Quimica Organica

QUÍMICA ORGÁNICA

250 EJERCICIOS RESUELTOS

CECILIO MÁRQUEZ SALAMANCA

Profesor Titular

UNIVERSIDAD DE ALICANTE, 2008

NOTA DEL AUTOR

Las páginas que siguen corresponden a los dos cursos de Química orgánica que he impartido en la Universidad de Alicante, a lo largo de los últimos 10 años. Cada curso tiene una duración de 70 horas, de modo que estos apuntes incluyen, aproximadamente, 90 horas lectivas de teoría y 50 de ejercicios prácticos que se discuten y resuelven en clase.

El planteamiento general está basado en los diferentes tipos de reacciones entre compuestos orgánicos, en lugar del enfoque habitual que hace énfasis en los grupos funcionales. En cada uno de los temas aparecen ejercicios (incluidos en el texto) que permiten familiarizarse con los conceptos teóricos que se exponen. Al final de cada tema se han añadido una serie de ejercicios adicionales, con el fin de que los estudiantes los preparen (de forma individual o colectiva) para discutirlos después en clase.

El contenido de los dos cursos se ciñe a lo que habitualmente puede designarse como Química Orgánica General, esto es, principios generales sobre estructura electrónica y reactividad. Sin embargo, se ha introducido una novedad metodológica: el tratamiento de los sistemas conjugados (acíclicos y cíclicos) mediante el modelo de Perturbaciones de los Orbitales Moleculares (PMO) Dicho modelo es una alternativa ventajosa a la teoría de la resonancia que, sin embargo, también se utiliza para evitar que los estudiantes se sientan desconectados de los textos normales de química orgánica.

El método PMO permite, por ejemplo, dibujar fácilmente las estructuras resonantes de cualquier molécula (ver p.103 y siguientes) De forma análoga, la definición de Hidrocarburos alternantes impares (p.114) ayuda a incluir el concepto de Orbital Molecular no Enlazante (ONE) (p.117) El cálculo de los coeficientes del ONE conduce a identificar los átomos de carbono más reactivos en un determinado Hidrocarburo alternante impar (p.120)

De todos modos, la aplicación más interesante de la metodología PMO está relacionada con las reacciones de sustitución electrófila del benceno y los hidrocarburos policíclicos bencenoides. En este caso, el método PMO muestra un poder predictivo que la teoría de la resonancia es incapaz de igualar. Utilizando el modelo de Perturbaciones de los Orbitales Moleculares es posible averiguar las reactividades relativas de todos los átomos, en cualquier hidrocarburo policíclico bencenoide (p.334) También se pueden realizar predicciones muy fiables cuando el hidrocarburo tiene sustituyentes de distintos tipos (p.363 y Apéndice IV)

El lector que esté interesado en el fundamento teórico del modelo de Perturbaciones de los Orbitales Moleculares puede consultar el trabajo del mismo autor sobre Aromaticidad, que aparece en la página Web de la Universidad de Alicante.

Alicante, 2008

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ÍNDICE

1. HIDROCARBUROS SATURADOS ACÍCLICOS

NOMENCLATURA DE ALCANOS................................................................................................................................1

Geometría de los alcanos acíclicos....................................................................................................................5

DEFINICIÓN Y CÁLCULO DE ENERGÍAS DE ENLACE

Entalpía de formación.............................................................................................................................................6

Energía de enlace...................................................................................................................................7

Estabilidades relativas de radicales alquilo.........................................................................................9

CONCEPTO DE CONFORMACIÓN. PROYECCIONES DE NEWMAN ...................................................................10

Conformaciones del propano y del butano........................................................................................11

MOLÉCULAS ACÍCLICAS CON UN ÁTOMO DE CARBONO ESTEREOGÉNICO ................................................12

PROYECCIONES DE FISCHER ...............................................................................................................................12

CONFIGURACIÓN ABSOLUTA. NOMENCLATURA (R)/(S) DE CAHN, INGOLD Y PRELOG (CIP) ....................15

Prioridades de los grupos unidos a un átomo de carbono asimétrico..........................................16

Orden de prioridad de radicales alquilo ..........................................................................................16

MOLÉCULAS ACÍCLICAS CON DOS ÁTOMOS DE CARBONO ASIMÉTRICOS

Los dos átomos de carbono tienen sustituyentes distintos...........................................................18

Los dos átomos de carbono tienen los mismos sustituyentes......................................................19

NÚMERO DE ISÓMEROS ÓPTICOS.........................................................................................................................20

Conformaciones, proyecciones de Newman y proyecciones de Fischer......................................22

EJERCICIOS ADICIONALES.....................................................................................................................................23

2. HIDROCARBUROS SATURADOS CÍCLICOS

NOMENCLATURA DE CICLOALCANOS MONOCÍCLICOS....................................................................................25

ESTEREOQUÍMICA DE CICLOALCANOS MONOCÍCLICOS

Equilibrio conformacional en el ciclohexano...................................................................................25

Isomería geométrica...........................................................................................................................28

Isomería óptica....................................................................................................................................29

NOMENCLATURA DE ESPIRANOS.........................................................................................................................31

Estereoquímica de espiranos.............................................................................................................32

NOMENCLATURA DE HIDROCARBUROS CON PUENTES...................................................................................33

EJERCICIOS ADICIONALES.....................................................................................................................................34

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3. HIDROCARBUROS

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