Estructuras de Lewis - Alma Leticia Hernandez Martinez

Vista previa del material en texto

INDICE 
Contenido 
1.1. Representación de moléculas orgánicas a partir de estructuras de Lewis 3 
1.1.1.Geometría molecular a partir de estructuras de Lewis 4 
1.1.2.Resonancia 5 
1.1.3. Modelo de repulsión del par electrónico de la capa de valencia 6 
1.2. Estructura y propiedades de las moléculas. 7 
1.2.1. Tipos de enlaces existentes en compuestos orgánicos: C-C, C-O, C-N, C-S y C-H. 
Caracterización de cada uno de ellos de acuerdo a : 8 
1.2.1.1Longitud de enlace 8 
1.2.1.2 Angulo de enlace 9 
1.2.1.3 Energía de enlace 10 
1.2.2 Polaridad de las moléculas 11 
1.2.3 Interacciones moleculares 13 
1.2.3.1 Puente de hidrógeno 13 
1.2.3.2 Fuerzas intermoleculares: 17 
1.2.3.3 Fuerzas de Van der Waals 17 
1.2.3.4 Fuerzas dipolo-dipolo 18 
1.2.3.5 Fuerzas electrostáticas 20 
 
 
 
 
4.1 Nomenclatura de alcanos, alquenos y alquinos. 
Nomenclatura Alcanos 
Estructura del nombre 
El nombre de un alcano está compuesto de dos partes, un prefijo que indica el número de 
carbonos de la cadena seguido del sufijo -ano que caracteriza este tipo de compuestos, (met-ano, 
et-ano, prop-ano, but-ano). 
Elección de la cadena principal 
Encontrar y nombrar la cadena más larga de la molécula. Si la molécula tiene dos o más cadenas 
de igual longitud, la cadena principal será la que tenga el mayor número de sustituyentes. 
 
Numeración de la cadena principal 
Numerar los carbonos de la cadena más larga comenzando por el extremo más próximo a un 
sustituyente. Si hay dos sustituyentes a igual distancia de los extremos, se usa el orden alfabético 
para decidir cómo numerar. 
 
Formación del nombre 
El nombre del alcano se escribe comenzando por el de los sustituyentes en orden alfabético con 
los respectivos localizadores, y a continuación se añade el nombre de la cadena principal. Si una 
molécula contiene más de un sustituyente del mismo tipo, su nombre irá precedido de los prefijos 
di, tri, tetra, ect. 
 
Nomenclatura de alquenos 
Los alquenos se nombran reemplazando la terminación -ano del correspondiente alcano por -eno. 
Los alquenos más simples son el eteno y el propeno, también llamados etileno y propileno a nivel 
industrial. 
Regla 1.- Se elige como cadena principal la de mayor longitud que contenga el doble enlace. La 
numeración comienza en el extremo que otorga al doble enlace el menor localizador. 
 
Regla 2.- El nombre de los sustituyentes precede al de la cadena principal y se acompaña de un 
localizador que indica su posición en la molécula. La molécula se numera de modo que el doble 
enlace tome el localizador más bajo. 
 
Regla 3.- Cuando hay varios sustituyentes se ordenan alfabéticamente y se acompañan de sus 
respectivos localizadores 
 
Regla 4.- Cuando el doble enlace está a la misma distancia de ambos extremos, se numera para 
que los sustituyentes tomen los menores localizadores. 
 
Regla 5.- En compuestos cíclicos resulta innecesario indicar la posición del doble enlace, puesto 
que siempre se encuentra entre las posiciones 1 y 2. 
 
Nomenclatura de alquinos 
Regla 1. Los alquinos responden a la fórmula CnH2n-2 y se nombran sustituyendo el sufijo -ano del 
alca-no con igual número de carbonos por -ino. 
 
 
Regla 2. Se elige como cadena principal la de mayor longitud que contiene el triple enlace. La 
numeración debe otorgar los menores localizadores al triple enlace. 
 
 
Regla 3. Cuando la molécula tiene más de un triple enlace, se toma como principal la cadena que 
contiene el mayor número de enlaces triples y se numera desde el extremo más cercano a uno de 
los enlaces múltiples, terminando el nombre en -diino, triino, etc. 
 
 
Regla 4. Si el hidrocarburo contiene dobles y triples enlaces, se procede del modo siguiente: 
1. Se toma como cadena principal la que contiene al mayor número posible de enlaces múltiples, 
prescindiendo de si son dobles o triples. 
2. Se numera para que los enlaces en conjunto tomen los localizadores más bajos. Si hay un doble 
enlace y un triple a la misma distancia de los extremos tiene preferencia el doble. 
3. Si el compuesto tiene un doble enlace y un triple se termina el nombre en -eno-ino; si tiene dos 
dobles y un triple, -dieno-ino; con dos triples y un doble la terminación es, -eno-diino 
 
4.2 Propiedades y reacciones de alcanos. 
Los alcanos son compuestos con hibridación sp3 en todos sus carbonos. Los cuatro sustituyentes 
que parten de cada carbono se disponen hacia los vértices un tetraedro. 
Las distancias y ángulos de enlace se muestran en los siguientes modelos. 
Propiedades físicas de alcanos 
Los alcanos de menor tamaño, metano, etano, propano y butano son gases a temperatura 
ambiente. Los alcanos lineales desde C5H12 hasta C17H36 son líquidos. Alcanos de mayor número 
de carbonos son sólidos a temperatura ambiente. 
Los puntos de fusión y ebullición de los alcanos aumentan con el número de carbonos de la 
molécula. También se observa que los alcanos ramificados presentan un punto de ebullición 
menor que sus isómeros lineales. 
En la siguiente gráfica se representan los puntos de ebullición de alcanos lineales (en negro) y los 
correspondientes a sus 2-metilalcanos isómeros (en azul). 
 
