Unidad 1 Halogenuros de Alquilo y Arilo PDF

Preview

Summary

Antología de la Unidad 1...

Description

UNIDAD 1: HALOGENUROS DE ALQUILO Y ARILO MARIBEL ZURITA ESPINOZA GUSTAVO DURÁN LÓPEZ | QUÍMICA ORGANICA | 18/Feb/2021

NOMENCLATURA DE HALOGENUROS DE ALQUILO MARIBEL ZURITA ESPINOZA GUSTAVO DURÁN LÓPEZ | QUÍMICA ORGANICA | 18/Feb/2021

PÁGINA 1

1.1 NOMENCLATURA La enseñanza de la química orgánica de grupos funcionales es fundamental para introducir a los estudiantes a los conocimientos básicos de que han de emplear en su vida profesional, ya que entre los compuestos orgánicos más representativos de la industria se encuentran los plásticos; además de que esta rama de la química ha servido como fundamento para un gran número de nuevos desarrollos tecnológicos. Los haluros de alquilo son derivados hidrocarbonados en los que uno, o más, enlaces C-H han sido sustituidos por enlaces C-X (X= F, Cl, Br, I). Los haluros de arilo son derivados de benceno en los que uno, o más, enlaces C-H han sido sustituidos por enlaces C-X (X= F, Cl, Br, I). Son aquellos compuestos orgánicos de fórmula general R-X, donde R representa un radical alquilo o un grupo alquilo sustituido y X cualquiera de los halógenos del grupo 17 de la tabla periódica: flúor, cloro, bromo y yodo. Estos compuestos pueden considerarse como productos de sustituir un átomo de hidrógeno de los hidrocarburos por otro de halógeno. Halogenuros de alquilo R= radicales alquilo (lineales, ramificados o cíclicos), Halogenuros de arilo R= radicales arilos. Aunque los enlaces C-X de los haluros de alquilo son covalentes poseen un cierto carácter polar. La diferencia de electronegatividad origina un momento dipolar (vector) se dirige a lo largo del enlace C-X.

NOMENCLATURA: Nomenclatura IUPAC

PÁGINA 2

Se enumera la cadena principal, comenzando por el extremo que contenga más cerca el halógeno. Se nombran los sustituyentes alquilo, indicando su posición, de acuerdo al número del carbono al que estén unidos. Se emplean los prefijos: flúor, cloro, bromo o yodo, unidos al nombre básico del hidrocarburo. Indicando la posición del halógeno en la cadena carbonada, este número se antepone al nombre. Nomenclatura Común Se nombra el halogenuro como fluoruro, cloruro, bromuro o yoduro, seguido del nombre del radical alquilo correspondiente y se le añade el sufijo ilo.

Bibliografía: https://quimicaencasa.com/nomenclatura-organica-haluros-o-halogenuros-dealquilo/#:~:text=Son%20aquellos%20compuestos%20org%C3%A1nicos %20de,%2C%20cloro%2C%20bromo%20y%20yodo. https://www.alonsoformula.com/organica/haloxenuros.htm http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/108450/secme40914_1.pdf?sequence=1&isAllowed=y

PÁGINA 3

CLASIFICACIÓN DE HALOGENUROS DE ALQUILO MARIBEL ZURITA ESPINOZA GUSTAVO DURÁN LÓPEZ | QUÍMICA ORGANICA | 18/Feb/2021

PÁGINA 4

1.2 CLASIFICACIÓN: Un átomo de carbono se clasifica como primario, secundario o terciario, según el número de otros átomos de carbonos unidos a él. Se clasifica un halogenuro de alquilo de acuerdo con el tipo de carbono que sea portador del halógeno: 





Se nombran citando en primer lugar el halógeno seguido del nombre del hidrocarburo, indicando, si es necesario, la posición que ocupa el halógeno en la cadena, a sabiendas de que los dobles y triples enlaces tienen prioridad sobre el halógeno en la asignación de los números. 1-clorobutano Si aparece el mismo halógeno repetido, se utilizan los prefijos di, tri, tetra, etc. 3,3,4-tricloro-1-buteno o 3,3,4-triclorobut-1-eno (Normas IUPAC 1993) Cuando todos los hidrógenos de un hidrocarburo están sustituidos por un halógeno se antepone el prefijo per- al nombre del halógeno. percloropentano

Para darles nombre, se denominan como derivados halogenados de los hidrocarburos:  Hidrocarburo: 2-metilhexano  Derivado halogenado: 5-fluoro-2-metil-1-yodohexano Si los halógenos son diferentes, se numera a partir del halógeno que se encuentre primero en el orden alfabético. Si en un mismo compuesto halogenado coexisten radicales alquilo y halógenos, no se hace ninguna distinción entre ambos; serán apegados al estricto orden alfabético.

