UNIDAD # 6.

 

Cicloalcanos , Ciclioalquenos .

 

Los cicloalcanos son compuesto que tienen carbono , hidrogeno y son de cadenas cerradas ( del griego Kuklus , circulo ) . Las moléculas de los cicloalcanos no sustituidas , están compuestas por grupos CH2  cerrados en cadenas , de acuerdo a lo anterior reciben el nombre polimetilénicos .

 

Estructura y nomenclatura : Como en las moléculas de los alcanos , los átomos de carbono en las moléculas de los cicloalcanos están entrelazadas entre si por enlaces de tipo sigma , producto de su hibridación tetragonal ( sp3) . L a fórmula general de la serie homóloga de los cicloalcanos en (CH2)n  o CnH2n . De esta forma , la molécula de los cicloalcanos contienen dos átomos de hidrógeno menos que los alcanos con el mismo número de carbonos . El nombre de los cicloalcanos se forma por la adici+on del prefijo ciclo al nombre de los alcanod correspondientes . Por lo general se utilizan fórmulas convencionales , en los que están omitidos el carbono y el hidrogeno .

 

            CICLOPROPANO                                             CICLOBUTANO

                                               CILOPENTANO

Isomería :  La isomería de cadena de los cocloalcanos puede estar condicionada por la forma cíclica , la estructura de las cadenas laterales y su posición , ejemplo :

CICLOPENTANO              1 METIL CICLOBUTANO      1 ETIL CICLOPROPANO

 

Estado natural : Los cicloalcanos están propagados en la naturaleza , ellos son los componentes del petróleo . Los cicloalcanos se encuentran también en los aceites volátiles de las plantas , en formas de terpenos .

Método de obtención :  El método más común de obtención de los cicloalcanos es la acción de los métales sobre los derivados dihalogenados de los alcanos .

Sintesis de Gustavson : El 1,3 dibromopropano , se hace reaccionar sobre el zinc , obteniéndose el ciclopropano .

       1,3 DIBROMOPROPANO                                            CICLOPROPANO

                                                   CICLOPROPANO

 

Los compuestos de la serie del ciclohexeno se obtiene con frecuencia  por hidrogenación de los compuestos de la serie del benceno .

                                   CICLOHEXANO

 

Propiedades físicas y químicas de los cicloalcanos :

Los dos primero miembros de los cicloalcanos ( ciclopropano y ciclobutano ) son gases , del ciclopentano al ciclodecano son líquidos y los superiores son sustancias sólidas .

Los puntos de fusión , ebullición y densidad son algo mayores que las de los alcanos con igual número de átomos de carbono , son insolubles en agua , disolviéndose en disolventes orgánicos .

Por su carácter se inclinan a tener reacciones de adición , como resultado de los cuales se produce una ruptura del ciclo y se forman los alcanos y sus derivados los cicloalcanos con mayor número de carbonos se inclinan a tener reacciones de sustitución , como lo hacen los alcanos . Ejemplo :

     CICLOPROPANO                                            1,4 DIBROMO PROPANO

 

Una mayor estabilidad del ciclobutano en comparación con el ciclopropano se encuentra en que este se adiciona al bromo con mayor dificultad , solo a altas temperaturas , formándose el 1,4 dibromobutano .

CICLOBUTANO                                                    1,4 DIBROMO BUTANO

Al hacer reaccionar los halógenos con el ciclopentano , ciclohexano y los cicloalcanos superiores no se produce ruptura del anillo , sino se realiza una reacción de sustitución de los átomos de hidrógeno por los halógenos . Ejemplo :

     CICLOHEXANO                                                          1 BROMOCICLOHEXANO

 

Acción de los halogenuros de hidrógeno : Hidrácidos .

El ciclopropano y sus derivados alquilicos adicionan fácilmente el yoduro de hidrógeno , produciendo la ruptura del anillo y la formación del yoduro de alquilo . Ejemplo :

 

En el ciclobutano esta reacción transcurre con mayor dificultad , con el calentamiento . El ciclopentano y los ciclos superiores no adicionan los halogenuros de hidrogeno .