Puntos de fusión y ebullición de alcanos 
En fase líquida existen fuerzas de atracción entre moléculas que las mantiene unidas. Para pasar a 
fase gas la sustancia es necesario vencer estas fuerzas intermoleculares mediante el aporte de 
energía. 
Van der Waals 
En moléculas neutras, como son los alcanos, las fuerzas atractivas son debidas a interacciones de 
van der Waals que pueden ser de tres tipos: interacciones dipolo – dipolo, dipolo – dipolo inducido 
y dipolo inducido – dipolo inducido. 
La formación de los dipolos inducidos que producen la atracción entre moléculas neutras puede 
verse en el siguiente esquema: 
Formación de dipolos 
Consideremos los isómeros del pentano, como ejemplo de la disminución en el punto de 
ebullición, al pasar de alcanos lineales a ramificados. 
El pentano tiene una importante área superficial que permite gran número de interacciones dipolo 
inducido – dipolo inducido. El 2-Metilbutano es más compacto y posee menor área superficial, 
menos interacciones intermoleculares y menor punto de ebullición. 
Reacciones de alcanos 
Combustión: en presencia del calor producido por una llama, los alcanos reaccionan con el 
oxígeno atmosférico originando dióxido de carbono (g) y agua (combustión completa). En la 
reacción se libera una gran cantidad de calor. 
 
4.2.1- Oxidación 
Se denomina comúnmente oxidación a las reacciones químicas en las que el oxígeno se junta con 
otras sustancias, formando moléculas llamadas óxidos. Esto es particularmente frecuente en el 
mundo de los metales, aunque para nada exclusivo de ellos, y en términos químicos se entiende 
como la pérdida de electrones de un átomo, aumentando su carga positiva. 
 
La mayoría de los casos de oxidación involucran al oxígeno, pero también puede darse en ausencia 
de éste. Y de manera semejante, la oxidación y la reducción siempre se dan juntas y en 
simultáneo. 
En ellos participan siempre dos elementos que intercambian electrones: 
El agente oxidante. El elemento químico que capta los electrones transferidos, es decir, que los 
recibe y aumenta su carga negativa. A eso se le denomina como tener un estado de oxidación 
inferior, o en otras palabras, ser reducido. 
El agente reductor. El elemento químico que cede o pierde los electrones transferidos, 
aumentando su carga positiva. A esto se le llama tener un estado de oxidación mayor, o en otras 
palabras, ser oxidado. 
Existen dos tipos conocidos de oxidación: 
Oxidación lenta. Aquella que se produce por causa del oxígeno contenido en el aire o en el agua, 
esa que hace que los metales pierdan su brillo y sufran corrosión al estar expuestos demasiado 
tiempo al ambiente. 
Oxidación rápida. Aquella que ocurre en reacciones químicas violentas comola combustión, 
generalmente exotérmicas (liberan energía en forma de calor), y se produce fundamentalmente 
en elementos orgánicos (con contenido de carbono e hidrógeno). 
 
4.2.2- Craqueo 
Procesos de calor y presión que transforman a los hidrocarburos de alto peso molecular y punto 
de ebullición elevado en hidrocarburos de menor peso molecular y punto de ebullición. 
Hidrocarburos de muchos átomos de carbonos no constituyentes de naftas rompen su cadena y 
forman hidrocarburos de pocos átomos de carbono no constituyentes de naftas. 
Craqueo o cracking térmico: El proceso de craqueo térmico, o pirolisis a presión, se desarrolló en 
un esfuerzo por aumentar el rendimiento de la destilación. No obstante, la eficacia del proceso era 
limitada porque debido a las elevadas temperaturas y presiones, se depositaba una gran cantidad 
de coque (combustible sólido y poroso) en los reactores. Esto, a su vez, exigía emplear 
temperaturas y presiones aún más altas para craquear el crudo. 
Se inicia la operación de carga con un petróleo reducido al 50%. La carga llega a un horno tubular 
donde la temperatura alcanza a 480°C y de allí pasa a la cámara de reacción, en la que se trabaja a 
20 atmósferas y donde el craqueo se produce en función del tiempo. 
Craqueo catalítico o cracking catalítico: Es un proceso de la refinación del petróleo que consiste en 
la descomposición termal de los componentes del petróleo en presencia de un catalizador, con el 
propósito de craquear hidrocarburos pesados cuyo punto de ebullición es igual o superior a los 
315 °C, y convertirlos en hidrocarburos livianos de cadena corta cuyo punto de ebullición se 
encuentra por debajo de los 221 °C. Dichos catalizadores se presentan en forma granular o micro 
esférica. Los catalizadores usualmente se componen por óxido de silicio (SiO2) y alúmina (Al2O3). 
4.2.3- Halogenación y mecanismo de reacción 
La halogenación constituye en la mayoría de los casos la cloración de cierto compuesto químico, a 
causa de que la diferencia de costo existente entre el cloro y el resto de los halógenos, 
particularmente en base molar, es bien sustancial. En algunos casos, la presencia de bromo (Br), 
yodo (I) y flúor (F) le confiere propiedades adicionales a un determinado compuesto químico que 
permiten asegurar su fabricación. 
La cloración tiene lugar mediante: 
La adición de un enlace insaturado, la sustitución del hidrógeno, el reemplazo de otro grupo tal 
como hidroxilo (–OH) o sulfónico (–SO3H). 
La luz cataliza algunas reacciones de cloración, la temperatura influye profundamente, y casi 
siempre ocurre la poli cloración hasta cierto grado de extensión. Todas las reacciones de 
halogenación son fuertemente exotérmicas. 
 
