Química_Orgánica_Estructura_y_Reactividad_Tomo_1_Seyhan_Ege_3_ed

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VALORES DE pKa 
Ácido pKa Base conjugada
–9
–9
–7,3
–7
–3,6
–2,4
–1,7
–1,3
0,64
1,3
2,8
3,2
3,4
3,7
4,2
4,6
4,8
5,2
6,5
7,2
7,8
9,0
H2SO4
HI
CH3CCH3
CH3CH2OCH2CH3
CHCl2COH
O
CH2ClCOH
Ácido más fuerte
OH
HCl
H
CH3CH2OH
H
H3O+
HNO3
CCl3COH
O
O
HF
O2N COH
O
HCOH
O
COH
O
NH3
CH3COH
O
N H
H2CO3
O2N OH
SH
CH3CCH2CCH3
O O
+
+
+
+
+
HSO4–
I–
CH3CCH3
CH3CH2OCH2CH3
CHCl2CO–
O
CH2ClCO–
Base más débil
O
Cl–
CH3CH2OH
H2O
NO3–
CCl3CO–
O
O
F–
O2N CO–
O
HCO–
O
CO–
O
NH2
CH3CO–
O
N
HCO3–
O2N O–
S–
CH3CCHCCH3
O O
–
VALORES DE pKa (continuación) 
Ácido pKa Base conjugada
9,1
9,4
9,8
10,0
10,2
10,2
10,5
10,6
11,0
15,0
15,0
15,5
15,7
17
19
19
23
25
26
35
36
36
41
43
49
HCN
NH4+
(CH3)3NH+
OH
HCO3–
CH3NO2
CH3CH2SH
CH3NH3+
CH3CCH2COCH2CH3
O O
H H
HH
H H
CH3CNH2
O
CH3OH
H2O
CH3CH2OH
CH3 C OH
CH3
CH3
CH3CCH3
O
CHCl3
HC CH
H2
NH3
CH2 CH2
CH3
HH
H H
H H
CH4
CH3COCH2CH3
O
Ácido más débil
CN–
NH3
(CH3)3N
O–
CO32–
CH2NO2
CH3CH2S–
CH3NH2
CH3CCHCOCH2CH3
O O
HH
H H
CH3CNH
O
CH3O–
OH–
CH3CH2O–
CH3 C O–
CH3
CH3
CH3CCH2
O
CCl3
HC C–
H–
NH2–
CH2 CH–
CH2
HH
H
H H
CH3–
CH2COCH2CH3
O
Base más fuerte
–
–
–
–
–
–
–
–
H
 
Química 
Orgánica
T O M O 1
E S T R U C T U R A Y R E A C T I V I D A D
Seyhan Ege
 EREV RTÉS A
E D I T O R I A L R E V E R T É , S . A .
B a r c e l o n a - B o g o t á - B u e n o s A i r e s - C a r a c a s - M é x i c o
The University of Michigan
Título de la obra original:
Organic Chemistry, Structure and Reactivity. Third Edition
Edición original en lengua inglesa publicada por:
D. C. Heath and Company, Lexington, MA 02173
Copyright © by D. C. Heath and Company
Versión española por:
Dr. Jaume Farràs
Dr. Jorge García
Dr. Fèlix Urpí
Profesores Titulares de Química Orgánica
Departamento de Química Orgánica
Universidad de Barcelona
Propiedad de:
EDITORIAL REVERTÉ, S.A.
Loreto, 13-15, Local B
08029 Barcelona
Reservados todos los derechos. La reproducción total o parcial de esta obra, por cual-quier medio o proced-
imiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella medi-
ante alquiler o préstamo públicos, queda ri-gurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del
copyright, bajo las sanciones establecidas por las leyes. 
Edición en español: 
© Editorial Reverté, S. A. 
 
Edición en papel 
ISBN: 978-84-291-8025-1 Tomo I 
ISBN: 978-84-291-8026-8 Tomo II 
ISBN: 978-84-291-7067-2 Obra completa 
 
Edición e-book (PDF) 
ISBN: 978-84-291-9225-4 Tomo I 
ISBN: 978-84-291-9461-6 Tomo II 
# 1183 
A mis profesores y mis estudiantes
VII
El espíritu pedagógico de Química Orgánica: Estructura y Reactividad es el de
educar a los estudiantes en la reflexión personal sobre la química orgánica. Lejos
de la memorización de una lista de reacciones, el único medio para aprender real-
mente química orgánica consiste en el desarrollo de una actitud activa que permita
la comprensión práctica de las causas que originan los cambios químicos. Todas las
ediciones de este libro han hecho especial hincapié en los temas más importantes,
volviendo una y otra vez sobre los conceptos fundamentales. De esta manera se
consigue que los estudiantes piensen como verdaderos químicos a la hora de pre-
decir la reactividad de una estructura y que, como ellos mismos confiesan, asimilen
una nueva forma de analizar los problemas, los datos experimentales, de razonar
por analogía y, en definitiva, de pensar, que cambia su disposición frente al estu-
dio.
Como en las dos ediciones anteriores, esta tercera edición de Química Orgáni-
ca: Estructura y Reactividad pretende inculcar rápidamente a los estudiantes la
idea de que la estructura de un compuesto determina su reactividad y, con este
propósito, se ha mantenido la organización de la segunda edición. La mayor parte
de los conceptos fundamentales se presentan en los seis capítulos iniciales. Los as-
pectos relacionados con la estructura y la reactividad que introducen las nociones
básicas sobre estructura y enlace se abordan en los dos primeros capítulos. Así los
estudiantes se familiarizan rápidamente con los conceptos de conectividad e iso-
mería, la relación entre estructura y propiedades físicas, las características más re-
levantes de los grupos funcionales y la descripción orbitálica del enlace. 
El Capítulo 3, el primero dedicado a la reactividad, aprovecha el carácter ácido
o básico de los compuestos orgánicos para centrar la atención en las reacciones de
protonación y desprotonación. La resolución de los problemas de acidez y basici-
dad permite que los estudiantes desarrollen su capacidad para predecir la reactivi-
dad de un compuesto tal y como lo hacen los químicos: analizando su estructura y
aplicando conceptos fundamentales (radios atómicos e iónicos, estabilización por
resonancia, valores de pKa por ejemplo). En este capítulo también se introducen
las ideas básicas sobre las relaciones energéticas, la estabilidad relativa de las es-
pecies, los equilibrios, la entalpía, la entropía, la energía libre y los mecanismos de
las reacciones orgánicas y su representación. Por otra parte, los estudiantes entran
en contacto con reacciones que constituyen la piedra angular de numerosas trans-
formaciones que se describen más adelante.
El Capítulo 4 está dedicado al análisis de los conceptos de nucleofilia y electro-
filia utilizando los conceptos, el lenguaje y el simbolismo descritos en el Capítulo
3. Las reacciones del clorometano con el ion hidróxido y del bromuro de hidróge-
no con el propeno sirven como ejemplos para presentar conceptos cinéticos, ideas
sobre caminos e intermedios de reacción y el problema de la regioselectividad, 
El Capítulo 5 trata de la nomenclatura y análisis conformacional de los alcanos
y cicloalcanos. La estereoisomería se trata en el Capítulo 6.
PREFACIO
VIII
PREFACIO
De esta manera al final de estos seis primeros capítulos los estudiantes deben
haber asimilado los conceptos imprescindibles para entender la química que se
describe en el resto del libro. Por último, cabe señalar que la existencia de nume-
rosas referencias cruzadas confiere al texto una gran flexibilidad cuando se plantea
la posibilidad de alterar el orden de los temas. Hay quien, por ejemplo, explica la
sustitución electrófila aromática (Capítulo 19) a continuación del Capítulo 6.
CARACTERÍSTICAS DE LA TERCERA EDICIÓN
Se han mantenido los detalles pedagógicos de ayuda al aprendizaje introducidos
en la segunda edición.
Enfasis en el proceso
Esta tercera edición, al igual que las anteriores, está concebida para que se entien-
da la reactividad y no para que se adquiera un conocimiento enciclopédico de las
reacciones. El principal problema al que se enfrentan los estudiantes es el de me-
morizar un exceso de información sin desarrollar la capacidad para predecir el re-
sultado de una nueva reacción. La capacidad de pensar por sí mismos es un logro
muy valioso para seguir cursos avanzados de química y de otras materias con una
importante componente de química. Una comprensión profunda de los mecanis-
mos de las principales reacciones permite que los estudiantes apliquen los princi-
pios que han aprendido y les da la suficiente confianza para abordar situaciones
más complejas. Personalmente prefiero enseñar a alumnos seguros de sus posibi-
lidades que a otros saturados por una gran masa de conocimientos no digerida.
Una vez que se han asimilado las líneas fundamentales del razonamiento en quí-
mica resulta sencillo que cada profesor pueda explicar las reacciones que conside-
re más oportunas.
La extensión de este libro es, pues, el resultado de la explicación meticulosa de
unas pocas reacciones que incluye la descripción detallada de sus mecanismos, me-
canismos que han sido elegidos por su carácter paradigmático. Mi propia experien-
cia me ha convencido de que únicamenteesta aproximación proporciona a los
estudiantes el método que necesitan para aprender un tema que al principio se
percibe como arduo.
¿Tiene éxito este enfoque? Los comentarios y las opiniones de los estudiantes
han sido tan positivos que me han animado a mantener el mismo enfoque en las
tres ediciones. Estoy particularmente satisfecho con los informes de otros centros
sobre las óptimas calificaciones en los exámenes de la ACS de final de año que han
obtenido los estudiantes que han seguido este texto, los cuales incluso han llegado
a quejarse de la facilidad de las pruebas. Si este libro se utiliza en el sentido como
ha sido pensado, los estudiantes llegan a disfrutar y a progresar por sí mismos. No
hace falta decir que ello constituye la máxima satisfacción para cualquier profesor. 
Visualización de la reacción
En esta como en las anteriores ediciones se analizan detalladamente los mecanis-
mos de cada tipo de reacción, descritos en los recuadros titulados "Visualización
de la reacción". Los estudiantes deben desarrollar su imaginación y seguir todo el
proceso con una mentalidad crítica y con este fin se han utilizado cuatro colores
para destacar los aspectos más significativos. Así, las especies ácidas o electrófilas
se indican en rojo, las básicas o nucleófilas en azul y los grupos salientes en gris. El
color también se ha utilizado para indicar cuando especies reactivas se convierten
en nuevas especies reactivas tras una reacción, poniendo así de manifiesto la re-
versibilidad de muchos procesos, especialmente las reacciones ácido-base.
