Grupos funcionales de la química orgánica

QUÍMICA

lunes, 15 de abril de 2013

Grupos Funcionales

Se llama grupo funcional por que es el sitio en que la mayoría  de las reacciones químicas tienen lugar. Al respecto el doble enlace en los alquenos y el triple enlace en los alquino se consideran también como grupos funcionales.
Los principales grupos funcionales son: 

ALCOHOLES:   

Los alcoholes son compuestos orgánicos formados a partir de los hidrocarburos mediante la situación de uno o más grupos hidróxilo por un número igual de átomos de hidrógeno.

El alcohol más simple, metanol (alcohol metílico), tiene la fórmula CH4O y la estructura 
CH3--O--H. El grupo funcional del alcohol es el grupo OH (grupo hidroxilo). 
Los alcoholes se nombran tomando el nombre del alcano, agregándole la terminación  "ol".  
Los alcoholes se utilizan como productos químicos intermedios y disolventes en las industrias textiles, colorantes, productos químicos, detergentes, perfumes, alimentos, bebidas, cosméticos, pinturas y  barnices.  

• Propiedades físicas: 

Presentan punto de ebullición altos, ya que por la polaridad del compuesto y la cantidad de puentes . En los alcoholes el punto de ebullición, punto de fusión y la densidad aumentan con la cantidad de átomos de carbono y disminuye con el aumento de las ramificaciones.

Respecto a la solubilidad los alcoholes, metanol, etanol y propanol, son muy solubles en H2O, mientras que a partir del butanol su solubilidad disminuye; es decir, a medida que va aumentando la cadena carbonada, va disminuyendo su polaridad y por consiguiente su solubilidad. La alta solubilidad de los primeros tres alcoholes se debe a la gran facilidad para formar enlaces puntes de hidrógeno entre las moléculas del H2O y del alcohol. 
La densidad de los alcoholes aumenta con el número de carbonos y sus ramificaciones. 

• Propiedades químicas:   

Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases, esto gracias al efecto inductivo, que no es más que el efecto que ejerce la molécula de -OH como sustituyente sobre los carbonos adyacentes.  

OBTENCIÓN DE ALCOHOLES:  

Los alcoholes pueden ser obtenidos a partir de hidratación o hidroboración de alquenos, o mediante hidrólisis de halogenuros de alquilo. Para la obtención de alcoholes por hidratación de alquenos se utiliza el ácido sulfúrico y el calor.

Nomenclatura de los alcoholes.

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

   

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.

  

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

 

4.- Cuando en la molécula hay 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, etc.. 

 

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

Los alcoholes se clasifican en primarios, secundarios y terciarios, dependiendo del carbono funcional al que se una al grupo hidroxilo. 
Los alcoholes primarios forman aldehídos o ácidos carboxilicos, son muy  
 Los alcoholes terciarios son sólidos. Son resistentes a la oxidación en medios neutros y alcalinos.

 

CETONAS:  

Una cetona es un compuesto orgánico caracterizado por poseer un grupo funcional carbonilo. 

El grupo funcional carbonilo consiste en un átomo de carbono unido con un doble enlace covalente  a un átomo de oxígeno, y además unido a otros dos átomo de carbono. 

• Propiedades físicas:  

La presencia del grupo carbonilo convierte a las cetonas en compuestos polares. Los puntos de ebullición son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular, pero menores que el de los alcoholes y ácidos carboxílicos comparables.

• Propiedades químicas:  

Se comportan como ácidos debido a la presencia del grupo carbonilo. 

NOMENCLATURA DE CETONAS: 

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. 

  

ALDEHÍDOS: 

Los aldehídos presentan el grupo carbonilo en posición terminal. El carbonilo está unido a un hidrógeno y a un grupo alquilo. Los aldehídos y las cetonas presentan las mismas propiedades químicas y físicas.

NOMENCLATURA ALDEHÍDOS: 

Los aldehídos se nombran reemplazando la terminación -ano del alcano correspondiente por -al. Cuando la cadena contiene dos funciones aldehído se emplea el sufijo -dial. 

  

ÉTER: 

Los éteres son los compuestos formados por dos radicales unidos entre sí mediante un átomo de oxígeno, por lo tanto su grupo funcional es: R-O-R. 

• Propiedades físicas:  

La mayoría de los éteres son líquidos a temperatura ambiente. Sus puntos de ebullición aumenta al aumentar el peso molecular. Son solubles en agua los éteres que tienen de uno a cinco átomos de carbono y a medida que la longitud de la cadena aumenta su solubilidad . También debemos destacar que son menos densos que el agua.  

