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LECCIÓN 4
Antonio Galindo Brito 1
GRUPOS FUNCIONALES
Química Orgánica 2º.
Grupos funcionales: elementos de clasificación, reactividad química
Las moléculas orgánicas en general se componen de dos partes muy diferenciadas, el esqueleto
carbonado y el o los grupos funcionales. El esqueleto está constituido por átomos de C híbridos sp3, sp2 o sp,
unidos entre sí y a átomos de H y en general, es poco reactivo, de tal modo que la reactividad química de una
molécula orgánica habitualmente reside en el grupo funcional. Los grupos funcionales (salvo los de los
hidrocarburos insaturados) suelen estar formados por átomos de C unidos a heteroátomos (O, N, Halógenos,
etc.) por lo que casi siempre el o los enlaces presentes en los grupos funcionales presentan una clara
polaridad, de tal modo que los átomos de C de los grupos funcionales tienen una baja densidad electrónica
cuando se hallan unidos a heteroátomos más electronegativos que el C, o dicho de otro modo, estos átomos
de C tienen una clara afinidad por los centros ricos en electrones (los reactivos nucleófilos), por lo que se
comportarán como electrófilos. Por el contrario, cuando el átomo de C se halla unido a un átomo menos
electronegativo que él, presentará una elevada densidad electrónica y por ello tendrá una clara afinidad por
los centros pobres en electrones (los reactivos electrófilos), comportándose por lo tanto como nucleófilos.
Un determinado grupo funcional se comporta de manera totalmente similar en todas las
moléculas que lo contienen, por lo que el comportamiento químico de los compuestos que contienen un
determinado grupo funcional en general siempre es predecible y ello da pie a agrupar a los compuestos
orgánicos en categorías o familias que presentan similares propiedades fisicoquímicas en base a la presencia
de un determinado grupo funcional.
Química Orgánica 2º.
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TABLA I. Tipos de compuestos orgánicos y grupos funcionales
Tipo
Compuesto
Grado
Oxidación
Grupo Funcional
Ejemplo
Alcanos
0
Ninguno
CH3CH2CH3
Alquenos
1
-C=C-
CH3CH = CH2
Alquinos
2
-C≡C-
HC ≡ C-CH3
Aromáticos
1
Haluros de alquilo (R– X)
1
-C-X
X = F, Cl, Br, I
CH3CH2CH2X
Alcoholes (R-OH) (C-OH)
1
- OH
CH3CH2OH
Éteres (ROR´) (O-C-O)
1
C–O–C
CH3OCH3
Epóxidos
1
O
O
Aminas primarias (RNH2)
1
- C - NH2
CH3NH2
Aminas secundarias (RR´NH)
1
- C – NH – C-
(CH3)2NH
Aminas terciarias (R3N)
1
(- C)3N
(CH3)3N
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Tipo
Compuesto
Grado
Oxidación
Grupo Funcional
Ejemplo
Tioles (RSH)
1
C-SH
CH3SH
Sulfuros (RSR´)
1
C–S–C
CH3SCH3
Organometálicos
(R-MgX); (R-Li); R2Cd;
R2CuLi
0
C-Metal
MeMgBr; MeLi;
Me2Cd; Me2CuLi
Aldehídos (RCHO)
2
- HC = O
CH3CHO
O
C
H
Cetonas
(RCOR´)
2
Ácidos carboxílicos
(RCOOH)
3
Cloruros de ácido
(RCOCl)
3
Anhídridos de ácido
RCO-O-COR´
3
Ésteres
RCO-OR´
3
C – CO – C
O
CH3COCH3
C
-COOH
C
OH
-COCl
CH3COCl
O
C
-CO – O – CO –
CH3COOH
O
Cl
O
O
O
-CO-OR´
O
C
OR
CH3 – CO – O – CO CH3
CH3 - CO-O - CH3
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Tipo
Compuesto
Grado
Oxidación
Amidas primarias
(RCONH2)
3
Amidas secundarias
(RCONHR)
3
Amidas terciarias
(RCONR´2)
3
Nitrilos
(RC≡N)
3
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Grupo Funcional
- CO - NH2
O
C
O
C
NHR
O
- CO -NR´2
- C≡N
CH3CONH2
NH2
- CO - NHR´
C
C
Ejemplo
CH3CONHCH3
CH3CONH(CH3)2
NR2
N
CH3C≡N
Tipos de carbonos
Carbonos primarios son los que están unidos a un solo carbono y a tres hidrógenos, carbonos
secundarios son los que están unidos a dos carbonos y dos hidrógenos, carbonos terciarios son los que se
hallan unidos a tres carbonos y un solo hidrógeno y carbonos cuaternarios son los que se hallan unidos a
cuatro carbonos. En la figura siguiente, correspondiente al alcano 2,2,5-trimetil-hexano se muestran los
cuatro tipos de carbonos. Hay cinco C primarios (los Me), dos C secundarios (CH2), un C terciario (CH) y
un C cuaternario.
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C secundarios
C primario
C primario
2,2,5-trimetil-hexano
C terciario
C cuaternario
C primario
Hidrocarburos
Se conocen como hidrocarburos aquellos compuestos orgánicos constituidos sólo por C e H. Se
suelen clasificar en Alifáticos y Aromáticos. Los primeros a su vez se dividen en Alcanos, Alquenos y Alquinos,
mientras que los segundos se dividen en Benceno y Arenos.
Alcanos: nomenclatura
Los alcanos se caracterizan por poseer C e H unidos entre si sólo por enlaces sencillos (sigma) C-C y
C-H. La fórmula general de los alcanos es CnH(2n+2) . En relación a su nomenclatura los cuatro primeros alcanos
se designan con los nombres comunes metano, etano, propano y butano, mientras que los superiores se designan
con un prefijo que indica el número de átomos de C seguido del sufijo ano. Estos prefijos son penta (5), hexa (6),
hepta (7), octa (8), nona (enea) (9), deca (10), undeca (11), dodeca (12), trideca (13), tetradeca (14), etc. Otros
prefijos son eicosa (20), triaconta (30), etc.
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Pentano
Hexano
Eneano (Nonano)
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Octano
Heptano
Decano
Alcanos ramificados
La nomenclatura de los alcanos ramificados exige la introducción del concepto de grupo o radical
alquilo. Se conoce con este nombre a los hipotéticos grupos resultantes de eliminar un H de un alcano y se
nombran cambiando la terminación ano del alcano del que derivan por el sufijo ilo. Los radicales alquilo más
usuales son metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, sec-butilo, terc-butilo, pentilo, isopentilo, secpentilo, terc-pentilo, neopentilo, etc.:
terc-butilo
sec-butilo
Isopropilo
iso-butilo
Butilo
Metilo Etilo
CH3CH2CHCH3 ; (CH3)3C;
)
CHCH
(CH
;
CH
(CH
)
CH
;
(CH
)
CH3
2
2
3
2 2
2
CH3- ; CH3CH2- ;
3 2
;
Pentilo (Amilo)
sec-pentilo
terc-pentilo
neo-pentilo
iso-pentilo
CH3(CH2)3CH2- ; (CH ) CHCH CH - ; CH3CH2CH2CHCH3 ; (CH3)2CCH2CH3 ; (CH3)3CCH23 2
2
2
Isómeros.-
Se conocen como isómeros aquellas sustancias que presentan análoga composición es decir,
idéntica fórmula molecular, pero que sin embargo presentan propiedades físicas, químicas o ambas
diferentes. Se deduce por lo tanto, que la fórmula de una sustancia no es suficiente para caracterizarla.