PÁGINA 5

Los halogenuros de alquilo presentan propiedades similares a las de los alcanos: • Incoloros • Relativamente inodoros • Insolubles en agua • A mayor tamaño de cadena, mayor punto de ebullición. 1-cloropropano 2,3-dibromobutano 1-bromo-2-buteno o 1-bromobut-2-eno 1,2-diclorobenceno o-diclorobenceno

Primarios Cuando el halógeno está enlazado a un carbono primario.

Por ejemplo:

Secundarios Cuando el halógeno está enlazado a un carbono secundario.

Por ejemplo:

PÁGINA 6

Terciarios Cuando el halógeno está enlazado a un carbono terciario.

Por ejemplo:

Bibliografía: https://quimicaencasa.com/nomenclatura-organica-haluros-o-halogenuros-dealquilo/#:~:text=Son%20aquellos%20compuestos%20org%C3%A1nicos %20de,%2C%20cloro%2C%20bromo%20y%20yodo. https://www.alonsoformula.com/organica/haloxenuros.htm http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/108450/secme40914_1.pdf?sequence=1&isAllowed=y

PÁGINA 7

METODOS DE OBTENCIÓN DE HALOGENUROS DE ALQUILO MARIBEL ZURITA ESPINOZA GUSTAVO DURÁN LÓPEZ | QUÍMICA ORGANICA | 18/Feb/2021

PÁGINA 8

1.3 Métodos de obtención: Los haluros de alquilo pueden ser sintetizados a partir de alcanos, alquenos o alcoholes. Desde alcanos Los alcanos reaccionan con halógenos (habitualmente cloro y bromo, ya que con el flúor pueden reaccionar violentamente y el yodo no reacciona) mediante una halogenación radicalaria. En esta reacción un átomo de hidrógeno es eliminado del alcano, y a continuación sustituido por un átomo de halógeno a través de una reacción con la molécula diatómica del halógeno. Esto es: Etapa 1: X2 → 2 X· (Iniciación) Etapa 2: X· + R-H → R· + HX (1ª etapa de propagación) Etapa 3: R· + X2 → R-X + X· (2ª etapa de progación) Las etapas 2 y 3 se siguen repitiendo, cada una suministrando el intermedio reactivo necesario para la otra etapa. Esto se conoce como reacción en cadena radicalaria. La reacción continúa hasta que los radicales son consumidos en una de las tres etapas de terminación: R· + X· → R-X 2 X· → X2 2 R· → R-R En la primera el producto es el mismo que el de la étapa 3, el haloalcano deseado, pero a través de la destrucción de dos radicales. La segunda es la reacción inversa a la etapa 1. La tercera explica la pequeña contaminación en esta reacción con alcanos más grandes y sus consiguientes haloalcanos. Desde alquenos Un alqueno reacciona con un haluro de hidrógeno (HX) como el cloruro de hidrógeno (HCl) o el bromuro de hidrógeno (HBr) para formar un haloalcano. El doble enlace del alqueno es reemplazado por dos nuevos enlaces, uno con el halógeno y el otro con el átomo de hidrógeno del hidrácido del halógeno. La regla de Markonikov establece que en esta reacción lo más

PÁGINA 9

probable es que el halógeno quede unido al carbono más sustituido. Por ejemplo: H3C-CH=CH2 + HCl → H3C-CHCl-CH3 pero no H3C-CH2-CH2Cl Los alquenos también reaccionan con halógenos (X2) para formar haloalcanos con dos átomos de halógeno vecinales. Esto a veces se conoce como "decoloración" del halógeno, ya que el reactivo X2 es coloreado y el producto es habitualmente incoloro. Por ejemplo: H3C-CH=CH2 + Br2 → H3C-CHBr-CH2Br Desde alcoholes Los alcoholes terciarios reaccionan con ácido clorhídrico directamente para producir el cloroalcano terciario, pero si se usa un alcohol primario o secundario es necesaria la presencia de un ácido de Lewis, un "activador", como el cloruro de zinc. Como alternativa la conversión puede ser llevada a cabo directamente usando cloruro de tionilo (SOCl2). Un alcohol puede también ser convertido a bromoalcano usando ácido bromhídrico o tribromuro de fósforo (PBr3), o a yodoalcano usando fósforo rojo y yodo para generar "in situ" el triyoduro de fósforo. Dos ejemplos: (H3C)3C-OH + HCl → (H3C)3C-Cl + H2O CH3-(CH2)6-OH + SOCl2 → CH3-(CH2)6-Cl + SO2 + HCl Métodos de obtención  Todas estas reacciones para obtener alcoholes a partir de diferentes grupos funcionales son reversibles por lo que pueden llamarse procesos inversos por ejemplo el caso de la hidratación de alquenos. 





