Química Orgánica, 7 ed. - L.G. Wade, Jr - Vol 1

Química Orgánica, 7 ed. - L.G. Wade, Jr - Vol 1

(Parte 1 de 5)

C SA PORT WADE VOL1 CR.pdf 1 6/20/1 2:43 PM

Compuestos orgánicos y grupos funcionales comunes Compuestos orgánicos y grupos funcionales comunes

Abr Abr

Volumen 1 Séptima edición

L.G. Wade, Jr. Whitman College

Ma. Aurora Lanto ArriolaLaura Fernández Enríquez

Escuela Nacional de Ciencias BiológicasDivisión de Ciencias Básicas e Ingeniería Instituto Politécnico NacionalUniversidad Autónoma Metropolitana

Héctor García Ortega

José Norberto Farfán García

Blas Flores Pérez

Fernando León Cedeño

José Manuel Méndez Stivalet

Alfredo Vázquez Martínez

Facultad de Química Universidad Nacional Autónoma de México

Juan Manuel Juárez RuizSocorro Leyva Ramos Departamento de QuímicaFacultad de Ciencias Químicas Universidad de GuanajuatoUniversidad Autónoma de San Luis Potosí

María del Rocío Ramírez SalgadoGonzalo Trujillo Chávez

José Guillermo Penieres CarrilloEscuela Nacional de Ciencias Biológicas

Facultad de Estudios Superiores, CuautitlánInstituto Politécnico Nacional Universidad Nacional Autónoma de México

Datos de catalogación bibliográfica

Authorized translation from the English language edition, entitled ORGANIC CHEMISTRY, 7thEdition, by LEROY WADE, published by Pearson Education, Inc., publishing as Prentice Hall, Copyright ©2010. All rights reserved. ISBN 9780321592316

Traducción autorizada de la edición en idioma inglés, titulada ORGANIC CHEMISTRY, 7a.edición, por LEROY WADE, publicada por Pearson Education, Inc., publicada como Prentice Hall, Copyright ©2010. Todos los derechos reservados.

Esta edición en español es la única autorizada.

Edición en español Editora:Gabriela López Ballesteros e-mail: gabriela.lopezballesteros@pearson.com

Editor de desarrollo:Bernardino Gutiérrez Hernández Supervisor de producción:José D. Hernández Garduño

SÉPTIMA EDICIÓN, 2012

D.R.©2012 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V.

Atlacomulco 500-5o. piso Col. Industrial Atoto 53519, Naucalpan de Juárez, Estado de México

Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. núm. 1031.

Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse, registrarse o transmitirse, por un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o electroóptico, por fotocopia, grabación o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor.

El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del editor o de sus representantes.

ISBN VERSIÓN IMPRESA:978-607-32-0790-4 ISBN VERSIÓN E-BOOK:978-607-32-0791-1 ISBN E-CHAPTER: 978-607-32-0792-8

PRIMERAIMPRESIÓN Impreso en México. Printed in Mexico.

L. G. “Skip” Wadedecidió especializarse en química durante su segundo año de estudiante en la Rice University, mientras tomaba clases de química orgánica con el profesor Ronald M. Magid. Después de titularse en la Rice University, en 1969, Wade ingresó a la Harvard University, donde realizó investigaciones con el profesor James D. White. Mientras estudiaba en Harvard fungió como Director de los Laboratorios orgánicos y fue influenciado en gran medida por los métodos técnicos de dos educadores de maestría, los profesores Leonard K. Nash y Frank H. Westheimer.

Después de completar su doctorado en Harvard en 1974, el Dr. Wade se unió a la Facultad de química en la Colorado State University. En el transcurso de quince años, el Dr. Wade enseñó química orgánica a miles de estudiantes dirigida hacia las carreras de todas las áreas de biología, química, medicina humana, medicina veterinaria y estudios ambientales. También realizó ensayos de investigación en las síntesis orgánicas y en la educación química, y escribió once libros que revisan la investigación actual en las síntesis orgánicas. Desde 1989, el Dr. Wade ha sido profesor de química en el Whitman College, donde enseña química orgánica y realiza investigaciones sobre síntesis orgánica y química forense. El Dr. Wade recibió el premio A. E. Langepor el Distinguished Science Teachingen Whitman en 1993.

