Química Orgánica I

PROFESORES

• Titular Dr. Alberto Postigo
• Asociada Dra. María Mercedes Blanco
• Adjunta Dra. Betriz Lantaño

JEFES DE TRABAJOS PRÁCTICOS

• Ariel Aranda
• Sebastián Barata Vallejo
• Liliana Castro
• Jimena Díaz
• Gisela Muscia
• Gabriela Gauna
• Paula Gil
• Lautaro Kremenchuzky
• Daniela Mansilla
• Inés Marcone
• Fernando Niemevz
• Damian Yerien

AYUDANTES DE PRIMERA

• Mauro Fernández
• Erwin Mora
• Guido Oppezzo
• Ivan Romero
• Graciela Testa

AYUDANTES DE SEGUNDA

• Darío Chazarreta
• María Agustina Fernández
• María Eugenia Niño
• Esteban Nicolás Olmedo
• Lourdes Penayo Paiz
• Robert Alexis Pisfil
• Enzo Daniel Romero
• Romina Torres
• Agustín Zotola

Relación entre estructura y propiedades en la química del carbono. Enlaces. Estereoquímica. Grupos funcionales: clasificación, características generales, reacciones y aplicaciones. Polímeros sintéticos orgánicos. Espectroscopía UV- visible e infrarroja aplicada a la determinación de estructuras de compuestos orgánicos. Procesos unitarios en química orgánica: destilación, extracción, cristalización y cromatografía. Seguridad en el laboratorio de química orgánica.

Contenidos mínimos

Relación entre estructura y propiedades en la química del carbono. Enlaces. Estereoquímica. Grupos funcionales: clasificación, características generales, reacciones y aplicaciones. Polímeros sintéticos orgánicos. Espectroscopía UV-visible e infrarroja aplicada a la determinación de estructuras de compuestos orgánicos. Procesos unitarios en química orgánica: destilación, recristalización, extracción y cromatografía. Seguridad en el laboratorio de química orgánica.

Unidades temáticas

Unidad 1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS. Definición y objeto. Áreas de la Química Orgánica. Importancia en el campo professional de bioquímicos y farmacéuticos. Teoría estructural de la Química Orgánica. Uniones químicas en los compuestos del carbono. Teoría electrónica y uniones químicas.  Propiedades físicas y estructura molecular: polaridad, solubilidad, fuerzas intermoleculares, relación entre los puntos de fusión y ebullición y la estructura de los compuestos. orgánicos.  Solubilidad. Acidez y basicidad: ácidos y bases orgánicos según las teorías de Brønsted-Lowry y de Lewis.

Unidad 2. ANÁLISIS CONFORMACIONAL. Libre rotación C-C. Concepto de conformación. Proyecciones de Newman y caballete. Análisis conformacional de Compuestos acíclicos sencillos. Tensión torsional. Repulsión de Van der Waals. Confórmeros. Interacciones dipolo-dipolo y conformación. Unión de hidrógeno y conformación. Compuestos cíclicos (3-6 carbonos): Tensión anular, tensión angular y tensión torsional. Conformaciones de cicloalcanos. Uniones axiales y ecuatoriales en el ciclohexano. Equilibrio de confórmeros. Interacciones 1,3-diaxiales. Isomería geométrica en cicloalcanos disustituidos. Estabilidad de los confórmeros.

Unidad 3. ESTEREOISOMERIA. Estereoisomería. Conceptos de constitución y configuración. Quiralidad. Centro estereogénico. Enantiómeros. Especificación de la configuración: Sistema R/S. Proyecciones de en cuña y de Fischer. Actividad óptica. Rotación específica. Modificaciones racémicas. Moléculas con más de un carbono quiral: diasteroisómeros. Nomenclatura R/S. Compuestos meso. Resolución de mezclas racémicas. Isomería geométrica en alquenos. Nomenclatura cis/trans y Z/E.

Unidad 4. MECANISMOS DE LAS REACCIONES ORGÁNICAS. Introducción al estudio de mecanismos de reacción. Diagramas de energía. Tipos de reacciones orgánicas: reacciones radicalarias y polares. Activación de moléculas: rupturas homo y heterolíticas. Energía de disociación de enlace. Clasificación de reactivos y reacciones. Intermediarios reactivos: generalidades.