Es importante tener en cuenta que los procesos de óxido-reducción en compuestos orgánicos involucran pérdida o ganancia de átomos de hidrógeno. Los reactivos de Grignard, cuya fórmula general es: RMgX, se obtienen a través de la reacción entre un halogenuro de alquilo o anillo aromático -(R-X) y magnesio. Los principales métodos de obtención son: PÁGINA 10



HIDRÓLISIS DE HALOGENUROS DE ALQUILO: Se presenta principalmente en una disolución de etanol acuoso y en presencia de catalizadores básicos, como KOH. AgOH, CO3Ca, etc...



HIDRATACIÓN DE ALQUENOS: Reacción en la que vemos una reacción de adición electrófila, que se puede representar asi:



El grupo OH se adiciona al átomo de carbono más sustituido del doble enlace. Por esto, es un método muy apropiado para la obtención de alcoholes secundarios y terciarios. Algunos se preparan industrialmente a partir de fracciones de olefina originadas del craqueo del petróleo. REDUCCIÓN DE COMPUESTOS CARBONÍLICOS: Esta puede realizarse con hidrógeno, en presencia de catalizadores o en el laboratorio, mediante el hidruro de litio y alumino, con adhesivos se obtiene alcoholes primarios y con cetonas se obtienen alcoholes secundarios.

 

 

MEDIANTE REACTIVOS DE GRIGNARD: La adicción de un reactivo de Grignard a un compuesto carbonílico da lugar a un halogenuro de alcoxigmanesio, que por hidrólisis conduce a un alcohol. Cuando usamos formaldehidos, H2C=O, como resultado de inicio se obtiene un alchol primario, con los demás aldehidos se

PÁGINA 11

obtienen alcoholes secundarios y con las cetonas se obtienen alcoholes terciarios.

Bibliografía: https://quimicaencasa.com/nomenclatura-organica-haluros-o-halogenuros-dealquilo/#:~:text=Son%20aquellos%20compuestos%20org%C3%A1nicos %20de,%2C%20cloro%2C%20bromo%20y%20yodo. https://www.alonsoformula.com/organica/haloxenuros.htm http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/108450/secme40914_1.pdf?sequence=1&isAllowed=y https://www.sites.google.com/site/qorganica2victoresparzamedina/home/134mtodos-de-obtencin-de-haluros-de-alquilo https://www.ieciudaddeasis.edu.co/ova/ova/oxigenados/cuatro/mtodos_de_ob tencin1.html

PÁGINA 12

PROPIEDADES FISICAS DE HALOGENUROS DE ALQUILO MARIBEL ZURITA ESPINOZA GUSTAVO DURÁN LÓPEZ | QUÍMICA ORGANICA | 18/Feb/2021

PÁGINA 13

1.4 Propiedades Físicas. Los halogenuros de alquilo presentan propiedades similares a las de los alcanos: • Incoloros • Relativamente inodoros • Insolubles en agua • A mayor tamaño de cadena, mayor punto de ebullición.

Solubilidad Los haluros de alquilo son insolubles en agua y solubles en compuestos orgánicos debido a que no forman puentes de hidrógeno. Densidad y puntos de ebullición de algunos haluros de alquilo y sus diferencias basadas en su peso molecular. Los halogenuros de alquilo presentan propiedades similares a las de los alcanos, siendo incoloros, relativamente inodoros e insolubles en agua. Los puntos de ebullición de los halogenuros de alquilo se comportan de manera similar a los de los alcanos (a mayor tamaño de cadena, mayor punto de ebullición), estos van a ser mayores que en los alcanos por las interacciones que presentan con el átomo de halógeno. Los halogenuros de alquilo, al contener menos enlaces C-H, son menos inflamables que los alcanos, debido a la presencia del halógeno y a su incremento en la polaridad, los halogenuros de alquilo son mejores disolventes que los alcanos y son más reactivos que los alcanos. OBTENCIÓN DE HALÓGENOS  A partir de alquenos por bromación alitica.  A partir de alquenos por adición de HB y HCl.  A partir de alcoholes.

