UNIDAD TEMTICA IVCOMPUESTOS ALICCLICOS

Compuestos alicclicosLos compuestos alicclicos (compuestos alifticos cclicos) se nombran colocando el prefijo CICLO al nombre del hidrocarburo que le corresponde segn el nmero de tomos de carbono.Los grupos funcionales se identifican por nmeros de localizacin que deben asignarse secuencialmente en el orden que se obtenga la suma ms pequea de nmeros de localizacin.

CICLOALCANOSPara formar un anillo, un tomo de hidrgeno en cada extremo de los tomos que forma la cadena se pierde para poder formar la nueva unin C-C, por lo que la frmula de los cicloalcanos contiene dos hidrgenos menos que la de los alcanos lineales correspondientes.FRMULA GENERAL:alcanos: CnH2n+2 cicloalcanos, un anillo: CnH2n cicloalcanos, dos anillos: CnH2n-2 Son compuestos con anillos de tomos de carbono, en el que todos los enlaces son simples.

CICLOALCANOS NO SUSTITUIDOS C3H6 CICLOPROPANOC4H8 C5H10 C6H12 CICLOBUTANOCICLOPENTANOCICLOHEXANO

CUANDO LA CADENA MS LARGA EST EN EL ANILLOEtilciclobutano 1-etil-2-metilciclopentano Los carbonos de los anillos se numeran de la misma forma que se numeran los alcanos acclicos. Cuando la cadena de carbonos en el anillo no es la ms larga de la molcula, el anillo forma una ramificacin y se nombra como prefijo en el nombre raz ( el prefijo ciclo se sigue usando en esta ocasin como sustituyente). 4-ciclopentiloctano 3-ciclobutil-1-ciclopropil-4-metilpentano CICLOALCANOS SUSTITUIDOS

Clasificacin de los sistemas monocclicosSegn el nmero de tomos del anillo, se clasifican en:ANILLOS PEQUEOS:3 4 ANILLOS NORMALES:5 7 ANILLOS MEDIOS:8 11 ANILLOS GRANDES:de 12 en adelante Muchas de las propiedades qumicas dependen del tipo de cicloalcano, habindose explicado estas diferencias de comportamiento en trminos de tensin estrica.

QU OCURRE EN LOS COMPUESTOS ALICCLICOS?Qu es tensin estrica?Recordemos lo que ocurra con los alcanos La tensin debida a interacciones repulsivas entre tomos que se acercan mucho entre s.

En un alcano acclico el solapamiento frontal de los orbitales hbridos sp3 es mximo, dando lugar a un enlace C-C de gran fortaleza (DHC-C = 90 kcal/mol). Por otra parte, los hidrgenos pueden adoptar una conformacin alternada donde minimicen sus interacciones estricas y orbitlicas.

En contraste con la libre rotacin posible alrededor de los enlaces sencillos en los alcanos de cadena abierta, en los cicloalcanos existe mucho menor libertad, porque estn geomtricamente restringidos. Por ejemplo, el CICLOPROPANO est geomtricamente restringido a ser una molcula planar con estructura rgida, debido a que tres puntos definen un plano. No es posible rotacin alrededor de un enlace carbono-carbono en el ciclo propano sin romper el anillo. http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/astudillo/Capitulos/capitulo05.htm

El ngulo interno del ciclopropano es de 60, mucho ms pequeo que el ngulo natural de los hbridos sp3 (109.5). Por tanto el solapamiento no puede ser frontal y es ms imperfecto. TENSIN DE ANILLOO TENSION ANGULAR:la resistencia de un ngulo de enlace al aumento o disminucin del ngulo tetradrico ideal Adems de la distorsin en el solapamiento de los orbitales hbridos debido al pequeo tamao del anillo, los hidrgenos de carbonos contiguos estn inevitablemente eclipsados. Esto confiere una inestabilidad aadida a la molcula. TENSIN DE ECLIPSAMIENTO O TORCIONAL:debida a la presencia de enlaces vecinos eclipsados.

Teora de las tensiones de baeyerBAEYER (1885) sugiri que los carbonos -con una configuracin tetradrica con ngulos de enlace de 109 28- al formar los anillos con menos de cinco o ms de seis carbonos estuvieran sometidos a demasiada TENSIN para existir. Baeyer bas su hiptesis en la nocin geomtrica simple de que un anillo de tres carbonos (CICLOPROPANO) debe ser un tringulo equiltero con ngulos de enlace de 60, un anillo de cuatro carbonos (CICLOBUTANO) debe ser un cuadrado con ngulos de enlace de 90, un anillo de cinco miembros (CICLOPENTANO) debe ser un pentgono regular con ngulos de enlace de 108. etc.

Sin embargo CICLOPROPANO y CICLOBUTANO estn bastante tensionados, como lo predijo Baeyer, pero el CICLOPENTANO lo est ms de lo predicho, y el CICLOHEXANO est totalmente libre de tensin. Para anillos de mayor tamao no existe un incremento regular en la tensin, y los anillos con ms de 14 carbonos estn nuevamente libres de tensin. Baeyer estaba equivocado por una razn muy simple: SUPUSO QUE TODOS LOS ANILLOS ERAN PLANOS. En realidad, la mayora de los cicloalcanos no lo son, sino que adoptan conformaciones tridimensionales plegadas, las cuales permiten que los ngulos de enlace sean tetradricos. Aun as, el concepto de tensin angular es valioso porque explica la reactividad de los anillos de tres y cuatro carbonos. Qu est mal en la teora de Baeyer ?

En resumen

La teora de Baeyer es insuficiente para explicar las energas de tensin observadas y las configuraciones de los cicloalcanos.

