Principios Basicos de Quimica Organica

1. Grupos Funcionales.

Un grupo funcional es un átomo o arreglo de átomos que siempre reaccionan de una forma determinada, los cuales están unidos a una cadena carbonada, representada en la fórmula general por R para los compuestos alifáticos y como Ar para los compuestos aromáticos y que son responsables de la reactividad y propiedades químicas de los compuestos orgánicos. Se asocian siempre con enlaces covalentes al resto de la molécula.

La nomenclatura química de los compuestos orgánicos se basa en la combinación de los prefijos (función secundaria) y sufijos (función principal) asociados a los grupos funcionales junto con los nombres de los alcanos de los que derivan al acceder a los átomos.

1. Clasificación de los Hidrocarburos.

• Hidrocarburos Alifáticos.

Están constituidos esencialmente por hidrógeno y carbono y no tienen carácter aromático. Sus cadenas son abiertas, y pueden ser tanto lineales como ramificadas. Los hidrocarburos alifáticos se subdividen en:

• Hidrocarburos saturados o alcanos: son aquellos cuyos enlaces de carbono son simples. Los alcanos contienen enlaces simples de carbono-carbono. La fórmula general de los alcanos es la siguiente: (CnH2n+2) Por ejemplo, el etano.
• Hidrocarburos no saturados: son aquellos que contienen enlaces dobles o triples de carbono-carbono. Forman parte de este grupo:

• Alquenos u olefinas: con enlaces dobles de carbono-carbono (CH2=CH2). Por ejemplo: el Limoneno (proveniente de los aceites cítricos).
• Alquinos o acetilenos (con enlaces triples de carbono-carbono). Por ejemplo: el etino (HC≡CH).

• Hidrocarburos Aromáticos.

Son compuestos orgánicos cíclicos caracterizados por tener un núcleo común, conocido como benceno, estos también presentan al menos una estructura que cumple la regla de Hückel (Estructura cíclica, que todos sus carbonos sean de hibridación sp y que el número de electrones en resonancia sea par no divisible entre 4). Los hidrocarburos aromáticos se subdividen en:

• Hidrocarburos cíclicos o cicloalcanos, que se definen como hidrocarburos de cadena cerrada. Estos a su vez se clasifican como:

• Monocíclicos, que tienen una sola operación de ciclización.
• Policíclicos, que contienen varias operaciones de ciclización. Los sistemas policíclicos se pueden clasificar por su complejidad en:

• Fusionados: cuando al menos dos ciclos comparten un enlace covalente.
• Espiroalcanos: cuando al menos dos ciclos tienen un solo carbono en común.
• Puentes Estructuras de von Baeyer: cuando una cadena lateral de un ciclo se conecta en un carbono cualquiera. Si se conectara en el carbono de unión del ciclo con la cadena, se tendría un compuesto espiro. Si la conexión fuera sobre el carbono vecinal de unión del ciclo con la cadena, se tendría un compuesto fusionado. Una conexión en otro carbono distinto a los anteriores genera un puente.
• Agrupaciones: cuando dos ciclos independientes se conectan por medio de un enlace covalente.
• Ciclofanos: cuando a partir de un ciclo dos cadenas se conectan con otro ciclo.

1. Tipos de Compuestos Orgánicos Halogenados.

Son sustancias químicas orgánicas que contienen uno o varios átomos de un elemento halógeno (generalmente cloro, aunque existen compuestos formados con bromo e Yodo). Pueden ser sustancias simples y volátiles como es el caso del triclorometano (cloroformo), o moléculas orgánicas complejas como las dioxinas y los furanos, que pueden presentar gran variedad de propiedades físicas. Estos se clasifican en:

• Haluros de Hidrógeno.

Todos los haluros de hidrógeno, HX, son gases a 298K y tienen un olor ácido intenso. La combinación directa de H2 y X2 para formar HX solo puede utilizarse en la síntesis de cloruro y bromuro. El fluoruro de hidrógeno se prepara tratando los fluoruros adecuados con H2SO4 concentrado y las reacciones análogas preparan HCl. Las reacciones análogas con bromuros y yoduros tienen como resultado la oxidación parcial de HBr o HI a Br2 o I2 y así la síntesis tiene lugar con PX3 preparado in situ.

• Haluros Metálicos.

Todos los haluros de metales alcalino tienen estructura NaCl o CsCl y su formación puede considerarse en términos del ciclo de Born- Haber. La reacción del sodio con cloruro es:

2Na + Cl2 → 2NaCl

En ausencia de disolvente, el cambio de energía asociado con la reacción implica:

• La diferencia en términos de energía en enlace C-Cl y C-F.
• La diferencia entre la afinidad electrónica de F y Cl.

• Interhalógeno.

Un interhalógeno es un compuesto que contiene dos o más átomos de halógenos diferentes (flúor, cloro, bromo, yodo o ástato).

