3.2: Alcanos

El conjunto más definitivo de reglas de nomenclatura orgánica actualmente en uso se desarrollaron a través de varias conferencias internacionales y se conocen como la Unión Internacional de Reglas de Química Pura y Aplicada (reglas de la IUPAC). Primero describiremos este sistema para nombrar a los hidrocarburos conocidos como alcanos, los llamados hidrocarburos parafínicos saturados que no tienen dobles o triples enlaces, o anillos, y se ajustan a la fórmula general\(C_nH_{2n+2}\).

Los alcanos se clasifican como “cadena continua” (es decir, "no ramificada “) si todos los átomos de carbono en la cadena están unidos a no más de otros dos carbonos; o" cadena ramificada” si uno o más átomos de carbono están unidos a más de otros dos carbonos:

Los primeros cuatro hidrocarburos de cadena continua tienen nombres no sistemáticos:

Los miembros superiores, comenzando con pentano, se nombran sistemáticamente con un prefijo numérico (pent-, hex-, hept-, etc., para denotar el número de átomos de carbono) y con el extremo -ano para clasificar el compuesto como hidrocarburo parafínico, como en el Cuadro 3-1. Para especificar un hidrocarburo de cadena continua, a veces se usa el prefijo n- (para normal). No obstante, a falta de cualquier prefijo calificativo, el hidrocarburo se considera “normal” o no ramificado y no utilizaremos este prefijo en lo sucesivo. Deberías memorizar los nombres hasta\(C_{10}H_{22}\).

La posibilidad de tener hidrocarburos de cadena ramificada que son isómeros estructurales de los hidrocarburos de cadena continua comienza con butano (\(n = 4\)). Siguen las reglas de la IUPAC para la nomenclatura sistemática de estos hidrocarburos.

1. La cadena continua más larga de átomos de carbono se toma como el hidrocarburo parental y es el marco sobre el que están unidos los diversos grupos sustituyentes. Así, el hidrocarburo\(1\) es un pentano sustituido en lugar de un butano sustituido porque la cadena más larga tiene cinco carbonos:

2. Los grupos sustituyentes unidos a la cadena principal se nombran reemplazando el extremo -ano del alcano por -ilo. Entonces tenemos los grupos alquilo

(o radicales alquilo, siendo los ejemplos más simples los grupos metilo (\(CH_3-\)) y etilo (\(CH_3CH_3-\)).

3. El hidrocarburo parental se numera a partir del final de la cadena, y a los grupos sustituyentes se les asignan números correspondientes a sus posiciones en la cadena. La dirección de numeración se elige para dar los números más bajos a los sustituyentes de cadena lateral. \(^2\)Así,\(1\) el hidrocarburo es 2,3-dimetilpentano en lugar de 3,4-dimetilpentano. El prefijo di- significa que hay dos sustituyentes idénticos:

Los prefijos utilizados para designar el número de sustituyentes siguen hasta diez.

Mono- no se usa para designar un solo sustituyente en la nomenclatura sistemática, sino que puede usarse en conversación para énfasis.

4. Cuando hay dos sustituyentes idénticos en una posición como en\(2\), se suministran números para cada uno, y el prefijo, di-, tri-, y así sucesivamente, se incluye para indicar el número de grupos del mismo tipo:

5. Los grupos sustituyentes de cadena ramificada reciben nombres apropiados mediante una simple extensión del sistema utilizado para los hidrocarburos de cadena ramificada. La cadena más larga del sustituyente se numera comenzando con el carbono unido directamente a la cadena hidrocarbonada parental. Se utilizan paréntesis para separar la numeración del sustituyente y de la cadena hidrocarbonada principal:

Ejemplos adicionales de sustituyentes alquilo y sus nombres se enumeran en la Tabla 3-2. Estos se clasifican además según sean primarios, secundarios o terciarios. Un grupo alquilo se describe como primario si el carbono en el punto de unión está unido solo a otro carbono, como secundario si está unido a otros dos carbonos, y terciario si está unido a otros tres carbonos. Así, si\(R\) hay algún radical hidrocarbonado, los diferentes tipos de grupos alquilo son

