Unidad N°6 nomenclatura orgánica PDF

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A) NOMENCLATURA DE ALCANOS Los alcanos son compuestos orgánicos que responden a la fórmula general CnH2n+2, En el sistema IUPAC de nomenclatura un nombre está formado por tres partes: prefijos, cadena principal y sufijos; Los prefijos indican los sustituyentes de la molécula; el sufijo indica el grupo funcional de la molécula; y la cadena principal el número de carbonos que posee.

Los alcanos se pueden nombrar siguiendo siete etapas: Regla 1: Determinar el número de carbonos de la cadena más larga, llamada cadena principal del alcano. Obsérvese en las figuras que no siempre es la cadena horizontal.

4-metiloctano 4-etiloctano 4-propilheptano El nombre del alcano se termina en el nombre de la cadena principal (octano) y va precedido por los sustituyentes. Regla 2: Los sustituyentes se nombran cambiando la terminación “ano” del alcano del cual derivan por “ilo” (metilo, etilo, propilo, butilo). Cuando alguno de los alcanos pierde un átomo de hidrógeno se forma un radical alquilo. Estos radicales aparecen como ramificaciones sustituyendo átomos de hidrógeno en las cadenas. Los radicales alquilo de uso más común son:

En la nomenclatura del alcano, los sustituyentes preceden al nombre de la cadena principal y se acompañan de un localizador que indica su posición dentro de la cadena principal. La numeración de la cadena principal se realiza de modo que al sustituyente se le asigne el localizador más bajo posible.

2-metilpentano

3-etilhexano

4-etilnonano

Regla 3: Si tenemos varios sustituyentes se ordenan alfabéticamente precedidos por los localizadores. La numeración de la cadena principal se realiza para que los sustituyentes en conjunto tomen la menor combinación de localizadores posible. 3

1

7

5 4

2

6

6

4

2

4-etil-3-metiloctano y no 5-etil-6-metiloctano

5

3

1

8

2,4-dimetilhexano y no 3,5-dimetilhexano

Si varios sustituyentes son iguales, se emplean los prefijos di, tri, tetra, penta, hexa, para indicar el número de veces que aparece cada sustituyente en la molécula. Los localizadores se separan por comas y debe haber tantos como sustituyentes.

1

3 2

5 4

8

3,3,4,4-tetrametilohexano

3

5

7

6

6

4

1 2

3,5,6-trietil-2,2-dimetiloctano

Los prefijos de cantidad no se tienen en cuenta al ordenar alfabéticamente. Regla 4: Si al numerar la cadena principal por ambos extremos, nos encontramos a la misma distancia con los primeros sustituyentes, nos fijamos en los demás sustituyentes y numeramos para que tomen la menor combinación de localizadores posible.

Regla 5: Si al numerar en ambas direcciones se obtienen los mismos localizadores, se asigna el localizador más bajo al sustituyente que va primero en el orden alfabético. H 3C H3 C

CH3 CH3

3-etil-5-metilheptano y no 3-metil-5-etilheptano Regla 6: Si dos a más cadenas tienen igual longitud, se toma como principal la que tiene mayor número de sustituyentes o ramificaciones

Regla 7: Existen algunos sustituyentes con nombres comunes aceptados por la IUPAC, aunque se recomienda el uso de la nomenclatura sistemática.

Los nombres sistemáticos de estos sustituyentes se obtienen numerando la cadena comenzando por el carbono que se une a la cadena principal. El nombre del sustituyente se forma con el nombre de la cadena más larga terminada en “il”, anteponiendo los nombres de los sustituyentes que tenga dicha cadena secundaria ordenados alfabéticamente (es como un sustituyente dentro de otro sustituyente; a estos tipos de ramificaciones se las llama sustituyentes complejos). Veamos un ejemplo:

B) NOMENCLATURA DE HALOGENUROS DE ALQUILO En la nomenclatura común de estos compuestos, sus nombres son similares a los de las sales inorgánicas. Esta nomenclatura aún se usa ampliamente. Br

