ANIMAS

NOMENCLATURA

Regla 1. Las aminas se pueden nombrar como derivados de alquilaminas o alcanoaminas. Veamos algunos ejemplos.

PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS AMINAS

Las aminas presentan puntos de fusión y ebullición más bajos que los alcoholes.  Así, la etilamina hierve a 17ºC, mientras que el punto de ebullición del etanol es de 78ºC.

CH₃CH₂OH        P.eb. = 78ºC

CH₃CH₂NH₂       P. eb. = 17ºC

La menor electronegatividad del nitrógeno, comparada con la del oxígeno, hace que los puentes de hidrógeno que forman las aminas sean más débiles que los formados por los alcoholes.

PROPIEDADES ACIDO-BASE DE LAS AMINAS

Las aminas presentan hidrógenos ácidos en el grupo amino.  Estos hidrógenos se pueden sustraer empleando bases fuertes (organometálicos, hidruros metálicos) formando los amiduros (bases de las aminas).

La metilamina [1] reacciona con metillitio, transformándose en su base conjugada, el metilamiduro de litio[2].  Por su parte, el metillitio se transforma en su ácido conjugado,  el metano.

ESTRUCTURA Y ENLACE DE LAS AMINAS

Las aminas son compuestos nitrogenados con estructura piramidal, similar al amoniaco.  El nitrógeno forma tres enlaces simples a través de los orbitales con hibridación sp³.  El par solitario ocupa el cuarto orbital con hibridación sp³ y es el responsable del comportamiendo básico y nucleófilo de las aminas.

http://www.quimicaorganica.org/aminas/index.php

Se pueden considerar a las aminas como compuestos nitrogenados derivados del amoniaco (:NH3) en el que uno o más grupos alquilo o arilo están unidos al nitrógeno. El átomo de nitrógeno de la molécula de amoniaco contiene un par electrónico libre, de manera que la forma de esta molécula, considerando en ella al par de electrones no enlazantes, es tetraédrica ligeramente distorsionada. El par aislado de electrones no enlazantes ocupa una de las posiciones tetraédricas. El ángulo del enlace H-N-H del amoniaco es de 107°, y tanto la forma de la molécula como el valor anterior se pueden explicar admitiendo una hibridación sp3 en el átomo de nitrógeno.

El par electrónico libre provoca una compresión del ángulo que forman entre sí los orbitales híbridos sp3, reduciéndolo de 109° a 107° grados.

En las aminas, como la trimetilamina ((CH3)3N:), el ángulo del enlace C-N-C no está tan comprimido como en el amoniaco porque los grupos alquilo, más voluminosos que los átomos de hidrógeno, abren ligeramente el ángulo

La consecuencia más importante que cabría extraer de la hibridación sp3 del átomo de nitrógeno de las aminas es que una amina, formada por tres sustituyentes distintos enlazados al átomo de nitrógeno, contendría un centro esterogénico y, en consecuencia, no se podría superponer con su imagen especular, y por tanto debería ser ópticamente activa. Sin embargo, una amina con tres sustituyentes diferentes no presenta actividad óptica debido a la interconversión de enantiómeros. Este fenómeno se conoce como inversión del nitrógeno, y se produce a través de un estado de transición en el que el átomo de nitrógeno presenta hidridación sp2 y el par de electrones no enlazantes ocupa el orbital p.

Las aminas se pueden clasificar según el número de grupos alquilo que están unidos al nitrógeno. Si sólo hay uno, la amina es primaria. Si hay dos grupos, la amina es secundaria y si hay tres es terciaria

Las aminas son muy polares porque el momento dipolar del par aislado de electrones se suma a los momentos dipolares de los enlaces C-N y H-N. Además, las aminas primarias y secundarias tienen enlaces N-H que les permiten formar puentes de hidrógeno. Las aminas terciarias, como no tienen enlace N-H, no pueden formar este tipo de enlaces intermoleculares. Sin embargo, pueden aceptar puentes de hidrógeno con moléculas que tengan enlaces O-H o N-H.

Todas las aminas, incluso las terciarias, forman puentes de hidrógeno con disolventes hidroxílicos como el agua y los alcoholes. Por esta razón, las aminas de bajo peso molecular (hasta 6 átomos de carbono) son relativamente solubles en agua y en alcoholes.