 
 
Mecanismo de reacción: 
El mecanismo de reacción describe la secuencia de reacciones elementales que deben ocurrir para 
pasar de los reactivos a los productos. 
Los productos intermedios de la reacción se forman en un paso y luego se consumen en un paso 
posterior del mecanismo de reacción. 
El paso más lento en el mecanismo se llama paso determinante de la velocidad o paso limitante de 
la velocidad. 
La velocidad de reacción general está determinada por la velocidad de los pasos hasta (e incluso) 
el paso que determina la velocidad. 
4.3 Propiedades y reacciones de alquenos. 
Los alquenos presentan puntos de fusión y ebullición próximos a los alcanos correspondientes. 
 
 
 
Momento dipolar en alquenos. 
El carbono sp2 tiene más carácter s que el carbono sp3, los electrones en el orbital s están más 
próximos al núcleo y son atraídos fuertemente por éste, de modo que un carbono sp2 tiene 
tendencia a atraer hacia si electrones, lo que genera momentos dipolares. 
 
 
 
En alquenos trans los momentos dipolares se restan, llegando a anularse en el caso de que ambos 
carbonos tengan cadenas iguales. En los alquenos cis los momentos dipolares se suman dando 
lugar a un momento dipolar total distinto de cero (molécula polar) 
 
 
REACCIONES ALQUENOS 
Hidrogenación de alquenos 
Los alquenos se hidrogenan en presencia de un catalizador (Pt, Pd), transformándose en alcanos. 
Es una reacción estereoespecífica sin, los dos hidrógenos entran por la misma cara del alqueno. La 
hidrogenación se produce por la cara menos impedida de la molécula generando un 
estereoisómero mayoritario. 
Hidratación y halogenación de alquenos 
El doble enlace de los alquenos ataca a electrófilos como el protón, halógenos polarizados y sales 
de mercurio formándose un carbocatión que es atacado por los nucleófilos del medio. 
Alternativamente también se puede formar un ión cíclico que se abre por ataque del nucleófilo al 
carbono más sustituido. 
Hidroboración 
Los alquenos reaccionan con borano seguido de oxidación con agua oxigenada para formar 
alcoholes antimarkovnikov. Es una reacción estereoespecífica SIN el boro y el hidrógeno entran 
por la misma cara del alqueno. 
Oxidación con MCPBA 
Los ácidos peroxicarboxílicos transfieren un átomo de oxígeno al alqueno formando 
oxaciclopropanos. En moléculas con varios dobles enlaces, el uso de un equivalente de MCPBA 
permite realizar la reacción sobre el alqueno más sustituido de forma específica. 
Formación de dioles SIN 
El permanganato y el tetraóxido de osmio reaccionan con los alquenos para formar dioles sin. 
Aunque el rendimiento del OsO4 es muy bueno, tiene la desventaja de ser muy tóxico. 
Ruptura oxidativa con ozono 
La ozonolisis rompe los dobles enlaces generando aldehídos y cetonas. Emplea como reactivo 
ozono, seguido de reducción con Zn en ácido acético. 
Reacciones radicalarias de alquenos 
Las reacciones radicalarias HBr/ROOR permiten colocar un bromo en el carbono menos sustituido 
del alqueno (Antimarkovnikov) 
Polimerización de alquenos 
Es la reacción más importante desde el punto de vista industrial. Así la polimerización del etileno 
(eteno), da lugar al polietileno, empleado en la fabricación de bolsas de plástico. La polimerización 
de propeno (propileno), produce polipropileno. El teflón se obtiene por polimerización del 
tetrafluoroeteno. 
4.3.1 Reactividad del doble enlace y mecanismo de adición electrofílica. 
En mecanismos de reacción en química orgánica, una reacción de adición electrofílica (AEx o AdEx) 
es una reacción de adición donde en un compuesto químico, el sustrato de la reacción, se pierde 
un enlace pi para permitir la formación de dos nuevos enlaces sigma. En las reacciones de adición 
electrofílica, los sustratos más comunes tienen enlaces dobles o enlaces triples carbono-carbono. 
Y-Z + C=C → Y-C-C-Z 
1Mecanismos de Adición Electrofílica 
2Orden de las reacciones de adición electrofílica 
3Reacciones típicas AdEx 
4Referencias 
Mecanismos de Adición Electrofílica[editar] 
La fuerza motriz de la reacción es la formación de un enlace covalente entre el electrófilo (que 
tiene un LUMO de baja energía) con los átomos de carbono insaturados, por medio del orbital π 
que los une, formando un enlace π de 2-electrones-3-centros. 
Si el electrófilo tiene carga positiva, parte de ella es transferida a los átomos de carbono. 
Adición electrofílica formando un complejo π 
 