El interés del Dr. Wade en la ciencia forense lo ha llevado a testificar como perito en casos de la corte que involucran drogas y armas de fuego; ha trabajado como instructor de armas de fuego en la policía, como consultor de drogas y oficial de seguridad de navegación en bote. También disfruta reparar y restaurar violines y arcos antiguos, lo cual ha realizado de manera profesional por muchos años.

A mis estudiantes y colegas en el Whitman College

vii

Prefacio xxiv

Volumen 1

1Introducción y repaso1 2Estructura y propiedades de las moléculas orgánicas40 3Estructura y estereoquímica de los alcanos83 4El estudio de las reacciones químicas127 5 Estereoquímica 169 6Haluros de alquilo: sustitución nucleofílica y eliminación215 7Estructura y síntesis de los alquenos281 8Reacciones de los alquenos323 9 Alquinos 388 10Estructura y síntesis de los alcoholes421 11Reacciones de los alcoholes464 12Espectroscopia infrarroja y espectrometría de masas510 13Espectroscopia de resonancia magnética nuclear561 14Éteres, epóxidos y sulfuros625

Apéndices A1 Respuestas a problemas seleccionadosR1 Créditos fotográficos CF1 Índice I1

Volumen 2

15Sistemas conjugados, simetría orbital y espectroscopia ultravioleta 665

22Condensaciones y sustituciones en alfa de compuestos carbonílicos 1043

Apéndices A1 Respuestas a problemas seleccionadosR1 Créditos fotográficos CF1 Índice I1

Acerca del autorv Prefacio xxiv

1INTRODUCCIÓN Y REPASO1

Glosario 32 Problemas de estudio34 viii

CONTENIDO Volumen 1

Contenido ix

2ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS40

Glosario 76 Problemas de estudio79

3ESTRUCTURA Y ESTEREOQUÍMICA DE LOS ALCANOS83

Estrategia para resolver problemas:Cómo dibujar conformaciones de silla112

Estrategia para resolver problemas: Cómo reconocer isómeros cis y trans118

Glosario 121 Problemas de estudio124 x Contenido

4-9Energía de activación y dependencia de la rapidez de reacción con respecto a la temperatura141

Estrategia para resolver problemas:Cómo proponer mecanismos de reacción153

Resumen: Intermediarios reactivos162 Glosario 162 Problemas de estudio165

Contenido xi

6HALUROS DE ALQUILO: SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA Y ELIMINACIÓN215

Resumen: Reacciones SN2 de los haluros de alquilo231

Mecanismo clave: La reacción E1255

Mecanismo clave: La reacción E2262 6-20Estereoquímica de la reacción E2264 6-21Comparación de los mecanismos de eliminación E1 y E2265

Resumen: Reacciones de eliminación267

Estrategia para resolver problemas: Predicción de sustituciones nucleofílicas y eliminaciones267

Resumen: Reacciones de los haluros de alquilo270 Glosario 273 Problemas de estudio276

xii Contenido

Mecanismo clave: Deshidratación de un alcohol catalizada con un ácido309

Estrategia para resolver problemas:Cómo proponer mecanismos de reacción312

Resumen: Métodos para sintetizar alquenos316 Glosario 317 Problemas de estudio319

8-17Metátesis de olefinas369 Estrategia para resolver problemas: Síntesis orgánica372

Resumen: Reacciones de alquenos374 Glosario 379 Problemas de estudio382

Contenido xiii

9-10Oxidación de alquinos411 Estrategia para resolver problemas: Síntesis multipasos413

Resumen: Reacciones de los alquinos414 Glosario 417 Problemas de estudio418

Resumen: Síntesis de alcoholes previas434 10-8Reactivos organometálicos para síntesis de alcoholes436 10-9Adición de reactivos organometálicos a compuestos carbonílicos439

Mecanismo clave:Reacciones de Grignard439 Resumen: Reacciones de Grignard446

10-10Reacciones secundarias de los reactivos organometálicos: reducción de haluros de alquilo447

10-11Reducción del grupo carbonilo: síntesis de alcoholes 1°y 2°449

Resumen: Reacciones de LiAlH4y NaBH4452 Resumen: Síntesis de alcoholes mediante adiciones nucleofílicas a grupos carbonilo453

