1. Ciencia

QUIMICA ORGANICA I
Generalidades
Facultad de CC.QQ y Farmacia - USAC
Sección D – 2015
Taxol: Aislado de la corteza de
Taxus brevifolia
O
O
O
NH
OH
O
O
O
OH
O
OH O O
O
Taxus brevifolia
O
HISTORIA DE LA QUIMICA
PALEOLÍTICO
Descubrimiento del fuego
NEOLÍTICO
Fundición de metales; vidrio; textiles
y teñido; cerveza; vino; mantequilla.
600 a C
Filósofos griegos: 1as.
Dilucidaciones sistemáticas de la
materia y sus cambios.
Elementos que componían la
materia: fuego, agua, tierra y aire.
460 a 370 a C
Teoría atomista: Demócrito; materia
compuesta por átomos; rechazada
por Aristóteles.
HISTORIA DE LA QUIMICA
1300
Filósofos griegos de Alejandría: conciben la
transmutación de los metales.
Epoca de la Alquimia:
Tecnología química: purificación de sustancias;
utensilios y aparatos (alambique, destilación
fraccionada).
Obtención de destilados alcohólicos con altas
concentraciones; whisky y brandy (pequeñas
industrias).
Obtención de ácido acético y fórmico a partir de
vinagre y hormigas.
XVII y XVIII
Química como ¨Ciencia ¨ en Europa. Primeros
estudios de los gases: Boyle, Hales, Cavendish,
Priestley, Scheele.
1650, 1770
Berzelius y Tobern Bergman: Química Orgánica
es la Química de los organismos vivientes.
HISTORIA DE LA QUIMICA
1650 a Química Neumática: ¨flogisto o terra
1750 pinquis¨explica la combustión.
1743 a Antoine Laurent de Lavoisier:
1794 fundamentos de la Química moderna.
1789: elabora Tabla Periódica con 33
elementos. Estudió la combustión.
Observó que las sustancias orgánicas
diferían de las inorgánicas en su
composición de C, H, y a veces N y P.
XVIII
y XIX
Teoría ¨Vitalista¨: ¨fuerza vital¨ presente
sólo en organismos vivos, responsable de la
formación de los compuestos orgánicos.
1811
Avogadro: Hipótesis del PM de las sustancias
orgánicas.
HISTORIA DE LA QUIMICA
1816
Michel Chevreul: al preparar jabón
obtiene ácidos grasos, no siendo
necesaria la ¨fuerza vital¨.
1828
Friedrich Wöhler sintetiza urea,
primer sustancia obtenida en el
laboratorio
1840 a Síntesis de Kolbe y Berthelot botan
Teoría Vitalista al reconocer al C.
1850
Surge la definición actual de la Química
Orgánica.
XVIII
y XIX
Perfeccionamiento de métodos analíticos
y técnicas analíticas por combustión.
Fórmulas exactas.
HISTORIA DE LA QUIMICA
1800 a
1850
1852
Teorías sobre isomerismo, sustitución.
1858
Friedrich August Kekulé y Archibald Scott
Couper, independientemente, proponen
tetravalencia del C y su capacidad de formación
de enlaces C – C.
Stanislao Canizzaro demuestra Hipótesis de
Avogadro
1861
Kekulé introdujo la idea del enlace entre átomos.
Vant’Hoff: propone C tetraédrico (1874).
… en
adelante
…
Maduración de la Química Orgánica como ciencia:
95 % sustancias conocidas son orgánicas.
Industria Química: impacto económico.
Plaguicidas y fertilizantes: rendimiento agrícola y
obtención de alimentos. Avance en el esclarecimiento
de la vida: Genoma Humano
Edward Frankland: concepto de ¨valencia¨.
ESTRUCTURA DEL CONOCIMIENTO
EN QUIMICA ORGANICA
Material
faltante
Se construye
como pirámide en
equilibrio sobre
su vértice
Si algo falta …..
La estructura completa
colapsa !!!