IX
PREFACIO
Nueva química
Respecto a las anteriores ediciones la tercera edición hace más hincapié en el con-
cepto de conectividad y en la manera como pueden elucidarse las fórmulas estruc-
turales de un compuesto a partir de su fórmula molecular. También se incluyen
por primera vez aspectos nuevos como la oxidación de Swern, la estereoquímica
de las reacciones de los grupos carbonilo, la química del dieno de Danishefsky, la
de los fullerenos, la de los radicales derivados de los compuestos fluorocarbonados
responsables de la destrucción de la capa de ozono o, por ejemplo, el uso de car-
bohidratos como materiales de partida quirales.
Uso de ejemplos biológicos para ilustrar reacciones químicas
Esta tercera edición, así como ocurría en las anteriores, utiliza ejemplos de tipo
biológico para ilustrar reacciones químicas. Las reacciones de alquilación a un ni-
vel biológico sirven como ejemplo de la sustitución nucleófila en el Capítulo 4.
Más adelante, en el Capítulo 7, la misma reacción permite comprobar que la es-
tructura de los grupos salientes es muy variada. La química de las iminas del Ca-
pítulo 13 se ilustra con la descripción del papel de la vitamina B6 en las reacciones
de transaminación catalíticas. Asimismo, los problemas inciden una vez más en la
relación entre química y biología.
Método para la resolución de problemas
Como consecuencia de mi experiencia docente he llegado a la conclusión de que
el medio más adecuado para que los estudiantes desarrollen su capacidad intelec-
tual consiste en inducirles a analizar los problemas de una manera sistemática. Las
secciones Método para la resolución de problemas, una novedad que incorpora
este libro, proponen una aproximación sistemática a la resolución de problemas en
química orgánica y describen los razonamientos que conducen a la solución.
* En el Capítulo 1 se introduce la idea de que un análisis por etapas permite re-
solver un problema en química. Dicho análisis se articula alrededor de una se-
rie de preguntas que los propios estudiantes pueden formularse de una manera
sistemática.
* El análisis retrosintético aplicado a algunas secuencias sintéticas sencillas se
muestra en el Capítulo 4.
* El tipo de cuestiones que hace posible la predicción del producto de una reac-
ción y la transformación de un material de partida en el producto deseado se
describe en el Capítulo 7. No todas las preguntas pueden aplicarse a todos los
problemas pero constituyen etapas de los procesos de decisión sobre el uso de
los datos que da el problema.
* El mismo método se aplica en el Capítulo 9 a la descripción de mecanismos.
Con el fin de afianzar esta práctica, en la mayoría de los capítulos se resuelve
un problema utilizando las mismas preguntas.
* La Guía de Estudio sigue la aproximación sistemática descrita en el libro apli-
cándolo a algunos de los problemas del final de cada capítulo.
Problemas
En la medida de lo posible intentamos utilizar ejemplos de la literatura más recien-
te para las preguntas de los exámenes e informamos a los estudiantes que los pro-
blemas que tienen ante ellos son casos reales con los que se enfrentan los
científicos en su investigación hoy en día. La elección de los problemas del texto,
muchos de los cuales son nuevos, responde a la misma filosofía. Excepto unos po-
cos problemas básicos el resto intenta ser un reflejo de la química orgánica en la
actualidad.
X
PREFACIO
Esquemas conceptuales
Los esquemas conceptuales que aparecen en la Guía de Estudio exponen abrevia-
damente las principales ideas y han sido concebidos con el objeto de organizar y
resumir los temas desarrollados. Las notas en los márgenes del texto indican los
esquemas a los que el estudiante puede dirigirse. Si bien los esquemas conceptua-
les suponen por sí solos una ayuda a los estudiantes, es preciso animarles a que los
estudien y creen sus propios esquemas puesto que su elaboración exige profundi-
zar y relacionar los diferentes temas abandonando ideas preconcebidas o excesi-
vamente simples. Conforme a mi experiencia, los estudiantes que han seguido este
método para organizar sus apuntes han encontrado que los esquemas conceptua-
les son, además de útiles, divertidos. Animar a los alumnos a estudiar de esta ma-
nera facilita un mejor conocimiento de la química orgánica y desarrolla su
capacidad de relación.
Se ha puesto a disposición de los profesores un paquete de transparencias ori-
ginales que abarcan los esquemas conceptuales que aparecen en la Guía de Estu-
dio.
Libro de ejercicios
Una novedad de la tercera edición es la introducción en la Guía de Estudio de un
libro de ejercicios para los Capítulos 1-9 y 11, 13, 14, 16 y 19 que se indica mediante
notas en los márgenes del texto. Estos ejercicios pretenden insistir y recordar a los
estudiantes las ideas explicadas en capítulos anteriores expuestas en contextos di-
ferentes antes de avanzar en el temario. Es importante que los estudiantes se den
cuenta de que muchas reacciones que a primera vista parecen completamente di-
ferentes pueden relacionarse por sus similitudes mecanísticas. Es de esperar que
la resolución de los problemas facilitará una dedicación activa a la búsqueda de las
relaciones estructurales. No se facilitan las soluciones de los ejercicios, de manera
que es conveniente que se resuelvan en común para que se discutan todos los in-
terrogantes que plantean. Para resolver estos ejercicios los estudiantes deben de
ser capaces de analizar toda la información que se da y sugerir sus propias solucio-
nes a problemas que versan sobre estructuras completamente nuevas para las que
no tienen una respuesta evidente. Si consiguen familiarizarse con este proceso al-
canzan una confianza en sí mismos que constituye uno de los principales logros de
su estudio de la química orgánica.
Uso de cuatro colores
Si bien el uso de tintas de cuatro colores se ha concentrado en los apartados "Vi-
sualización de la reacción", se ha recurrido al color para destacar algunas figuras
y para subrayar algunas características estructurales importantes. Por ejemplo, el
rojo y el verde se han utilizado para destacar las relaciones estereoquímicas en las
secciones de introducción a la estereoquímica. 
Resúmenes
A lo largo del texto, junto a los esquemas conceptuales de la Guía de Estudio, apa-
recen otras dos clases de resúmenes:
* Un resumen al final de cada capítulo reúne los principales conceptos tratados
en él.
* Las tablas al final de cadacapítulo resumen las reacciones que aparecen en el
capítulo. No se pretende que sirvan para memorizan los contenidos del capítu-
lo sino más bien para que ayuden a visualizar todas las etapas de cada reacción,
indicando las especies reactivas, los intermedios y la estereoquímica. Estas ta-
blas son especialmente útiles cuando se utilizan junto con los esquemas concep-
tuales de la Guía de Estudio.
XI
PREFACIO
Referencias cruzadas
La tercera edición contiene un sistema de referencias cruzadas con el número de
la página que hacen posible que tanto estudiantes como profesores localicen los
temas relacionados con rapidez.
"ESTRUCTURA Y REACTIVIDAD" COMO BASE DEL CURSO DEL PRIMER AÑO
Desde 1989 los nuevos alumnos que han eligido química en la High School tienen
la oportunidad de empezar sus estudios de química en la University of Michigan
con un curso denominado "Estructura y reactividad". Cada otoño aproximada-
mente setecientos de los mil cien alumnos del curso tienen su primer contacto con
la química a un nivel universitario de una nueva manera. "Estructura y reactivi-
dad" presenta conceptos fundamentales de la química en el contexto de los meca-
nismos de la química orgánica. En este curso se insiste en la manera como los
químicos razonan los resultados experimentales y desarrollan modelos teóricos
cada vez más sofisticados que permiten correlacionarlos y explicarlos. Se anima a
los estudiantes a que desarrollen su propia capacidad para resolver cuestiones re-
lacionadas con la estructura y la reactividad de sistemas desconocidos tomando
como base datos cuantitativos tales como valores de pKa, energías de activación o
velocidades de reacción. Asimismo se pretende que los estudiantes cobren con-
ciencia de que existe una única interpretación molecular que permite explicar fe-
nómenos tan dispares como los biológicos o los relacionados con las propiedades
de los materiales. Las clases teóricas se complementan con cursos prácticos en los
laboratorios que ayudan a reforzar la capacidad de cada alumno para resolver pro-
blemas. Los alumnos tienen también la opción de iniciar sus estudios con un curso
que dura un semestre, "Principios" (se imparte aproximadamente a mil quinientos
alumnos) para continuar con "Estructura y reactividad" en el segundo semestre
del primer año. "Estructura y reactividad" dura dos semestre y trata de los funda-
mentos de química orgánica necesarios para poder seguir estudios de química, bio-
logía, ingeniería química o de preparación para medicina.
El estrecho contacto con este tipo de alumnos ha resultado muy útil para ayu-
darme a reconocer ciertos malentendidos sobre los fenómenos moleculares. Aho-
ra soy consciente de que la mayor parte de los alumnos llegan a la universidad con
ideas erróneas, aunque pocos sean capaces de articularlas con claridad. En conjun-
to estoy satisfecho de la buena acogida que esta nueva manera de iniciar el estudio
de la química ha tenido entre los estudiantes tal y como han puesto de manifiesto
evaluaciones independientes sobre el programa de innovación pedagógica en mar-
cha.
SUPLEMENTOS
Guía de estudio
Roberta K. Kleinman de la Lock Haven University, Pennsylvania, y Marjorie L.
C. Carter de la Eastern Michigan University han colaborado conmigo en la elabo-
ración de la Guía de Estudio. Su ayuda ha resultado fundamental, especialmente
la de Roberta Kleinman, quien, por sus profundos conocimientos informáticos, ha
sido la responsable de elaborar el material seleccionado para poder ser introduci-
do en un ordenador. Como en ediciones anteriores, esta tercera edición contiene
soluciones detalladas de todos los problemas del texto junto a las correspondientes
explicaciones de los razonamientos que permiten resolver cada uno de ellos. Las
respuestas incluyen numerosas representaciones tridimensionales. Alguno de los
problemas de esta edición ha sido resuelto siguiendo las cuestiones planteadas en
las secciones de Método para la resolución de problemas del texto con el objetivo
de facilitar a los estudiantes la comprensión de este enfoque. 
XII
PREFACIO
Los esquemas conceptuales, las tablas que resumen los vínculos entre las ideas
básicas de cada sección o parte de sección constituyen una forma nueva para repa-
sar y ponerlas en práctica. Las anotaciones en los márgenes del texto indican a los
estudiantes los esquemas conceptuales más importantes de la Guía de estudio y los
ejercicios del nuevo libro de problemas, problemas adicionales de revisión que no
tienen respuesta en la Guía de Estudio.
Transparencias originales
Se dispone de una serie de Transparencias originales que cubren los esquemas con-
ceptuales de la Guía de Estudio para uso del profesor en clase.