I

CH3

Cl

H3C

cloruro de n-hexilo

CH3

bromuro de isopropilo

H3C

CH3

yoduro de sec-butilo

Aunque desde un punto de vista químico los halogenuros de alquilo son muy diferentes a los alcanos, para propósitos de nomenclatura IUPAC estos son prácticamente iguales. Cada átomo de halógeno se nombra con los prefijos fluoro, cloro, bromo y yodo y se trata como si fuera otro sustituyente alquilo. Así por ejemplo, un nombre correcto es 4-cloro-3-metilheptano y no 4- cloro-5-metilpentano. Al asignar índices numéricos los halógenos no tienen ninguna prioridad sobre los demás sustituyentes alquílicos de la cadena principal. Nótese que en español el nombre correcto es yodo mientras que en inglés es iodo. Esto puede producir nombres diferentes en ambos idiomas. Para dar nombre a estos compuestos se utiliza el procedimiento ya descrito para alcanos. Br Br

Cl

CH 3

H3 C F H3 C

1-bromo-4-clorobutano

Cl

Br CH3 H3C

CH 3

CH3 CH 3

3,3-dibromo-6-t-butil-2-fluoro-5-metilnonano

3-(clorometil)pentano

C) ALCANOS MONOCÍCLICOS Para nombrar un compuesto monocíclico se deben incorporar algunas reglas: Regla 1: Seleccione la cadena principal del compuesto Los compuestos cíclicos normalmente se nombran como cicloalcanos sustituidos por grupos alquilo en lugar de alcanos sustituidos por ciclos. La única excepción a esta regla ocurre cuando la cadena alquílica contiene un número mayor de carbonos que el ciclo. En estos casos, el ciclo se considera un sustituyente del alcano de cadena abierta y se nombra utilizando el prefijo ciclo.

CH 3 CH3

3C metilciclopentano

4C

1-ciclopropilbutano

Note que cuando el ciclo tiene sólo un sustituyente no es necesario indicar su posición. Por ejemplo, metilciclopentano no necesita escribirse como 1-metilciclopentano. Pero si hay dos o más sustituyentes, cada uno debe tener su posición indicada. CH3

CH3

CH3 H 3C

CH3

CH3

etilciclopentano

(1,3-dimetilbutil)ciclohexano

CH3

1-isopropil-3-metilciclohexano

o 2-ciclohexil-4-metilpentano CH 3

H3C

CH3 CH3

H 3C

1-ciclobutil-3-metilpentano

3-ciclopentil-3-etilhexano

ciclohexilciclohexano

Según las reglas de la IUPAC: "Compuestos con cadenas alifáticas y estructuras cíclicas se nombran como ciclocadena o cadenaciclo usando como criterio: 1) el máximo número de sustituciones en una unidad estructural o 2) se trata la unidad más pequeña como sustituyente de la unidad más grande (con mayor número de carbonos). 3) Si la cadena abierta y el ciclo presentan igual número de carbonos, se escoge la que dé el nombre más simple de acuerdo con el propósito químico. Regla 2: Numere los sustituyentes del ciclo A continuación se numeran los sustituyentes del anillo de tal forma que se obtengan los índices más bajos en el primer punto de diferencia CH3 1

CH3 2

2 3

CH 3

correcto: 1,3-dimetilciclohexano

1 5

3 4

CH 3

incorrecto: 1,5-dimetilciclohexano

Cuando existan dos sentidos de numeración del anillo que produzcan secuencias de sustitución idénticas, se escoge la que proporcione el primer índice menor en el nombre final del compuesto, es decir, ya con los sustituyentes en orden alfabético. Ejemplo:

CH3 2

CH3 1

1

2

CH3

CH3

correcto: 1-etil-2-metilciclopentano

incorrecto: 2-etil-1-metilciclopentano

Regla 3: Alfabetice sustituyentes y escriba el nombre completo Cuando están presentes dos o más grupos alquilo, estos se citan alfabéticamente. Si hay halógenos presentes, estos se tratan de igual forma que grupos alquilo, es decir, no tienen ninguna prioridad sobre ellos. Br

CH3

Cl CH3

H3C

CH3

CH3

Cl

Cl

1-bromo-3-etil-5-metilciclohexano 1-cloro-3-etil-2-metilciclopentano 1,1-dicloro-4-metilciclodecano