Unidad 5. ALCANOS. Nomenclatura. Propiedades físicas de los alcanos. Series homólogas. Reacciones radicalarias. Estructura, formación y estabilización de radicales libres por hiperconjugación. Halogenación de alcanos. Mecanismo de la reacción. Diagramas de energía. Selectividad y orientación de la halogenación.

Unidad 6. HIDROCARBUROS INSATURADOS. Alquenos. Nomenclatura. La adición electrofílica al doble enlace C=C. Mecanismos de las adiciones electrofílicas vía carbocationes. Estabilidad y reordenamiento de los carbocationes. Regla de Markovnikov. Reacciones regioselectivas. Reacciones de adición syn y anti. Mecanismos. Estereoquímica de las reacciones: estereoespecificidad y estereoselectividad. Oxidación de alquenos. Reacciones de alquenos que transcurren a través de radicales libres. Principales aplicaciones sintéticas. Alquinos. Acidez de los alquinos terminales: formación de acetiluros. Reacciones de alquinos. Dienos. Tipos y nomenclatura. Dienos conjugados: estructura. Conjugación: resonancia y descripción orbital. Adiciones electrofílicas: 1,2 (simple) vs. 1,4 (conjugada). Mecanismos. Control cinético y termodinámico de las reacciones .

Unidad 7. HIDROCARBUROS AROMÁTICOS. El fenómeno de aromaticidad. Descripción orbital del benceno. La regla de Hückel. Estabilidad del anillo bencénico. Resonancia. Energía de resonancia. Calores de hidrogenación. Compuestos aromáticos no bencenoides. Compuestos anti-aromáticos y no aromáticos. Nomenclatura de los derivados del benceno. Reacciones de sustitución electrofílica aromática. Mecanismos. Diagramas de energía. Halogenación, nitración y sulfonación del benceno. Reacciones de Friedel-Crafts de alquilación y acilación. Clasificación y efecto de los sustituyentes: reactividad y orientación. Alquilbencenos: reacciones en el núcleo y en las cadenas laterales. Oxidación. Aplicaciones sintéticas. Reacciones de sustitución nucleofílica aromática. Mecanismos.

Unidad 8. DERIVADOS HALOGENADOS. Nomenclatura. Sustitución nucleofílica alifática. Reacciones S_N1 y S_N2. Mecanismos. Cinética de reacción. Diagramas de energía. Factores que afectan las velocidades de las reacciones S_N1 y S_N2. Estereoquímica de las reacciones S_N1 y S_N2. Las reacciones de eliminación E₁ y E₂. Regla de Saitzeff. Mecanismos. Estereoquímica. Sustitución vs. eliminación. Aplicaciones sintéticas de los derivados halogenados. Derivados halogenados de hidrocarburos no saturados: vinílicos, arílicos, bencílicos y alílicos, estructura y reactividad.

Unidad 9. COMPUESTOS ORGÁNICOS OXIGENADOS. Alcoholes. Nomenclatura. Propiedades físicas.. Reacciones de los alcoholes que involucran la ruptura de la unión C-O: sustituciones nucleofílicas (mecanismos S_N1 y S_N2) y deshidrataciones (mecanismos E₁ y E₂). Reacciones que involucran la ruptura de la unión O-H: reacción con metales y con haluros de sulfonilo. Oxidación. Glicoles. Fenoles. Acidez. Efectos de los sustituyentes sobre la acidez. Éteres. Nomenclatura. Reacciones de los éteres. Ruptura de la unión C-O por ácidos. Mecanismos. Éteres cíclicos. Epóxidos. Apertura del anillo oxiránico. Aplicaciones sintéticas. Aldehídos y cetonas. Nomenclatura. Reacciones de los compuestos carbonílicos: adiciones nucleofílicas. Reactividad de los distintos compuestos carbonílicos.  Adición de ácido cianhídrico reactivos organometálicos. Obtención de hemicetales, acetales y cetales. Importancia de los acetales y cetales como grupos protectores. Reacción con aminas, hidroxilamina y arilhidracinas. Reacción de Wittig. Mecanismos. Reacciones que involucran hidrógenos a: carbanión-enolato como intermediario. Condensación aldólica. Halogenación de cetonas promovida por bases. Tautomería ceto-enólica. Reacciones de reducción a alcoholes (catalítica y por reductores químicos) y a hidrocarburos (reducción de Clemmensen y Wolf-Kishner). Reacciones de oxidación: aplicaciones sintéticas y de diferenciación de aldehídos y cetonas. Reactivos de Tollens y Fehling. Reacción del haloformo: aplicaciones.