Transparencias
Se pone a disposición de los organismos docentes que adopten este libro como tex-
to oficial una colección completa de Transparencias (8,5 × 11"), muchas de ellas en
color. Estas transparencias reproducen las principales figuras y estructuras del tex-
to, incluyendo espectros, orbitales moleculares, modelos moleculares, estereoquí-
mica y mecanismos de reacción. Es conveniente destacar que se incluyen dos
mapas de densidad electrónica en color, obtenidos por Roberta Kleinman con el
programa Personal CAChe, que muestran la interacción del ion hidróxido con el
clorometano y la del bromuro de hidrógeno con el propeno.
Software 
Se dispone de diferentes programas de software. Para obtener más información y
discos de demostración se puede contactar con el Marketing Department en D. C.
Heath, 1-800-235-3565.
AGRADECIMIENTOS
Son muchos los que han contribuido a la tercera edición de este libro. En particu-
lar, Brian Coppola ha sido de entre todos mis colegas de la University of Michigan
quien más ha influido en la evolución de mis ideas sobre la pedagogía de la quími-
ca orgánica y, por lo tanto, en la elaboración de este texto. Es un profesor magní-
fico y creativo, constantemente preocupado por encontrar nuevas vías para
introducir a los estudiantes en el lenguaje químico, el fundamento de los mecanis-
mos y la relación entre reacciones en apariencia dispares y sin ningún punto en co-
mún. He tenido la oportunidad de impartir con él el curso de "Estructura y
reactividad" y evaluar los exámenes que nosotros mismos habíamos puesto con el
fin de comprobar si realmente alcanzaban los objetivos que nos habíamos pro-
puesto. Asimismo dirigimos un seminario informal abierto a todo aquel que de-
seaba participar en el siempre fascinante debate de cómo los estudiantes aprenden
o desgraciadamente no aprenden química. Es un crítico implacable y como tal a él
he recurrido cuando he necesitado un consejo. Por ello muchas de sus ideas e in-
novaciones se han incorporado a este libro; en concreto, a él se debe el conjunto
de los ejercicios de la Guía de Estudio. Por otra parte, su participación en la do-
cencia y en la evaluación de los nuevos cursos ha sido esencial para la puesta a pun-
to del nuevo currículum de la University of Michigan. Por todo ello le estoy
sumamente agradecido. 
Las correcciones y sugerencias de los profesores y estudiantes que han utiliza-
do el libro han sido especialmente valiosas. En este sentido deseo agradecer la co-
laboración de Richard Lawton, William Pearson y John Wiseman de la University
of Michigan, Jeffrey Moore de la University of Illinois, David Reingold del Juniata
College y David Todd del Worcester Polytechnic Institute. A Stanley Winters del
Goldenwest College debo comentarios muy interesantes tanto sobre el texto como
sobre la Guía de Estudio. A Derek Horton, ahora en la American University, de-
seo agradecer su revisión crítica del capítulo dedicado a los carbohidratos. Anne
XIII
PREFACIO
Sommer puso a mi disposición cuando todavía era una estudiante su aguda vista
para detectar errores tipográficos y su mente crítica para insistir en una presenta-
ción más clara de algunos conceptos. A ella se debe la corrección de la última ver-
sión de la Guía de Estudio.
El Dr. Alex Aisen del Department of Radiology de la Universityof Michigan
me facilitó información sobre resonancia magnética nuclear y la fotografía que
aparece en la página 455 del texto. Torin Dewey, un antiguo alumno que ahora
está realizando estudios de postdoctorado en el Massachusetts Institute of Tech-
nology, registró la mayor parte de los espectros de resonancia magnética nuclear
de protón. Por último y por lo que respecta a los espectros que ilustran las técnicas
espectroscópicas de resonancia magnética nuclear e infrarrojo de transformada de
Fourier quiero agradecer la ayuda de Frank Parker y James Windak.
También estoy profundamente reconocido a todos aquellos que habiendo uti-
lizado la segunda edición de este texto me han hecho llegar sus comentarios y su-
gerencias: George B. Clemans de la Bowling Green State University, Thomas A.
Dix de la University of California-Irvine, David Eck de la Sonoma State Univer-
sity, James P. Hagen de la University of Nebraska-Omaha, Viresh H. Rawal de la
Ohio State University, Robert Walkup de la Texas Tech University, Joseph W.
Wilson de la University of Kentucky y James K. Wood de la University of Nebras-
ka-Omaha.
Asimismo estoy en deuda con los consejos de aquellos que han revisado esta
tercera edición: Ron Batstone-Cunningham de la University of South Dakota, Ro-
nald J. Baumgarten de la University of Illinois-Chicago, John R. Grunwell de la
Miami University, Kenneth Piers del Calvin College y D. S. Wulfman de la Uni-
versity of Missouri-Rolla.
A Roberta Kleinman y Marjorie Carter deseo agradecer su gran colaboración
en la elaboración tanto del texto como de la Guía de Estudio. Todas las figuras tri-
dimensionales del texto han sido realizadas por Roberta Kleinman que combina
un talento artístico y un profundo conocimiento de los entresijos del diseño gráfico
con un sincero interés por la manera como los estudiantes visualizan los esquemas
y aprenden química. Juntos hemos intentado ver los conceptos y los problemas tal
y como los estudiantes los ven y no como nosotros, con años de experiencia, sabe-
mos que son. Ella fue quien insisitió en utilizar el Chem 3D PlusTM de la Cambrid-
ge Scientific and Personal CAChe de la CAChe Scientific para conseguir que las
representaciones de las moléculas fueran correctas y no simples interpretaciones
artísticas. Muchos de los aciertos de este texto se deben a ella. Marjorie Carter ha
aportado el punto de vista de los estudiantes y una permanente disposición para la
siempre ingrata tarea de la revisión del borrador. Su insistencia ha conseguido que
en numerosas ocasiones se hayan dibujado de nuevo estructuras y que alguna ex-
plicación se haya extendido para aclarar ciertos aspectos. Ella ha sido también
quien ha preparado el índice de las tres ediciones. Por todo ello tengo en gran con-
sideración la ayuda que me han prestado estas dos buenas amigas.
Estoy sumamente agradecido del apoyo recibido por Kent Porter Hamann,
Editorial Director en D. C. Heath, que ha dirigido la revisión del libro. Karen
Wise, Senior Production, y Lyri Merrill, Production Editor, han resuelto con pa-
ciencia y competencia los numerosos inconvenientes técnicos que plantea la edi-
ción de un libro de química en cuatro colores para conseguir un texto
científicamente correcto y a la vez agradable desde el punto de vista puramente es-
tético. Sin su colaboración y su experiencia el proceso de edición habría sido sin
duda mucho más traumático. 
Mi familia y mis amigos ya se han hecho a la idea de que la vida no volverá a
ser la de "antes del libro". A pesar de ello continúan animándome. Sin su apoyo
incondicional mi trabajo no habría sido posible. A todos ellos gracias por su cariño
y atención.
Seyhan N. Ege
XV
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA Y A LOS ENLACES DE
LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 1
CAPÍTULO 2 ENLACE COVALENTE Y REACTIVIDAD QUÍMICA 45
CAPÍTULO 3 REACCIONES DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS COMO
ÁCIDOS Y COMO BASES 87
CAPÍTULO 4 MECANISMOS DE REACCIÓN 131
CAPÍTULO 5 ALCANOS Y CICLOALCANOS 165
CAPÍTULO 6 ESTEREOQUÍMICA 209
CAPÍTULO 7 REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA Y DE ELIMI-
NACIÓN 255
CAPÍTULO 8 ALQUENOS 307
CAPÍTULO 9 ALQUINOS 367
CAPÍTULO 10 ESPECTROSCOPIA INFRARROJA 393
CAPÍTULO 11 ESPECTROSCOPIA DE RESONANCIA MAGNÉTICA
NUCLEAR 415
CAPÍTULO 12 ALCOHOLES, DIOLES Y ÉTERES 463
CAPÍTULO 13 ALDEHÍDOS Y CETONAS, REACCIONES DE ADICIÓN SOBRE
EL ÁTOMO DE CARBONO ELECTRÓFILO 517
CAPÍTULO 14 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y DERIVADOS I. REACCIONES DE
SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA EN EL GRUPO CARBONI-
LO 593
CAPÍTULO 15 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y DERIVADOS II. TRANSFOR-
MACIONES SINTÉTICAS Y COMPUESTOS DE INTERÉS
BIOLÓGICO 643
ÍNDICE ABREVIADO
XVII
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA Y A LOS ENLACES DE
LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 1
Consideraciones previas 2
1.1 Cómo estudiar química orgánica 3
1.2 Compuestos iónicos y covalentes 5
1.3 Enlace iónico 5
1.4 Enlace covalente 6
A Estructuras de Lewis 6
B Conectividad 8
C Cargas formales 13
D Moléculas con capas abiertas 14
1.5 Enlaces múltiples 15
1.6 Resonancia 18
A Estructuras en resonancia 18
B Método para la resolución de problemas 22
1.7 Isómeros 24
1.8 La forma de las moléculas covalentes 26
A Moléculas tetraédricas 26
B Moléculas planas 28
C Moléculas lineales 29
1.9 La polaridad de las moléculas covalentes 29
A Enlaces covalentes polarizados 29
B Momentos dipolares de las moléculas covalentes 31
1.10 Interacciones no enlazantes entre moléculas 32
A Interacciones dipolo-dipolo 33
B Interacciones de van der Waals 33
C Enlaces por puente de hidrógeno 34
RESUMEN 39
Problemas adicionales 40
CAPÍTULO 2 ENLACE COVALENTE Y REACTIVIDAD QUÍMICA 45
Consideraciones previas 46
2.1 Introducción 46
2.2 Orbitales atómicos 47
A Los orbitales atómicos del hidrógeno. Un repaso 47
ÍNDICE ANALÍTICO
XVIII
ÍNDICE ANALÍTICO
B Los orbitales de los átomos del segundo periodo de la Tabla
Periódica 48
2.3 Solapamiento de orbitales atómicos. Formación de orbitales molecu-
lares 49
A La molécula de hidrógeno 49
B Enlaces sigma que implican orbitales p 51
2.4 Orbitales híbridos 53
A Átomos de carbono tetraédricos 53