PÁGINA 14

Los haluros de alquilo tienen la fórmula general RX, donde R representa un grupo alquilo o alquilo sustituido. R-X R:radical X:halogeno( yodo ,cloro, flúor y bromo) La característica principal de la estructura del halógeno es el átomo de halogenuro X y las reacciones características de un halogenuro de alquilo son las que tienen lugar en el halógeno.

Bibliografía: https://www.ieciudaddeasis.edu.co/ova/ova/oxigenados/cuatro/mtodos_de_ob tencin1.html https://prezi.com/egyjctekofmk/propiedades-fisicas-de-los-halogenuros-dealquilo-los-halog/#:~:text=Los%20haluros%20de%20alquilo%20son,no %20forman%20puentes%20de%20hidr%C3%B3geno.&text=Los %20halogenuros%20de%20alquilo%20presentan,inodoros%20e %20insolubles%20en%20agua.

PÁGINA 15

USOS Y APLICACIONES DE HALOGENUROS DE ALQUILO MARIBEL ZURITA ESPINOZA GUSTAVO DURÁN LÓPEZ | QUÍMICA ORGANICA | 18/Feb/2021

PÁGINA 16

1.5 Usos y Aplicaciones: Entre sus muchos usos, los halogenuros de alquilo se emplean como solventes industriales, anestésicos inhalables para cirugía, refrigerantes, plaguicidas, agentes fumigantes, etc. Los halogenuros de alquilo abundan también en la naturaleza, aunque más en los organismos marinos que en los terrestres. Posee mucha importancia ;debido a sus usos y aplicaciones industriales como son por ejemplo: - Utilización a nivel de laboratorio o en algunos casos por su intervención en las reacciones de organismos biológicos . - Se utilizan como propulsores de aerosoles y como refrigerantes , aunque su uso está siendo reducido gradualmente por su daño a la capa de ozono.

- También se ha empleado como refrigerante en la industria y como anestésico en medicina.

- CH2CL2 (cloruro de metileno) ,CHCl3(cloroformo),CCl4(tetracloruro de carbono) son utilizados como solvente de uso común en el laboratorio para poder hacer extracciones.

PÁGINA 17

- También se utiliza en la fabricación de colorantes de anilina y como extintor de incendios .

- Su desintegración térmica proporciona percloroetileno , el cual es un solvente para lavanderías ;también se usa como disolvente en extintores de incendio, y el uso irracional sería como agente de limpieza, ya que este compuesto es muy tóxico por lo cual debe de evitarse el contacto. -Refrigerante: Compuesto usado en un ciclo térmico que sufre un cambio de fase de gas a líquido y al revés.

Los CFCs aparecieron en la década de los 1930 y dadas sus características, seguros, baja toxicidad, estables, de fácil manejo y baratos, sustituyeron a los peligrosos amoniacos, cloruro de metilo o SO2 que se habían utilizado hasta aquel momento como refrigerantes. Sin embargo, las evidencias de su acción perjudicial sobre la capa de ozono hicieron que el uso de los CFCs como refrigerantes en nuevas instalaciones esté prohibido desde mediados de la década de 1990. El uso de los HCFCs en equipos nuevos también está prohibido, aunque pueden usarse todavía por un tiempo limitado en recargas. Una alternativa es el uso de HFCs. Los freones son haloalcanos clorofluorados utilizados como gases refrigerantes y propelentes. Hoy en día el más utilizado es el freón CF2Cl2. La descarga de los freones a la atmósfera ha originado preocupación acerca de sus reacciones en la capa de ozono ya que fácilmente generan radicales libres El freón 12 se difunde gradualmente hasta la estratósfera, donde los átomos de cloro catalizan la descomposición del ozono O3 a oxígeno O2 disminuyendo la capa de ozono. Recientes tratados internacionales han limitado su producción y se han sustituido paulatinamente con hidrocarburos PÁGINA 18

de bajo punto de ebullición o bióxido de carbono. En los sistemas refrigerantes y acondicionadores de aire automotrices, se utiliza el freón 22 CHClF2. Los freones que tienen enlaces C-H se destruyen a menores altitudes, antes de alcanzar la capa de ozono.