Cuando el electrófilo es un átomo pequeño, como el ion hidrón (H+), no es posible un buen 
traslape entre el pequeño orbital 1s y el orbital pi del sustrato, el producto de la reacción es un 
carbocatión, con enlace σ de 2-electrones-2-centros entre un átomo de carbono y el átomo de 
hidrógeno. 
Adición electrofílica de un catión H+, formando un carbocatión 
 
En la etapa 2 de una Adición Electrofílica, el intermediario con carga positiva se combina con un 
nucleófilo, para formar un segundo enlace covalente. 
Segundo pasó en la adición electrofílica, involucrando intermediarios de 3-centros 
 
Segundo pasó en la adición electrofílica, involucrando carbocationes 
 
En las reacciones de adición electrofílica a carbono con un reactivo electrófilo asimétrico, laregioselectividad es importante, y suele estar determinada por la regla de Markovnikov. 
El ataque de un electrófilo al sistema π de un anillo aromático suele conducir a la sustitución 
electrofílica aromática en vez de una reacción de adición. 
Orden de las reacciones de adición electrofílica 
Generalmente, las reacciones de adición electrofílica son de segundo orden o bimoleculares, con 
etapa limitante en la formación del carbocatión o del intermediario de 3 centros. En este caso, la 
diferencia entre la etapa 1 y 2 del mecanismo de reacción es marcada, con lo que la reacción se 
denomina adición electrofílica bimolecular (AdE2 o AE2). Sin embargo, también se reportan 
cinéticas más complejas, que sugiera ser de tercer orden. La reacción en este caso es adición 
electrofílica termolecular ((AdE3 o AE3).1 
La reacción característica de los alquenos es la adición de sustancias al doble enlace, según la 
ecuación: 
 
 
 
La primera etapa de la reacción es la adición del protón al alqueno nucleófilo, para formar el 
carbocatión. En la segunda etapa, el carbocatión reacciona con el nucleófilo. 
 
 
 
La adición de electrófilos a alquenos hace posible la síntesis de muchas clases de compuestos: 
 
 
 
Halogenuros de alquilo, alcoholes, alcanos, dioles, eteres pueden ser sintetizados a partir de 
alquenos por reacciones de sustitución electrófila. El producto obtenido depende solamente del 
electrófilo y del nucleófilo usado en la reacción. 
4.3.1 Hidrogenación. 
Hidrogenación. Reacción química cuyo resultado es la adición de hidrógeno a un compuesto 
químico. Generalmente, el proceso implica temperatura elevada y relativamente presión alta en 
presencia de un catalizador. 
Definición 
También podemos definir la hidrogenación como la reacción química de hidrógeno con otra 
sustancia, generalmente un compuesto orgánico no saturado, y usualmente bajo la influencia de 
temperatura, presión, y catalizadores. Los objetivos habituales de esta reacción son compuestos 
orgánicos insaturados, como alquenos, alquinos, cetonas,nitrilos, y aminas. 
Antecedentes 
Se considera al químico francés Paul Sabatier el padre del proceso de hidrogenación. En 1897 
descubrió que la presencia de trazas de níquel facilitaba la adición de hidrógeno a moléculas de 
compuestos orgánicos gaseosos. Wilhelm Normann patentó en Alemania en 1902 y en Gran 
Bretaña en 1903 la hidrogenación de aceites líquidos mediante hidrógeno gaseoso, lo que fue el 
comienzo de la industria en todo el mundo. 
Proceso 
Presenta tres componentes: el sustrato insaturado, la fuente de hidrógeno y un catalizador 
metálico. La reacción se lleva a cabo a diferentes temperaturas y presiones dependiendo del 
sustrato y la actividad del catalizador. 
Las reacciones de hidrogenación incluyen: 
Adición de hidrógeno a moléculas reactivas. 
Incorporación de hidrógeno acompañado por ruptura de las moléculas iniciales (hidrogenolisis). 
Las reacciones en las cuales resultan la isomerización, la cyclización, etc. Otras reacciones que 
involucran hidrógeno molecular y catalizadores son la aminación reductora (hidroammonolisis) y 
la hidroformilación (reacción oxo). 
Tanto la hidrogenación como la hidrogenolisis necesitan catalizadores metálicos, puesto que sin su 
presencia el H2 no conseguiría reaccionar con ningún compuesto orgánico a velocidades 
apreciables. 
La hidrogenolisis es la separación del enlace C-X (X = O, S, N) mediante H2 para dar dos enlaces C-H 
y H-X. 
La cantidad de calor desprendida al hidrogenar un mol de un compuesto se llama calor de 
hidrogenación; es simplemente el H de la reacción, pero no se incluye el signo menos. El calor de 
hidrogenación de casi todo alqueno se aproxima bastante a un valor de 30 kcal por cada doble 
enlace del compuesto. 
Sustrato 
La adición de H2 a un alqueno produce un alcano en la reacción protípica: RCH=CH2 + H2 → 
RCH2CH3 (R = alquilo, arilo]]) 
La hidrogenación es sensible al impedimento estérico que explica la selectividad de la reacción con 
el vínculo exocíclico doble, pero no el doble enlace interno. Las dobles ligaduras de enlaces de 
fusión de anillos son difíciles de hidrogenar. 
Una característica importante de las hidrogenaciones de alquenos y alquinos, ya sea con catálisis 
homogénea o heterogénea, es que la adición de hidrógeno se produce con adición syn, en donde 
el hidrógeno se adiciona por el lado menos impedido. 
Termodinámica y mecanismos 
La hidrogenación es una reacción fuertemente exotérmica. En la hidrogenación de aceites 
vegetales y ácidos grasos, por ejemplo, el calor liberado es de aproximadamente 25 kcal por cada 
mol (105 kJ/mol), suficiente para elevar la temperatura del aceite de 1.6-1.7 °C por gota de 
número de yodo. El mecanismo de la hidrogenación de alquenos catalizada por metales ha sido 
ampliamente estudiado. 
RCH=CH2 + D2 → RCHDCH2D 
Los alquenos reaccionan con hidrógeno en presencia de un catalizador (platino, paladio), 
convirtiéndose en alcanos. La función del catalizador es la de romper el enlace H-H. Cada uno de 
los hidrógenos se une a un carbono del alqueno saturándolo. 
Tipos generales de hidrogenación 
Hidrogenación heterogénea (dos fases). 
Hidrogenación homogénea (una fase). 
En ambos casos, el catalizador provoca la adición de hidrógeno molecular, H,al doble enlace. 
Hidrogenación heterogénea 
Es el método clásico, todavía muy utilizado. El catalizador es algún metal dividido finamente, por lo 
común platino, paladio o níquel. Se agita una solución del alqueno bajo una ligera presión de 
hidrógeno gas en presencia de una pequeña cantidad del catalizador. La reacción es rápida y suave 
y, una vez completa, simplemente se filtra la solución del producto saturado del catalizador 
insoluble. 
Hidrogenación homogénea 
Mucho más moderna, ofrece una flexibilidad imposible de alcanzar con los catalizadores antiguos. 
Mediante modificaciones en los catalizadores, puede llevarse a cabo la hidrogenación con una 
selectividad sin precedente. Los catalizadores son complejos orgánicos de metales de transición, 
como rodio o iridio: por ejemplo, el catalizador de Wilkinson.Son solubles en disolventes orgánicos 
y la hidrogenación se efectúa así en una sola fase, la solución. Lo inconveniente del método está 
en la dificultad de separación del catalizador y el producto una vez terminada la reacción. 
Sin embargo, se están desarrollando métodos para evitar esta dificultad: el catalizador se une 
incorporado químicamente a un polímero sólido insoluble (una molécula gigante), lo que permite 
una filtración fácil al final de la reacción. De esta manera, la hidrogenación homogénea se 
convierte en heterogénea, pero el modo de acción parece permanecer igual. 
4.3.2 Adición de agua 
El agua es un ácido muy débil, con una concentración de protones insuficiente para iniciar la 
reacción de adición electrófila. Es necesario añadir al medio un ácido (H2SO4) para que la 
reacción tenga lugar. 
 