B Otros átomos con hibridación sp3 55
2.5 Los orbitales en los compuestos que contienen átomos de carbono
trigonales 60
A El enlace covalente en los alquenos 60
B El enlace covalente en los compuestos carbonílicos. Aldehídos y ceto-
nas 62
C Ácidos carboxílicos y ésteres 63
2.6 Los orbitales en las moléculas lineales 66
A El enlace en los alquinos 66
B El enlace en los nitrilos 66
2.7 Longitudes de los enlaces covalentes y su relación con la hibridación de
los orbitales 68
A Longitudes de enlace en los hidrocarburos 68
B Hibridación de los orbitales y electronegatividades de los átomos de
carbono 69
C Longitudes de enlace en los compuestos orgánicos que contienen oxíge-
no y nitrógeno 69
2.8 Fuerza de los enlaces covalentes 70
A Energías de disociación de los enlaces 70
B Valores medios de energías de enlace 72
2.9 Importancia del enlace en la reactividad química 74
2.10 La estructura del benceno 76
RESUMEN 78
Problemas adicionales 80
CAPÍTULO 3 REACCIONES DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS COMO
ÁCIDOS Y COMO BASES 87
Consideraciones previas 88
3.1 Ácidos y bases de Brønsted y de Lewis 88
A Teoría de Brønsted-Lowry sobre ácidos y bases 88
B Teoría de Lewis sobre ácidos y bases 90
3.2 Reacciones de compuestos orgánicos como bases 91
3.3 El uso de flechas curvas al escribir mecanismos 95
3.4 Acidez de los enlaces C–H, N–H, O–H, etc. 100
A Acidez y basicidad relativa a lo largo de un periodo de la Tabla Perió-
dica 100
B Acidez y basicidad relativa dentro de un grupo de la Tabla Perió-
dica 101
C Los cationes orgánicos como ácidos 103
3.5 Equilibrios ácido-base 105
A Constantes de acidez y pKa 105
B Equilibrio, energía libre, entalpía y entropía 106
C Uso de la tabla de valores de pKa en la predicción de las reacciones áci-
do-base 109
D Valores de pKa, constante de equilibrio y variaciones de energía libre en
las reacciones 111
E Importancia de la solvatación en la acidez 114
XIX
ÍNDICE ANALÍTICO
3.6 Efectode los cambios estructurales sobre la acidez 115
A El efecto resonante 115
B Efectos inductivo y de campo 116
3.7 Efectos de los cambios estructurales sobre la basicidad 121
A Carbaniones 121
B Aminas 123
RESUMEN 124
Problemas adicionales 125
CAPÍTULO 4 MECANISMOS DE REACCIÓN 131
Consideraciones previas 132
4.1 Introducción. Electrófilos y nucleófilos 132
4.2 La reacción del clorometano con el ion hidróxido 134
A Una reacción de sustitución nucleófila 134
B Variaciones de energía en la reacción. Equilibrio 137
C La velocidad de las reacciones. Cinética 138
D El estado de transición 139
E Energía libre de activación 140
F Efecto de la temperatura sobre la velocidad de reacción 141
4.3 Adición de bromuro de hidrógeno al propeno 143
A Una reacción de adición electrófila 143
B Regla de Markovnikov. Regioselectividad de una reacción 145
C Estabilidades relativas de los carbocationes 146
D Equilibrios en la adición de bromuro de hidrógeno al propeno 147
E El diagrama de energía para la adición del bromuro de hidrógeno al
propeno 148
F Las bases de la regla de Markovnikov 149
G Cinética de una reacción con dos etapas. La etapa determinante de la
velocidad 151
4.4 Transformaciones químicas 151
A ¿Cómo se escriben las ecuaciones de las reacciones orgánicas? 151
B Consideraciones relativas a las reacciones 153
C ¿Cómo elegir los reactivos en las síntesis sencillas? 154
RESUMEN 157
Problemas adicionales 158
CAPÍTULO 5 ALCANOS Y CICLOALCANOS 165
Consideraciones previas 166
5.1 Isomería y propiedades físicas 166
5.2 El metano 167
5.3 El etano 169
A El grupo etilo 169
B Isomería en etanos disustituidos 170
5.4 El propano 171
5.5 Butanos 173
5.6 Equivalencia de grupos y de átomos en las estructuras moleculares 176
5.7 Conformación 179
A Conformaciones del etano 179
B Conformaciones del butano 180
5.8 Estructuras simplificadas de los compuestos orgánicos 183
5.9 Nomenclatura 185
A Introducción 185
B Nomenclatura de los alcanos 186
C Nomenclatura de los haluros de alquilo y de los alcoholes 190
XX
ÍNDICE ANALÍTICO
D El grupo fenilo 191
5.10 Cicloalcanos 193
A Ciclopropano y ciclobutano. Tensión de anillo 193
B Ciclopentano 194
C Ciclohexano. Conformaciones del ciclohexano y de ciclohexanos
monosustituidos 195
5.11 Propiedades químicas de los alcanos 199
RESUMEN 202
Problemas adicionales 203
CAPÍTULO 6 ESTEREOQUÍMICA 209
Consideraciones previas 210
6.1 Enantiómeros 210
6.2 Quiralidad 212
6.3 Estereocentros 216
6.4 Luz polarizada y actividad óptica 217
A Luz polarizada 217
B Determinación experimental de la actividad óptica 217
6.5 La formación de estereoisómeros en las reacciones químicas. Mezclas
racémicas 220
A La adición de bromuro de hidrógeno al 1-buteno 220
B Mezclas racémicas y exceso enantiomérico 221
6.6 El descubrimiento de la disimetría molecular 223
6.7 Configuración. Representación y nomenclatura de estereoisómeros 225
A La configuración de los estereoisómeros 225
B Nomenclatura de los estereoisómeros 225
C Configuración absoluta y relativa 229
6.8 Diastereómeros 230
A Compuestos con más de un estereocentro 230
B Compuestos que contienen dos estereocentros con sustituyentes idénti-
cos. Formas meso 232
6.9 Estereoisomería en compuestos cíclicos 234
A Compuestos cis y trans 234
B Configuración y conformación de ciclohexanos disustituidos 236
6.10 Estereoisomería en alquenos 241
A El origen de la estereoisomería de los alquenos 241
B Nomenclatura de alquenos 242
6.11 Resolución de una mezcla racémica 244
A Separación de mezclas 244
B Resolución de mezclas racémicas 244
C Resolución de la anfetamina 245
RESUMEN 248
Problemas adicionales 248
CAPÍTULO 7 REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA Y DE ELIMI-
NACIÓN 255
Consideraciones previas 256
7.1 Síntesis. Reacciones de sustitución nucleófila en las transformaciones
químicas 257
7.2 Método para la resolución de problemas 260
7.3 Reacciones de sustitución 263
A Evidencia experimental. Velocidad de reacción 263
XXI
ÍNDICE ANALÍTICO
B Competencia de mecanismos en las reacciones de sustitución 266
C Reacciones de los carbocationes 269
D Estereoquímica de las reacciones de sustitución 271
7.4 Nucleofilia. Efectos del disolvente 275
A Nucleofilia 275
B Efectos del disolvente 278
7.5 Grupos Salientes 280
A Grupos salientes 280
B ¿Cómo conseguir que un mal grupo saliente se convierta en un buen gru-
po saliente? 281
C Ésteres sulfónicos 284
D Los grupos salientes en las reacciones bioquímicas 288
7.6 Reacciones de eliminación 290
A Las reaciones de eliminación compiten con las reacciones de sustitu-
ción 290
B El mecanismo y la regioselectividad de las reacciones de elimina-
ción 292
C Estereoquímica de las reacciones de eliminación 295
RESUMEN 297
Problemas adicionales 298
CAPÍTULO 8 ALQUENOS 307
Consideraciones previas 308
8.1 Estructura e isomería de los alquenos 308
8.2 Nomenclatura de los alquenos 309
A Nombres IUPAC de los alquenos 309
B Grupos vinilo y alilo 310
8.3 Estabilidades relativas de los alquenos 311
8.4 Adición electrófila de ácidos a alquenos 313
A Adición de agua a alquenos 313
B Reacción de los carbocationes con alquenos 316
8.5 Transposiciones de carbocationes 319
A Desplazamientos de átomos de hidrógeno 319
B Desplazamiento de átomos de carbono 320
8.6 Adición de borano a alquenos 322
A El borano como electrófilo. La reacción de hidroboración 322
B La reacción de hidroboración-oxidación 324
C Regioselectividad en la reacción de hidroboración 325
D Reacciones estereoselectivas. Estereoquímica de la reacción de
hidroboración 326
E Oxidación de los organoboranos 327
8.7 Adición de hidrógeno a alquenos. Reacciones de hidrogenación
catalítica 329
A Catálisis heterogénea 329
B Algunas reacciones de hidrogenación de alquenos 331
C Catálisis homogénea. Compuestos organometálicos como catalizadores
de hidrogenación 332
8.8 Adición de bromo a alquenos 335
A Introducción 335
B El bromo como electrófilo 336
C El ion bromonio 337
D Estereoquímica de la adición de bromo a alquenos 338
E El ion bromonio y los nucleófilos. Halohidrinas 341
8.9 Reacciones de los alquenos con electrófilos oxigenados 344
A El ozono y la capa de ozono 344
B Reacción de los alquenos con el ozono. Ozonólisis. 345
XXII
ÍNDICE ANALÍTICO
C Oxidación de alquenos con permanganato o con tetraóxido de
osmio 349
D Oxidación de alquenos con peroxiácidos 352
E Método para la resolución de problemas 354
RESUMEN 356
Problemas adicionales 356
CAPÍTULO 9 ALQUINOS 367
Consideraciones previas 368
9.1 Estructura e isomería de los alquinos 368
9.2 Nomenclatura de los alquinos 369
9.3 Los alquinos como ácidos 369
A Preparación del acetiluro de sodio, una fuente de carbono
nucleófilo 369
B Reacciones nucleófilas de aniones acetiluro con haluros de alquilo 370
9.4 Reacciones de adición electrófila a los alquinos 371
A Adición de haluros de hidrógeno 371
B Adición de agua a los alquinos 374
C Método para la resolución de problemas 374
D Tautomería 377
9.5 Reducción de alquinos 378
A Hidrogenación catalítica de alquinos 378
B Reducción de alquinos a alquenos con metales en disolución 379
9.6 Ozonólisis de alquinos 381
9.7 Planteamiento de una síntesis 382
RESUMEN 386
Problemas adicionales 388
CAPÍTULO 10 ESPECTROSCOPIA INFRARROJA 393
Consideraciones previas 394
10.1 El espectro electromagnético y la espectroscopia de absorción 394
10.2 Vibraciones moleculares y frecuencias de absorción en la región
infrarroja 395
10.3 Utilización de la espectroscopia infrarroja en el estudio de las transfor-
maciones químicas. Espectros infrarrojos de alquinos, alquenos y
alcoholes 400
10.4 Espectros infrarrojos de compuestos que contienen grupos
carbonilo 403
A Espectros infrarrojos de aldehídos y cetonas 403