Unidad 10. ACIDOS CARBOXILICOS Y DERIVADOS. Ácidos carboxílicos. Nomenclatura. Acidez: formación de sales. Acidez comparativa de compuestos orgánicos. El grupo carboxilato como nucleófilo: obtención de ésteres y de anhídridos de ácido. Esterificación en medio ácido: mecanismo y efectos que desplazan el equilibrio. Formación de haluros de ácidos. Reacciones de reducción. Ácidos a-halogenados: síntesis de Hell-Volhard-Zelinsky. Reactividad y aplicaciones sintéticas. Ácidos a, b-no saturados. Hidroxiácidos: propiedades químicas. Derivados de ácidos carboxílicos. Haluros de acilo, anhídridos, ésteres, amidas y nitrilos. Estructura y nomenclatura. Agentes acilantes. Reacciones de sustitución nucleofílica de acilo. Mecanismo. Reactividad comparada de los derivados de ácido.

Unidad 11. COMPUESTOS ORGÁNICOS NITROGENADOS. Aminas. Estructura, clasificación y nomenclatura. Estereoquímica del nitrógeno: inversión piramidal. Propiedades químicas. Basicidad, relación con la estructura. Basicidad comparativa de compuestos orgánicos. Reacciones de las aminas con agentes acilantes y alquilantes. Reacción con ácido nitroso. Ensayos de caracterización. Test de Hinsberg. Métodos de síntesis de aminas. Bases de amonio cuaternario. Eliminación de Hofmann. Obtención y reactividad de sales de diazonio. Reacción de Sandmeyer y otras aplicaciones: reacciones de copulación y reducción.

Unidad 12. POLÍMEROS SINTÉTICOS ORGÁNICOS. Polímeros de adición y de condensación. Polímeros de crecimiento en cadena: polimerización de alquenos y dienos. Ejemplos. Polimerización por radicales libres y polimerización iónica. Homopolímeros y copolímeros. Ejemplos. Polímeros de crecimiento en etapas. Estructura y propiedades físicas.

Unidad 13. ESPECTROSCOPIA UV-VISIBLE E INFRARROJA APLICADA A LA DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL DE COMPUESTOS ORGÁNICOS. Espectroscopía electrónica visible y ultravioleta. Fundamento. Transiciones electrónicas: tipos. Intensidad de la absorción. Efecto de la conjugación sobre las transiciones. Efectos batocrómico e hipsocrómico. Grupos cromóforos y auxocromos. Aplicación de la espectroscopía UV y visible al estudio de las moléculas conjugadas. Aplicaciones en la cuantificación de compuestos de interés bioquímico-farmacéutico. Espectroscopia infrarroja. Fundamento. Distintos tipos de vibraciones. Frecuencia de estiramiento y de deformación de los principales grupos funcionales. Identificación de compuestos: “huella digital”. Análisis de los factores que influencian a la absorción del grupo carbonilo. Efecto de la conjugación en la absorción IR. Aplicaciones en la caracterización estructural e identificación de grupos funcionales.

Unidad 14. EL TRABAJO EN EL LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA. Seguridad en el laboratorio de química orgánica. Operaciones unitarias: recristalización, destilación, cromatografía y extracción. Síntesis, aislamiento y purificación de compuestos orgánicos.

“Química Orgánica”, David Klein. Ed. Panamericana, 2019.

“Química Orgánica”. Francis A. Carey. 6° Edición. Ed. Mc Graw-Hill, 2014.

“Química Orgánica”, Paula Yurkanis Bruice. 5° Edición. Ed. Pearson, 2008.

“Química Orgánica”, L. G. Wade Jr. 7° Edición. Ed. Pearson, 2014.

“Fundamentos Teóricos Prácticos para el laboratorio”. Lydia Galagovsky. Ed. Eudeba.

“Handbook of Chemistry and Physics”. CRC Press.

Secretaria de cátedra: Lic. Natalia Lorenzatto

Horario de atención: lunes, miércoles y viernes de 10.30 a 11.30

Teléfono: 5287-4313

Email: quimicaorganica1@ffyb.uba.ar