;
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Isomería de cadena
Para el butano son posibles dos isómeros que sólo difieren entre sí en el esqueleto carbonado y que
se denominan n-butano y 2-metil-propano. Para el pentano son posibles tres isómeros de cadena, para el hexano
cinco, para el heptano ocho, etc. En general, a medida que aumenta el número de átomos de carbono del alcano
aumenta el número de isómeros de cadena:
C5H12
C4H10
;
n-Butano
2-metil-propano
n-Pentano
2-metil-butano 2,2-dimetil-propano
Nomenclatura de alcanos complejos
1º.- Seleccionar la cadena más larga de la molécula y usar el nombre del alcano correspondiente.
2º.- Cuando haya dos cadenas de igual longitud, elegir la que tenga mayor número de sustituyentes. Si ambas
tienen la misma longitud y el mismo número de sustituyentes, se usa la regla nº 5.
3º.- Se nombran los sustituyentes unidos a la cadena más larga como sustituyentes alquilos, quitando la o final
del nombre. Así, metil, etil, etc., en lugar de metilo, etilo, etc.
4º.- Cuando existen varios sustituyentes idénticos sobre diferentes posiciones del esqueleto se nombran con el
número del C sobre el que se hallan seguido de un prefijo (di, tri, tetra, etc.), que indica el número de
sustituyentes seguido de su nombre. Estos prefijos no se tienen en cuenta en el orden alfabético.
5º.- Se numeran los carbonos de la cadena más larga, de modo que a los sustituyentes les toquen los números
más bajos posibles.
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5º.- Cuando hay dos sustituyentes sobre un mismo C se les asigna a ambos el mismo número.
6º.- Se nombra el alcano comenzando por los sustituyentes en orden alfabético (no se tienen en cuenta los
prefijos iso, sec, terc), precedidos por el número del carbono al que estén unidos, seguido por el nombre de la
cadena principal.
1
1
3
2
5
4
7
6
9 8
10
1
2
4
3
4 3
6 5
5
6
7
8
4
3
;
5
2
1
7
5
4
3
10
9
;
8
4
;
6
Derivado del octano
Derivado del heptano
7
2
1
3
5
6
2
Derivado del
hexano trisustituido
1
;
2
4
6
1
3-etil-5-metil-4-propil-decano 6-etil-2-metil-4-isopropil-octano
Correcta de derecha a izquierda
(en rojo)
7º.- Si existen dos o más cadenas laterales idénticas, se numeran empezando por el C unido a la cadena
principal y para nombrar las cadenas laterales se usan los prefijos bis-, tris-, tetrakis-, etc., precedidos de los
números que indican las posiciones de las cadenas.
2
3
11
1
5
6
5,6-bis-(1,1-dimetilpropil) 1
-undecano
2 3
1
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Nomenclatura de Alquenos
Los alquenos son hidrocarburos de primer grado de oxidación que poseen al menos un doble enlace entre
dos átomos de C. Se nombran de manera similar a los alcanos cambiando el sufijo ano por eno y numerando la
cadena de modo que al doble enlace le corresponda el menor número posible; si existen dos posibilidades se elije
aquella que haga corresponder los números más bajos posibles a los sustituyentes.
4-Etil-2,6-dimetil-5-isopropil-2-deceno
2-metil-1-buteno
2
2-buteno
2
;
;
2
1
4
;
2-penteno
1
5
10
6
2
Al igual que ocurría con los radicales alquilo existen radicales alquenilo que derivan de los alquenos por
pérdida de un H. Los más importante y habituales son el etenilo o vinilo y el 2-propen-1-ilo o alilo. Es frecuente
utilizar para estos radicales los nombres comunes en lugar de los nombres IUPAC:
1
2
CH2 = CH - ;
Radical etenilo
Radical vinilo
1
CH2 = CHCH2- ;
Br
;
2
1
3
Cl
Radical 2-propen-1-ilo Bromoeteno
3-cloro-propeno
Radical alilo
Bromuro de vinilo Cloruro de alilo
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Cuando existen varios dobles enlaces en la molécula, la numeración se hace de modo que a éstos les
correspondan los números más bajos posible, haciendo terminar el nombre de la cadena del alcano de origen en
dieno, trieno, tetraeno, etc., según que existan, dos, tres, cuatro, etc., dobles enlaces. Caso de existir dos
posibilidades de numeración, se debe elegir aquella que otorgue los números más bajos a los sustituyentes:
4
1
3
5
6
7
2
2,5,6,6-tetrametil2,4-heptadieno
;
2
1
4
3
5
2-metil-1,4-pentadieno
Alquinos
Los alquinos son hidrocarburos de segundo grado de oxidación que contienen al menos un triple
enlace C ≡ C. Se nombran de manera similar a los alcanos cambiando el sufijo ano por ino y numerando la
cadena de modo que al triple enlace le corresponda el menor número posible; si existen dos posibilidades se
elige aquella que haga corresponder los números más bajos posibles a los sustituyentes.