Esta reacción también es conocida como hidratación de alquenos y genera alcoholes. 
 
 
 
Esta reacción se realiza con ácido sulfúrio diluido 50% sulfúrico/H2O y no precisa de hidrólisis final. 
 
El mecanismo transcurre con formación de un carbocatión previa adición del protón al doble 
enlace. La hidratación de alquenos es Markovnikov, es decir, el protón se adiciona al carbono 
menos sustituido del alqueno (carbono con más hidrógenos). 
 
Etapa 1. Ataque del alqueno al protón (adición electrófila) 
 
 
Etapa 2. Ataque nucleófilo del agua al carbocatión formado 
 
 
 
Etapa 3. Desprotonación del alcohol. El agua actúa como base. 
 
 
 
Por el principio de Le Châtelier, al aumentar la concentración de un reactivo se produce el 
desplazamiento del equilibrio hacia el producto final. Para aumentar el rendimiento de esta 
reacción se puede añadir exceso de agua, provocando un deplazamiento del equilibrio hacia el 
alcohol final. 
4.3.2Oximercuriación– desmercuriación 
Los alquenos pueden hidratarse con acetato de mercurio acuoso seguido de reducción con 
borohidruro de sodio. Esta reacción produce alcoholes y sigue la regla de Markovnikov. 
 
 
 
 
El mecanismo de la reacción comienza con el ataque del doble enlace al ión +HgOAc procedente 
de la disociación del acetato de mercurio, formándose el ión mercurinio que abre por ataque del 
agua. El tratamiento con borohidruro de sodio reemplaza el mercurio por hidrógeno. 
 
Etapa 1. Ionización del acetato de mercurio 
 
 
 
Etapa 2. Adición electrófila al doble enlace 
 
 
 
Etapa 3. Apertura del ión mercurinio 
 
 
 
Etapa 4. Desprotonación del agua 
 
 
 
Etapa 5. Reducción del mercurio con borohidruro de sodio 
 
 
La regioquímica de la reacción corresponde con una adición Markovnikov de agua. En cuanto a la 
estereoquímica, el hidrógeno y el grupo hidroxilo se adicionan Anti. 
4.3.3. Hidroboración – oxidación 
H.C. Brown = P.N. 1979) estudió la reacción de hidroboración-oxidación de los alquenos. 
La hidroboración consiste en la adición de un enlace B-H del borano, BH3, a un alqueno, sin 
activación catalítica, para dar un organoborano intermedio RBH2, que tras su oxidación dará un 
alcohol 
 
El átomo de boro del borano tiene sólo 6 electrones de valencia quedándole un orbital p vacío; 
esto hace que sea un compuesto deficiente en electrones que por tanto se adicione bien a los 
electrones del alqueno. 
 