B Espectros infrarrojos de compuestos carbonílicos conjugados 405
C Espectros infrarrojos de ácidos carboxílicos y ésteres 406
RESUMEN 410
Problemas adicionales 411
CAPÍTULO 11 ESPECTROSCOPIA DE RESONANCIA MAGNÉTICA 
NUCLEAR 415
Consideraciones previas 416
11.1 Los hechos experimentales 416
11.2 El origen de los espectrosde resonancia magnética nuclear 421
11.3 Desplazamiento químico 423
XXIII
ÍNDICE ANALÍTICO
A El origen del desplazamiento químico. Valores de desplazamiento quími-
co para los hidrógenos unidos a carbonos tetraédricos 423
B Efectos especiales observados en los espectros de resonancia magnética
de protón de los compuestos con enlaces p 425
C Desplazamientos químicos de los hidrógenos de los grupos
hidroxilo 429
D Desplazamientos químicos típicos en los espectros de resonancia mag-
nética de protón 430
11.4 Acoplamiento spin-spin 431
A El origen del acoplamiento spin-spin 431
B Acoplamiento spin-spin en compuestos con enlaces múltiples 437
C Modelos de desdoblamiento más complejos 441
D El efecto del intercambio químico en el acoplamiento spin-spin 444
11.5 Espectroscopia de resonancia magnética de carbono-13 447
11.6 Aplicaciones médicas de la resonancia magnética nuclear 454
RESUMEN 456
Problemas adicionales 457
CAPÍTULO 12 ALCOHOLES, DIOLES Y ÉTERES 463
Consideraciones previas 464
12.1 Estructura y nomenclatura de alcoholes y éteres 464
A Ejemplos de alcoholes y éteres representativos y sus propiedades 464
B Nomenclatura de alcoholes 466
C Nomenclatura de éteres 467
12.2 Obtención de alcoholes 469
12.3 Conversión de alcoholes en haluros de alquilo 470
A Reacciones de alcoholes con haluros de hidrógeno 470
B Reacciones con cloruro de tionilo y haluros de fósforo 472
12.4 Reacciones de los aniones alcóxido 474
A Preparación de los aniones alcóxido 474
B Reacciones de aniones alcóxido con haluros de alquilo. Síntesis de
Williamson de éteres 475
C Reacciones intramoleculares de aniones alcóxido. Preparación de éteres
cíclicos 477
12.5 Reacciones de rotura de éteres 480
A Reacción con ácido yodhídrico 480
B Reacciones de apertura del anillo de oxiranos catalizadas por ácido 481
C Reacciones de apertura de oxiranos con nucleófilos 484
D Formación estereoselectiva de trans-1,2-dioles a partir de oxiranos 486
12.6 Reacciones de oxidación de alcoholes 488
A Oxidación-reducción de los compuestos orgánicos 488
B Oxidación con dicromato de sodio 491
C Oxidaciones selectivas. Clorocromato de piridinio 493
D Oxidación de Swern 495
E Método para la resolución de problemas 498
12.7 Rotura de los enlaces carbono-carbono entre dioles con ácido
peryódico 500
RESUMEN 501
Problemas adicionales 505
CAPÍTULO 13 ALDEHÍDOS Y CETONAS, REACCIONES DE ADICIÓN SOBRE
EL ÁTOMO DE CARBONO ELECTRÓFILO 517
Consideraciones previas 518
13.1 Introducción a los compuestos carbonílicos 518
XXIV
ÍNDICE ANALÍTICO
A El grupo carbonilo 518
B Propiedades ácidas y básicas de los compuestos carbonílicos 520
C Los compuestos carbonílicos en la naturaleza 522
13.2 Nomenclatura de los compuestos carbonílicos 523
A Nomenclatura de aldehídos y cetonas 523
B Nomenclatura de compuestos polifuncionales 525
13.3 Preparación de aldehídos y cetonas 527
13.4 Adición de iones hidruro. Reducción de aldehídos y cetonas a alco-
holes 529
13.5 Adición de ion cianuro al grupo carbonilo. Formación de
cianhidrinas 532
13.6 Adición de otros nucleófilos de carbono al grupo carbonilo 533
A Preparación de reactivos organometálicos 533
B Reacción de reactivos organometálicos con aldehídos y cetonas 536
C Reacción de reactivos organometálicos con oxiranos 539
D Adiciones a grupos carbonilo en medio acuoso promovidas por
zinc 540
E Estereoselectividad en las adiciones nucleófilas a compuestos carboníli-
cos quirales 541
F Método de resolución de problemas 544
13.7 Reacciones de aldehídos y cetonas con alcoholes. Formación de acetales
y cetales 546
A Hidratos, acetales y cetales 546
B Mecanismo de formación e hidrólisis de acetales y cetales 549
C Acetales y cetales cíclicos 551
13.8 Reacciones de adición de nucleófilos relacionados con el
amoníaco 552
A Reacción de compuestos carbonílicos con aminas 552
B Oximas e hidrazonas 555
C Mecanismo de las reacciones de compuestos relacionados con el amo-
níaco con aldehídos y cetonas 557
13.9 Reducción de grupos carbonilo a grupos metileno 559
A La reducción de Clemmensen 559
B La reducción de Wolff-Kishner 559
C Reducción de tioacetales y tiocetales con níquel-Raney 561
13.10 Grupos protectores en síntesis 563
A Acetales y cetales 563
B Éteres 567
13.11 Diseño de síntesis 568
RESUMEN 573
Problemas adicionales 577
CAPÍTULO 14 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y DERIVADOS I. REACCIONES DE
SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA EN EL GRUPO CARBONI-
LO 593
Consideraciones previas 594
14.1 Propiedades de los grupos funcionales de los ácidos carboxílicos y sus
derivados 595
A Los grupos funcionales de los ácidos carboxílicos y sus derivados 595
B Propiedades físicas de los ácidos de bajo peso molecular y de sus
derivados 599
14.2 Nomenclatura de los ácidos carboxílicos y sus derivados 601
A Ácidos carboxílicos 601
B Grupos acilo, cloruros de ácido y anhídridos 603
C Sales y ésteres 605
D Amidas, imidas y nitrilos 605
XXV
ÍNDICE ANALÍTICO
14.3 Acidez de los ácidos carboxílicos 608
14.4 Preparación de los ácidos carboxílicos 610
A Ácidos carboxílicos obtenidos por reacciones de oxidación 610
B Reacciones de compuestos organometálicos con dióxido de
carbono 612
14.5 Transformación de los ácidos carboxílicos en cloruros de ácido y anhí-
dridos de ácido 613
A Preparación de cloruros de ácido 613
B Preparación de anhídridos de ácido 614
14.6 Reacciones de los derivados de los ácidos carboxílicos con agua como
nucleófilo 616
A Reacciones de hidrólisis 616
B Método para la resolución de problemas 619
C Mecanismos de las reacciones de hidrólisis 621
14.7 Reacción de los ácidos carboxílicos y los derivados de ácido con alcoho-
les como nucleófilos. Acilación en el oxígeno 626
A Preparación de ésteres 626
B El mecanismo de la reacción de esterificación 630
C Reacciones de transesterificación a nivel biológico 631
14.8 Reacciones de los derivados de ácido con amoníaco o aminas como nu-
cleófilos. Acilación en el nitrógeno 632
RESUMEN 634
Problemas adicionales 636
CAPÍTULO 15 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS Y DERIVADOS II. TRANSFOR-
MACIONES SINTÉTICAS Y COMPUESTOS DE INTERÉS
BIOLÓGICO 643
Consideraciones previas 644
15.1 Reacciones de compuestos organometálicos con ácidos carboxílicos y
derivados 644
A Reactivos de Grignard 644
B Reactivos organolíticos 648
15.2 Reducción de ácidos carboxílicos y derivados 650
A Hidruro de aluminio y litio 650
B Hidruro de diisobutilaluminio 654
C Método para la resolución de problemas 656
15.3 Lactonas 658
15.4 Lípidos, grasas, aceites y ceras 663
15.5 Tensoactivos. Jabones 665
RESUMEN 668
Problemas adicionales 670
INTRODUCCIÓN A LA
ESTRUCTURA Y A LOS ENLACES
DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS
CONSIDERACIONES PREVIAS 2
1.1 Cómo estudiar química orgánica 3
1.2 Compuestos iónicos y covalentes 5
1.3 Enlace iónico 5
1.4 Enlace covalente 6
A Estructuras de Lewis 6
B Conectividad 8
C Cargas formales 13
D Moléculas con capas abiertas 14
1.5 Enlaces múltiples 15
1.6 Resonancia 18
A Estructuras en resonancia 18
B Método para la resolución de problemas 22
1.7 Isómeros 24
1.8 La forma de las moléculas covalentes 26
A Moléculas tetraédricas 26
B Moléculas planas 28
C Moléculas lineales 29
1.9 La polaridad de las moléculas covalentes 29
A Enlaces covalentes polarizados 29
B Momentos dipolares de las moléculas covalentes 31
1.10 Interacciones no enlazantes entre moléculas 32
A Interacciones dipolo-dipolo 33
B Interacciones de van der Waals 33
C Enlaces por puente de hidrógeno 34
RESUMEN 39
Problemas adicionales 40
 1
2
INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA Y 
A LOS ENLACES DE LOS COMPUESTOS 
ORGÁNICOS
CONSIDERACIONES PREVIAS
La química orgánica nació en 1828 cuando Friedrich Wöhler intentó sintetizar cia-
nato de amonio, NH4CNO, y en su lugar obtuvo urea:
NH2CONH2
Wöhler, que había estudiado medicina antes de dedicarse a la química, descubrió
que el compuesto que había preparado era idéntico a la urea obtenida de la orina.
Hasta entonces los científicos habían creído que los compuestos presentes en las
plantas y en los animales no podían ser sintetizados en el laboratorio a partirde
reactivos inorgánicos. Wöhler se dio cuenta de la importancia de su experimento
y escribió a un amigo: "Tengo que decirte que puedo obtener urea sin utilizar ri-
ñones, ni de hombre ni de perro. El cianato de amonio es urea."
El descubrimiento de Wöhler fue importante porque impulsó una larga serie
de experimentos mediante los cuales los químicos establecieron la naturaleza de
las sustancias químicas presentes tanto en los organismos vivos como en el petró-
leo o el carbón (que están formados por restos de plantas y animales que vivieron
mucho tiempo atrás). A medida que fueron aislando y purificando los componen-
tes de plantas, animales, carbón y petróleo, los químicos se dieron cuenta de que
la química del carbono estaba asociada al fenómeno de la vida de una manera tan
especial que obligaba a distinguir este elemento de todos los demás. Así, a los com-
puestos que contenían carbono los llamaron compuestos orgánicos para poner de
relieve su relación con los organismos vivos y para distinguirlos de los compuestos
inorgánicos, tales como los ácidos, las bases y las sales derivados de los otros ele-
mentos de la Tabla Periódica.