1
3
2
;
1-pentino
3
2
;
2-hexino
2
4
5
6
7
2,2,3,6,7,7-hexametil-4-nonino
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Existen radicales alquinilo derivados de los alquinos por pérdida de un H y los más importantes son el etinilo
(HC ≡ C -) y el propinilo (HC ≡ CCH2 -) más conocido por propargilo. Cuando en una molécula hay más de un
triple enlace se nombran haciendo terminar el nombre en diino, triino, etc., según que contenga dos, tres, etc.,
triples enlaces:
HC
;
C
radical etinilo
6
4
HC
8
;
2
5
7
2,2,8-trimetil-4,6-decadiino
C
CH2 ;
radical propargilo
1
2
3
7
6
4
6-(1,1-dimetilpropil)-1,3,7-octatriino
Cuando en la molécula existen dobles y triples enlaces los compuestos se conocen como eninos y se les nombra
escogiendo como cadena principal la cadena que contenga mayor número de enlaces múltiples numerándose la
cadena de modo que a estos enlaces les correspondan los menores números posible. Si existen dos posibilidades
idénticas se numera de modo que al doble enlace le toque el menor número posible:
8
3
9
2
4
3-Hexen-1-ino
7
6
4
2
1
1
;
6-Etil-4,7-dimetil-1-nonen-8-ino
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Cuando al escoger la cadena más larga se queda un doble o un triple enlace fuera de élla se le menciona
como un sustituyente considerándolo como un grupo alquenilo o alquinilo y se numera de tal modo que el
número indicado corresponda al C unido a la cadena principal:
1
10
8
3
6
8-Etenil-1,3,6,10-undecatetraino
;1
2
4
7
3
5
4-etinil-2-metil-1,3,5,7-octatetraeno
Hidrocarburos alicíclicos
Son hidrocarburos caracterizados por poseer al menos un ciclo. Se suelen dividir en cicloalcanos,
cicloalquenos y cicloalquinos según sólo contengan enlaces sencillos, sencillos y dobles o sencillos y triples,
respectivamente. Los cicloalcanos se nombran de manera completamente similar a los alcanos sin más que
añadir al nombre del alcano de igual número de átomos de carbono el prefijo ciclo:
ciclopropano ciclobutano ciclopentano ciclohexano cicloheptano
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Cuando existen sustituyentes se nombran de modo que les corresponda el menor número posible:
1
1
4
2
1
;
2-etil-1,4-dimetilciclohexano
4
;
4-etil-1,1-dimetilcicloheptano
3
1,1,3-trimetilciclopentano
Para los cicloalquenos las normas son idénticas, aunque si no existen sustituyentes no es necesario numerar el
doble enlace. Cuando hay sustituyentes su posición se indica con un número, teniendo en cuenta que se empieza
a numerar por el doble enlace:
1
1
;
;
1
2
3
;
4
3
4-Etil-3,6-dimetil- 6,6-dimetil-2-propil-1,3ciclopenteno
ciclohexeno
cicloheptadieno
1,3-ciclohexadieno
Los cicloalquinos por la geometría lineal del triple
enlace sólo pueden existir en ciclos de gran tamaño,
en general superior a diez átomos de carbono.
Cuando no hay sustituyentes no se menciona el
número del triple enlace, pues corresponde al uno.
1
11
2
3
3,3,11-trimetil-cicloundecino
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Hidrocarburos aromáticos
El prototipo básico de este tipo de hidrocarburos es el benceno que contiene en un ciclo de seis
eslabones tres dobles enlaces conjugados, aunque debemos indicar que nunca debe ser designado como 1,3,5ciclohexatrieno. Cuando hay dos sustituyentes se indica su posición relativa (1,2 = orto = o) (1,3 = meta = m) y
(1, 3 = para = p) y cuando hay más de dos, se indica su posición con números, de manera que les corresponda el
menor conjunto de números posible:
1
3
2
1
1
;
;
;
1-etil-3-metil-benceno
benceno 1-etil-2-metil-benceno
o-etil-metil-benceno m-etil-metil-benceno
1
4
2
;
2
4
1-etil-4-metil-benceno
p-etil-metil-benceno
4 3
1
;
5
2
1
4
2-Etil-1,4-dimetilbenceno
2-etil-4-metil-1isopropil-benceno
2,4-dietil-1,3,5trimetil-benceno
LECCIÓN 4
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Existen radicales derivados de los anillos aromáticos que globalmente son conocidos como arilos (Ar) siendo
el más sencillo el fenilo (C6H5-) que suele simbolizarse como Ph ; los arilos (Ar) son fenilos que portan
sustituyentes y entre los más comunes citaremos, el bencilo (Ph-CH2-), el metilfenilo o toluilo del que existen
tres posibilidades (o-toluilo, m-toluilo y p-toluilo):
CH2
H3C
Fenilo
H3C
o-toluilo
bencilo
H3C
p-toluilo
m-toluilo
Haluros de alquilo
Son compuestos que contienen uno o varios átomos de halógeno unidos sobre átomos de carbono
que pueden ser híbrido sp3, sp2 o sp, siendo conocidos como haluros de alquilo, de alquenilo o alquinilo,
respectivamente. Se les nombra como a los alcanos, alquenos o alquinos, indicando con un número la posición
del o de los átomos de halógeno:
Br
2
Cl
2
4
;
3
Br
5
3
;
1
Br
4
7
4-Cloro-2-metil-hexano 2,3-dibromo-5- 3-Bromo-4-metil-1,7-octadieno
metil-hexano
LECCIÓN 4
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Es frecuente designarlos como haluros de alquilo en lugar de hacerlo como alcanos sustituidos por
halógenos. Este sistema los nombra como derivados de los respectivos hidrácidos HF, HCl, HBr y HI, es decir
como fluoruros, cloruros , bromuros y yoduros de alquilo (alquenilo o alquinilo) respectivamente:
3
Br
Cl
1 Br
2
2
;
F
;
;
;
I
1
Flúoroeteno
3-Iodo-propino
1-Bromo-propano 2-Cloro-propano
2-Bromo-butano
Bromuro de propilo Cloruro de isopropilo Bromuro de sec-butilo Fluoruro de vinilo Yoduro de propargilo
Alcoholes
Son compuestos de primer grado de oxidación, que contienen un grupo hidroxilo (-OH) unido a un átomo
de C sp3. Existen varias maneras de nombrar los alcoholes: (a) Con la palabra alcohol seguida del nombre del
grupo alquilo en forma de adjetivo; ejemplos: alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol propílico, alcohol
isopropílico, alcohol butílico, alcohol sec-butílico, alcohol isobutílico, alcohol terc-butílico, alcohol pentílico
(amílico), alcohol isoamílico, alcohol neopentílico, etc.:
Alcohol metílico
A. etílico
A. propílico
A. isopropílico
A. butílico
CH3CHOHCH3 ; CH3(CH2)2CH2OH ;
CH
CH
CH
OH
;
CH
CH
OH
3
2
2
;
CH3OH ;
3
2
A. secbutílico
A. isobutílico
CH3CHOHCH2CH3 ; (CH3)2CHCH2OH ;
A. isoamílico
A. terc-butílico
A. pentílico (amílico)
(CH3)3COH ; CH3(CH2)3CH2OH ;
A. neopentílico
(CH3)2CHCH2CH2OH ; (CH3)3CCH2OH ;
LECCIÓN 4
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(b) Considerándolos derivados del alcohol más sencillo, el carbinol (alcohol metílico), por sustitución de los H
por grupos alquilo o arilo. Ejemplos: El etanol sería el metilcarbinol, el propanol el etilcarbinol, el isopropanol
el dimetilcarbinol, etc. Este método no debe aplicarse sino a los alcoholes con sustituyentes fenilos o arilo:
OH
OH
OH
Ph
Ph
Ph
Fenilcarbinol
Alcohol bencílico Difenilcarbinol
(Ph)3 C - OH
trifenilcarbinol
Ph
Fenilmetilcarbinol
(1-feniletanol)
(c) De manera sistemática de acuerdo con la IUPAC, nombrándolos como derivados de los alcanos que se
numeran de manera que al C portador del hidroxilo le corresponda el número más bajo posible, haciendo
terminar el nombre del alcano correspondiente en ol:
HO
OH
3
2
;
1 OH
2-propanol
Isopropanol 1-propanol
;
2
1
4
;
3
OH ;
4
2
3
OH
;
1
2,3,3,4-tetrametil-2-pentanol 3-buten-2-ol 2-metil-2,4-pentadien-1-ol
(d) Cuando sobre la molécula existan varios grupos hidroxilo, se aplica siempre el nombre IUPAC numerando
la cadena de modo que a los C portadores de los grupos hidroxilos les toquen los menores números posibles,
haciendo terminar el nombre en diol (2OH), triol (3OH), tetrol (4OH), etc.:
LECCIÓN 4
Química orgánica 2º
1
HO
3
; HO
2
OH
3-Pentil-2-hepten-1,4-diol
OH
2
1
4
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OH
2
1,2-Etanodiol
Etilenglicol
OH
;
1
;
OH
HO
1
2-Propen-1-ol
Alcohol alílico
2
3
1,2,3-Propanotriol
Glicerina
Conviene notar que los alcoholes son compuestos de primer grado de oxidación y que en la
nomenclatura el grupo hidroxilo es prioritario sobre los halógenos, así como los dobles y triples enlaces.