• Propiedades químicas: 

Los éteres tienen muy poca reactividad química, debido a la dificultad que presenta la ruptura del enlace C-O. Por ello, se utiliza mucho como disolventes inertes en reacciones orgánicas. 

NOMENCLATURA DE ÉTERES: 

Los éteres pueden ser nombrados como alcoxi derivados de alcanos. Se toma como cadena principal la de mayor longitud y se nombra el alcóxido como un sustituyente.

La nomenclatura funcional (IUPAC) nombra los éteres como derivados de dos grupos alquilo, ordenados alfabéticamente, terminando con el nombre en la palabra éter. 

 

ÁCIDO CARBOXÍLICO: 

Los compuestos orgánicos que contienen en su molécula el grupo funcional COOH (un grupo >C=O, unidos al mismo átomo del carbono son llamados ácidos carboxílicos). Estos compuestos se forman cuando el hidrógeno de un grupo aldehído es reemplazado por un grupo -OH. 

Los ácidos carboxílicos son compuestos que están ampliamente distribuidos en la naturaleza, ya que los podemos encontrar en todos lados, como el ácido láctico de la leche agria y la degradación bacteriana de la sacarosa en la placa dental, etc.

• Propiedades físicas:  

Los ácidos carboxílicos presentan puntos de ebullición elevados debido a la presencia de doble puente de hidrógeno. Mientras que el punto de fusión varia según el número de carbono. Solubilidad: El grupo carboxilo –COOH confiere carácter polar a los ácidos y permite la formación de puentes de hidrógeno entre la molécula de ácido carboxílico y la molécula de agua. 

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• Propiedades químicas: 

El comportamiento químico de los ácidos carboxílicos esta determinado por el grupo carboxilo -COOH. Esta función consta de un grupo carbonilo (C=O) y de un hidroxilo (-OH). Donde el -OH es el que sufre casi todas las reacciones: pérdida de protón (H⁺) o reemplazo del grupo –OH por otro grupo. 

Los ácidos carboxílicos pueden obtenerse a partir de reacciones química como la oxidación de alcoholes primarios. 

Oxidación de alcoholes primarios: para obtener ácidos carboxílicos mediante esta reacción, el alcohol primaria se trata como un agente oxidante fuerte donde el alcohol actúa como un agente reductor oxidándose hasta ácido carboxílico. 

NOMENCLATURA: 

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

  

AMINAS:  

Las aminas son compuestos derivados del amoniaco (NH3). Se forma cuando se sustituye uno, dos o tres átomos de hidrógeno del amoniaco por radicales.

• Propiedades físicas:  

Las aminas son compuestos polares, por lo que las de masa molecular baja, son solubles en agua. 

Las aminas se caracterizan por sus olores desagradables algunas de ellas tienen olor a pescado. 

Las aminas primarias y secundarias tienen puntos de ebullición menores que los de los alcoholes, pero son mayores que los de los éteres.

NOMENCLATURA:  

Las aminas se pueden nombrar como derivados de alquilaminas o alcanoaminas.

 

Si un radical está repetido varias veces, se indica con los prefijos di-, tri-,... 

Si la amina lleva radicales diferentes, se nombran alfabéticamente. 

 

AMIDAS:  

Son compuestos que están formados por los grupos funcionales de aminas  y ácidos carboxílicos.

• Propiedades físicas: 

Las amidas tiene los puntos de ebullición más altos porque tienen fuertes interacciones dipolo-dipolo. Pueden formar enlaces de hidrógeno cuando el nitrógeno de una amida se une al hidrógeno de otra molécula.

NOMENCLATURA: 

Las amidas se nombran como derivados de ácidos carboxílicos sustituyendo  la terminación   -oico del ácido por -amida. 

  

Las amidas actúan como sustituyentes cuando en la molécula hay grupos prioritarios, en este caso, preceden el nombre de la cadena principal y se nombran como carbmoíl- 

ÉSTERES: 

Son sustancias orgánicas que se encuentran en productos naturales (animal y vegetal).  

• Propiedades físicas: 

 Los ésteres al igual que las amidas son solubles en disolventes orgánicos como alcoholes, éteres, alcanos e hidrocarburos aromáticos. Los ésteres y amidas terciarias, se utilizan frecuentemente como disolventes en las reacciones orgánicas. 

NOMENCLATURA:  

Los ésteres proceden de condensar ácidos con alcoholes y se nombran como sales del ácido que provienen. La nomenclatura IUPAC cambia la terminación -oico del ácido por -oato, terminando con el nombre del grupo alquilo unido al oxígeno.