La mayoría de los interhalógenos conocidos son binarios (compuestos de dos elementos distintos). Su fórmula general es XYn, donde n = 1, 3, 5 o 7, y X es el halógeno menos electronegativo. Todos ellos son propensos a la hidrólisis, y se ionizan para dar lugar a iones polihalogenados.

No hay compuestos interhalogenados que contengan tres o más halógenos diferentes que sean definitivamente conocidos, ​ aunque algunos libros reclaman que IFCl2 y IF2Cl han sido sintetizados​ y estudios teóricos indican que algunos compuestos en la serie BrClFn son apenas estables.

Los Interhalógenos se Clasifican en:

• Interhalógenos diatómicos.
• Intehalógenos tetraatómicos.
• Interhalógenos hexaatómicos.
• Interhalógenos octaatómicos

1. . Tipos de Compuestos Orgánicos Oxigenados.

Son cadenas de carbonos con uno o varios átomos de oxígeno. Pueden ser:

• Alcoholes: Las propiedades físicas de un alcohol se basan principalmente en su estructura. El alcohol está compuesto por un alcano y agua. Contiene un grupo hidrofóbico (sin afinidad por el agua) del tipo de un alcano, y un grupo hidroxilo que es hidrófilo (con afinidad por el agua), similar al agua. De estas dos unidades estructurales, el grupo –OH da a los alcoholes sus propiedades físicas características, y el alquilo es el que las modifica, dependiendo de su tamaño y forma.
• Aldehídos: Los aldehídos son compuestos orgánicos caracterizados por poseer el grupo funcional -CHO. Se denominan como los alcoholes correspondientes, cambiando la terminación -ol por -al: Es decir, el grupo carbonilo H-C=O está unido a un solo radical orgánico.
• Cetonas: Una cetona es un compuesto orgánico caracterizado por poseer un grupo funcional carbonilo unido a dos átomos de carbono, a diferencia de un aldehído, en donde el grupo carbonilo se encuentra unido al menos a un átomo de hidrógeno. Cuando el grupo funcional carbonilo es el de mayor relevancia en dicho compuesto orgánico, las cetonas se nombran agregando el sufijo -ona al hidrocarburo del cual provienen (hexano, hexanona; heptano, heptanona, entre otros). También se puede nombrar posponiendo cetona a los radicales a los cuales está unido (por ejemplo: metilfenil cetona). Cuando el grupo carbonilo no es el grupo prioritario, se utiliza el prefijo oxo- (ejemplo: 2-oxopropanal). El grupo funcional carbonilo consiste en un átomo de carbono unido con un doble enlace covalente a un átomo de oxígeno.
• Ácidos carboxílicos: 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 o CO2H, entre otros.
• Ésteres: Los ésteres presentan el grupo éster (-O-CO-) en su estructura. Algunos ejemplos de sustancias con este grupo incluyen el ácido acetil salicílico, componente de la aspirina, o algunos compuestos aromáticos como el acetato de isoamilo, con característico olor a plátano. Los aceites también son ésteres de ácidos grasos con glicerol.
• Éteres: Los éteres presentan el grupo éter(-O-) en su estructura. Suelen tener bajo punto de ebullición y son fácilmente descomponibles. Por ambos motivos, los éteres de baja masa molecular suelen ser peligrosos ya que sus vapores pueden ser explosivos.

1. Tipos de Compuestos Orgánicos Nitrogenados.

• Aminas: Las aminas son compuestos orgánicos caracterizados por la presencia del grupo amina (-N<). Las aminas pueden ser primarias (R-NH2), secundarias (R-NH-R") o terciarias (R-NR´-R"). Las aminas suelen dar compuestos ligeramente amarillentos y con olores que recuerdan a pescado u orina.
• Amidas: Las amidas son compuestos orgánicos caracterizados por la presencia del grupo amida (-NH-CO-) en su estructura. Las proteínas o polipéptidos son poliamidas naturales formadas por enlaces peptídicos entre distintos aminoácidos.
• Isocianatos: Los isocianatos tienen el grupo isocianato (-N=C=O). Este grupo es muy electrófilo, reaccionando fácilmente con el agua para descomponerse mediante la transposición de Hofmann dar una amina y anhídrico carbónico, con los hidroxilos para dar uretanos, y con las aminas primarias o secundarias para dar ureas.

1. Hidratación y Geometría Molecular.

1. Estructura y Configuración Electrónica Aplicada.

• Estructura Electrónica.

La estructura electrónica es el estado de movimiento de los electrones en un campo electrostático creado por núcleos estacionarios. ​ El término abarca tanto las funciones de onda de los electrones como las energías asociadas con ellos. La estructura electrónica se obtiene resolviendo ecuaciones mecánicas cuánticas para el problema de núcleos prensados mencionado anteriormente.

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