Además cuando el hidroxilo se halla sobre un C híbrido sp2 alifático recibe el nombre de Enol y cuando es
aromático Fenol, pero estos compuestos son diferentes de los alcoholes. Finalmente, diremos que los dioles son
conocidos habitualmente como glicoles pero que los glicoles geminales o (1,1-glicoles), es decir, aquellos dioles
que tienen los dos hidroxilos sobre el mismo C son altamente inestables y se descomponen rápidamente
transformándose en aldehídos ó cetonas:
2
2
OH
OH
;
;
1
1-butenol
Un enol inestable
3
1
Fenol
o-Metilfenol
OH ;
1
m-Metilfenol
OH ;
4
OH
1
p-metilfenol
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
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Éteres
Los éteres son compuestos de primer grado de oxidación que contienen un átomo de O enlazado a dos
átomos de C por enlaces sencillos, es decir, los éteres contienen el grupo funcional C-O-C. La fórmula general
de un éter alifático acíclico es R – O – R´ y desde ese punto de vista se les puede considerar como hidrocarburos
alifáticos (R-H; R alquilo, alquenilo o alquinilo) en los que un H ha sido reemplazado por un grupo alcoxi (OR).
En general, el sustituyente más pequeño se toma como grupo alcoxi y el mayor como el resto hidrocarburo. Es
conveniente advertir que el grupo éter tiene menos prioridad en nomenclaturaque los grupos alcohol, amina,
alqueno y alquino. Cuando un resto éter actúa como sustituyente, se le menciona como alcoxi (metoxi, etoxi,
propoxi, isopropoxi), etc:
1
;
CH3O
O 2
;
1-Metoxipropano 2-Etoxi-2-metil-propano
Metil, propil, éter terc-Butil, etil, éter
2
1´
O
;
1´ O
;
O
Etoxietano
Dietil éter
2
O
1-Etoxipropano
Etil, propil, éter
;
Ph
O 1
[2-(1´-metiletoxi)-propano
2-metil-2-[1´,1´-dimetiletoxi)-propano 1-Fenoxi-propano
Disopropil éter
Diterc-butil, éter
Fenil, propil, éter
2
2
O 1
O 1
Ph
O
1,2-Dimetoxi-etano
;
Ph
O
1,2-Difenoxi-etano
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
OMe OMe
2
4
1
;
Antonio Galindo Brito 20
3 O
3-Etoxi-1-propeno
2,4-Dimetoxi-1,3-pentadieno Etil, 2-propenil, éter
1 O
1-Etoxi-1-propeno
Etil, 1-propenil, éter
1
;
3 O
3-Eteniloxi-1-propeno
Etenil, 2-propenil, éter
Vinil, alil, éter
En otro sistema se nombran los éteres indicando los nombres de los restos alquilo, alquenilo o alquinilo
unidos al O seguidos de la palabra éter. Cuando los dos restos son idénticos, se usa el prefijo di seguido del
nombre del grupo en lugar de repetirlo dos veces; en los ejemplos anteriores se coloca este sistema de
nomenclatura en la parte baja del nombre. Cuando el O se halla inserto en un ciclo, estamos en presencia de un
éter cíclico que se considera como un heterociclo oxigenado y se nombra de manera sistemática (IUPAC) con el
prefijo oxa seguido del nombre del hidrocarburo cíclico correspondiente. Cuando sobre el ciclo hay
sustituyentes, la numeración se hace empezando por el átomo de O siguiendo en el sentido tal que a los
sustituyentes les correspondan los números más bajos posibles. Sin embargo, es necesario señalar que muchos
de estos heterociclos se designan por nombres comunes algunos de los cuales han sido aceptados por la IUPAC,
tales como oxirano, oxetano, tetrahidrofurano (oxolano), tetrahidropirano (oxano), oxepano, oxocano, oxonano.
Oxecano,, etc., para los ciclos de 3, 4, 5, 6, 7, 8, o, etc., miembros, respectivamente.