El BH3, es asequible comercialmente en disolución en éter o THF. En estos disolventes el borano se 
encuentra formando un complejo mediante una reacción ácido-base de Lewis con el oxígeno del 
éter, lo cual permite al boro adquirir la estructura electrónica de octete. 
 
Cuando el alqueno reacciona con dicho complejo, una molécula de BH3 se adiciona al doble 
enlace. Dado que el borano tiene 3 hidrógenos, la adición se da 3 veces y se forma un 
trialquilborano como producto de esta reacción. 
 
Por último, los trialquilboranos pueden oxidarse con H2O2 en medio acuoso básico para dar ROH. 
El resultado global de la hidroboración-oxidación es la adición de agua a un doble enlace. 
 
Mecanismo y orientación: Cuando se lleva a cabo esta reacción con un alqueno asimétrico se 
observa que el B y el H se unen al alqueno con estereoquímica syn y el boro se une al carbono 
menos sustituido. En el paso de oxidación el boro es sustituido por un hidroxilo con la misma 
estereoquímica lo que da por resultado una adición de agua al alqueno anti-Markovnikov. 
Por ejemplo: 
 
La hidroboración transcurre en un sólo paso. Puede considerarse que la reacción procede a través 
de un estado de transición cíclico de 4 átomos en el cual tanto el enlace C-H como el C-B se forman 
aproximadamente al mismo tiempo, lo que explica la estereoquímica "syn". 
 
El borano al tener el boro solamente 6 electrones de valencia es un potente electrófilo debido a su 
orbital p vacío. La interacción del borano con el alqueno = Nu) implica la transferencia parcial de 
electrones del alqueno al boro y esto hace que el E.T. cíclico sea polar, de tal manera que el boro 
queda con carga parcial = -) puesto que ha ganado electrones y los carbonos del alqueno quedan 
con carga parcial = +) puesto que lo han perdido. Por tanto en un alqueno asimétrico de los dos 
E.T. posibles se formará el que tenga la carga = +) sobre el C más sustituido, para lo cual el boro 
debe unirse al C menos sustituido. Esto explica la regioquímica observada para esta reacción. 
 
Además de los factores electrónicos el factor estérico también influye en la regioquímica 
observada. El boro se unirá con más facilidad al C menos impedido pues de este modo habrá 
menos impedimento estérico en el E.T. 
La reacción de hidroboración de alquenos es otro ejemplo de reacción estereoespecífica pues a 
partir de un determinado estereoisómero del compuesto de partida se obtiene un sólo 
estereoisómero = o un par de enantiómeros). 
 
 
4.3.4 Halogenación 
La halogenación del metano es una reacción que transcurre con formación de radicales libres y 
supone la sustitución de un hidrógeno por halógeno. 
 
Vamos a representar en un diagrama de energía vs coordenada de reacción, las dos etapas de 
propagación para la halogenación del metano. 
 
La primera etapa de propagación es la que limita la velocidad del proceso, tiene la mayor energía 
de activación. El el diagrama se representan reactivos, productos, intermedios y estados de 
transición para la halogenación radicalaria del metano. 
Al comparar las entalpías de las etapas de propagación de los diferentes halógenos, se observan 
importantes diferencias en los calores intercambiados. En el caso del flúor ambos pasos son 
exotérmicos (incluso la abstracción del hidrógeno) con un balance energético global de -103 
Kcal/mol. Las energías de activación de los estados de transición en esta reacción son muy bajos, 
este hecho lo convierte en el halógeno más reactivo. 
Al romper de forma homolítica el enlace C-H de un alcano se producen radicales alquilo y átomos 
de hidrógeno libres. La energía necesaria para que ocurra esta rotura se denomina energía de 
disocíación y es tanto menor cuanto más estable sea el radical formado. 
Como puede verse en las siguientes reacciones, la energía necesaria para romper un enlace C-H 
primario es muy superior a la requerida para romper el enlace C-H terciario. 
 
En el propano existen dos tipos de hidrógenos no equivalentes que pueden ser sustituidos por el 
halógeno, obteniéndose 1-cloropropano y 2-cloropropano. 
 
La proporción en que se obtienen estos productos depende de dos factores: número de 
hidrógenos que hay para sustituir por halógeno y estabilidad del radical formado. 
Número de hidrógenos 
Como el propano tiene 6 hidrógenos primarios y 2 secundarios, la proporción de productos 
debería ser 3 a 1. 
Estabilidad de radicales 
Sin embargo, los enlaces C-H secundarios son más débiles que los primarios y la sustracción de un 
hidrógeno secundario por parte del radical cloro es mas rápida que la de un primario 
(aproximadamente 4 veces más rápida). Estas diferencias en la velocidad de sustracción son 
debidas a la mayor estabilidad del radical secundario sobre el primario. Estos datos nos permiten 
calcular la proporción en la que se obtienen ambos productos. 
 
Velocidades relativas 
F (1: 1,2: 1,4), Cl (1: 4: 5), Br (1: 250: 6300). El primer número indica la velocidad con la que se 
sustituye un hidrógeno primario por el halógeno correspondiente. El segundo valor nos indica la 
velocidad de sustitución de un hidrógeno secundario por halógeno. El tercer valor se aplica a 
hidrógenos terciarios. 
Selectividad y reactividad 
Cuanto más reactivo es el halógeno, menos distingue entre hidrógenos primarios, secundarios o 
terciarios. El flúor halógena casi por igual los tres tipos de hidrógenos y se dice que es poco 
selectivo. Por el contrario el bromo es muy poco reactivo y busca los hidrógenos más fáciles de 
arrancar, (los terciarios) y los sustituye 6300 veces más rápido que los primarios. Se dice de él que 
es muy selectivo. 
 