La química orgánica, la química de los compuestos del carbono, ocupa un lugar
muy importante en muchas disciplinas. Los procesos vitales se basan en las reac-
ciones químicas de compuestos orgánicos de estructura compleja tales como enzi-
mas, hormonas, proteínas, hidratos de carbono, lípidos y ácidos nucleicos. En un
intento de mejorar la Naturaleza, los químicos han creado millones de compuestos
orgánicos que no existían previamente en ella. Y la búsqueda continúa; por ejem-
plo, se han preparado calmantes sintéticos que resultan tan útiles como los opiá-
ceos naturales pero que no crean dependencia. Los químicos industriales han
sintetizado goma sintética, o neopreno, y fibras sintéticas, como el rayón o el nilón,
que mejoran las propiedades de las sustancias naturales y resuelven el problema
de la escasez de sus fuentes naturales. Aditivos alimentarios, colorantes, aromas
sintéticos, edulcorantes artificiales, conservantes y pesticidas, la mayor parte de
ellos compuestos orgánicos, forman parte de nuestra vida cotidiana. El petróleo
crudo se convierte mediante reacciones orgánicas en carburantes que proporcio-
nan energía para la calefacción, el transporte y la industria. El petróleo es también
la materia prima a partir de la cual se elaboran moléculas gigantes que se han di-
señado para proporcionar nuevos materiales con propiedades muy útiles. Los
nombres de estos nuevos materiales —teflón, orlón, acrilán, poliestireno, polipro-
pileno, poliuretanos— se han convertido ya en palabras cotidianas.
El progreso de la química como ciencia se basa en la manipulación experimen-
tal de las sustancias en el laboratorio, buscando la observación de nuevos fenóme-
nos. Meditando sobre estos fenómenos, los químicos pueden hacerse una idea de
la naturaleza de las sustancias que investigan. Estas ideas se comprueban mediante
nuevos experimentos y nuevas observaciones. El abanico de operaciones y obser-
vaciones que pueden llevar a cabo los químicos ha aumentado enormemente en los
últimos años. Por lo tanto, el poder que tienen los químicos para transformar de-
terminados compuestos en otros nuevos, a veces útiles, a veces perniciosos, tam-
bién es mayor.
Los químicos han progresado mucho en su manera de visualizar y comprender
esas unidades submicroscópicas llamadas átomos y moléculas. Han creado mode-
los que les ayudan a imaginar y comprender mejor los hechos experimentales re-
3
1.1 CÓMO ESTUDIAR QUÍMICA
ORGÁNICA
lacionados con las sustancias químicas. De hecho, los científicos están creando y
refinando constantemente teorías y modelos para explicar el mundo físico. Algu-
nos modelos son gráficos; otros son más abstractos y matemáticos. Algunos han
sido ampliamente adoptados porque son útiles; otros son rápidamente modifica-
dos o descartados en base a nuevas observaciones. En este primer capítulo vamos
a examinar algunos de los modelos que los químicos consideran más útiles para
comprender los hechos experimentales acerca de la estructura y las propiedades
de los compuestos orgánicos.
1.1 CÓMO ESTUDIAR QUÍMICA ORGÁNICA
Aprender química orgánica es parecido a aprender un lenguaje nuevo, un lenguaje
que es a la vez verbal y gráfico. La química orgánica es una disciplina altamente
organizada, basada en la premisa de que la estructura de un compuesto determina
su reactividad; así pues, su objetivo es el estudio de las relaciones que existen entre
las estructuras de las moléculas y sus reacciones. El estudiante será capaz de hacer
predicciones sobre reacciones y moléculas nuevas para él en la medida que com-
prenda estas relaciones. Sus ojos podrán diseccionar estructuras complejas y dis-
tinguir en ellas piezas que le serán familiares. Será capaz de razonar por analogía
partiendo de los sistemas y las reacciones que ya conoce y relacionarlos con nuevos
sistemas y reacciones que comparten rasgos característicos con los anteriores.
El lápiz debería ser una herramienta indispensable para el estudiante de quími-
ca orgánica. Al mismo tiempo que va ejercitando su vista para distinguir cuidado-
samente las estructuras moleculares también debería entrenarse para que sus
manos las dibujen correctamente. Los químicos orgánicos profesionales no pue-
den hablar unos con otros sin dibujar estructuras. Quienquiera que pretenda
aprender química orgánica correctamente deberá dibujar y redibujar las estructu-
ras de los compuestos y escribir las ecuaciones que vaya estudiando. La manera
como las estructuras están ilustradas en este libro, o la manera como las dibuja el
profesor en una pizarra, son el resultado de años de evolución en la manera de
pensar con respecto a las estructuras orgánicas. Diferentes clases de representacio-
nes sugieren diferentes grados de precisión. El estudiante tiene que entrenarse a
dibujar correctamente: la precisión en el dibujo conduce a la precisión de pensa-
miento. La representación correcta de una estructura es frecuentemente el co-
mienzo de la correcta resolución de un problema.
Los químicos orgánicos están también interesados en la forma de las moléculas.
El estudiante debería adquirir modelos moleculares y examinar la estructura de
los compuestos en tres dimensiones. Después deberá aprender a trasladar las es-
tructuras tridimensionales a las dos dimensiones de una página. Con la intención
de comunicar la máxima cantidad de información de una manera clara y concisa,
los químicos han desarrollado maneras específicas de representar figuras tridimen-
sionales sobre superficies planas. Si las reglas no se siguen exactamente los dibujos
resultantes pierden su significado.
Para estudiar con provecho se debería leer la materia objeto de cada clase antes
de asistir a la misma. Después, la mayor parte del tiempo de estudio debería dedi-
carse a resolver problemas. Resuélvanse todos los problemas, sin importar lo sim-
ples que puedan parecer, por escrito y con todo detalle. No hay otra manera de
desarrollar las capacidades que luego se necesitarán para trabajar con las estructu-
ras y los conceptos cada vez más complejos que irán surgiendo a medida que se
avance en este libro. Las reacciones e ideas importantes aparecerán una y otra vez
en diferentes problemas del libro. Cuando no se sepa cómo resolver un problema
se deberá volver atrás en el texto y revisar las reacciones e ideas que le sean apli-
cables; después se deberá intentar resolver de nuevo el problema. De esta manera,
el estudiante dedicará la mayor parte de su tiempo a trabajar las ideas que le resul-
ten más difíciles. Así, alternando texto y problemas se irán aprendiendo gradual-
4
INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA Y 
A LOS ENLACES DE LOS COMPUESTOS 
ORGÁNICOS
mente los hechos más importantes sin tener que hacer un esfuerzo específico para
memorizarlos. Con el tiempo se desarrollará una manera de pensar, de ver esque-
mas, de reconocer similitudes cualitativas entre hechos aparentementeno relacio-
nados entre sí. De hecho, para facilitar el estudio, este libro contiene secciones
dedicadas a la resolución de problemas. En ellas se esbozan ciertos esquemas de
razonamiento que son necesarios para abordar los problemas más comunes de la
química orgánica. El desarrollo de estas habilidades debería ser una de las conse-
cuencias más importantes del estudio de la química orgánica, porque esta manera
de razonar también podrá ser aplicada a problemas de cualquier otro tipo.
Puesto que la química orgánica es un lenguaje, una buena manera de estudiarla
es hablando de ella. Los científicos resuelven problemas importantes cooperando
unos con otros: comparten datos, discuten sobre teorías y se ayudan mutuamente
examinando los hechos desde diferentes puntos de vista. Muchos de los contenidos
de este libro consisten en descripciones o "historias" acerca de cómo los químicos
razonan sobre los hechos experimentales. Por ello es conveniente estudiar conjun-
tamente con varios compañeros y comentar los conceptos más importantes de
cada capítulo y la manera de resolver los problemas. Pronunciando en voz alta las
palabras que se usan para describir las estructuras y las reacciones se refuerza la
comprensión de las mismas. El estudiante descubrirá que hay diferentes maneras
de llegar a la respuesta correcta. El objetivo no debería consistir en "aprender la
respuesta correcta" de determinados problemas, sino en desarrollar la confianza
en la capacidad para hallar soluciones a problemas que nunca haya visto previa-
mente. Trabajar conjuntamente con otros estudiantes con el fin de "aprender a
pensar" acerca de la estructura y la reactividad es la mejor manera de comprender
tanto la química como el método científico en general.
Las respuestas a los problemas del texto se encuentran en la Guía de Estudio
de este libro. Además, la Guía de Estudio contiene esquemas conceptuales que re-
sumen las ideas más importantes. Se han colocado notas al margen para indicar la
existencia de tales resúmenes (Esq. concept.). Después de mirar algunos de los es-
quemas antes mencionados, puede que el estudiante quiera practicar elaborando
los suyos propios (que no tendrán que parecerse necesariamente a los de la Guía
de Estudio) para resumir el material presentado en las clases o para reorganizar
sus notas. Los esquemas conceptuales pueden ser útiles como una manera alterna-
tiva de organizar las ideas y presentar relaciones. En los márgenes del texto tam-
bién se indica la existencia de ejercicios en la Guía de Estudio (Ejercicios GdE).
Estos ejercicios proporcionan la oportunidad de revisar la materia explicada con
anterioridad o de prepararse para nuevos conceptos trabajando unos pocos pro-
blemas que no están resueltos en la Guía de Estudio y, por lo tanto, están particu-
larmente indicados para la discusión en grupo.
Gradualmente, el estudiante irá aprendiendo los nombres de un gran número
de compuestos orgánicos que necesitará para poder comunicarse. Todos los com-
puestos tienen nombres formales que pueden asignarse mediante la aplicación de
reglas precisas acordadas entre todos los químicos. Algunos compuestos tienen
también nombres triviales o vulgares por los que se conocen desde hace mucho
tiempo. Estos nombres aún aparecen en las etiquetas de los frascos de reactivos y
en los artículos de las revistas científicas. El estudiante tiene que ser capaz de re-
conocer tanto los nombres formales o sistemáticos como los triviales.
Un dominio correcto de la química orgánica requiere mucho trabajo y un estu-
dio coherente. No es una materia que pueda ser aprendida de memoria. Muchos
estudiantes cometen el error de tratar de memorizar el texto. Lo que se necesita
realmente es el conocimiento de las bases de las reacciones químicas. Cierto es que
hay que aprender los "hechos", pero el estudiante se sentirá abrumado si no es ca-
paz de desarrollar la capacidad de relacionarlos.