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 21
4
O
1
O
;
;
;
2
2
5
O1
2
O1
Oxaciclopropano
oxa-2,4-ciclopentadieno 2,5-dimetil-oxaciclopentano
Oxirano, Epóxido, 2-metil-Oxaciclobutano
Furano
2-metil-Oxetano
2,5-dimetil-tetrahidrofurano
Óxido de etileno
4
4
2
5
5
;
;
O1
O1
2,5-dimetil-oxa-2ciclopenteno
1
2
O
4,4-dimetil-oxaciclohexano 4,4-dimetil-oxa-2,54,4-dimetil-tetrahidropirano ciclohexadieno
Cuando hay varios átomos de O sobre una misma molécula se nombra como un hidrocarburo colocando los
prefijos dioxa, trioxa, etc, según que contenga dos, tres, etc., grupos éter. Los restos éteres cuando actúan como
sustituyentes se designan como alcoxi (metoxi, etoxi, etc.):
OH
3
6
7
O
4
2
5 O
3 O
3,3,5,5,7-pentametil2,4,6-trioxaoctano
;
O
8
5
O
2,5,8-trioxa-nonano
(diglime)
O
2
;
2
OMe
3-metoxi-3-buten-2-ol
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 22
Epóxidos.-
Los epóxidos son éteres cíclicos que contienen un ciclo de tres eslabones formado por dos átomos
de C y uno de O, que son conocidos con los nombres de oxiranos y de oxaciclopropanos. Una nomenclatura
sistemática de los epóxidos los designa como derivados del epóxido más sencillo, el oxirano, indicando el nombre
y la posición de los sustituyentes numerando el ciclo a partir del O de modo que a los sustituyentes les
correspondan los números más bajos posibles:
Oxirano
2-Metil-oxirano
Óxido de etileno Óxido de propileno
Epoxietano
Epoxipropano
H
H
O1
H
H
H
H
O1
CH3
2 H
2,3-dimetil-oxirano
Óxido de 2-buteno
2,3-Epoxibutano
H3C
O1
CH3
3-metil-2-(2-cloropropil)-oxirano
Óxido de 2,3-(5-cloro-2-hexeno)
2,3-Epoxi-5-cloro-hexano
O1
H3C
H 3 2 H
H 3
2
2´
CH2CHClCH3
H
Otro modo los nombra como óxidos de alquenos y un tercero como hidrocarburos que contienen un
sustituyente epoxi entre dos carbonos contiguos, debiendo señalarse la posición del grupo epoxi. En los
ejemplos anteriores se hace uso de las tres maneras diferentes de nombrarlos. Finalmente, señalaremos que
los epóxidos cíclicos también pueden ser nombrados de manera similar:
Óxido de 3-5-dimetilciclopenteno Óxido de 4-metil-ciclohexeno
1,2-epoxi-3,5-dimetil-ciclopentano 1,2-epoxi-4-metil-ciclohexano
O
1
2
1
4
5
3
O
2
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 23
Aminas.-
Son compuestos de primer grado de oxidación que contienen un grupo amino (-NH2; -NH; -N)
de modo que presentan un enlace C-N. Se clasifican en alifáticas y aromáticas según que el grupo amino se
sitúe sobre un resto alifático o aromático. Las aminas alifáticas se clasifican a su vez en primarias,
secundarias y terciarias según que el átomo de N se halle sobre un C primario, secundario o terciario,
respectivamente. Finalmente, cuando sobre el N se sitúan cuatro grupos alquilo o arilo se llaman Sales de
amonio:
Aminas alifáticas
CH3NH2
CH3 NH CH2CH3
Amina primaria
Amina secundaria
Aminas aromáticas
NH2
Anilina
(CH3)3N
Amina terciaria
+ (CH3)4N Cl
Sal de amonio
3
2
4
NH2
1
o-Metilanilina
1
1
NH2
NH2
m-Metilanilina
p-Metilanilina
La nomenclatura de las aminas se hace añadiendo al nombre del grupo R la palabra amina teniendo en
cuenta que si es una amina secundaria o terciaria deben indicarse los nombres de los dos o tres grupos alquilo
respectivamente, que se hallan unidos al nitrógeno.
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
NH2
NH2
Etilamina
Antonio Galindo Brito 24
NH2
NH2
Etenilamina Ciclohexilamina
Vinilamina
Propilamina
2
H
N
N
H
Ph3N
Butil, etil, butil, amina Etil, 2-propenil, amina
Trifenilamina
H
Alil, etil, amina
(CH3)2 N CH2CH3
Ph
Etil, dimetil. amina
N
Butil, fenil, amina
Cuando sobre la molécula existen varios grupos amino, se nombran indicando la posición de cada grupo
terminado el nombre del alcano con la palabra diamina, triamina, etc.,:
NH2
2
3
NH2
2,3-butanodiamina
2,3-diaminobutano
3
;
NH2
2
1
; H 2N
1 NH2
3-Metil, 3-ciclohexen1,2-diamina
5
2
NH2
NH2
1,2,5-Pentanotriamina
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 25
Las aminas secundarias y terciarias que presentan sobre el N uno o dos grupos metilo (etilo, etc.),
respectivamente, se suelen nombrar como derivadas de la cadena carbonada más larga indicando el o los
restantes grupos como sustituyentes sobre el N:
NMe2
N.N-dimetil, pentilamina
2
NMe2
N.N-dimetil, 2,2-dimetil-propilamina
Algunas aminas reciben nombres comunes consagrados por la bibliografía tales como anilina (no debe
decirse fenilamina), pirrol, pirrolidina, piridina y piperidina:
NH2
Anilina
N
H
N
H
N
Pirrol
Pirrolidina
Piridina
N
H
Piperidina
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 26
El grupo amino es prioritario sobre los dobles y triples enlaces pero no sobre el hidroxilo y cuando es un
sustituyente se le designa como amino, alquilamino o dialquilamino:
OH
2
1
3
7
2
NH2
3
4
5
NMe2
Br
(2-Bromo-3-metil)-1-butilamina 4-etenil-5-N,N-dimetilamino3,7-octadien-2-ol
Aldehídos y Cetonas
Los aldehídos y cetonas son compuestos de segundo grado de oxidación que contienen el grupo carbonilo
(-CO-) como grupo funcional. Los aldehídos tienen unido al C del carbonilo un H y un resto alquilo o arilo,
mientras que las cetonas tienen unido al mismo C, dos grupos alquilo, dos grupos arilo o un alquilo y un arilo.
La nomenclatura de los aldehídos se hace indicando los sustituyentes con sus nombres y posición, señalando
con el número uno el carbono que lleve el grupo carbonilo y haciendo terminar el nombre del alcano
correspondiente en al.
O
(Ar) (R)
O
(Ar) (R)
C
H
Aldehído
C
(R´) (Ar)
Cetona
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
O
H
O
H
H
O
O
H
Formaldehído Acetaldehído
Etanal
Metanal
O
H
Propionaldehído
Propanal
Butiraldehído
Butanal
O
H
Benzaldehído
Antonio Galindo Brito 27
O
H
H
Ciclopropancarboxaldehído
Ciclopentancarboxaldehído
Para los aldehídos en los que el grupo formilo (H – CO-) se halla situado sobre un ciclo, el nombre del
aldehído se hace colocando el nombre del ciclo sin la o final seguido de la palabra carboxaldehído. No
obstante algunos aldehídos tienen nombres comunes que es necesario conocer y así hablamos de
formaldehído (metanal), acetaldehído (etanal), propionaldehído (propanal) y benzaldehído. Cuando se
utilizan los nombres comunes para los aldehídos y cetonas la posición de los sustituyentes debe indicarse
utilizando letras griegas en lugar de números. Se comienza por el C siguiente al carbonilo y se sigue
correlativamente empleando para designar estos C las letras α, β, γ, d, etc.
