Nomenclatura para halogenuros de alquilo Química organica 1 PDF

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Nomenclatura para nombrar los halogenuros de alquilo. Materia de : Química orgánica 1. Fecha del ciclo 2021 - 2022. Materia QU10303...

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Nomenclatura de halogenuros de alquilo. Los Halogenuros de Alquilo (R-X), también conocidos como Haloalcanos o Haluros de Alquilo (Nombre corriente, denominación más antigua), son compuestos orgánicos en los que su estructura molecular está formada por átomos de Carbonos, Hidrógenos y Halógenos (Símbolo X). Su fórmula general es CnH2n+1X. La estructura molecular es muy similar a la de los Alcanos, una cadena carbonada formada por la unión de átomos de carbono e hidrógenos (Cadena hidrocarbonada). La diferencia es que uno o varios hidrógenos serán sustituidos por uno o más halógenos (Elementos del Grupo 17 de la Tabla Periódica): Flúor, Cloro, Bromo y Iodo.

Los derivados halogenados se clasifican en primarios, secundarios y terciarios en función del tipo de carbono unido a él. Eso quiere decir, que si el halógeno está unido a un carbono primario (Carbono unido a otro carbono) ese derivado halogenado será primario, si se une a un carbono secundario (Carbono unido a dos carbonos) y si se une a un carbono terciario (Carbono unido a tres carbonos) será un derivado terciario.

¿Cómo

nombrar a los Halogenuros de Alquilo?

Nomenclatura de los Haloalcanos. Los Halogenuros de Alquilo se van a nombrar derivados halogenados de los hidrocarburos, es decir, como por ejemplo como derivados de los Alcanos. Los halógenos actuarán como sustituyentes de la cadena principal.

Reglas de IUPAC para nombrar a los Halogenuros de Alquilo. 1º) Localizar la cadena principal de la molécula orgánica. Para Nombrar a los Haloalcanos hay que localizar la cadena principal, es decir, de la misma manera que hacíamos en los Alcanos: la cadena carbonada que tenga mayor número de átomos de carbono. En el caso particular de los Halogenuros de Alquilo, la cadena principal debe incluir el halógeno, es decir, debe incluir al Grupo Haluro (Debe incluir el grupo funcional).

Sí es verdad que, en el caso de Alcanos cíclicos, muchas veces el halógeno puede estar fuera de la cadena y en esos caso, la cadena principal no es donde esté situado el halógeno. Por ejemplo:

2º) Numerar y Nombrar la cadena principal de la molécula orgánica. Al igual que sucedía con los Alcanos, una vez localizada la cadena principal de la molécula orgánica, hay que contar el número total de átomos y utilizar los prefijos para indica la longitud de la cadena carbonada principal.

Los prefijos son los mismos que se utilizaron en el vídeo de los Alcanos: met(1 carbono), et- (2 carbonos), prop- (3 carbonos), etc. Como en los Halogenuros de Alquilo existe un halógeno en la estructura, no sólo hay que localizar la cadena carbonada con mayor número de carbonos sino que habrá que numerarla para otorgarle el menor número al sustituyente o los sustituyentes. Esto quiere decir, se le otorga el menor número al halógeno y se indicará su posición en la cadena principal mediante un número que antepondremos al nombre. A continuación, ordenar los nombres de los sustituyentes por orden alfabético. Si hay varios grupos halogenados iguales que se repiten en la cadena carbonada, se suelen Nombrar igual que en los Alcanos: di, tri, tetra. Esta letra no influirá a la hora de ordenarlos alfabéticamente. Por ejemplo:

3º) Añadir el Sufijo de la cadena principal. Como el halógeno está situado en la cadena principal como un sustituyente, hay que nombrarlo en base a la nomenclatura del tipo de cadena principal: – Alcano, ponemos el sufijo–ano. – Alqueno ponemos el sufijo –eno. – Alquino ponemos el sufijo -ino. En el caso concreto de un alcano, tendríamos que añadir el sufijo –ano a continuación del prefijo que indica el número total de carbonos de la cadena carbonada y el nombre del halógeno. Algunos disolventes clorados tienen nombres comunes: 

CCl4 , Tetracloruro de carbono (Tetraclorometano).



CHCl3 , Cloroformo (Triclorometano).