La acción del hidrogeno ilustra bien el aumento gradual de la estabilidad de los cicloalcanos , desde el de tres carbonos hasta el de seis carbonos , para que se produzca la ruptura de los anillos bajo la acción del hidrógeno sobre un catalizador de niquel , y se
requiere una temperatura aun más alta :

            CICLOPENTANO                                                      PENTANO

 

El anillo del ciclohexano en estas condiciones no sufre ruptura , se produce una deshidrogenación con la formación de benceno .

           CICLOHEXANO                                                 BENCENO

 

Oxidación : El ciclopropano y sus derivados se oxidan lentamente a temperatura normal con una solución de permanganato de potasio , en un medio neutro o alcalino . Al calentarlos o al actuar oxidantes más fuertes , se oxidan también otros cicloalcanos , produciéndose la ruptura del cicloalcano y formando ácidos dibásicos con el mismo número de átomos de carbono en sus moléculas .

 

 

Los radicales ciclicos se nombran en forma similar a los aciclicos , con el prefijo ciclo . Ejemplo :

CICLOPROPIL           CICLOBUTIL                  CICLOPENTIL           3 CLORO 1 CICLOPENTIL

 

Cicloalquenos : C_nH_2n-2  .

1 CICLOPROPENO        CICLOBUTENO                CICLOPENTENO           CICLOHEXENO

1,3 CICLOHEXADIENO                               1,4 CICLOHEXADIENO      3 BROMO, 1 CICLOPENTENO 1 CICLOPROPENO                                                   1 YODO CICLOPROPANO

1 METIL, 1 CICLOBUTENO                                                      1 YODO, 1 METIL CICLOBUTANO        

 

El método más sencillo para obtener el ciclohexeno consiste en la destilación del ciclohexanol , la cual se logra haciéndole reaccionar con aluimina caliente o con bisulfito potásico . También se puede obtener el ciclohexeno a través de los ciclohexanos monohalogenados por eliminación de una molécula de hidrácido con la quinoleina o hidróxido de potasio en solución alcohólico . Ejemplo :

         CICLOHEXANOL                                        1 CICLOHEXENO

1 BROMO CICLOHEXANO                                     1 CICLOHEXENO

 

El ciclopenteno C₅H₈ es un líquido con una ebullición de 44º C y se obtiene del ciclopentano .

 CICLOPENTANO                   1 BROMOCICLOPENTANO      1 CICLOPENTENO

 

Hidrocarburos bicíclicos : Los biciclocompuestos saturados o insaturados constan de tres partes : un prefijo Biciclo que indica dos anillos , un sufijo que indica el número total de átomos de carbono en los dos anillos y en un corchete con tres números en orden decreciente . El primer número y el segundo indican cuantos átomos de carbono hay al lado derecho y al izquierdo del puente respectivamente ; el tercer número nos indica los átomos de carbono entre las cabezas de los puentes . Las cabezas de los puentes son átomos de carbono unidos a otros tres carbonos del anillo . Ejemplo :

                                 

 

        BICICLO [ 3,2,2] NONANO

 

 

 

 1,6 DIMETIL[4,4,3] TRIDECANO                                                   BICICLO [ 4,4,4] TETRADECANO

                                             BICICLO[ 1,1,1] PENTANO

7 METIL BICICLO[2,2,1] HEPTANO                          BICICLO[4,2,0] OCTANO

 

 

CUESTIONARIO

 

1.      Escribir la ecuación de la reacción entre :

1. Ciclohexeno y el bromo a temperatura ambiente
2. Ciclopentano y el cloro a temperatura de 280º C
3. Ciclohexino y el cloro a temperatura ambiente .
4. Ciclobutano y el ácido bromhídrico
5. Ciclopentano y el ácido nítrico .

 

2.      Escriba las fórmulas estructurales de los siguientes compuestos .

1. Ciclohexano .
2. Ciclopenteno
3. Ciclobutino
4. 1, metil , 1,3, ciclohexadieno .
5. 1, etil , 1,3, ciclohexadieno .
6. Biciclo [4,4,1] endecano .
7. Biciclo [4,2,1] nonano .

 

3.      Escriba la formula estructural para cada uno de los compuestos siguientes .

1. 1, metil , 1,3, hexadieno
2. 1 bromo , 2,4, divinil ciclopentano .
3. Espiro 4,2, heptano .
4. Cis , 1,2, dibromo metil ciclopropano