Recuerde que de acuerdo con la prioridad de las reglas, primero se escoge la numeración más baja posible y luego esta se aplica a los sustituyentes ordenados alfabéticamente. Así, en el siguiente ejemplo, la numeración correcta es 1,2,3,5 y el nombre es 2-bromo-5- isopropil-1,3dimetilciclohexano. El nombre alterno 1-bromo-4-isopropil-2,6-dimetilciclohexano es incorrecto pues se origina de la numeración 1,2,4,6 la cuál es más alta que la primera en el tercer dígito. Observe que no importa el hecho que el primer nombre completo empiece con 2- y el segundo con 1-; éste último sigue siendo incorrecto. Otro error común es asignarle una mayor prioridad (índices más bajos) a los halógenos que a los grupos alquilo. Br 2

H 3C

Br CH3

3

1

H3C

1 6

CH3

2

6 5

4

5

CH3

H3C

4

3

CH3

H3 C

correcto: (1,2,3,5)

incorrecto: (1,2,4,6)

2-bromo-5-isopropil-1,3-dimetilciclohexano

1-bromo-4-isopropil-2,6-dimetilciclohexano Br

Br 3

4 2 1

2

1

CH3

3 4

CH3

CH3

correcto: (1,2,4) 4-bromo-1-etil-2-metilcicloheptano

D) ALQUENOS

CH3

incorrecto: (1,3,4) 1-bromo-4-etil-3-metilcicloheptano

Regla 1. Los alquenos son hidrocarburos que responden a la fórmula CnH2n. Se nombran utilizando el mismo prefijo que para los alcanos (met-, et-, prop-, but-....) pero cambiando el sufijo -ano por -eno.

Eteno

propeno CH2

H2C

H2 C

2-buteno

CH 3

H3 C

ciclopenteno

CH3

Regla 2. Se toma como cadena principal la más larga que contenga el doble enlace. En caso de tener varios dobles enlaces se toma como cadena principal la que contiene el mayor número de dobles enlaces (aunque no sea la más larga)

5-metil-2-hepteno

2-eti-1,4-hexadieno

3-propil-1,4-heptadieno

Regla 3. La numeración comienza por el extremo de la cadena que otorga al doble enlace el localizador más bajo posible. Los dobles enlaces tienen preferencia sobre los sustituyentes

4-bromo-3-metil-1-penteno 5-bromo-4-cloro-2-penteno 5,5-dimetil-1,3,5-heptatrieno Regla 4. Los alquenos pueden existir en forma de isómeros espaciales que se distinguen con la notación cis/trans.

Cis-2-buteno

Trans-2-buteno

Trans-2-penteno

Cis-2-penteno

E) ALQUINOS Regla 1. Los alquinos responden a la fórmula CnH2n-2 y se nombran sustituyendo el sufijo -ano del alca-no con igual número de carbonos por -ino.

Etino

propino

2-butino

1-butino

Regla 2. Se elige como cadena principal la de mayor longitud que contiene el triple enlace. La numera-ción debe otorgar los menores localizadores al triple enlace.

3-octino 1-pentino 2-hexino Regla 3. Cuando la molécula tiene más de un triple enlace, se toma como principal la cadena que contie-ne el mayor número de enlaces triples y se numera desde el extremo más cercano a uno de los enlaces múltiples, terminando el nombre en -diino, triino, etc.

1,6-octadiino 3-metil.1,5-hexadiino Regla 4. Si el hidrocarburo contiene dobles y triples enlaces, se procede del modo siguiente: 1. Se toma como cadena principal la que contiene al mayor número posible de enlaces múltiples, prescindiendo de si son dobles o triples. 2. Se numera para que los enlaces en conjunto tomen los localizadores más bajos. Si hay un doble enlace y un triple a la misma distancia de los extremos tiene preferencia el doble. 3. Si el compuesto tiene un doble enlace y un triple se termina el nombre en -eno-ino; si tiene dos dobles y un triple, -dieno-ino; con dos triples y un doble la terminación es, -eno-diino, etc