δ
O
γ
β
α
H
δ
γ
β´
β
α´
α
O
γ´
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 28
O
OH
O
4
1 H
4
3
H
;
O
O
3
2
3
2
O
O
H 1
5
H
H 1
4
2
H
1
H ;
2-ciclopentencarboxaldehído
2-Bromo-3-formil-4-metoxi2-Hidroxi-3,4-dimetil-3-hexenodial 2-pentenodial
;
Br
O
3-Etil-4-metil-3,5-hexadienal
OMe
Cetonas
Las cetonas se nombran sustituyendo la o de la terminación del alcano con el mismo número de átomos de
C por ona (propanona, butanona, pentanona, etc.). La posición del grupo carbonilo en la cadena más larga se
indica asignándole el número más bajo posible. Las cetonas tienen menor prioridad que los aldehídos, por lo
que cuando en la misma molécula coexisten la función aldehído y cetona se nombra como aldehído,
designándose la cetona con el término oxo:
OH
O
1
4
2
3
5
3,4-dimetil-3,5hexadien-2-ona
;
3
4
4
5
O
OMe
4-Hidroxi-5-metoxi1,5-heptadien-3-ona
3
1
;
O
O
3-oxo-4-pentinal
H
O
O
2
4
;
2,4-pentanodiona
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 29
Las cetonas cíclicas se nombran de igual manera, aunque si no hay sustituyentes no es necesario señalar la
posición del grupo carbonilo. Los sustituyentes se nombran numerando el ciclo y se empieza por el grupo
carbonilo de modo que les correspondan los números más bajos posibles:
O
O
1
1
2
;
4
2
3
6
4
4,4-Dimetil-2- 3,6-Dimetil-2,4,6ciclohexenona Cicloheptatrienona
Los radicales resultantes de eliminar un H del grupo carbonilo de un aldehído se conocen como grupos
acilo y los más habituales son en nombre vulgares, el formilo, acetilo, propionilo y benzoilo. El nombre
sistemático se hace usando el del alcano correspondiente sustituyendo la o final del nombre por oilo y así
diremos metanoilo, etanoilo, propanoilo, benzoilo, etc.:
O
O
C
C
H Formilo H3CAcetilo
Metanoilo
O
O
Etanoilo
Propionilo
Propanoilo
Benzoilo
LECCIÓN 4
Química orgánica 2º
O
O
3
1
O
O
3-Oxo-pentanal
H
;
;
2-Formilciclohexanona
O
O
2
1
1
H
2
O
O
1
Antonio Galindo Brito 30
2
2-Acetilciclopentanona
Ácidos carboxílicos
3
;
3-Acetil-2Cicloheptenona
Son compuestos de tercer grado de oxidación que contienen el grupo carboxilo (COOH). El carboxilo al
igual que los aldehídos siempre va situado en el extremo de una cadena carbonada que puede ser de
naturaleza alifática, aromática o mixta. Los ácidos carboxílicos como su propio nombre indica pueden
actuar como ácidos de Brönsted-Lowry, cediendo el protón unido al O del grupo hidroxilo:
O
C
O
OH
R
O
OH
Ar
OH
Grupo carboxilo Ácido carboxílico Ácido carboxílico
alifático
aromático
LECCIÓN 4
Química orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 31
Muchos ácidos carboxílicos tienen nombre comunes alusivos a su fuente natural y entre ellos citaremos
los ácidos fórmico (HCOOH; formica; en latín hormiga), acético (CH3COOH) (acetum; agrio, ácido, en
latín), propiónico (CH3CH2COOH) (protos prio; griego primera grasa), butírico (CH3CH2CH2COOH)
(butyrum; en latín mantequilla), etc. Si se usan los nombres comunes se debe señalar la posición de los C
con letras griegas de manera similar a como se explicó para los aldehídos:
O
H
O
O H
Ácido fórmico
A. metanoico
O
O
O H
O H
O H
Ácido etanoico
Ácido acético
Ácido propiónico
A. propanoico
Ácido butírico
A. butanoico
La nomenclatura sistemática de los ácidos carboxílicos se hace cambiando la o final del nombre del alcano
correspondiente por el sufijo oico.
7
O
4
OH
2
1 OH
;
A. 4-hidroxi-2-pentenoico
O
O
4
6
Me2N
2
OH
5
Br
1
OH
OMe
A. 6-Bromo-7-N,N-dimetilamino4-hidroxi-5-oxo-2-heptenoico
LECCIÓN 4
Química orgánica 2º
7
O
1 OH
2
OMe
;
A. 4-metoxi-2-pentenoico
O
O
6
Me2N
4
Antonio Galindo Brito 32
4
2
1 OH
5
OMe
CHO OH
A. 6-Formil-7-N,N-dimetilamino4-hidroxi-2-metoxi-5-oxo-2-heptenoico
Cuando en la cadena existen dos grupos carboxilo, el nombre del compuesto se hace cambiando la
terminación en dioico aunque la mayor parte de ellos tienen nombres comunes como oxálico, malónico,
succínico, fumárico. Con tres grupos carboxilos el compuesto más usual es el ácido cítrico y en este caso
uno de los grupos carboxilo debe considerarse como sustituyente y se designa como carboxi:
O
O
O
OH
HO
O
; HO
O
O
HO
OH ;
A. etanodioico A. propanodioico
A. oxálico
A. malónico
OH
OH
HO
O
;
O
; HO
O HO COOH
OH
2
O
A. butanodioico
A. succínico
A. butenodioico
A. fumárico
A. 2-carboxi-2-hidroxibutanodioico (A. cítrico)
Derivados de ácido
Son compuestos de tercer grado de oxidación que resultan del reemplazo del grupo hidroxilo de un ácido
carboxílico, por un átomo o grupos de átomos como Cloro (Cl) (RCOCl), aciloxi (OCOR´) (RCOOCOR´),
alcoxi (OR) (RCOOR´), amino (NH2) (RCONH2), que dan origen a los cloruros de ácido, anhídridos de
ácido, ésteres y amidas, respectivamente.
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 33
Cloruros de ácido
Los cloruros de ácido se designan como cloruros de alcanoilo y así hablaremos de cloruro de
metanoilo, etanoilo, propanoilo, butanoilo, etc., aunque es frecuente designar a muchos de ellos con los
nombres comunes de estos ácidos y así se dice cloruro de formilo, acetilo, propionilo, butiroilo, etc.,
respectivamente:
O
H
O
Cl
Cl
H3C
O
O
Cl
Cl
Cloruro de formilo
Cloruro de acetilo Cloruro de propionilo Cloruro de butiroilo
Cloruro de metanoilo Cloruro de etanoilo Cloruro de propanoilo Cloruro de butanoilo
O
O
Cl
Cloruro de benzoilo
Anhídridos de ácido
O
Br
O
O
Cl
H
Cloruro de 3-Bromo5-oxo-2-pentenoilo
Cl
OH
Cloruro de 4-hidroxi5-oxo-2-hexenoilo
La palabra anhídrido significa sin agua y formalmente, los anhídridos derivan de la fusión de dos moléculas
de ácido con pérdida de una molécula de agua. El proceso es reversible pues la adición de agua a un
anhídrido de ácido regenera las dos moléculas de ácido. Para nombrarlos se sustituye la palabra ácido por
anhídrido tanto en la nomenclatura de la IUPAC (que se usa pocas veces) como en los nombres comunes.