La baja reactividad del bromo hace que tenga una elevada selectividad, halogenando de forma 
muy mayoritaria la posición secundaria frente a la primaria. Como puede observarse el cloro es 
mucho menos selectivo. 
4.3.3 Ozonólisis 
Los alquenos reaccionan con ozono para formar aldehídos, cetonas o mezclas de ambos después 
de una etapa de reducción. 
 
 
 
La ozonólisis rompe los alquenos, uniéndose cada carbono del alqueno a un oxígeno del ozono, el 
tercer oxígeno reacciona con el reductor. 
 
 
 
La ozonólisis es un método importante para preparar aldehídos y cetonas, pero también se puede 
utilizar como método analítico para determinar alquenos. Conocidos los productos de la 
ozonólisis se puede determinar la estructura del alqueno. 
 
Determina la estructuradel alqueno que produce ciclohexanona y metanal en relación equimolar 
al romper con ozono. 
 
 
 
El mecanismo de la ozonólisis consiste en una reacción 1,3-dipolar entre el ozono (dipolo) y un 
alqueno (dipolarófilo) para formar el molozónido que rompe mediante la retro-1.3-dipolar 
generando nuevos dipolo y dipolarófilo, que mediante una nueva 1,3-dipolar forman el ozónido. 
El ozónido rompe en la etapa de reducción dejando libres los carbonilos 
 
 
4.4 Propiedades y reacciones de alquinos 
Los alquinos son hidrocarburos que contienen enlaces triples carbono-carbono. La fórmula 
molecular general para alquinos acíclicos es CnH2n-2 y su grado de insaturación es dos. El 
acetileno o etino es el alquino más simple, fue descubierto por Berthelot en 1862. 
 
Regla 1. Los alquinos responden a la fórmula CnH2n-2 y se nombran sustituyendo el sufijo -ano del 
alca-no con igual número de carbonos por -ino. 
 
 
 
Los alquinos tienen unas propiedades físicas similares a los alcanos y alquenos. Son poco solubles 
en agua, tienen una baja densidad y presentan bajos puntos de ebullición. Sin embargo, los 
alquinos son más polares debido a la mayor atracción que ejerce un carbono sp sobre los 
electrones, comparado con un carbono sp3 o sp2. 
El enlace carbono - hidrógeno de alquinos terminales está polarizado y muestra una ligera 
tendencia a ionizarse. 
 
 
El Hidrógeno del propino es débilmente ácido, con un pKa = 25. Utilizando bases fuertes (NaH, 
LDA, NH2-) se puede desprotonar, obteniéndose su base conjugada -propinil sodio- una especie 
muy básica y nucleófila. 
 
Como vimos en el punto anterior, los alquinos terminales presentan hidrógenos ácidos que 
pueden ser arrancados por bases fuertes, formando acetiluros (base conjugada del alquino). Los 
acetiluros son buenos nucleófilos y dan mecanismos de sustitución nucleófila con sustratos 
primarios. 
 
 
Los alquinos se pueden preparar mediante doble deshidrohalogenación de dihaloalcanos vecinales 
o geminales. 
 
Doble eliminación a partir de dihaloalcanos geminales 
 
 
Los alquinos se hidrogenan con dos equivalentes de hidrógeno, en presencia de un catalizador 
metálico finamente dividido, para formar alcanos. Los catalizadores más utilizados son: platino, 
paladio, rodio.. 
 
 
La hidrogenación de los alquinos a alcanos transcurre a través de un intermedio que es el alqueno. 
Es posible parar la hidrogenación en el alqueno empleando un catalizador de paladio envenenado, 
llamado catalizador de Lindlar. 
Los venenos disminuyen la actividad del catalizador y permiten parar la hidrogenación en el 
alqueno. 
 
 
Una alternativa a la hidrogenación con el catalizador de Lindlar es la reducción de alquinos con 
sodio o litio en amoniaco líquido, la diferencia radica en el alqueno obtenido. Así, la 
hidrogenación con el catalizador de Lindlar produce alquenos cis, mientras la hidrogenación con 
sodio en amoniaco líquido genera alquenos trans. 
 
La reducción monoelectrónica transcurre a través de un intermedio llamado anión-radical. La 
protonación del anión con el amoniaco produce la hidrogenación del alqueno. 
 
 
Los alquinos reaccionan con ácido sulfúrico acuoso en presencia de un catalizador de mercurio 
para formar enoles. El enol isomeriza (tautomeriza) rápidamente en las condiciones de reacción 
para dar aldehídos o cetonas. 
 
 
La hidroboración es la hidratación antiMarkovnikov de un alquino. Como reactivo se emplea un 
borano impedido (diciclohexilborano o diisoamilborano) obteniéndose un enol que tautomeriza a 
aldehído o cetona. Los alquinos terminales dan lugar a aldehídos los internos a cetonas. 
 
 
De forma similar a los alquenos, los alquinos adicionan haluros de hidrógeno (HBr, HCl, HI) al triple 
enlace para formar haluros de alquenilo. 
 