Glosario 457 Problemas de estudio459

1-7Reacciones de alcoholes con ácidos hidrohálicos (haluros de hidrógeno)476

Estrategia para resolver problemas: Cómo proponer mecanismos de reacción488

xiv Contenido

Mecanismo clave: Síntesis de Williamson de éteres497 Estrategia para resolver problemas:Síntesis de múltiples pasos499

Resumen: Reacciones de los alcoholes502 Glosario 504 Problemas de estudio506

12ESPECTROSCOPIA INFRARROJA Y ESPECTROMETRÍA DE MASAS510

12-14Determinación de la fórmula molecular por medio de la espectrometría de masas543

Resumen: Patrones de fragmentación comunes551 Glosario 553 Problemas de estudio554

13ESPECTROSCOPIA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR561

13-8 Desdoblamiento espín-espín 578 Estrategia para resolver problemas:Dibujo de un espectro de RMN583

Estrategia para resolver problemas:Interpretación de los espectros de RMN de protón596

Contenido xv

13-14Imagen por resonancia magnética nuclear611 Estrategia para resolver problemas:Problemas de espectroscopia612

Glosario 616 Problemas de estudio618

Resumen: Reacciones de los epóxidos657 Glosario 658 Problemas de estudio 660

APÉNDICES 1243

1ARMN: Desplazamientos químicos de los protonesA2 1BRMN: Constantes de acoplamiento espín-espínA4 1CRMN: Desplazamientos químicos de 13C en compuestos orgánicosA5 2AIR: Frecuencias infrarrojas características de los gruposA6 2BIR: Absorciones infrarrojas características de los grupos funcionalesA9

3UV: Reglas de Woodward-Fieser para la predicción de los espectros UV-Visible A11

4AMétodos y sugerencias para proponer mecanismosA15 4BSugerencias para el desarrollo de síntesis multipasosA18

5Valores de pKapara los compuestos representativosA19

Respuestas a problemas seleccionadosR1

Créditos fotográficos CF1 Índice I1 xvi Contenido

15SISTEMAS CONJUGADOS, SIMETRÍA ORBITAL Y ESPECTROSCOPIA ULTRAVIOLETA665

15-6Control cinético y control termodinámico en la adición de HBr al 1,3-butadieno674

Glosario 701 Problemas de estudio703

Glosario 740 Problemas de estudio742

Mecanismo clave:Sustitución electrofílica aromática752 17-2Halogenación del benceno753 17-3Nitración del benceno755 17-4Sulfonación del benceno757

Volumen 2

Contenido xvii

Resumen: Grupos y compuestos activadores, orientadores orto-para764 17-7Sustituyentes desactivadores, orientadores meta765

Resumen: Desactivadores, orientadores meta768 17-8Sustituyentes halogenados: desactivadores, pero orientadores orto-para768

Resumen: Efectos de orientación de los sustituyentes770

17-9Efectos de múltiples sustituyentes sobre la sustitución electrofílica aromática 770

Resumen: Comparación de la alquilación y la acilación de Friedel-Crafts780

Resumen: Reacciones de los compuestos aromáticos796 Glosario 799 Problemas de estudio802

Mecanismos clave:Adiciones nucleofílicas a grupos carbonilo 833

Mecanismo clave:Formación de iminas842 18-17Condensaciones con hidroxilamina e hidracinas845

Mecanismo clave:Formación de acetales848

Estrategia para resolver problemas:Cómo proponer mecanismos de reacción850

xviii Contenido

Resumen: Reacciones de cetonas y aldehídos857 Glosario 860 Problemas de estudio863

Resumen: Síntesis de aminas923 Glosario 925 Problemas de estudio928

Resumen: Síntesis de ácidos carboxílicos957

20-9Reacciones de ácidos carboxílicos y derivados; sustitución nucleofílica sobre el grupo acilo958

20-10Condensación de ácidos con alcoholes: esterificación de Fischer960 Mecanismo clave:Esterificación de Fischer961

Contenido xix

Resumen: Reacciones de ácidos carboxílicos970 Glosario 972 Problemas de estudio973

21DERIVADOS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS980

21-5Interconversión de los derivados de ácido por la sustitución nucleofílica en el grupo acilo996

Mecanismo clave:Mecanismo de adición-eliminación para la sustitución nucleofílica de grupos acilo997

