La Química Orgánica Transparente

los cicloalcanos - nomenclatura

La versatilidad del carbono para formar enlaces permite que una molécula pueda cerrarse sobre sí misma, dando lugar a anillos carbonados. Los ejemplos en la naturaleza son numerosísimos.El olor que percibimos cuando machacamos una planta o pelamos una naranja o un limón, proviene de un tipo de compuestos denominados monoterpenos. Todos ellos tienen 10 carbonos y muchos de ellos contienen anillos:

			(-)-Mentol (p.f. 44ºC) Es el principal componente de la esencia de menta. Es un sólido blanco de sabor ardiente, cristalizado en grandes prismas que funden a 440C. El líquido hierve a 2120C. El mentol tiene propiedades ligeramente anestésicas o, mejor, refrescantes. Se emplea como antipruriginoso en dermatología, y como discretísimo anestésico en otorrinolaringología, para el tratamiento de la faringitis. Posse también propiedades antisépticas.
			S-(-)-limoneno (p.eb. 176ºC) El limoneno se presenta en tres formas, dextrógira, levógira y racémica. El limoneno levógiro (-) se extrae de la cáscara de la naranja y le confiere su olor característico.
			R-(+)-limoneno (p.eb. 176ºC) El limoneno dextrógiro (+) abunda en la naturaleza. Es un líquidio aceitoso que puede extraerse fácilmente de la cáscara del limón y responsable de su olor.
			Alcanfor (p.f. 180ºC) Sustancia sólida, cristalina, volátil, de sabor ardiente y olor característico, que se haya en el alcanforero y otras lauráceas. La química del alcanfor es muy complicada y ha desempeñado un importante papel histórico en la evolución de las teorías químicas. Es un anestésico ligero en uso tópico (alcoholes alcanforados).
			Grandisol Feromona de atracción sexual segregada por el macho del insecto plaga de las plantas de algodón.

Otro tipo muy importante de moléculas son los esteroides, que frecuentemente actúan fisiológicamente como hormonas y contienen múltiples anillos:

Colesterol (p.f. 149ºC) Aislado de la bilis en 1769. Su estructura no se estableció completamente hasta 1932. Woodward realizó su síntesis total en 1951. Se encuentra en todas las grasas animales. El colesterol se intercala entre los fosfolípidos que forman las membranas celulares de los animales. Sirve para hacerlas más rígidas y menos permeables. Sin el colesterol, las células animales necesitarían una pared como poseen las bacterias. Visita: http://cellbio.utmb.edu/cellbio/membrane_intro.htm
Ácido cólico La elucidadción de su estructura por Wieland es uno de los grandes triunfos de la química orgánica clásica. Se forma en el hígado por degradación del colesterol y desempeña en la bilis un papel de agente emulsificante.
Cortisona Hormona corticosuprarrenal que tiene una notable actividad antiinflamatoria.
Testosterona Es la principal hormona andrógena, segregada fundamentalmente por el tejido intersticial del testículo. Controla la formación del esperma, el desarrollo de los órganos genitales y de los caracteres sexuales secundarios.
Estradiol Hormona que representa casi la totalidad de la secreción estrogénica de la mujer durante el período genital activo. Un análogo de síntesis se utiliza en la píldoras contraceptivas.
Progesterona Hormona segregada por el cuerpo amarillo del ovario, que tiene la propiedad de preparar la mucosa uterina para la nidación, el mantenimiento y el desarrollo del huevo fecundado. Fue aislada en 1934 y su estructura se estableció en 1935.

proiedades físicas

Lección 3CICLOALCANOS: PROPIEDADES FÍSICAS Nomenclatura Propiedades físicas Estructura Ciclohexano Cicloalcanos superiores y policíclicos Problemas Problema de grupo Índice Página principal de la lección Página Principal Glosario

Constantes físicas de cicloalcanos Cicloalcano p.eb. (ºC)  p.f. (ºC) densidad 20ºC(g/mL) ciclopropano -32.7 -127.6   ciclobutano 12.5 -50.0 0.720 ciclopentano 49.3 -93.9 0.746 ciclohexano 80.7 6.6 0.779 cicloheptano 118.5 -12.0 0.810 ciclooctano 148.5 14.3 0.835 ciclododecano 160 (100 mmHg) 64.0 0.861 Tienen p.eb. y p.f. más altos y densidades mayores que los correspondientes alcanos acíclicos lineales, debido probablemente a su mayor rigidez y simetría que permiten unas fuerzas intermoleculares de atracción (London) más efectivas. Puntos de ebullición Puntos de fusión Densidad estructura Observando la tabla de los calores de combustión de los alcanos puede deducirse que, por cada grupo CH2 añadido, el calor de combustión se hace más negativo por 157.4 kcal/mol. Podemos calcular así (157.4 x n) los calores de combustión de cicloalcanos (CH2)n.DHºcomb (kcal/mol) (CH2)n n Calculado Experimental Diferencia (Tensión total)  Tensión por CH2 3 -472.2 -499.8 27.6 9.2 4 -629.6 -655.9 26.3 6.6 5 -787.0 -793.5 6.5 1.3 6 -944.4 -944.5 0.1 0.0 7 -1101.8 -1108.2 6.4 0.9 8 -1259.2 -1269.2 10.0 1.3 9 -1416.6 -1429.5 12.9 1.4 10 -1574.0 -1586.0 14.0 1.4 11 -1731.4 -1742.4 11.0 1.1 12 -1888.8 -1891.2 2.4 0.2 14 -2203.6 -2203.6 0.0 0.0 En el caso del ciclopropano la combustión es más exotérmica de lo esperado. Esto quiere decir que el ciclopropano no posee tres grupos CH2 "normales" sino que su disposición, formando el anillo de tres miembros, resulta más alta en energía (menos estable) de lo esperado. La diferencia de energía refleja la tensión que existe en el anillo de ciclopropano. Calores de formación del propano y ciclopropano El propano es una situación más estable (por unas 25 kcal/mol) que sus elementos constituyentes por separado. El ciclopropano es una situación menos estable(por unas 13 kcal/mol) que sus elementos constituyentes por separado. Esto no impide que el ciclopropano exista y sea una molécula estable pero el calor de formación positivo refleja de nuevo la existencia de tensión en el anillo. Esto hará que sea más reactiva y trate de liberar la tensión mediante la apertura del anillo. Los cicloalcanos pequeños son más inestables de lo que cabía esperar considerándolos como alcanos “normales”. ¿Cuál es el origen de esa anormalidad? La tensión de anillo En un alcano acíclico el solapamiento frontal de los orbitales híbridos sp3 es máximo, dando lugar a un enlace C-C de gran fortaleza (DHºC-C = 90 kcal/mol). Por otra parte, los hidrógenos pueden adoptar una conformación alternada donde minimicen sus interacciones estéricas y orbitálicas. El ángulo interno del ciclopropano es de 60º, mucho más pequeño que el ángulo natural de los híbridos sp3(109.5º). Por tanto el solapamiento no puede ser frontal y es más imperfecto. Esto se demuestra experimentalmente porque el enlace C-C es mucho más débil (DHºC-C = 65 kcal/mol) que en un alcano acíclico. Además de la distorsión en el solapamiento de los orbitales híbridos debido al pequeño tamaño del anillo, los hidrógenos de carbonos contiguos están inevitablemente eclipsados. Esto confiere una inestabilidad añadida a la molécula. El conjunto de estos dos factores (tensión de anillo y tensión de eclipsamiento) permite explicar la diferencia entre el calor de combustión calculado, como si fuera un alcano acíclico, y el experimental.