Bibliografía: https://quimicaencasa.com/nomenclatura-organica-haluros-o-halogenuros-dealquilo/#:~:text=Son%20aquellos%20compuestos%20org%C3%A1nicos %20de,%2C%20cloro%2C%20bromo%20y%20yodo. https://www.alonsoformula.com/organica/haloxenuros.htm http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/108450/secme40914_1.pdf?sequence=1&isAllowed=y https://www.sites.google.com/site/qorganica2victoresparzamedina/home/134mtodos-de-obtencin-de-haluros-de-alquilo https://www.ieciudaddeasis.edu.co/ova/ova/oxigenados/cuatro/mtodos_de_ob tencin1.html https://prezi.com/egyjctekofmk/propiedades-fisicas-de-los-halogenuros-dealquilo-los-halog/#:~:text=Los%20haluros%20de%20alquilo%20son,no %20forman%20puentes%20de%20hidr%C3%B3geno.&text=Los %20halogenuros%20de%20alquilo%20presentan,inodoros%20e %20insolubles%20en%20agua. http://pq311organicauni.blogspot.com/2011/06/#:~:text=Entre%20sus %20muchos%20usos%2C%20los,marinos%20que%20en%20los %20terrestres. https://prezi.com/gjassxh3gxdn/haluros-de-arilo/

PÁGINA 19

HALOGENUROS DE ARILO MARIBEL ZURITA ESPINOZA GUSTAVO DURÁN LÓPEZ | QUÍMICA ORGANICA | 18/Feb/2021

PÁGINA 20

1.6 Halogenuros de Arilo Los halogenuros de arilo son compuestos que contienen halógeno unido directamente al anillo bencénico aromático Ar-X, en donde Ar es el fenilo sustituido. Los haluros de arilo no es cualquier compuesto halogenado con un anillo aromático. Por ejemplo, el cloruro de bencilo no es un halogenuro de arilo, puesto que el halógeno no se encuentra en el anillo aromático sino la cadena lateral, tanto estructuralmente, como en cuanto a sus propiedades se trata sencillamente de un halogenuro de alquilo. Debido a que los halogenuros de arilo están estabilizados por resonancia son muy diferentes en sus reacciones y en sus propiedades que los halogenuros de alquilo. NOMENCLATURA. Se nombran anteponiendo la palabra correspondiente al halógeno y enseguida la palabra benceno.

Los halogenuros de arilo son mucho menos reactivos que los halogenuros de alquilo en reacciones que implican la ruptura del enlace carbono-halógeno Los Haluros de arilo son compuestos derivados de los compuestos aromáticos. Los compuestos mas utilizados son los poli halogenados: El DDT (diclorodifeniltricloroetano) el insecticida más utilizado en el siglo XX El Hexaclorofeno, muy utilizado en la actualidad como antiséptico en jabones germicidas y cremas faciales. Pruebas Químicas Los halogenuros de arilo responden a las pruebas de caracterización en forma muy similar a los hidrocarburos de los cuales se derivan:  Insolubilidad en ácido sulfúrico concentrado frío

PÁGINA 21

Inertes a las soluciones de bromo en tetracloruro de carbono y a las soluciones de permanganato  Forman colores naranjas a rojos cuando se tratan con cloroformo y cloruro de aluminio  Se disuelve en ácido sulfúrico fumante frio, pero más lentamente que el benceno. Los halogenuros de arilo se distinguen de los hidrocarburos aromáticos por la presencia de halógeno, que se detecta por un análisis elemental Se diferencian de la mayoría de los halogenuros de alquilo por su inercia entre el nitrato de plata: en este aspecto se asemejan a los halogenuros de vinilo. 

Se denominan con el nombre del sustituyente seguido de la palabra “benceno”. La posición del sustituyente se puede indicar:  Con números.  Utilizando los prefijos orto, meta y para.

Bibliografía: https://prezi.com/egyjctekofmk/propiedades-fisicas-de-los-halogenuros-dealquilo-los-halog/#:~:text=Los%20haluros%20de%20alquilo%20son,no %20forman%20puentes%20de%20hidr%C3%B3geno.&text=Los %20halogenuros%20de%20alquilo%20presentan,inodoros%20e %20insolubles%20en%20agua. http://pq311organicauni.blogspot.com/2011/06/#:~:text=Entre%20sus %20muchos%20usos%2C%20los,marinos%20que%20en%20los %20terrestres. https://prezi.com/gjassxh3gxdn/haluros-de-arilo/

PÁGINA 22

USOS Y APLICACIONES DE HALOGENUROS DE ARILO MARIBEL ZURITA ESPINOZA GUSTAVO DURÁN LÓPEZ | QUÍMICA ORGANICA | 18/Feb/2021

PÁGINA 23

1.7 Usos y Aplicaciones de los Halogenuros de Arilo Los halogenuros son utilizados para la obtención de pol...