CH2Cl2 , Cloruro de metileno (Diclorometano)

Usos de halogenuros de alquilo Los halogenuros de alquilo tienen diversas aplicaciones entre las cuales están: a) Disolventes. Los haluros de alquilo se utilizan principalmente como disolventes

industriales, se

electrónica para

la

utilizan

limpieza de

en

diversas

industrias

como

la

componentes electrónicos y chip’s, en la

limpieza en seco de prendas, solventes de pinturas, etc. Entre los más utilizados están el tricloroetileno (C2HCl3), el cloruro de metilo, etc. b) Reactivos. Los haluros de alquilo se utilizan como sustancias de partida en la síntesis de compuestos orgánicos más complejos.

c) Anestésicos. Uno de los primeros anestésicos utilizados fue el cloroformo, y que actualmente ha sido sustituido por el halotano (CF3CHClBr) en los quirófanos de los hospitales. El cloruro de etil se utiliza como anestésico local en forma de aerosoles que son utilizados rociando el área afectada para producir el efecto deseado. d)Refrigerantes. Fluoroalcanos también conocidos como freones o clorofuorocarbonos (CFC), son halogenuros de alquilo que se desarrollaron para sustituir al amoniaco como gas refrigerante. El freón12 (CCl2F2) fue de los primeros en utilizarse como gas refrigerante, sin embargo, su efecto nocivo sobre la capa de ozono ha provocado que sean reemplazados por los hidrofluorocarbonos (HCFC’s) como el freón-22 (CHClF2) ya que son más reactivos que los CFC y se destruyen antes de llegar a la capa de ozono. e) Plaguicidas. Los

haluros

de

alquilo

también

son

utilizados

como

insecticidas y pesticidas. En 1939 se descubre el DDT (1,1,1-tricloro-2,2-bis-pclorofeniletano) que fue el primer insecticida clorado.

Sin embargo, debido a sus efectos secundario y su acumulación en el medio ambiente se prohibió su uso.

Reacciones de halogenuros de alquilo. Ya tenemos claro que el enlace carbono-halógeno de los halogenuros de alquilo es polar, y que el átomo de carbono es deficiente de electrones. Por lo tanto, los halogenuros de alquilo son electrófilos y gran parte de su comportamiento químico implica reacciones polares con nucleófilos. Cuando un halogenuro reacciona con un nucleófilo pueden suceder dos cosas: una sustitución

del grupo X

por

el

nucleófilo,

(Reacciones

de

Sustitución

nucleofílicas), o una eliminación de HX para producir un alqueno (Reacciones de Eliminación), que serán estudiadas en la siguiente sección.

Reacción y mecanismo de Sustitución nucleofílica bimolecular, SN2. Las reacciones de sustitución nucleófila bimolecular (SN2) consisten en el ataque de un grupo con pares solitarios de electrones (nucleófilo) a un carbono polarizado positivamente con pérdida del grupo saliente. Al compuesto que es atacado por el nucleófilo, se le llama sustrato. La velocidad de la reacción depende de la estructura del sustrato, naturaleza del nucleófilo, grupo saliente y disolvente.

Mecanismo. 1. El nucleófilo usa su par de electrones sin compartir para atacar al carbono del halogenuro de alquilo, a 180° del halógeno que sale, es decir, por el lado posterior. Esto origina un estado de transición con un

enlace C─Nuc semirroto.−parcialmente formado y un enlace C─Halógeno 2. La estereoquímica en el carbono se invierte cuando se establece por completo el enlace C─Nuc electrones del enlace

C─Halógeno anterior. La

velocidad depende de ambos. *La abreviatura Sn2 significa Sustitución Nucleófilica Bimolecular. El término biomolecular quiere decir que el estado de transición del paso limitante de la rapidez de la reacción (el único paso de esta reacción) involucra la colisión de dos moléculas. Las reacciones bimoleculares en general tienen ecuaciones de rapidez que son de segundo orden global. La reacción SN2 es una reacción concertada, que ocurre en un solo paso con la ruptura y formación simultanea de enlaces. La estructura de en medio es un estado de transición, un punto máximo de energía, en lugar de un intermediario. En este estado de transición, se forma parcialmente el enlace hacia el nucleófilo, y el enlace hacia el grupo saliente se rompe parcialmente. Hay que recordar que es un estado de transición, no es una molécula discreta que pueda aislarse; esta existe por solo un instante. El término biomolécula en SN2 quiere decir que el estado de transición del paso limitante de la rapidez de la reacción (el único paso de esta reacción) involucra la colisión de dos moléculas. Las reacciones bimoleculares en general tienen ecuaciones de rapidez que son de segundo orden globa.

