domingo, 18 de junio de 2017

7 ESTRUCTURA Y NOMENCLATURA DE LOS ALQUENOS

El eteno y el propeno, los dos alquenos más simples, están entre los productos químicos industriales más importantes producidos en los Estados Unidos. Cada año, la industria química produce más de 30 millones de libras de eteno y alrededor de 15 millones de libras de propeno. El eteno se utiliza como material de partida para la síntesis de muchos compuestos industriales, incluyendo etanol, óxido de etileno, etanal, y polietileno polimérico. El propeno se utiliza en la fabricación del polipropileno polimérico y, además de otros usos, el propeno es el material de partida para una síntesis de acetona y cumeno. El eteno también ocurre en la naturaleza como una hormona vegetal. Es producido naturalmente por frutas como tomates y plátanos y está involucrado en el proceso de maduración de estos frutos. Hoy en día se hace mucho uso de eteno en la industria comercial de frutas para lograr la maduración de los tomates y plátanos escogidos porque las frutas verdes son menos susceptibles a los daños durante el envío.

7.1 Estructura y nombre base del hidruro progenitor

Un alqueno designa a dos carbonos que poseen un enlace doble entre ellos C= C, este enlace no puede girar, lo cual crea isómeros de conformación estructural que deben tenerse en cuenta. Para el nombre base de un alqueno lineal lo que vamos a hacer es asumirlo como si se tratara de un sustituyente, que se encuentra ubicado justo en el primer carbono que está involucrado en el enlace doble. La dirección de conteo será la que le asigne a este primer carbono  doble enlace el número de posición más bajo. Adicionalmente, si los dos brazos del doble enlace apuntan hacia arriba se emplea el prefijo cis, pero si uno apunta hacia una dirección y el otro hacia la otra, empleamos el prefijo trans.

El doble enlace se designa con el el prefijo en o con el sufijo eno según se requiera. En los alquenos puros como los que describiremos aquí se emplea el sufijo eno reemplazando a ano, mientras que el indicador de posición y el prefijo de isomerización se colocan antes del indicador de cantidad de carbonos, de este modo los nombres de los ejemplos (a1 y a2) serán los siguientes.

Existe una segunda manera mas nueva para ensamblar el nombre, en este caso se coloca primero el indicador de cantidad de carbonos y el resto detrás.

Esta segunda manera es la que se supone debemos asumir ya que es la recomendación mas nueva de la IUPAC, adicionalmente, en caso de que no interese cual de los dos isómeros del alqueno respectivo hacemos referencia descartaremos el uso del prefijocis/trans

7.2 Alquenos con grupos alquilo

El detalle importante es, que desde que no existan sustituyentes con mayor rango, la numeración siempre se realiza con respecto al doble enlace, lo que implica que solo existe un marco de referencia en los alquenos. Las ramificaciones normales son grupos alquilo, y esa nomenclatura la tratamos ya. Ubicar la posición de los sustituyentes (ramificaciones) y nombrarlas, según la nomenclatura de los grupos alquilo o grupos alquilo ramificados, según sea el caso. Luego se colocan los nombres de las ramificaciones y se las ordena en el nombre igual que como se hace con los alcanos ramificados.


7.3 Grupo alquen-il

Aquí solo hablaremos de la formación del nombre del grupo alquilo.

El carbono 1 de la ramificación es el que se conecta a la cadena principal R.

7.4 Mas de un doble enlace

En caso de que existan más de un doble enlace, se expresa esto mediante el uso de prefijos di, tri, tetra etc. En caso de que existan dos dobles enlaces, se empieza a numerar en la punta más próxima al doble enlace más cercano, de modo tal que el primer número sea el más pequeño posible. Lo mismo si tenemos tres dobles enlaces o más. Adicionalmente el nombre que indica la cantidad de carbonos deberá venir acompañado de una vocal: met(a), et(a), prop(a), pent(a) .... non(a) etc. Esta vocal solo aparece cuando el nombre que indica la cantidad de enlaces  (eno, ino) viene precedido de prefijos de repetición como en (dieno). 