La confusión puede surgir aquí porque a menudo nos referimos a carbonos específicos en lugar de grupos alquilo completos como primarios, secundarios, etc. En este contexto, un carbono es primario si está unido a otro carbono, secundario si está unido a dos, terciario si está unido a tres, y cuaternario si está unido a cuatro. Así, cualquiera de los dos carbonos del etano es primario, el\(C2\) carbono del propano\(CH_3CH_2CH_3\), es secundario, y el\(C2\) carbono del 2,2-dimetilpropano,\((CH_3)_4C\), es cuaternario.

La situación con respecto a nombrar sustituyentes alquilo se ha visto enturbiada considerablemente por el hecho de que las reglas de la IUPAC permiten el uso de nombres triviales para algunos grupos alquilo. Así, algunas veces se usa sec-butilo en lugar de 1-metilpropilo, y terc-butilo en lugar de 1,1-dimetiletiloEstos y otros ejemplos se incluyen entre paréntesis en la Tabla 3-2. Otras costumbres impares pero menos oficiales son el prefijo iso, que está reservado para sustituyentes con dos grupos metilo al final de una cadena por lo demás lineal (por ejemplo, isopropilo), y el prefijo neo,

que se usa para denotar tres grupos metilo al final de una cadena (por ejemplo, neopentilo, que se llama más propiamente 2,2-dimetilpropilo). También son de uso común los nombres isobutano y neopentano para los hidrocarburos 2-metil-propano y 2,2-dimetilpropano, respectivamente No hay ambigüedad involucrada en el uso de prefijos iso y neo aquí, sino la práctica de usar el nombre “isooctano” para 2 ,2,4-trimetilpentano es erróneo. Afortunadamente, el uso de estos nombres especiales está disminuyendo.

6. Cuando hay dos o más sustituyentes diferentes, surge la pregunta de en qué orden deben citarse al nombrar al compuesto. El sistema adoptado por la IUPAC y practicado durante mucho tiempo por Chemical Abstracts los cita en orden alfabético sin tener en cuenta si existe un prefijo multiplicador como di- o tri-. A continuación se dan ejemplos.

Cuando un hidrocarburo se sustituye por grupos distintos de alquilo surge un nuevo problema, que puede ser ilustrado por\(CH_3CH_2Cl\) Esta sustancia puede denominarse cloroetano o cloruro de etilo, y ambos nombres se utilizan en conversación y en forma impresa casi indistintamente. En el sistema IUPAC, los halógenos, los grupos nitro y algunos otros grupos monovalentes se consideran grupos sustituyentes en los hidrocarburos y se denominan haloalcanos, nitroalcanos, etc.

Se prefiere el orden alfabético de precedencia para sustituyentes de diferentes tipos cuando dos o más están unidos a una cadena hidrocarbonada porque esto hace que la indexación y el uso de índices sean más sencillos:

El resto de este capítulo está dedicado a nombres de compuestos que no discutiremos durante varios capítulos por delante y es posible que desee detenerse en este punto y regresar más tarde según sea necesario. Sin embargo, debes poner a prueba tus conocimientos de nomenclatura de alcanos haciendo los Ejercicios 3-1, 3-2, 3-3, 3-9, 3-10 y 3-11.

\(^2\)La confusión es posible cuando la numeración de cada extremo es similar. La regla es que cuando se comparan las series de locantes de sustituyentes término por término, la serie “más baja” tiene el número más bajo en el primer punto de diferencia. El compuesto

es 2,3,5-trimetilhexano, no 2,4,5-trimetilhexano.

Colaboradores y Atribuciones

• John D. Robert and Marjorie C. Caserio (1977) Basic Principles of Organic Chemistry, second edition. W. A. Benjamin, Inc. , Menlo Park, CA. ISBN 0-8053-8329-8. This content is copyrighted under the following conditions, "You are granted permission for individual, educational, research and non-commercial reproduction, distribution, display and performance of this work in any format."