Estos adoptan la conformacin de energa mnima por una combinacin de tres factores:1. TENSIN ANGULAR, debida a aumento o disminucin de los ngulos de enlace.2. TENSIN TORSIONAL, debida a la presencia de enlaces vecinos eclipsados.3. TENSIN ESTRICA, debida a interacciones repulsivas entre tomos que se acercan mucho entre s.

CICLOBUTANO: No es del todo planar, sino que est ligeramente flexionado, de modo que uno de los tomos de carbono se encuentra 25 arriba del plano formado por los otros tres. CICLOPENTANO Conformacin plegada, con 4 de los tomos de carbono del ciclopentano aproximadamente en el mismo plano, y el quinto est flexionado fuera del plano. La mayora de los hidrgenos estn aproximadamente alternados con respecto a sus vecinos (Conformacin sobre). http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/astudillo/Capitulos/capitulo05.htm

Ciclohexano. Teora de Sachse y Mohr Los ciclohexanos sustituidos son los ms importantes de todos los cicloalcanos, debido a su amplia distribucin en la naturaleza. Un gran nmero de compuestos, incluyendo muchos agentes farmacuticos importantes, contienen anillos de ciclohexano. Datos experimentales de calores de combustin demuestran que los anillos de ciclohexano estn libres de tensin, tanto angular como torsional. La respuesta fue sugerida originalmente por H. SACHSE en 1890 y ampliada despus por ERNEST MOHR.A qu se debe esto?

Ciclohexano. Teora de Sachse y Mohr Los anillos de ciclohexano no son planos como supusiera Baeyer, sino que estn plegados en una conformacin tridimensional que alivia todas las tensiones. Los ngulos C-C-C del ciclohexano pueden alcanzar el valor tetradrico libre de tensin si el anillo adopta la CONFORMACIN DE SILLA.

En la conformacin de silla del ciclohexano existen dos tipos de tomos de hidrgenos en el anillo: hidrgenos axiales e hidrgenos ecuatoriales. El ciclohexano silla tiene seis hidrgenos axiales que estn perpendiculares al anillo (paralelo al eje del anillo) y seis hidrgenos ecuatoriales que estn ms o menos en el plano principal del anillo (alrededor del ecuador del anillo).

Adems de la conformacin de silla, el ciclohexano puede adoptar una CONFORMACIN DE BOTE, igualmente libre de tensin angular.Sin embargo, el ciclohexano en conformacin de bote es mucho menos estable que el ciclohexano silla, debido a que el primero tiene tensin estrica y torsional Los carbonos 2, 3, 5 y 6 se encuentran en el mismo plano, mientras que los carbonos 1 y 4 estn por encima del plano. Los tomos de hidrgeno interiores en los carbonos 1 y 4 se acercan entre s lo suficiente para causar una considerable tensin estrica, y los cuatro pares de hidrgenos en los carbonos 2, 3, 5 y 6 estn eclipsados.

El ciclohexano experimenta un proceso continuo de equilibrio que interconvierte rpidamente estos conformaciones, tal como se representa en el DIAGRAMA DE ENERGA, PARA EL CICLOHEXANO.Silla

Nombres comerciales: Gammexane, Tri-6, Lindafor, Lindatox, Agrocide, Isotox, Esoderm, Aparasin. Insecticidas: Organoclorados HEXACLOROCICLOHEXANOCiclohexano sustituido

En los cicloalcanos superiores no hay verdaderas posiciones axiales y ecuatoriales. Los cicloalcanos superiores contienen algo de tensin, hasta el ciclotetradecano que puede adoptar la conformacin zig-zag tpica de los alcanos lineales. Cicloalcanos superioresCICLOHEPTANOCICLOTETRADECANO

Cicloalcanos policclicos cicloalcanos fusionados Slo presenta una conformacin. La otra tendra los dos metilenos en axial, lo que creara una tensin enorme al estar esos dos metilenos incluidos en otro anillo. Tiene dos conformaciones degeneradas en equilibrioLa decalina es en realidad como dos ciclohexanos sustituidos en 1,2. Por tanto tiene dos ismeros:

Los esteroides son derivados de este ncleo.www2.uah.es/.../ bioquimica_ambiental/T2.htm CiclopentanoperhidrofenantrenoPor ejemplo, el colesterol, testosterona, aldosterona, vitamina D.ciclopentanoperhidrofenantreno

Son hidrocarburos cclicos con uno o ms dobles enlaces o uno o ms triples enlaces entre sus tomos de carbono.

El ciclo se numera de tal modo que se asignen los localizadores ms bajos a las instauraciones, prescindiendo de que sean enlaces dobles o triples.En caso de igualdad debe optarse por la numeracin que asigne nmeros ms bajos a los dobles enlaces.La numeracin del ciclo se hace en el sentido de las agujas del reloj o en el contrario, con tal de conseguir la condicin expresada anteriormente.

Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo y la terminacin eno o ino.Hidrocarburos monocclicos no saturados

BibliografaWOLFE, D. (1998) Qumica General, Orgnica y Biolgica. 2 ed. Mc Graw Hill. Captulo XII.CHANG (2002) Qumica General, Editorial McGraw Hill, Captulo XXIV.FINAR, I. L., Qumica Orgnica, Ed. Alhambra. http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l00/lecc.htmlhttp://es.geocities.com/qo_06_reacciones/http://www.iocd.unam.mx/nomencla/nomen3.htmhttp://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l3/estruc.htmlhttp://dta.utalca.cl/quimica/profesor/astudillo/Capitulos/capitulo05.htm