La propiedad más característica de las aminas es su olor a pescado descompuesto. Algunas diaminas son especialmente pestilentes y sus nombres comunes describen correctamente sus olores.

Como clase, las aminas comprenden algunos de los compuestos biológicos más importantes que se conocen. Las aminas funcionan en los organismos vivos como biorreguladores, neurotransmisores, en mecanismos de defensa y en muchas otras funciones más. Debido a su alto grado de actividad biológica muchas aminas se emplean como medicamentos. A continuación, se muestran las estructuras y los usos de algunas aminas biológicamente activas.

a) Las aminas se pueden nombrar mencionando primero los grupos alquilo unidos al nitrógeno, seguidos del sufijo -amina. Se pueden emplear los prefijos di, tri y tetra para describir dos, tres o cuatro sustituyentes idénticos.

b) Las aminas con estructura más complicada se pueden nombrar llamando al grupo -

NH2 como amino. El grupo amino se nombra como cualquier otro sustituyente, con un localizador que indique su posición en la cadena o anillo de átomos.

c) Se pueden nombrar a las aminas de manera semejante a la de los alcoholes. Para ello, se elige como cadena principal la que contenga un mayor número de átomos de carbono y el compuesto se nombra sustituyendo la terminación -o de alcano por la terminación -amina. La posición del grupo amino y de los sustituyentes o cadenas laterales se indica mediante los correspondientes localizadores. Se emplea el prefijo

N- para cada cadena alifática que se encuentre sobre el átomo de nitrógeno.

Basicidad de las aminas

Una amina puede comportarse como una base de Lewis, o como un nucleófilo, debido al par de electrones no enlazantes sobre el átomo de nitrógeno. Una amina puede actuar también como base de Bronsted-Lowry aceptando el protón de un ácido.

Reacción de las aminas como nucleófilos

Las aminas reaccionan con los halogenuros de alquilo primarios para formar halogenuros de amonio alquilados. La reacción transcurre mediante el mecanismo SN2 y por tanto los halogenuros terciarios, estéricamente impedidos, no reaccionan y los secundarios pueden dar lugar a reacciones de eliminación.

http://www.sinorg.uji.es/Docencia/QO/tema5QO.pdf 

ÁCIDOS CARBOXILICOS

Los ácidos carboxílicos constituyen un grupo de compuestos que se caracterizan porque poseen un grupo funcional llamado grupo carboxilo o grupo carboxi (–COOH); se produce cuando coinciden sobre el mismo carbono un grupo hidroxilo (-OH) y carbonilo (C=O). Se puede representar como COOH ó CO₂H.

Características y propiedades

Los derivados de los ácidos carboxílicos tienen como formula general R-COOH. Tiene propiedades ácidas; los dosátomos de oxígeno son electronegativos y tienden a atraer a los electrones del átomo de hidrógeno del grupo hidroxilocon lo que se debilita el enlace, produciéndose en ciertas condiciones, una ruptura heterolítica cediendo el correspondiente protón o hidrón, H⁺, y quedando el resto de la molécula con carga -1 debido al electrón que ha perdido el átomo de hidrógeno, por lo que la molécula queda como R-COO^-.

Además, en este anión, la carga negativa se distribuye (se deslocaliza) simétricamente entre los dos átomos de oxígeno, de forma que los enlaces carbono-oxígeno adquieren un carácter de enlace parcialmente doble.

Generalmente los ácidos carboxílicos son ácidos débiles, con sólo un 1% de sus moléculas disociadas para dar los correspondientes iones, a temperatura ambiente y en disolución acuosa.

Pero sí son más ácidos que otros, en los que no se produce esa deslocalización electrónica, como por ejemplo los alcoholes. Esto se debe a que la estabilización por resonancia o deslocalización electrónica, provoca que la base conjugada del ácido sea más estable que la base conjugada del alcohol y por lo tanto, la concentración de protones provenientes de la disociación del ácido carboxílico sea mayor a la concentración de aquellos protones provenientes del alcohol; hecho que se verifica experimentalmente por sus valores relativos menores de pK_a. El ion resultante, R-COOH^-, se nombra con el sufijo "-ato".

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_carbox%C3%ADlico

NOMENCLATURA

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

PROPIEDADES FÍSICAS

Los ácidos carboxílicos son moléculas con geometría trigonal plana.  Presentan hidrógeno ácido en el grupo hidroxilo y se comportan como bases sobre el oxígeno carbonílico.