5-hepten-1-ino

1- hepten-6-ino

2- hepten-5-ino

EJERCICIOS 1) Nombrar los siguientes compuestos orgánicos: CH3-(CH2)5-CH3 b) CH3-(CH2)2-CH(CH2-CH3)-CH(CH3)-CH3 c) CH3-CH(CH2-CH3)-CH(CH3)-CH3 d) CH3-(CH2)2-CH(CH2-CH3)-C(CH3)2-CH2-CH3 e) (CH3)4C f) CH3-CH(CH3)-CH2-CH=CH2 g) CH2=CH-CH(CH3)CH(CH2-CH3)-CH2-CH(CH3)-CH3

a)

h) CH3-CH=C(CH3)-C(CH3)=CH-CH(CH3)-CH3 i) CH3-CH=C(CH3)-C(CH2-CH3)=CH-C(CH3)2-CH=CH2 j) CH3-C≡C-CH(CH3)-CH2-CH3 k) CH≡C-CH(CH3)C≡C-CH3 l) CH3-CH2-CH=CH-C≡C-C(CH2-CH3)=CH2 2) Nombrar las siguientes estructuras: a)

CH 3

b)

CH3

H3 C

CH 3

CH 3

H3 C

CH3

H 3C

d)

c) H 3C

CH 3

CH3

e)

CH3

CH3

f)

H3 C

g)

H 3C

CH3

CH 3

CH3

i)

CH3

Br

Cl

CH3

CH 2

Br

j)

CH3

H 3C

H 3C

h)

CH3

H3 C

CH3

k)

CH3

CH3 H 3C Br

CH3

3) Representar los siguientes compuestos orgánicos (los impares en forma semicondensada y los pares en forma taquigráfica): a) 4-etil-2,3-dimetilheptano b) 4-etil-2,6,6-trimetiloctano c) 3,3,6-trietil-6-metiloctano d) 4,5-dimetil-2-hexeno e) 4-etil-5,6,6-trimetil-2-hepteno f) 2-etil-3-metil-1,3,5-hexatrieno g) 3-etil-1,4-pentadieno h) 5,6-dimetil-3-heptino i) 6-metil-2,4-heptadiino j) 4-metil-3-propil-1,5-heptadiino k) 1,3-hexadien-5-ino 4) Nombrar los siguientes compuestos polifuncionales: a)

Cl

CH 3

b)

F

CH2 H3 C

c)

CH 3d)

Cl CH

H 3C H3 C

CH3

RESPUESTAS 1) a) heptano b) 3-etl-2-metilhexano c) 2,3-dimetilpentano d)4-etil-3,3-dimetil heptano e) dimetilpropano f) 4-metil-1-penteno g)4-eti-3,6-dimetil 1-heptino h) 3,4,6-trimetil-2,4-heptadieno i)5-etil3,3,6-timeti-1,4,6- octatrieno j) 4-metil-2-hexino k) 3-metil-1,4-hexadiino l)2-etil- 1,5octadien-3--ino 2) a)3,5-dimetil-4-(1-metilpropil)octano b) 4-(2-metilpropil)nonato c)bis(metiletil) octano trimetilciclopentano e) ciclopropilciclohexano f) 2-ciclopenti-4-ciclopropilheptano -2,6-octadieno h) 3-cloro-1-metil-1-ciclohexeno i) 1,4,5-tribromo-2-heptino j) etenilciclopentano k)4-metil-2,4- nonadien-7- ino

d)1,1,3g )4,4-dietil

3) a) CH3-CH(CH3)-CH(CH3)-CH(CH2-CH3)-(CH2)2-CH3 c) CH3-CH2-C(CH2-CH3)2-(CH2)2-C(CH2-CH3)(CH3)-CH2-CH3 e) CH3-CH=CH-CH(CH2-CH3)-CH(CH3)-C(CH3)2-CH3 g) CH≡C-CH(CH2-CH3)-C≡CH i) CH3-C≡C-C≡C-CH(CH3)-CH3 k) CH=CH-CH=CH-C≡CH b)

CH3

d)

f) CH 3

H3C

CH3 CH3

H3C

CH2

H2C

CH3

H3C

k)

H3C

H3C

CH3

H3C

CH3

HC

H2C

h)

CH3

CH3

j)

CH3

CH3 CH

CH3

4) a) 1-cloro-7-metil-1-ciclohepteno b) 1-flúo-3-metilenciclohexano c)4-(4-metil-2-ciclobutenil)-2,4,6nonatrieno d)6-ciclopropil-4-(clorometil)-5-octen-1 - ino

F) ALCOHOLES Regla 1. Se elige como cadena principal la de mayor longitud que contenga el grupo -OH.