Aunque el estudio de la química orgánica requiere un trabajo duro, muchos es-
tudiantes llegan a encontrar que es divertido. De hecho, hay que desarrollar una
manera de pensar semejante a la que se precisa para resolver rompecabezas. Por
5
1.3 ENLACE IÓNICO
ejemplo, resolver problemas de química orgánica requiere el reconocimiento de
patrones o relaciones que permitan deducir las piezas que faltan, algo muy pareci-
do a lo que se hace cuando se juntan las piezas de un rompecabezas. Asimismo, se
aprende a ser preciso al razonar sobre conceptos cualitativos, al igual que se es pre-
ciso al razonar matemáticamente sobre conceptos cuantitativos. El estudiante aca-
bará experimentando el poder de su mente cuando, al analizar un problema que
no le es familiar, constate que es capaz de llegar a la interpretación adecuada de
unos hechos dispersos que habrá tenido que relacionar entre sí para llegar a la so-
lución correcta. Al final el estudiante se convencerá de su capacidad para razonar
correctamente y predecir los hechos experimentales, lo que resulta realmente esti-
mulante.
1.2 COMPUESTOS IÓNICOS Y COVALENTES
Los compuestos se dividen, en líneas generales, en dos grandes clases: iónicos y co-
valentes. Los compuestos iónicos están constituidos por iones; los iones son unida-
des de materia, formadas por un átomo o grupo de átomos, que presentan carga
positiva o negativa. Los compuestos iónicos normalmente son sólidos cristalinos
con altos puntos de fusión. Muchos de estos compuestos se disuelven en agua for-
mando disoluciones que conducen la electricidad. La sal común, NaCl, es un ejem-
plo típico de un compuesto iónico en el que los iones Na+ y Cl– están constituidos
por un único átomo. El sulfato de magnesio, MgSO4, conocido comúnmente como
sal de Epsom, y el hidrogenocarbonato o bicarbonato de sodio, NaHCO3, son
otros compuestos iónicos que nos son familiares. En estos compuestos, los iones
cargados negativamente (el ion sulfato, SO42–, y el ion bicarbonato, HCO3–) están
formados por grupos de átomos unidos entre sí por enlaces covalentes. En cambio,
en los compuestos covalentes las unidades estructurales son moléculas que no tie-
nen carga neta. 
Los compuestos covalentes pueden ser gases, líquidos o sólidos. El metano,
CH4, es el principal componente del gas natural. El tetracloruro de carbono, CCl4,
es un líquido típicamente covalente que tiempo atrás fue utilizado en el "lavado en
seco". El naftaleno, C10H8, el componente principal de las bolas de naftalina, es un
sólido covalente. El metano, el tetracloruro de carbono y el naftaleno no se disuel-
ven apreciablemente en agua. Tales compuestos son compuestos covalentes apo-
lares.
Otros compuestos covalentes, como el etanol, CH3CH2OH (un líquido), y la
glucosa, C6H12O6 (un sólido), son bastante solubles en agua y forman disoluciones
que no conducen la electricidad. Dichos compuestos sólo se ionizan débilmente en
agua. Agua, etanol y glucosa son ejemplos de compuestos covalentes polares. En
el resto de este capítulo estudiaremos más detalladamente las ideas acerca de la
naturaleza del enlace químico y los diversos factores que influyen en las propieda-
des de los compuestos tales como los puntos de ebullición y de fusión o la solubi-
lidad.
1.3 ENLACE IÓNICO
Las fuerzas que actúan entre partículas cargadas se llaman fuerzas electrostáticas.
Las partículas que tienen cargas de signo opuesto —positivas y negativas— se
atraen fuertemente unas a otras. Las partículas que tienen la misma carga —ambas
positivas o ambas negativas— se repelen mutuamente. El cloruro de sodio crista-
lino consiste en una serie de iones sodio cargados positivamente y de iones cloruro
cargados negativamente dispuestos alternativamente en una estructura tridimen-
sional llamada red cristalina. Cada ion sodio está rodeado por seis iones cloruro y
cada ion cloruro por seis iones sodio. Estos iones se mantienen en su sitio debido
a las grandes fuerzas electrostáticas existentes entre los iones cargados positiva-
6
INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA Y 
A LOS ENLACES DE LOS COMPUESTOS 
ORGÁNICOS
mente y los ionescargados negativamente. El enlace iónico consiste precisamente
en la atracción electrostática entre iones de signo contrario. Podemos imaginar un
ion individual como una esfera con una distribución simétrica de carga. Por esta
razón no hay una dirección preferida de enlace en los compuestos iónicos. En es-
tado sólido no hay moléculas individuales de cloruro de sodio compuestas por un
ion Na+ y un ion Cl–.
El cloruro de sodio tiene un punto de fusión alto, 801 °C, y un punto de ebulli-
ción mucho más alto aún, 1413 °C. Estas propiedades físicas son una indicación de
la magnitud de las fuerzas electrostáticas que mantienen unidos los iones. Hay que
aplicar grandes cantidades de energía a los cristales de cloruro de sodio para ven-
cer las fuerzas electrostáticas que mantienen a los iones en su lugar dentro de la
red cristalina y permitirles moverse unos con respecto a otros en el seno del cloru-
ro de sodio líquido. Se necesita aún mayor energía para separar más los iones y pa-
sarlos del estado líquido al estado gaseoso. En estado gaseoso, los iones cargados
positivamente, Na+, y los iones cargados negativamente, Cl–, se juntan para formar
moléculas de NaCl que están separadas unas de otras por largas distancias. En
cada una de esas moléculas un ion sodio está fuertemente asociado con un ion clo-
ruro. Es necesaria una enorme cantidad de energía, puesta de manifiesto por la
alta temperatura a la que hay que calentar el cloruro de sodio para vaporizarlo,
para separar moléculas individuales de NaCl de la red cristalina que, en cierta ma-
nera, puede ser considerada como una extensa y gigantesca molécula de cloruro
de sodio. 
1.4 ENLACE COVALENTE
A. Estructuras de Lewis
A principios de siglo, Gilbert N. Lewis, de la Universidad de California en Berke-
ley, propuso que el enlace covalente podía ser representado como una comparti-
ción de pares de electrones entre dos átomos. También propuso que, con pocas
excepciones, los átomos de las moléculas y los iones estables tienen ocho electro-
nes (es decir, cuatro pares de electrones) en su capa electrónica más externa, la
capa de valencia. Esta configuración estable de electrones se llama octeto u octete.
Cuando un átomo está rodeado de un octeto de electrones se dice que tiene una
configuración de capas cerradas. Las sugerencias de Lewis para dibujar las estruc-
turas de los compuestos covalentes han resultado ser enormemente útiles para los
químicos orgánicos.
En la estructura de Lewis de una molécula covalente se muestran todos los
electrones de la capa de valencia de cada átomo. Los enlaces entre átomos se di-
bujan como pares de electrones compartidos. El número total de electrones de la
capa de valencia de cada átomo viene determinado por el número o la cifra final
del grupo de la Tabla Periódica al que pertenece. Los electrones compartidos se
llaman electrones enlazantes y se pueden representar por una línea o líneas entre
los dos átomos. Los electrones de valencia que no son compartidos se llaman elec-
trones no enlazantes y se representan mediante puntos colocados alrededor del
símbolo del átomo. En la página siguiente se muestra la estructura de Lewis de un
compuesto covalente, el cloruro de hidrógeno.
H · · Cl
. .
electrones a compartir
el hidrógeno, está en
el grupo 1 de la Tabla
Periódica; por lo tanto,
tiene un electrón en
la capa de valencia
el cloro, está en
el grupo 17 de la Tabla
Periódica; por lo tanto,
tiene siete electrones en
la capa de valencia
. .
. .
Guía de Estudio
Esq. concept. 1.1 y 1.2
7
1.4 ENLACE COVALENTE
En el cloruro de hidrógeno el átomo de hidrógeno comparte dos electrones, que
es todo lo que admite su capa de valencia. El átomo de cloro tiene ocho electrones
a su alrededor formando un octeto estable.
En la Tabla 1.1 se dan algunos ejemplos más de estructuras de Lewis de com-
puestos y iones. En la primera columna se muestran unas formas abreviadas cono-
cidas como fórmulas condensadas, en las estructuras de Lewis de la segunda
columna se han dibujado todos los electrones de valencia en forma de puntos y,
por último, en las estructuras de Lewis de la tercera columna, los enlaces covalen-
tes se representan como líneas y los electrones no enlazantes como puntos. 
En todas las estructuras de la Tabla 1.1 los electrones de valencia están dispues-
tos de manera que todos los elementos, excepto el hidrógeno, comparten ocho
electrones. La restricción de que el átomo de hidrógeno normalmente no puede
compartir más de dos electrones implica que no podemos dibujar estructuras en
las que un átomo de hidrógeno tenga más de un enlace covalente. Por ejemplo, al
Tabla 1.1 Fórmulas condensadas y estructuras de Lewis de algunos iones y com-
puestos
Nombre Fórmula condensada Estructuras de Lewis
agua
ion hidronio
amoníaco
metano
metanol
ion metóxido
hidroxilamina
H ClH Cl
electrones
no enlazantes
electrones
no enlazantes
electrones enlazantes
formando un enlace 
covalente
otra representación
del enlace covalente
. .
. .
. .
. .
. .
. .. .
H2O
H3O+
NH3
CH4
CH3OH
CH3O–
H2NOH
H
H
H C O H
H
H
H O H
H O H
H
H N H
H
H O H
H O H
H C H
H
H
H
+ +
H N H
H
H C H
H C O
H
H
H
H C O H C O
H
H
H
H
– –
H N O H H N
H
O
H
H
. .
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. .. .
8
INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA Y 
A LOS ENLACES DE LOS COMPUESTOS 
ORGÁNICOS
construir la molécula de agua podemos ver, a partir de la Tabla Periódica, que el
átomo de oxígeno tiene seis electrones de valencia y que los átomos de hidrógeno
tienen uno cada uno. Puede colocarse un total de ocho puntos, que representan
electrones, alrededor del átomo de oxígeno. Cada átomo de hidrógeno puede
compartir dos de estos electrones con dicho átomo de oxígeno; a éste le quedan en-
tonces dos pares de electrones no compartidos, esto es, dos pares de electrones no
enlazantes.
Cuando escribimos estructuras de Lewis debemos cuidar de no perder la cuen-
ta de los electrones disponibles para formar enlaces y de fijarnos en su localización.
El ion hidronio, por ejemplo, se forma cuando una molécula de agua acepta un
protón (un átomo de hidrógeno sin su electrón) de un ácido. Sólo hay ocho elec-
trones disponibles para enlazar un átomo de oxígeno con tres átomos de hidróge-
no.