Reacción

y

mecanismo

de

Sustitución

nucleofílica

unimolecular, SN1. En la sustitución nucleófila unimolecular (SN1) el sustrato se ioniza, formando un carbocatión, que es atacado en la siguiente etapa por el nucleófilo. La reacción sólo tiene lugar con sustratos secundarios o terciarios y requiere buen grupo saliente, aunque no depende su velocidad del nucleófilo.

El mecanismo SN1 es un proceso de varios pasos. El primer paso es una ionización lenta para formar un carbocatión. El segundo es un ataque rápido sobre el carbocatión por parte del nucleófilo. El carbocatión es un electrófilo fuerte; reacciona muy rápido con los nucleófilos, incluso con los nucleófilos

un

débiles. En reacciones SN1, el nucleófilo por lo general es débil, ya que sería más probable que un nucleófilo fuerte atacara al sustrato y formara algún tipo de reacción de segundo orden. Si el nucleófilo es una molécula sin carga, como el agua o un alcohol, el producto con carga positiva debe perder un protón para dar el producto final sin carga.

Reacción y mecanismo de Eliminación unimolecular, E1. Las reacciones de eliminación unimolecular transcurren al igual que la SN1 mediante la formación de un carbocatión. Requieren bases débiles y pueden dar lugar a transposición de carbocationes.

Mecanismo. La abreviatura E1 significa eliminación unimolecular. El mecanismo se conoce como unimolecular porque el estado de transición limitante de la rapidez

involucra

a

una

sola

molécula, en vez

de

una

colisión

entre dos moléculas. El paso lento de una reacción E1es el mismo que el de la reacción SN1: la ionización unimolecular para formar un carbocatión. En un segundo paso rápido, una base abstrae un protón del átomo de carbono adyacente al C+. los electrones que una vez formaron el enlace carbono-hidrógeno ahora forman un enlace pi entre dos átomos de carbono.

Orden de reactividad con base a la estabilidad del carbocatión: 3°>>2°>>1°.

Reacción y mecanismo de Eliminación bimolecular, E2. En la eliminación bimolecular, la base arranca hidrógenos del carbono contiguo

al

que

tiene

el

grupo saliente generando

alquenos.

Se

requieren bases fuertes, buenos grupos salientes y disposición anti del hidrógeno con respecto al grupo saliente.

Mecanismo.

El mecanismo general de la reacción E2, una base fuerte abstrae un protón de un átomo de carbono adyacente al que tiene el grupo saliente. Cuando la base abstrae un protón, se forma un enlace doble y el grupo saliente se elimina. La reacción E2 es una reacción concertada en la cual se rompen enlaces y, al mismo tiempo, en un solo paso, se forman nuevos.

Orientación de las reacciones de eliminación. Regla de Saytzeff

Muchos compuestos pueden producir más de un producto de eliminación. por ejemplo: La reacción del 2. bromobutano con hidróxido de potasio da dos productos de eliminación:

En la mayor parte de las eliminaciones e1 y e2, donde hay dos o más productos de eliminación, predomina el producto del doble enlace más sustituido Este principio general se denomina regla de saytzeff y se dice que las reacciones que dan alquenos más sustituidos siguen la orientación de saytzeff. • regla de saytzeff: en reacciones de eliminación, predomina el alqueno más sustituido.

Este orden de preferencia es el mismo que el de la estabilidad de los alquenos.

Tarea “Síntesis de cloruro de metilo a partir de metano y cloro molecular” El Cloruro de metileno es un líquido incoloro con fórmula química CH2Cl2 posee un leve aroma dulce, y es también conocido como diclorometano. El cloruro de metileno no se presenta de forma natural en el medio ambiente. Es ampliamente utilizado como disolvente, tanto industrialmente como a escala de laboratorio, o para eliminar pintura o limpiar distintas partes de un computador. También puede encontrarse en algunos aerosoles y pesticidas y

se usa en la manufactura de películas fotográficas. También se utiliza en la fabricación de removedores en gel. Es un compuesto ampliamente utilizado como intermediario en distintas rutas de síntesis orgánica....