El mecanismo de la reacción transcurre a través de un carbocatión, formado en el carbono más 
sustituido del triple enlace. Por tanto, se trata de una reacción regioselectiva que sigue la regla de 
Markovnikov, adicionando el halógeno al carbono más sustituido del alquino. 
 
 
Los alquinos reaccionan con cloro y bromo para formar tetrahaloalcanos. El triple enlace adiciona 
dos moléculas de halógeno, aunque es posible parar la reacción en el alqueno añadiendo un sólo 
equivalente del halógeno. 
 
 
Los alquinos reaccionan con ozono para formar ácidos carboxílicos. En esta reacción se produce la 
ruptura del triple enlace, transformándose cada carbono del alquino en el grupo carboxílico. 
 
 
4.4.1. Hidratación de alquinos 
Los alquinos reaccionan con ácido sulfúrico acuoso en presencia de un catalizador de mercurio 
para formar enoles. El enol isomeriza (tautomeriza) rápidamente en las condiciones de reacción 
para dar aldehídos o cetonas. 
 
 
 
Etapa 1. Adición electrófila. El protón se adiciona al triple enlace, uniéndose al carbono menos 
sustituido. 
 
 
 
Etapa 2. El agua captura el carbocatión formado en el paso anterior. 
 
 
 
Etapa 3. Desprotonación del agua, formándose el enol 
 
 
 
Etapa 4. Tautomería ceto-enol 
 
 
 
4.5 Usos de hidrocarburos alifáticos 
Los hidrocarburos alifáticos son los compuestos orgánicos no derivados del benceno. Están 
formados por átomos de carbono e hidrógeno, formando cadenas, las cuales pueden ser abiertas 
o cerradas. 
Los hidrocarburos pueden encontrarse unidos por enlaces simples, dobles o triples. Como el 
carbono es tretavalente, está compartiendo dos electrones en cada enlace, y el hidrógeno, que 
solamente tiene un electrón, sólo necesita un enlace para poder juntarse con el carbono. 
Los hidrocarburos alifáticos son ampliamente utilizados como disolventes, pues pueden disolver 
sustancias aceitosas, grasas, resinas o incluso caucho y otras sustancias, hecho muy útil en la 
industria de obtención de sustancias como pinturas, pegamentos, y un largo etc., así como 
también son de gran utilidad en la síntesis en química orgánica, donde son a menudo utilizados 
como materia prima. 
Dentro del grupo de hidrocarburos alifáticos de cadena abierta tenemos a los alcanos, alquenos y 
alquinos, diferentes en base a la naturaleza de sus enlaces, y dentro del grupo de hidrocarburos de 
cadena cerrada, tendremos a aquellos compuestos que se cierran su cadena formando un anillo 
sin ser derivados del benceno, como por ejemplo, los cicloalcanos. 
Los hidrocarburos alifáticos pueden ser “no saturados”, en los casos de las cadenas unidas con 
dobles o triples enlaces, o saturados, cuando todos los enlaces que conforman la molécula son de 
tipo simple. 
Los hidrocarburos alifáticos se subdividen en: alcanos, alquenos y alquinos. 
Alcanos: Son hidrocarburos alifáticos, también conocidos como de cadena abierta, constituidos 
por carbonos e hidrógenos unidos por enlaces sencillos. 
Responden a la fórmula CnH2n+2, de donde n es el número de carbonos. Para nominar a este tipo 
de hidrocarburos, se debe ver el número de carbonos que posea la cadena, de manera que 
podamos anteponer el prefijo griego (met, et, prop, but, etc), añadiendo la terminación –ano. 
Los primeros de la serie son: 
Metano: CH4 
Etano: CH3-CH3 
Propano: CH3-CH2-CH3 
Butano: CH3-CH2-CH2-CH3 
Los hidrocarburos alifáticos saturados, siguen la fórmula de tipo CnH2n+2, de donde n hace 
referencia al número de átomos de carbono. Estos compuestos que poseen el mismo grupo 
funcional (el enlace), pero tienen diferente número de átomos, forman lo que se conoce como 
serie homóloga. 
Cuando los hidrocarburos pierden un átomo de hidrógeno, se forman un radical, el cual se nómina 
de la misma manera pero cambiando la terminación –ano, por –ilo ( si nombramos el nombre 
aisladamente) o –il ( si se encuentra formando parte de un compuesto), por ejemplo: 
CH3 → metilo 
CH3-CH2 → etilo 
CH3-CH2-CH2 → propilo. 
Alquenos: Son hidrocarburos alifáticos que no se encuentran saturados, en cuya molécula se 
encuentrapresente un doble enlace. Responden a la fórmula CnH2n, donde n es el número de 
carbonos. Se nombran como los alcanos pero cambiando la terminación –ano, por –eno. 
Alquinos: Son hidrocarburos alifáticos no saturados, que siguen la fórmula CnH2n-2, en cuya 
estructura se encuentra presente un triple enlace. Se nombran igual que los alcanos o alquenos, 
pero cambiando la terminación por –ino. 
Los hidrocarburos alifáticos cíclicos son los compuestos orgánicos que se encuentran formando un 
ciclo, representado con formas geométricas que dependen del número de carbonos que 
constituyan a la molécula. 
Estos se nombran anteponiendo el prefijo –ciclo, a nombre del hidrocarburo, como por ejemplo, 
ciclobutano, ciclopropano, etc.