ES CURIOSO QUE…
retenemos: 90% de lo que decimos al
hacer algo
70% de lo que decimos al
hablar
ACTIV0
50% de lo que vemos y oímos
30% de lo que vemos
20% de lo que oímos
10% de lo que leemos
PASIVO
….. un estudio psicológico
REVISIÓN DE FUNDAMENTOS
QUIMICA GENERAL
Introducción:
Estructura y Enlazamiento
Estructura Atómica
Estructuras de Lewis
Fórmulas Estructurales
ESTRUCTURA ATOMICA
PRINCIPIO AUFBAU
- Regla de Hund
- Principio de Exclusion de Pauli
CONFIGURACION ELECTRONICA DE LOS ATOMOS
Revise su texto de Química General
El Núcleo es una Pequeña
Fracción del Volumen de un
Atomo
Orbitales : Probabilidades
Orbital 2s: Tiene un Nodo
El Orbital p
px, py, pz
Configuraciones Electrónicas
Configuración Electronica
[BASE] VALENCIA
H
He
1
2
1s1
1s2
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
3
4
5
6
7
8
9
10
1s22s1
1s22s2
1s22s22p1
1s22s22p2
1s22s22p3
1s22s22p4
1s22s22p5
1s22s22p6
[1s2]2s1
[1s2]2s2
[1s2]2s22px1
[1s2]2s22px12py1
Na
11
1s22s22p63s1
[1s22s22p6]3s1
Estructuras de Lewis: Metano
carbon - 4 valence e
hydrogen - 1 valence e
.
.C.
.
H.
1s22s22p2
1s
CONVENCIONES ESTABLECIDAS
1. Un par electrónico compartido (enlace) se
representa como una línea.
( no como C:O )
C O
2. Un par electrónico sin compartir (o libre) se
representa como un par de puntos.
N:
3. El diagrama incluye cargas formales.
H
.. +
O
H
H
DIOXIDO DE CARBONO
..
.O.
..
.
.C .
.
..
. O.
..
..
.O
..
.
C
.
..
.
O
..
C
..
O
..
..
O
..
DIBUJANDO DIAGRAMAS DE
LEWIS
1. Cuente y sume el número de electrones de valencia con el que
contribuye cada átomo de la molecula o ion.
.
.
( H + : O. : + . H) = 8 electrones en (H2O)
2. Determine el ordenamiento de los átomos (esqueleto) de la
molécula o ion.
H-O-H
Esto puede conocerlo intuitivamente, o por
algunas reglas o información dada por el profesor.
3. Reste del total, los electrones usados en cada enlace del
esqueleto ( 2 electrones por cada enlace).
(8 - 4) = 4 restantes en (H2O)
4. Asigne los electrones restantes de acuerdo a las
Reglas de Lewis
REGLAS DE LEWIS (recordatorio)
1. REGLA DEL OCTETO : En un Diagrama de Lewis
completo los atomos del 2º y 3º Periodo tendrán un
octeto completo (8 electrones).
Los átomos de Hydrogeno tendrán un “dueto” : ( 2
electrones).
2. ENLACES: Estos se construyen cuando un par
de átomos comparten un par de electrones.
Enlaces Simples ( 1 par compartido )
Enlaces Dobles ( 2 pares compartidos )
Enlaces Triples ( 3 pares compartidos )
son permitidos al construir Diagramas de Lewis.
El Hidrogeno , siempre estará monoenlazado.
REGLAS DE LEWIS …continuación
3. PARES ELECTRONICOS.
N:
Los electrones que no forman enlaces
(no-enlazantes o no-compartidos) se distribuyen por
pares.
4. CORRECCIÓN.
La estructura final debe tener el número correcto
(total) de electrones de valencia.
Nitrometano
Nitrometano tiene 2 Cargas
Formales
Formal
Charge
[Group
#] Enlaces]
- [# bonds]
- [#
non-bonding
electron
Carga
Formal
= [No. =
Grupo]
– [No.
– [No.