En caso de que existan tres dobles enlaces y dos de ellos estén equidistantes a cualquiera de las puntas, se escoge la dirección de conteo que de los números más pequeños.


7.5 Nomenclatura de isómeros E/Z en alquenos

La nomenclatura cis/trans es útil cuando el alcano está bisustituido con la misma ramificación. Pero ¿Qué pasa si tiene tres ramificaciones o cuatro? O ¿si los sustituyentes son diferentes? En estos casos la nomenclatura cis/trans no es suficiente. Y se utiliza una modificación del sistema de prioridades Cahn-Ingold-Prelog. La regla Cahn-Ingold-Prelog dice que los átomos con mayor número atómico tienen mayor prioridad. En caso de empate se suma el numero atómico de los atamos secundarios que estén unidos a él, el que sume más, tiene mayor prioridad.

El carbono 1 tiene dos sustituyentes, cloro y fluor. ¿Cuál de ellos tiene mayor prioridad? Según la regla Cahn-Ingold-Prelog es el cloro al tener mayor número atómico. En el carbono 2 solo existe un sustituyente que es el bromo y por obvias razones tiene mayor prioridad sobre el hidrógeno. En caso de ramificaciones que se desprende de un doble enlace en la mayoría de los casos se generan diasteromeros posibles. Una forma general de nombrarlos y que sustituye a la nomenclatura Cis/Trans es la nomencatura E/Z

Determinar las prioridades de las dos ramificaciones de los dos carbonos involucrados en el doble enlace. Si los sustituyentes con mayor prioridad quedan mirando en la misma dirección se lo denomina isómero Z entre paréntesis, y si quedan en direcciones opuestas se lo denomina isómero E entre paréntesis. 

Al igual que con la nomenclatura cis/trans la nomenclatura de isómeros E/Z debe emplearse cuando usted desea referirse a uno de los isómeros en específico, pero generalmente no se toma en cuenta. La expresión E viene del alemán entgegen que significa opuesto y es análogo a la expresión Trans. De hecho se puede reemplazar trans por E ya que la nomenclatura E/Z es más general y puede reemplazar a la nomenclatura cis/trans. La expresión Z viene del alemán Zusammen que significa juntos y es análogo a la expresión cis.

Recuerde entonces que las prioridades dependen del número atómico del átomo, por ejemplo en el carbono 3 de los ejemplos (n) uno de enlaza al carbono 4 y el otro a un fluor, por lo que se mira cual de los dos posee mayor número atómico y ese es el de mayor prioridad.

7.6 Ciclo alquenos

En caso de tener un anillo cíclico con un doble enlace y sin ramificaciones, no es necesario indicar la posición del doble enlace, por convención se sabe que los carbonos del doble enlace son el 1 y el 2, aun en cicloalquenos con ramificaciones, nunca se señala la posición del doble enlace. Se lo nombra igual que los cicloalcanos, pero cambiando la terminación ano por eno.

En caso de tener un clicloalqueno con ramificaciones, se escoge el carbono 1 y la dirección de conteo de modo que las ramificaciones adquieran los números más pequeños.

Cuando hay mas de una ramificación se cuenta en la dirección que otorgue a los dobles enlaces los números mas pequeños, pero el carbono 1 y el carbono 2 siempre deben ser el doble enlace.


Referencias generales de libros

(Brown et al., 2018; Brown & Poon, 2014; Bruice, 2011, 2014a, 2014b, 2016; Carey & Giuliano, 2011; Clayden et al., 2012; Favre & Powell, 2013; Klein, 2015; McMurry et al., 2007; McMurry, 2012; Ouellette & Rawn, 2015; Solomons et al., 2014; Solomons & Fryhle, 2000, 2004, 2007, 2011; Vollhardt & Schore, 2014; Wade, 2009, 2013)

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