 ACIDEZ Y BASICIDAD DE LOS ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

La propiedad más característica de los ácidos carboxílicos es la acidez del hidrógeno situado sobre el grupo hidroxilo.  El pKa de este hidrógeno oscila entre 4 y 5 dependiendo de la longitud de la cadena carbonada.

SÍNTESIS DE ÁCIDOS

Los ácidos carboxílicos pueden prepararse utilizando los siguientes métodos:

♦ Oxidación de alquilbencenos: Los ácidos carboxílicos pueden obtenerse a partir de bencenos sustituidos con grupos alquilo por oxidación con permanganato de potasio o dicromato de sodio.

http://www.quimicaorganica.org/acidos-carboxilicos/index.php

Acidez  de  ácidos  carboxílicos

Veamos    ahora  cómo  se  relaciona  la  acidez  de  ácidos carboxílicos  con  sus  estructuras  respectivas.  Al   hacerlo,   supondremos  que  la  acidez  está  determinada  principalmente  por  la  diferencia  de  estabilidad  entre  el  ácido  y  su  unión.

En  primer lugar,  y  lo  más  importante,  está  el  hecho  de  que  los  ácidos  carboxílicos  son  con  certeza  ácidos.  ¿Cómo  explicaremos,  por ejemplo,  que  el  OH  de  un  ácido  carboxílico  tiende  a  liberar  un  ión  hidrógeno  con  mayor  facilidad  que  el  OH  de  un  alcohol? Examinemos  las  estructuras  de  reactivos  y  productos  para  los  dos  casos.  

Se  bserva  que  el  alcohol  y  el  ión  alcóxido  se  representa  satisfactoriamente  por  una  sola  estructura.  En  cambio,  desarrollamos  dos estructuras  razonables  ( I y  II)  para  el  ácido  carboxílico,  y  también  dos  para  el  anión carboxilato                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

(III y  IV):  ambos  son  híbridos  de  resonancia.  Pero,  ¿es  igualmente  importante  la  resonancia  en  los  dos  casos?  Sabemos  que  la resonancia  es  mucho  más  importante  entre  estructuras  equivalentes,  como  III  y   IV,  que  entre  estructuras  no  equivalentes,  I  y II.  Así pues,  a  pesar  de  que  ácido  y  anión  se  estabilizan  por  resonancia  la  estabilización  es  mucho   mayor para  el  anión  que  para  el  ácido.  El equilibrio  se  desplaza  en  la  dirección  de  la  ionización  mayor,  y  aumenta  Ka.

En  rigor,  es  más  correcto  decir  que  la  resonancia  es  menos  importante  para  el  ácido  porque  las  estructuras  contribuyentes  son  de estabilidad  diferente,  mientras  que  las  equivalentes  para  el  ión  deben  ser  necesariamente  de  igual  estabilidad.  En  la  estructura  II,  dos átomos  de  electronegatividad  similar  portan  cargas  opuestas;  como  es  necesario  aplicar  energía  para  separar  cargas  opuestas,  II debería  ser  más  energética,  y  por  tanto  menos  estable  que  I.  La  consideración  de  la  separación  de  cargas  es  una  de  las  reglas empíricas  que  pueden  utilizarse  para  estimar  la  estabilidad  relativa y, en  consecuencia,  la  importancia  relativa  de  una  estructura contribuyente.

Por  consiguiente,  la  acidez de  un  ácido  carboxílico se  debe  a  la  fuerte  estabilización  por  resonancia  de  su  anión.  Esta  estabilización  y  la acidez  resultante  sólo  son  posibles  por  la  presencia  del  grupo  carbonilo.

 http://132.248.103.112/organica/qo1/ok/acidos/acido12.htm

ALDEHÍDOS Y CETONAS

Aldehídos y cetonas se caracterizan por tener el grupo carbonilo 
La fórmula general de los aldehídos es 
La fórmula general de las cetonas es 

Nomenclatura

Aldehídos

El sistema de nomenclatura corriente consiste en emplear el nombre del alcano correspondiente terminado en -al.

Cuando el grupo CHO es sustituyente se utiliza el prefijo formil-.