Regla 2. Se numera la cadena principal para que el grupo -OH tome el localizador más bajo. El grupo hidroxilo tiene preferencia sobre cadenas carbonadas, halógenos, dobles y triples enlaces.

Regla 3. El nombre del alcohol se construye cambiando la terminación -o del alcano con igual número de carbonos por –ol

3-etil-2-heptanol

2-propil-1-octanol

Regla 4. Cuando en la molécula hay grupos grupos funcionales de mayor prioridad, el alcohol pasa a ser un mero sustituyente y se llama hidroxi-. Son prioritarios frente a los alcoholes: ácidos carboxílicos, anhídridos, ésteres, haluros de alcanoilo, amidas, nitrilos, aldehídos y cetonas.

Ácido-3-cloro-4-hidroxipentanoico

5-hidroxi-4-metil.2.heptanona

3-hidroxiciclohexanona

Regla 5. El grupo -OH es prioritario frente a los alquenos y alquinos. La numeración otorga el localizador más bajo al -OH y el nombre de la molécula termina en -ol.

5-hexen-2-ol

3-hexen-5-in-1-ol

6-metil-2-ciclohexen-1-ol

Regla 6. Cuando en una molécula hay más de un grupo -OH se pueden emplear los prefijos de cantidad di, tri, tetra, penta, hexa,....... La numeración debe otorgar los menores localizadores a los -OH. Regla 7. El nombre del alcohol se construye comenzando por los sustituyentes, precedidos por sus respectivos localizadores, terminando en el nombre de la cadena principal. La terminación -o del alcano correspondiente se sustituye por -ol. Regla 8. En el caso de alcoholes cíclicos no es necesario indicar la posición del grupo hidroxilo, puesto que siempre toma localizador 1.

G) ÉTERES La nomenclatura de los éteres consiste en nombrar alfabéticamente los dos grupos alquilo que parten del oxígeno, terminando el nombre en éter. Veamos algunos ejemplos:

También se pueden nombrar los éteres como grupos alcoxi tomando como alcoxi a la cadena menos importante

Los éteres cíclicos se forman sustituyendo -CH2- del ciclo por -O-. Este cambio se indica con el prefijo oxa- .

H) ALDEHÍDOS Y CETONAS Los aldehídos se nombran reemplazando la terminación -ano del alcano correspondiente por -al. No es necesario especificar la posición del grupo aldehído, puesto que ocupa el extremo de la cadena (localizador 1).Cuando la cadena contiene dos funciones aldehído se emplea el sufijo -dial.

4,4-dimetilpentanal

4-hexenal

pentanodial

El grupo -CHO unido a un ciclo se llama -carbaldehído. La numeración del ciclo se realiza dando localizador 1 al carbono del ciclo que contiene el grupo aldehído. Si el aldehído no es el grupo funcional principal de la estructura se considera como un sustituyente y toma el nombre de formilo O

O

H O

H H

H O

O

Br

H

ciclohexanocarbaldehído

formilbutanodial

3-bromociclopentanocarbaldehído

Algunos nombres comunes de aldehídos aceptados por la IUPAC son:

Las cetonas se nombran sustituyendo la terminación -ano del alcano con igual longitud de cadena por ona. Se toma como cadena principal la de mayor longitud que contiene el grupo carbonilo y se numera para que éste tome el localizador más bajo. Si la cetona no es el grupo funcional principal se considera un sustituyente y se la nombra como –oxo-

Existe un segundo tipo de nomenclatura para las cetonas, que consiste en nombrar las cadenas como sustituyentes, ordenándolas alfabéticamente y terminando el nombre con la palabra cetona.

I) ÁCIDOS CARBOXÍLICOS La IUPAC nombra los ácidos carboxílicos reemplazando la terminación -ano del alcano con igual número de carbonos por –oico-.

Cuando el ácido tiene sustituyentes, se numera la cadena de mayor longitud dando el localizador más ba...