En la ecuación de arriba dos especies no cargadas, agua y cloruro de hidrógeno,
reaccionan para dar un ion hidronio cargado positivamente y un ion cloruro car-
gado negativamente. La suma de las cargas en un lado de la ecuación, cero en este
caso, es igual a la suma de las cargas del otro lado. Tanto las cargas como el número
de átomos tienen que estar siempre igualados en las ecuaciones químicas. 
B. Conectividad
Las estructuras de Lewis de la Tabla 1.1 ilustran el concepto de conectividad en las
moléculas covalentes. Conectividad significa justamente lo que parece: que la es-
tructura de una molécula puede describirse en términos de los átomos que están
conectados unos a otros mediante enlaces covalentes. La conectividad de una mo-
lécula se determina mirando su estructura y describiendo qué átomos están conec-
tados con otros. Para los compuestos que sólo contienen enlaces covalentes
sencillos la conectividad es la que se desprende directamente de las estructuras de
Lewis. Por ejemplo, si observamos la fórmula condensada del metanol, CH3OH,
podemos ver que su conectividad puede describirse como un átomo de carbono
unido a tres átomos de hidrógeno y a uno de oxígeno que, a su vez, está unido a
otro átomo de hidrógeno.
Cuando los compuestos tienen más de un átomo de carbono es importante po-
der interpretar correctamente las conectividades que están presentes en las fórmu-
las condensadas. Por ejemplo, el 2-metilbutano puede escribirse de tres maneras
diferentes que muestran la conectividad con menor o mayor claridad.
H O H + H Cl H OH + Cl
H
–
+
agua cloruro de
hidrógeno
ion
hidronio
ion
cloruro
. .
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. .. .. .. .. .. .. .. .
H C O
H
H
H H C O
H
H
HCH3OH
fórmula condensada 
del metanol
conectividad del metanol
mostrada con detalle: un átomo de
carbono enlazado a tres átomos de
hidrógeno y a un átomo de oxígeno;
a su vez, el átomo de oxígeno está
enlazado a otro átomo de hidrógeno
estructura de Lewis
del metanol
. .
. .
9
1.4 ENLACE COVALENTE
El carbono, tanto en el metanol como en el 2-metilbutano, puede representarse
como un átomo capaz de enlazarse a otros cuatro átomos mediante enlaces sim-
ples.
En el metanol esos átomos son tres hidrógenos y un oxígeno. En el 2-metilbu-
tano cada uno de sus cinco átomos de carbono puede unirse a los otros carbonos o
a átomos de hidrógeno.
Es evidente que estos cinco átomos pueden reconectarse de maneras distintas
a como estaban conectados en el 2-metilbutano. De hecho hay tres maneras en to-
tal.
Otras maneras de dibujar estas conexiones pueden parecer diferentes pero no
lo son realmente. Por ejemplo, las conexiones siguientes
CH3
C C CCH H
H
H
H
H H H
H
C HH
H
CH3CH2CH(CH3)CH3 CH3CH2CHCH3
fórmula condensada
del 2-metilbutano
otra versión de la
fórmula condensada
del 2-metilbutano
estructura de Lewis
del 2-metilbutano
C
un átomo de carbono
C C C
C C
C CC CC C CCC
C
CCC
C
C
cinco carbonos conectados
linealmente unos con otros
cuatro carbonos conectados
linealmente y otro átomo
de carbono unido al segundo
átomo de la cadena
tres átomos de carbono
conectados linealmente
y dos átomos de carbono
unidos al carbono
central de la cadena
C
C
CC
C
10
INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA Y 
A LOS ENLACES DE LOS COMPUESTOS 
ORGÁNICOS
parecen diferentes de las mostradas anteriormente pero, en realidad, no se trata
más que de otra manera de representar la primera estructura. En ambos casos hay
cinco carbonos conectados unos con otros linealmente. Dos de los átomos de car-
bono están dibujados formando un ángulo recto pero eso no cambia la conectivi-
dad de la molécula.
Este es un momento excelente para comenzar a trabajar con los modelos mo-
leculares. Con ellos el lector podrá conectar realmente los átomos de carbono en-
tre sí y ver que hay tres, y sólo tres, maneras de juntar los cinco átomos de carbono.
Descubrirá, además, que la molécula no se parece realmente a los dibujos que he-
mos presentado en la página anterior sino que los átomos de carbono se colocan
en ángulo dando al esqueleto de la molécula una estructura en zigzag. Más adelan-
te discutiremos estos extremos con mucha mayor profundidad (Secciones 1.8 y
5.7).
Una vez que los átomos de carbono se han enlazado unos con otros todavía
quedan lugares de unión libres. Obsérvese que, independientemente de cómo co-
nectemos los cinco átomos de carbono, quedan doce posiciones libres para la
unión de otros átomos. Esto es cierto siempre que (1) los átomos de carbono for-
men sólo enlaces sencillos y (2) no haya anillos en la estructura del compuesto.
Siempre que estos compuestos sean hidrocarburos, es decir, compuestos que con-
tengan solamente carbono e hidrógeno, su fórmula molecular será C5H12. En ge-
neral, los compuestos que solamente contienen átomos de carbono, además de
todos los átomos de hidrógeno que puedan admitir, tienen la fórmula molecular
CnH2n + 2 (C5H2 × 5 + 2 = C5H12). Se dice que tales compuestos son hidrocarburos
saturados. La exploración que acabamos de realizar ha demostrado que existen
tres compuestos que tienen la misma fórmula molecular, C5H12, pero diferente co-
nectividad. Los compuestos con la misma fórmula molecular pero con distinta fór-
mula estructural se denominan isómeros. La isomería se discutirá más adelante en
la Sección 1.7 (p. 24).
Una fórmula molecular no nos proporciona información acerca de la conecti-
vidad pero, en cambio, sí que nos dice algo muy importante: nos indica cuándo la
fórmula estructural de un compuesto puede contener anillos o átomos unidos en-
tre sí por más de un enlace. Si la fórmula tiene 2n + 2 átomos de hidrógeno por
cada n átomos de carbono, la estructura no puede contener ningún anillo ni tam-
poco más de un enlace entre cada par de átomos. Las fórmulas condensadas y las
estructuras de Lewis de los tres compuestos de fórmula molecular C5H12 lo confir-
man.
CH3CH2CH2CH2CH3
fórmula condensada del pentano
conectividad: 5 átomos de carbono unidos linealmente
estructura de Lewis del pentano
C C C
H
H
H
H
CH C
H
H
H
H
H
H
H
C C C
C
H
H
H
CH H
H
H
H
H
HH
H
conectividad: 4 átomos de carbono unidos linealmente, 1 átomo de 
carbono unido al segundo átomo de la cadena
estructura de Lewis del 2-metilbutano
CH3CH2CH(CH3)CH3
fórmula condensada del 2-metilbutano
11
1.4 ENLACE COVALENTE
También podemos encontrar átomos de carbono unidos a átomos distintos del
hidrógeno, como el oxígeno, los halógenos o el nitrógeno. Los compuestos satura-
dos de carbono, hidrógeno y oxígeno también tienen 2n + 2 átomos de hidrógeno
por cada n átomos de carbono. Por ejemplo, C4H10O indica que los compuestos
con esta fórmula no tendrán ningún anillo ni tampoco enlaces múltiples en su es-
tructura. La fórmula contiene suficientes átomos de hidrógeno para rellenar todas
las posiciones de enlace que queden libres después de unir entre sí los cuatro áto-
mos de carbono y el átomo de oxígeno.
A continuación se muestran dos de las maneras como dichos átomos podrían
estar enlazados entre sí.
Ambas fórmulas estructurales tienen diez posiciones vacantes que pueden ser
ocupadas por átomos de hidrógeno. Las fórmulas estructurales completas son:
C C C
C
C
H
H
H H
H
H
HH
H
CH3C(CH3)2CH3
H
H H
fórmula condensada
del 2,2-dimetilpropano estructura de Lewis del 2,2-dimetilpropano
conectividad: 3 átomos de carbono unidos linealmente, 2 átomos de 
carbono unidos al segundo átomo de la cadena
C C C
O C
. .
4 átomos de carbono y un átomo de oxígeno pueden unirse
entre sí de diversas maneras
. .
C CO CCC OCC
C
. .
. .
. .
. .
C O
H
H
C HC
C
H
H
H H
HH
H
CH3CH(CH3)CH2OH
estructura de Lewis del
2-metil-1-propanol
fórmula condensada del
2-metil-1-propanol
conectividad: 3 átomos de carbono unidos linealmente con un átomo 
de oxígeno en el extremo de la cadena y un átomo de carbono unido 
al segundo átomo de la cadena
. .
. .
12
INTRODUCCIÓN A LA ESTRUCTURA Y 
A LOS ENLACES DE LOS COMPUESTOS 
ORGÁNICOS
 
En la mayoría de los compuestos orgánicos los halógenos sólo forman un enla-
ce con otros átomos y, por lo tanto, ocupan las mismas posiciones que los átomos
de hidrógeno en las fórmulas estructurales. Por ejemplo, los compuestos de fórmu-
la molecular C4H9Br serán compuestos saturados; esto es, no contendrán ni anillos
ni enlaces múltiples. Lo mismo ocurrirá con los de fórmula molecular C4H8Cl2. En
ambos casos, si sustituimos mentalmente Br o Cl por H, obtenemos C4H10 (o
CnH2n + 2) como fórmula molecular. 
Normalmente el nitrógeno se une a otros tres átomos (por ejemplo, a un C y
dos H). Los compuestos con nitrógeno más sencillos tienen un átomo de hidróge-
no más que los compuestos análogos que contienen sólo átomos de carbono o áto-
mos de carbono y oxígeno. Así, el metanol, CH3OH, tiene la fórmula molecular
CH4O, pero la metilamina, CH3NH2, tiene la fórmula molecular CH5N. 
Los químicos están muy interesados en las conectividades de las moléculas. Las
reacciones químicas conducen a cambios en la conectividad, por lo que una inspec-
PROBLEMA 1.1
Además de los dos compuestos mostrados arriba hay otras cinco maneras distin-
tas de unir cuatro átomos de carbono, un átomo de oxígeno y diez átomos de hi-
drógeno. Encuéntrelas todas. Los modelos moleculares pueden ser de mucha
ayuda en esta tarea. Escriba las estructuras de Lewis y las fórmulas condensadas
de cada compuesto. Describa la conectividad de cada compuesto de manera que
quede claro en qué difiere de los otros compuestos con la misma fórmula molec-
ular.
PROBLEMA 1.2
Hay cuatro