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 34
Los anhídridos mixtos se hallan constituidos por dos ácidos diferentes y se nombran con la palabra
anhídrido seguida de los nombres de los dos ácidos que lo integran; cuando los dos ácidos son idénticos, sólo
se menciona una vez el nombre del ácido. Los anhídridos de los diácidos carboxílicos son un ejemplo
particular de anhídrido que se nombran de igual manera:
O
O
O
O
O
Anhídrido acético
O
O
Ph
O
Anhídrido butanoico propanoico
O
O
O
O
O
O
Ph
Anhídrido benzoico
O
O
O
Ph
O
Anhídrido maleico Anhídrido benzoico propanoico
Ésteres
Anhídrido pentanodioico
Anhídrido glutárico
Los ésteres son derivados de los ácidos carboxílicos en los que el grupo hidroxilo (-OH) ha sido sustituido
por un grupo alcoxi (-OR) y pueden considerarse formados por la combinación de un ácido carboxílico y un
alcohol, con la pérdida de una molécula de agua:
O
O
R - C -OH
A. carboxílico
+
R´-OH
Alcohol
Ácidos
R - C -OR´
Éster
+
H2O
Agua
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º.
Antonio Galindo Brito 35
Los ésteres se nombran según la IUPAC con una palabra derivado del carboxilato del ácido carboxílico y
una segunda palabra derivada del grupo alquilo del alcohol:
O
O
O
O
O
;
O
;
O
;
O
Ph
Etanoato de etenilo Propanoato de isopropilo Butanoato de metilo 2-metilpropanoato
Acetato de vinilo Propionato de isopropilo Butirato de metilo
de bencilo (Isobutirato
de bencilo
O
O
;
O
O
4-Hidroxi-5-oxo-2heptenoato de vinilo
O
2,4-Hexadienoato de terc-butilo
OH
En nomenclatura, los ésteres tienen menor prioridad que los ácidos carboxílicos, pero mayor que las amidas.
Si hay que mencionar un éster (ROCO) como sustituyente se hará por sus componentes como alcoxi (RO)
carbonilo (CO), por ejemplo metoxicarbonil, etoxicarbonil, isopropoxicarbonil, etc.:
5
COOCH2CH3 ;
COOCH3
CCOOCH3 ;
H3C
Ciclopentancarboxilato
de etilo
O
4
OMe
2 1
OH
Ácido 4-metil-4-metoxi-5Ciclohexancarboxilato
metoxicarbonil-2,5-hexadienoico
de metilo
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 36
Lactonas
Se conocen como lactonas a los ésteres surgidos de la reacción intramolecular de un ácido carboxílico con
un alcohol desprendiendo agua. Se deduce por lo tanto, que la formación de una lactona sólo puede hacerse
a partir de un hidroxiácido, o sea una molécula portadora de un grupo carboxilo y un grupo hidroxilo.
Dependiendo de la posición relativa de ambos grupos, las lactonas se clasifican en butirolactonas (IUPAC) o
γ-lactonas (común) (con un ciclo de cinco miembros), valerolactonas o δ-lactonas (con un ciclo de seis
miembros), caprolactonas o ε-lactonas (ciclo de siete miembros), etc.:
O
α
β
α
O
β
OH Ácidos
O
γ OH
γ -hidroxiácido
+
H2O
;γ
δ
γ -butirolactona
α
OH
γ
ε OH
δ
ε -hidroxiácido
OH Ácidos
OH
O
+ H2O
δ -valerolactona
δ -hidroxiácido
O
β
O
O
O
Ácidos
O
+
H2O
ε -valerolactona
Cuando llevan sustituyentes se nombran del mismo modo que en el ácido de que derivan, bien con
números a partir del carbonilo, bien con letras griegas (α, β, γ, δ, ε, etc.).
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 37
Amidas
Las amidas son derivados de ácido en los que un grupo amino (-NH2) ha reemplazado al grupo hidroxilo
(-OH). Se forman calentando un ácido carboxílico con una amina, reacción que conduce a la formación de la
amida con desprendimiento de agua. Como la amina usada puede ser primaria, secundaria o terciaria,
podemos tener tres tipos de amidas: amidas primarias (con dos H sobre el N), amidas secundarias (con un H
sobre el N) y amidas terciarias (sin H sobre el N):
Amida primaria
Amida secundaria
O
O
NH2
Etanamida
Acetamida
Amida terciaria
O
N
NH
N-metiletanamida N,N-dimetiletanamida
N-metilacetamida N,N-dimetilacetamida
Para nombrar una amida primaria se añade la palabra amida al nombre de la cadena carbonada. Si se
trata de una amida secundaria o terciaria, antes de nombrar la amida se nombran los radicales que
sustituyen a los H del grupo amino, indicando su posición con la letra (N) o (N, N), según que sea uno o dos
los sustituyentes del N:
O
O
N
N-etil, N-metil-3-metil-butanamida
N-etil, N-metil-isopentanamida
N-etil, N-metil-isovaleramida
C
O
NH2
Ciclopentan
carboxamida
C
O
N(CH3)2
N,N-dimetilciclopropan
carboxamida
C
N(CH3)2
N,N-dimetilbenzamida
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 38
Lactamas
Una lactama es una amida cíclica que se forma a partir de un aminoácido, es decir, de una molécula que en
su estructura contiene los grupos carboxilo y amino:
O
α
β
O
OH
γ
calor
NH2
γ -aminoácido
α
β
O
β -propiolactama
(β
β - lactama)
α
O
β
+
H2O
γ -butirolactama (γγ-lactama)
β
α
NH
NH
γ NH
γ
O
δ NH
γ -butirolactama δ - valerolactama
(γγ-lactama)
(δ
δ-lactama)
α
β
γ
δ ε
O
NH
ε - caprolactama
(εε-lactama)
Imidas
Se conocen como imidas los compuestos cíclicos resultantes de la adición de amoniaco a los ácidos
dicarboxílicos; imidas muy usuales son la N-bromosuccinimida y la Ftalimida que proceden de la adición de
amoniaco al ácido succínico (ácido butanodioico) y al ácido ftálico (ácido o-carboxibenzoico),
respectivamente. La primera se utiliza como agente bromante de posiciones alílicas y bencílicas y la segunda
como material de partida en la síntesis de aminas primarias (Síntesis de Gabriel).