Estrategia para resolver problemas:Cómo proponer mecanismos de reacción1006

Glosario 1032 Problemas de estudio1034

22CONDENSACIONES Y SUSTITUCIONES EN ALFA DE COMPUESTOS CARBONÍLICOS1043

Mecanismo clave:Condensación aldólica catalizada por base1058

Mecanismo clave:Deshidratación de un aldol catalizada por base1061 x Contenido

Estrategia para resolver problemas:Cómo proponer mecanismos de reacción1063

Estrategia para resolver problemas: Cómo proponer mecanismos de reacción1086

Resumen: Adiciones y condensaciones de enolatos1088 Glosario 1090 Problemas de estudio1092

23CARBOHIDRATOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS1097

Contenido xxi

Glosario 1217 Problemas de estudio1219

26-4Control estereoquímico de la polimerización; catalizadores de Ziegler-Natta1230

Glosario 1238 Problemas de estudio1239 xi Contenido

APÉNDICES 1243

1ARMN: Desplazamientos químicos de los protonesA2 1BRMN: Constantes de acoplamiento espín-espínA4 1CRMN: Desplazamientos químicos de 13C en compuestos orgánicosA5 2AIR: Frecuencias infrarrojas características de los gruposA6 2BIR: Absorciones infrarrojas características de los grupos funcionalesA9

3UV: Reglas de Woodward-Fieser para la predicción de los espectros UV-Visible A11

4AMétodos y sugerencias para proponer mecanismosA15 4BSugerencias para el desarrollo de síntesis multipasosA18

5Valores de pKapara los compuestos representativosA19

Respuestas a problemas seleccionadosR1

Créditos fotográficos CF1 Índice I1

Contenido xi

CAPÍTULO 4Halogenación por radicales libres130

CAPÍTULO 6La reacción SN2230

La reacción SN1244 La reacción E1255

La reacción E2262

CAPÍTULO 7Deshidratación de un alcohol catalizada con un ácido309 CAPÍTULO 8Adición electrofílica a alquenos324 CAPÍTULO 10Reacciones de Grignard439 CAPÍTULO 11Síntesis de Williamson de éteres497 CAPÍTULO 15Reacción de Diels-Alder682 CAPÍTULO 17Sustitución electrofílica aromática752 CAPÍTULO 18Adiciones nucleofílicas a grupos carbonilo833

Formación de iminas842 Formación de acetales848

CAPÍTULO 20Esterificación de Fischer961

CAPÍTULO 21Mecanismo de adición-eliminación para la sustitución nucleofílica de grupos acilo997

CAPÍTULO 22Condensación aldólica catalizada por base1058

Deshidratación de un aldol catalizada por base1061 Condensación de Claisen de ésteres1068

CAPÍTULO 6Bromación alílica225

Desplazamiento de metilo en una reacción SN1251 Reordenamiento en una reacción E1258

CAPÍTULO 7Deshidrohalogenación mediante el mecanismo E2300

Estereoquímica de la reacción E2302 Desbromación de un dibromuro vecinal306

CAPÍTULO 8Adición iónica de HX a un alqueno327

Adición de HBr a alquenos por radicales libres329 Hidratación de un alqueno catalizada por ácido333 Oximercuración de un alqueno335 Hidroboración de un alqueno340 Adición de halógenos a alquenos345 Formación de halohidrinas347 Epoxidación de alquenos356 Apertura de epóxidos catalizada por ácido357 Metátesis de olefinas372

CAPÍTULO 9Reducción con metal-amoniaco de un alquino404

xxiv Contenido

CAPÍTULO 10Reducción de un grupo carbonilo mediante un hidruro450

CAPÍTULO 11Reacción de un alcohol terciario con HBr (SN1)477

Reacción de alcoholes con PBr3481 (Repaso): deshidratación de un alcohol catalizada por ácido484

Reordenamiento pinacólico 491

CAPÍTULO 14Ruptura de un éter por HBr o HI639

Apertura de epóxidos catalizada por un ácido en agua648

Apertura de epóxidos catalizada por un ácido en una disolución con alcohol649

Apertura de epóxidos catalizada por una base651

CAPÍTULO 15Adiciones 1,2 y 1,4 a un dieno conjugado673

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