Grignard. Adicin de hidruros. Reacciones de adicin-eliminacin: Reaccin con amoniaco y aminas. Reaccin con hidrazina y compuestos relacionados.. Condensacin aldlica y reacciones relacionadas. Reaccin de Wittig. Importancia de las reacciones de los enolatos y carbaniones. Acidez de los hidrgenos. Alquilacin del ster malnico. Alquilacin del ster acetoactico. Alquilacin y acilacin de enaminas. Condensaciones aldlicas y reacciones relacionadas. Reaccin de Cannizzaro. Condensacin de steres.8 9. Temario Adicin vinloga a compuestos carbonlicos, insaturados. Usos de los enolatos y carbaniones en la formacin de algunos grupos funcionales.UNIDAD 4QUMICA DE COMPUESTOS CARBONLICOS Y GRUPOS RELACIONADOS II(Sustitucin nucleoflica)OBJETIVOSAl finalizar esta unidad, los alumnos: Representarn grficamente las reacciones de sustitucin nucleoflica de los cidos carboxlicos y de sus derivados. Describirn la nomenclatura, propiedades y usos de los cidos carboxlicos y derivados ms comunes. Correlacionarn la estructura de los diferentes cidos carboxlicos y sus derivados con la reactividad qumica. Representarn grficamente todas las especies que participan y los mecanismos involucrados.. Sobre la base de la estructura los definirn y representarn grficamente los diferentes tipos de compuestos que se forman por reacciones de sustitucin nucleoflica en los cidos carboxlicos y sus derivados.CONTENIDO Introduccin. Importancia de la reaccin. Reaccin general.. cidos carboxlicos y derivados ms comunes: Nomenclatura, propiedades fsicas y espectroscpicas, usos.9 10. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445) Derivados de cidos carboxlicos: Reaccin con alcoholes, agua y tioles; amidas, preparacin. Hidruro como nuclefilo. Carbaniones. Reaccin de Claisen. Fragmentacin de compuestos dicarbonlicos, descarboxilacin.. Sustitucin nucleoflica en derivados del cido sulfrico y fosfrico.UNIDAD 5CARBOHIDRATOSOBJETIVOS:Al finalizar esta unidad, los alumnos: Definirn los compuestos mono, di y polisacridos. Predecirn sus reacciones y mecanismos de transformacin.CONTENIDO Clasificacin de los carbohidratos. Nomenclatura y Estereoqumica de los monosacridos. Estructuras cclicas. Formacin de Hemiacetales. Proyecciones de Fischer y Haworth de las estructuras Piranosa y Furanosa. Anmeros. Mutarrotacin. Glicsidos. Reacciones qumicas de Monosacridos. Oxidacin. Obtencin de cido Aldnico, Aldrico.10 11. Temario Oxidacin con el reactivo de Tollens, Fehling y Benedict. Oxidacin con HIO4 Adicin Nucleoflica. Obtencin de Osazonas, Fenilhidrazonas, Cianohidrinas. Alargamiento de la cadena. Disminucin de la cadena. Determinacin del tamao del anillo. Monosacridos de inters biolgico.11 12. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)12 13. Medidad de seguridadREGLAMENTO DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO1.- Es obligatorio el uso de bata y lentes de seguridad (personal)2.- Para cada experimento a realizar, el alumno deber informarse de las medidas de seguridad, sobre el manejo y toxicidad de los reactivos, as como las recomendaciones especficas para su realizacin.3.- Es preciso identificar el lugar de los extinguidores y la ubicacin de las salidas del laboratorio.4.- Queda prohibido fumar e ingerir alimentos y bebidas dentro del laboratorio.5.- Considerando que algunas sustancias qumicas son irritantes (slidos, lquidos y gas) a la piel y mucosas, debe evitarse; a) el contacto directo de productos en manos y cara; b) la inhalacin directa de gases. Para hacer la inhalacin es conveniente formar una ligera corriente de aire con la mano, sobre la boca de los recipientes hacia la nariz.6.- Los remanentes de reactivos utilizados no deben regresarse a los envases originales, y deben manejarse con pipetas y esptulas limpias y secas.7.- La transferencia de un lquido con pipeta nunca ha de realizarse succionando con la boca, sino que deber utilizarse una perilla de hule, una perilla de seguridad, o una jeringa.8.- Cuando se efecta una reaccin qumica en un tubo de ensayo, debe cuidarse que la boca de ste no se dirija hacia un compaero o hacia s mismo, ya que puede haber proyecciones.9.- Un accidente (por pequeo que sea) debe comunicarse de inmediato al maestro responsable en el laboratorio.13 14. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)10.- La gran mayora de los disolventes orgnicos son voltiles e inflamables. Al trabajar con ellos deber hacerse en lugares ventilados y nunca cerca de una flama. Los recipientes que los contienen deben mantenerse cerrados, en lugares frescos y secos.11.- Queda prohibida la visita de personas ajenas a la prctica que se realiza.12.- Cualquier quemadura con cido, base o fuego, requiere que se ponga la parte afectada bajo el chorro de agua fra durante 15 minutos.14 15. Propiedades FsicasTABLA DE PROPIEDADES FSICASREACTIVOSFrmula estructuralPM.DensidadEdo. Fsico y Colorp.eb./ p.f.SolubilidadToxicidad2,4-Dinitrofenilhidrazina2-ButanonaAcetato de etiloAcetofenonaAcetonaAcetona destilada de KMNO4cido actico glacialcido clorhdrico conc.cido malnicocido monocloroacticocido ntrico conccido sulfrico conc.Agua destiladaAlcohol terbutlicoAlcohol etlico 96Alcohol etlico 96 RAAlcohol isoamlicoAlcohol n-butlicoBenciloBenzaldehdoBenzofenona15 16. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)Bicarbonato de sodioBisulfito de sodioBromoBromuro de sodioCarbonato de sodioCarbn activadoCiclohexanolCiclohexanonaCitrato de sodioCloruro de benzoiloCloruro de calcio anh.Cloruro de sodio Q.P.Cloruro de sodio tcn.Dicromato de potasioDioxanoter etlicoFenilhidrazinaFenolFormaldehdoFructosaGel de slice para cromatografaGlucosaHexano16 17. Propiedades FsicasHidrxido de sodioHidrxido de potasioHidrxido de amonio 5 %Hidrxido de amonio al 8% en etanolHidrxido de sodio 0.05NManosaNitrato de plata al 5 %Permanganato de potasioPropionaldehdoSacarosaSulfato de cobreSulfato de sodio anh.Tartrato de sodio y potasioT...