También se utiliza el prefijo formil- cuando hay tres o más funciones aldehídos sobre el mismo compuesto .En esos casos se puede utilizar otro sistema de nomenclatura que consiste en dar el nombre decarbaldehído a los grupos CHO (los carbonos de esos CHO no se numeran, se considera que no forman parte de la cadena).Este último sistema es el idóneo para compuestos con grupos CHO unidos directamente a ciclos.

Cetonas

Para nombrar los cetonas tenemos dos alternativas:

1.     El nombre del hidrocarburo del que procede terminado en -ona .Como sustituyente debe emplearse el prefijo oxo-.

2.     Citar los dos radicales que están unidos al grupo carbonilo por orden alfabético y a continuación la palabra cetona.

ALDEHÍDOS Y CETONAS

El grupo funcional característico de los aldehídos y cetonas es el grupo carbonilo. Para los aldehídos, el carbono carbonilo siempre es un carbono terminal y se encuentra enlazado a un hidrógeno, mientras que en las cetonas nunca será un carbono terminal ya que debe estar enlazado a otros dos átomos de carbono

La fórmula general condensada para un aldehido se abrevia como R – CHO y la de una

cetona como R – CO – R’.

Para nombrar los aldehidos, la “o” final del nombre del alcano respectivo se sustituye por el sufijo “al”. Para los miembros inferiores de la familia predomina el empleo de los nombres comunes como por ejemplo, Metanal o formaldehido, HCHO; etanal o acetaldehido, CH3 – CHO; propanal o propionaldehido, CH3 – CH2 – CHO; butanal o butiraldehido, CH3 – CH2 – CH2 – CHO; ventanal o valeraldehido, CH3 – CH2 – CH2 – CH2 - CHO y benzaldehido, C6H5 – CHO. Para nombrar las cetonas, la “o” final del nombre del alcano respectivo se sustituye por el sufijo “ona”. La acetona es la misma la propanona o dimetilcetona, CH3 – CO – CH3; y la butanona es denominada también metiletilcetona, CH3 – CO – CH2 - CH3. La 2-pentanona, CH3 – CO – CH2 – CH2 - CH3 y la 3-pentanona, CH3 – CH2 – CO – CH2 - CH3 son isómeros de posición. La metilfenilcetona o acetofenona y la difenilcetona o benzofenona son cetonas aromáticas porque alguno de los radicales hidrocarbonados enlazados al grupo carbonilo son grupos arilos

PROPIEDADES FISICAS DE ALDEHIDOS Y CETONAS

Salvo el formaldehído que es un gas, casi todos los aldehídos son líquidos. Los miembros inferiores son de olor agradable, muchos otros se emplean en la fabricación de perfumes y sabores artificiales. El formaldehído y el acetaldehído son infinitamente solubles en agua, los homólogos superiores no son hidrosolubles. Los aldehídos son menos densos que el agua e incoloros. Las cetonas tienen propiedades casi idénticas a los aldehídos y se diferencian de estos por su suave olor

PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ALDEHIDOS Y CETONAS

Las reacciones químicas de los aldehídos y cetonas son función del grupo carbonilo. Por su mayor electronegatividad, el oxígeno atrae el par electrónico mas hacia él alejándolo del carbono. En consecuencia, la distribución electrónica del enlace no resulta simétrica; el oxígeno es ligeramente negativo y el carbono ligeramente positivo. El grupo carbonilo puede representarse como dos formas resonantes, una neutra y otra con doble carga Al examinar los productos que se forman cuando los reactivos se adicionan al doble enlace carbono – oxígeno, el fragmento positivo del reactivo siempre se adiciona al oxígeno y el fragmento negativo se une al carbono

Mecanismo de adición nucleófila

La parte nucleófila del reactivo choca con el carbono carbonilo, rompe el enlace pi desplazándose los electrones hacia el oxígeno y originándose un intermediario bipolar

Adición de alcohol a aldehídos y cetonas

La adición de un mol de un alcohol a un aldehido o cetona produce un hemiacetal o hemicetal, respectivamente. Estos son productos inestables. Sin embargo, las estructuras cíclicas de los monosacáridos se configuran mediante un enlace hemiacetálico o hemicetálico interno entre el grupo aldehido y un grupo hidroxilo de la molécula. El hemiacetal formado entre acetaldehído y alcohol etílico y el hemicetal que resulta entre acetona y alcohol etílico

http://galeon.hispavista.com/melaniocoronado/ALDEHIDOS.pdf