Electrones
no-enlazantes]
H
CH3NO2
H
H
O
C
N = 5-4-0 = +1
O = 6-1-6 = -1
N
O
Ambas Estructuras Resonantes
Contribuyen a la Estructura Real
CH3NO2
H
H
H
C
O
H
O
H C
H
N
O
N
2 Equivalent
Resonance
S tructures
2 Estructuras
Resonantes
Equivalentes
O
Formas Comunes Catiónicas,
Neutras y Aniónicas
Proponer Estructuras de Lewis
a) H2CO2
b) O3
d) NH3O e) C2H3ClO
c) N2O
f) C2H5NO
Características de Enlace de los
Elementos del 2º Período
“Saturados” con Hidrógeno
Todos tienen la misma
Geometría
Todos tienen 4 Regiones de Densidad Electrónica
Geometría Tetraédrica
Un Hidrocarburo Saturado
Hexano
Patrones de Enlazamiento para
C, N, and O
sp3
tetrahedral
geometry
geometría tetraédrica
sp
linear
lineal
sp2
trigonal
trigonal planar
plana
C
C
C
C
N
N
O
O
N
Dibujando Estructuras
H
H
H
C
H
H
H
C
H
C
H
H
C
H
Butane, C4H10
Butano,
CH3CH2CH2CH3
H
H
H
H C C C
H
H
H
C
H
H
H
Metilpropano, C4H10
Methylpropane,
CH3CH(CH3)CH3
Representaciones del Octano
fórmula molecular
18 18
posibles
isómeros
estructurales
C8H18 isesmolecular
formulapero
but existen
there are
possible
structural
isomers
H
H H H H H H
H
C
C
C
C
H
C
C
C
C
H
H H H HH H
HH
Lewis structure
estructura
de Lewis
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
CH3(CH2)6CH3
condensed
structural
formula
fórmula
estructural
condensada
Fórmulas
Condensadas
Las Estructuras de Línea-Angulo, ZigZag o de Esqueleto son a menudo
utilizadas para abreviar
H
H H H H H H
H
C
C
C
C
H
C
C
C
C
H
H H H HH H
HH
Lewis structure
Line-angle or "zig-zag" structures
Estructuras de Esqueleto
C12H26
H
H
H
H
H
C
H
H
H
C
H H
C
C
H
H
H
H
C
H
H
C
C
H
H
H
H
C
H
H
H
H
C
H
C
H
C
H
H
H
C
H
H
H
H
H
H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
the endde
of cada
everylínea
lineyand
the intersection
of any
lineshay
En At
el extremo
en laatinstersección
de varias
líneas,
un átomo
de is
carbono
conatom
4 enlaces.
átomos
de hidrógeno
deben
there
a carbon
with 4Los
bonds.
Hydrogen
atoms
ser mentalmente
asignados
para ajustar
la valencia
are mentally
supplied
to fill the
valencyato4.4.
H
H
H
H
H
H
H
H
H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Estructura de Esqueleto
Superpuesta sobre Estructura de
Lewis
H
H
H
C
H
H
H
C
H H
C
C
H
H
H
H
C
C
H
H
H
C
C
H
H
H
H
C
H
C
H
C
H
H
C
H
H
H
Deben mostrarse los Dobles y
Triples Enlaces
Representaciones del trans-2-penteno
Depictions of trans 2-pentene
H
H
H
C
C
H
H
H
C
C H
H
C
H H
Lewis S tructure
CH3
H
C
C
H
CH2CH3
condensed structural formula
line-angle or zig-zag structure
Para Estructuras Cíclicas, Dibuje el
Correspondiente Polígono
Ciclohexano
Cyclohexane
H H
H
H
C
C H
H C
H C
C H
C
H
H
H
H
Algunos Esteroides
OH
O
HO
Cholesterol
C27H44O
Testosterone
C19H26O2
Esteroides
Adrogénicos/Anabólicos
CH3 OH
CH3
H
CH3 O
H
CH3
H
O
H
H
H
O
Testosterone
Androstenedione
Esteroides Anabólicos
CH3 OH
CH3
CH3 OH
H
H
CH3
H
H N
H
N
O
Nandralone
S tanozolol
H
H
El Benceno puede dibujarse como
una de sus dos estructuras
resonantes
H
H
H
H
C
C
C
C
H
C
C
H
H
H
H
C
C
C
C
H
C
C
H
H
Algunas Estructuras de Esqueleto
Referencias
• William Price, University of Pennsylvania
College of General Studies
• T.W. Graham Solomons Organic
Chemistry, 9th Edition D
• Donald Pavia