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
O
O
O
OH
OH
N-H
O
O
O
OH
OH
N - Br
N-BromoO
Á. succínico Succinimida succinimida
O
Antonio Galindo Brito 39
O
Ácido ftálico
N-H
O
Ftalimida
Nitrilos
Los nitrilos son compuestos de tercer grado de oxidación que contienen el grupo ciano (-C≡N:). Formalmente,
se pueden considerar derivados del ácido cianhídrico (H-C≡N:) por sustitución del H por un grupo alquilo o
arilo (R - C≡N:) (Ar - C≡N:). Para nombrarlos se añade al nombre de la cadena carbonada la terminación
nitrilo, salvo para los nitrilos derivados de ácidos cicloalcancarboxílicos que se nombran con el sufijo –
carbonitrilo:
N
CH3CN
CH3CH2CN
PhCN
Propanonitrilo Benzonitrilo
Etanonitrilo
CN
Propionitrilo
Acetonitrilo
3,5-Dimetilhexanonitrilo
CN
2-Vinilciclopentanocarbonitrilo
Ciclopropancarbonitrilo
Química orgánica 2º
LECCIÓN 4
Antonio Galindo Brito 40
Nomenclatura de compuestos multifuncionales
Cuando en una molécula coexisten diferentes grupos funcionales, conviene saber que grupo funcional es el
principal (el que da nombre a la cadena principal) y cuales otros deben describirse como sustituyentes y los
nombres que deben utilizarse para estos:
TABLA II. Prioridades de grupos funcionales en nomenclatura
Grupo Funcional
Fórmula
Grado
oxidación
Nombre
principal
Nombre
sustituyente
Ácido Carboxílico
RCOOH
3º
Ácido – oico
carboxi
Ésteres
RCOOR´
3º
-oato
alcoxicarbonilo
Amidas
RCOONH2
3º
-amida
amido
Nitrilos
RC≡N
3º
-nitrilo
ciano
Aldehídos
RCHO
2º
-al
formilo
Cetonas
RCOR´
2º
-ona
oxo
Alcoholes
R-OH
1º
-ol
hidroxi
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 41
TABLA II. (continuación)
Grupo
Funcional
Fórmula
Grado
oxidación
Nombre
principal
Nombre
sustituyente
Aminas
RNH2
1º
-amina
Amino
Alquenos
RCH=CHR´
1º
-eno
Alquenil
Alquinos
RC≡CR´
2º
--ino
Alquinil
Alcanos
RH
0
-ano
Alquil
Éteres
R - O - R´
1º
éter
Alcoxi
Haluros
R–X
1º
Haluro de
alquilo
Halo
CHO OH
11
5
10
9
13
12
COOMe
7
O
NH2
O
6
Br
4
3
OMe
2
1 OH
Ácido 3-amino-6-bromo--5-etenil-11-formil-9-hidroxi-4-metoxi10-metoxicarbonil-7-oxo-12-ino-2,4-tridecadienoico
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 42
Efectos electrónicos sobre la reactividad de un grupo funcional
Efectos inductivos + I y - I
El N tiene mayor densidad electrónica
en la trimetilamina que en el amoniaco.
Los grupos metilos actúan como donantes
electrónicos por efecto + I.
..
Me
N
Me
; H
3
CH3
δδδ+
2
C H2
δδ+
+
+
menor
que
δ
δδ
1
C H2
δ+
H
N
H
Me
δδδ+ menor que
..
..
Cl :
..
El átomo de Carbono unido al Cloro
por la mayor electronegatividad de éste,
tiene menor densidad electrónica que el
siguiente. Este efecto se denomina – I y
tanto el + I como el – I no se extienden a
través de más de tres enlaces sencillos.
Química Orgánica 2º
LECCIÓN 4
Antonio Galindo Brito 43
TABLA III . Grupos que ejercen efectos inductivos
Efecto + I
RO –
-(alcóxido)
-COO –
-(carboxilato)
R3C(trialquimetilo)
Efecto - I
R3N + (trialquilamonio)
- C≡N
(ciano)
- OAr
(ariloxi)
R2S + (dialquilsulfonio)
- COOH
(carboxilo)
-COOR
(alcoxicarbonilo)
-+ NH3
-F
(flúor)
-OR
(alcoxi)
-CO (R) (Ar)
(acilo)
(amonio)
R2CH(dialquilmetilo)
- NO2
(nitro)
- Cl
(cloro)
RCH2(alquilmetilo)
- SO2R
(alquilsulfonilo)
-Br
(bromo)
H3C(metilo)
- SO2Ar
(arilsulfonilo)
-I
(yodo)
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 44
Efectos resonantes + R y - R
..
..
:O
CH3
C
-
CH3
:O:
CH3
CH3
C
+
CH3
H3C
-
CH
CH
- ..
CH
.. +
O
CH
:C
C
.
.
Dos electrones
desapareados
..
O
..
+
Ningún electrón
desapareado
+C
-
C
:
R
R
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 45
Benzaldehído. La reactividad se localiza en el C del grupo
carbonilo, que es deficiente en electrones por la presencia
del O que ejerce un efecto - I.
..
O:
C
H
H
Efecto + R. El grupo metoxi dona electrones y por ello el C del
carbonilo se hace menos deficiente y por tanto menos reactivo.
..
O:
..
Me - O
..
.. O:
..
+ ..
C
Me - O
C
H
H
Efecto - R. El grupo nitro retira electrones y por ello el C del
carbonilo se hace más deficiente y por tanto más reactivo.
..
..
:O
- ..
: ..O
+
N
O:
C
H
..
O:
..
- ..
: ..O
..
: ..O
-
+
N
+
C
H
Química Orgánica 2º
LECCIÓN 4
Antonio Galindo Brito 46
TABLA IV . Grupos que ejercen efectos resonantes
Efecto + R
Efecto – R
-O –
(alcóxido)
RS (tiilo)
O2N –
(nitro)
OHC –
(formilo)
-S –
(tioalcóxido)
HS (sulfhidrilo)
N≡C–
(ciano)
ROC –
(acilo)
R2N –
(dialquilamino)
I(Yodo)
HOOC –
(carboxilo)
ROSO –
(alcoxisulfonilo)
RNH –
(alquilamino)
Br (bromo)
ROOC –
(alcoxicarbonilo)
RO3S –
(sulfonato)
H2N –
(amino)
Cl –
(cloro)
H2NOC –
(carboxamida)
Ar –
(arilo)
RCONH –
(acilamino)
F–
(flúor)
RHNOC –
(alquilcarboxamida)
ON –
(nitrosilo)
RO –
(alcoxi)
Ar –
(arilo)
R2NOC –
(dialquilcarboxamida)
HO –
(hidroxi)
ROOC –
(aciloxi)
LECCIÓN 4
Química Orgánica 2º
Antonio Galindo Brito 47
Efectos estéricos en la reactividad
Cuando en una reacción orgánica se pasa de un estado fundamental poco congestionado, a un estado
de transición mucho más impedido, en general la reacción será muy sensible, es decir, cambiará de velocidad
en función del tamaño de los sustituyentes del átomo de carbono sede de la reacción y al tamaño del reactivo,
pudiendo afirmarse en general, que cuanto mayor sea ese tamaño, más lenta será la reacción. Así, por
ejemplo, ciertas reacciones de sustitución nucleófila son concertadas (SN2) y se está rompiendo un enlace (CX) al mismo tiempo que se está formando el nuevo enlace C-Nu, pasándose de los reactivos a productos a
través de un estado de transición en el que el carbono sede de la reacción se halla unido temporalmente a
cinco grupos y por ello este estado está mucho más impedido que el estado de partida:
Estado de transición
muy impedido. El C
se halla unido a 5 grupos
C sp3
Nu :
R
+
Nucleófilo
C
X
SN2
R´
R´´ C deficiente
en electrones
(C electrófilo)
R´
Nu
C sp2
R
C
*
X
R´´
Cuanto más voluminosos
sean los grupos R y el
nucleófilo más lenta será
la reacción.
C sp3
Nu
C
R
R´
R´´
+ X:
-