63.04. Química III

1. Desarrollar un programa que contenga los temas básicos de la Química Orgánica descriptiva, tratados de acuerdo a las necesidades de estudiantes de Ingeniería Química esto es, con especial énfasis en las transformaciones y procesos de interés industrial y en los procedimientos que permiten el aprovechamiento de los recursos renovables y no renovables.
2. Acostumbrar al alumno a recurrir a fuentes específicas de información, a ejercitar su espíritu crítico en la elección de los procesos y a trabajar en condiciones de seguridad y economía.

1. Introducción histórica. Los compuestos orgánicos en la naturaleza y la industria. Funciones químicas. Orbitales y forma de las mol‚culas. Isomería con y sin cambio de constitución.
2. Clasificación de los hidrocarburos. Parafinas. Petróleo y gas. Cracking y reforming. Combustibles para motores. Olefinas y sus reacciones. Polimerización de vinilos y dienos. Caucho . Acetileno.
3. Concepto de aromaticidad. Benceno, tolueno y xilenos en la petroquímica. Substitución aromática electrofílica. Carbones fósiles. Gas de síntesis.
4. Alcoholes, ‚teres, aldehidos y cetonas. Tioderivados. Fenoles. Síntesis industriales y reacciones típicas de aplicación t‚cnica.
5. Carbohidratos. Glucosa, levulosa, sacarosa. Relaciones estructurales. Propiedades generales. Almidón, celulosa, glucógeno. Derivados industriales de la celulosa.
6. Acidos carboxilicos y derivados. Esterificación. Esteres, amidas, anhídridos, halogenuros de ácido, nitrilos. Glic‚ridos, Jabones, detergentes. Polímeros, poliester, poliamidas y policarbonatos. Pinturas. Cetena y sus reacciones.
7. Aminas. Síntesis industrial . Sales cuaternarias. Aminas aromáticas. Diazotación. Colorantes. Clasificación.
8. Heterociclos aromáticos sencillos en la industria y en la naturaleza. Propiedades químicas. Alcaloides: nociones generales, extracción. Acido carbónico y derivados. Urea, usos. Isocianatos. uretanos y poliuretanos. Aplicaciones t‚cnicas.
9. Proteínas: caracteres generales, estructura. Papel en la industria de la alimentación. Acidos nucleicos, nociones. Función biológica. Biotecnología. Nociones de bioenerg‚tica: la fermentación alcohólica.

UNIDAD I
Breve introducción histórica. Los compuestos orgánicos en la naturaleza y en la industria. Métodos de purificación. Criterio de pureza. Análisis cuali y cuantitativo. Determinación de la fórmula molecular. Funciones químicas. Fórmula estructural. Número de compuestos orgánicos conocidos. El Chemical Abstracts. El enlace químico. Configuración electrónica del carbono. Orbitales atómicos y moleculares. Orbitales híbridos sp3, sp2 y sp. Ejemplos. Forma de las moléculas y sus consecuencias. Fuerzas intermoleculares. Uniones hidrógeno y dipolos. Polarización de las moléculas. Energía de disociación de las uniones: homólisis y heterólisis. Ejemplos. Radicales libres, iones carbonio y carbaniones. Resonancia. Concepto general: benceno, ion carboxilato, amidas, ion enolato, etc. Relación entre estructura y propiedades físicas. Isomería con y sin cambio de constitución. Quiralidad. Centro quiral. Enantiomorfos y diastereoisómeros.
UNIDAD II
Hidrocarburos en general. Clasificación estructural. Fuentes de obtención. Propiedades físicas generales. Nomenclatura de los alcanos. El petróleo: destilación primaria y secundaria. Combustibles para motores. Número de octanos. Reacciones químicas de los alcanos: oxidación, combustión, cracking, halogenación. Reforming. Importancia técnica de estas reacciones. La petroquímica. Olefinas o alquenos: nomenclatura. Isomería geométrica. Importancia industrial y obtención. Deshidratación de alcoholes y dehidrohalogenación de derivados halogenados. Mecanismo general. Reacciones típicas del doble enlace: hidrogenación, adición de halógenos, adición de hidrácidos (Markovnikov), ácido sulfúrico y ácido hipocloroso. Reacciones de polimerización: polietileno y polipropileno. Reacciones de oxidación química. Ozonólisis. Alquinos en general. Acetileno: síntesis industrial. Reacciones de adición con hidrógeno, ácido cianhídrico, ácido clorhídrico. Polímeros derivados. Polimerización vinílica en general. Vinilación y etinilación. Dienos y polienos. Dienos conjugados: reactividad y polimerización. Isopreno. Caucho natural. Polimerizaciones estereoespecíficas. Elastómeros sintéticos. Vulcanización. La reacción de Diels y Alder. Ciclanos. Estructura, fuentes naturales. Teoría de las tensiones. Tensión y calor de combustión.
UNIDAD III
Compuestos aromáticos. Concepto energético de la aromaticidad. Generalización: regla de Hückel. El benceno. Nomenclatura de sus derivados. Tolueno y xilenos. Síntesis industrial: reforming. Esquema de producción de Petroquímica General Mosconi. Reacciones químicas del benceno y sus derivados: estabilidad del núcleo (oxidación, hidrogenación, halogenación). Oxidación y halogenación de cadenas laterales. Halogenación exhautiva: hexaclorociclohexano. Substitución aromática electrofílica: nitración, sulfonación, halogenación, reacciones de Friedel y Crafts. Mecanismo general de la substitución. Substituyentes activantes y desactivantes. Orientación. Reglas generales. El benceno, el tolueno y los xilenos en la petroquímica. Halogenación selectiva del tolueno. Hidrocarburos aromáticos de núcleos aislados y condensados. Bifenilo, antraceno y fenantreno. Hidrocarburos cancerígenos. Agentes tensoactivos: conceptos generales. Detergentes aniónicos, catiónicos y no iónicos. Biodegradabilidad. Carbones fósiles. Destilación del alquitrán. Pirólisis de la macromolécula del carbón. Gas de síntesis. Combustibles sintéticos.
UNIDAD IV
Alcoholes, polialcoholes, enoles, gemdioles. Fenoles. Propiedades físicas de los alcoholes. Uniones hidrógenos. Propiedades químicas: acidez y basicidad. Oxadación y deshidrogenación. Deshidratación. Formación de éteres y ésteres. Trnsformación en halogenuros de alquilo. Reacción con el óxido de etileno, polioxietilénglicoles. Vinilación y polímeros derivados. Síntesis industriales de alcoholes. Proceso oxo. Hidratación de olefinas. Gas de síntesis: metanol. Destilación de la madera. Alcoholes de cadena larga. Glicerina. Etilénglicol. Alcoholes aromáticos. Etanol: producción. Concepto general de fermentación. Materias primas. Fermentación alcohólica y acetobutílica. Usos industriales de los alcoholes. Eteres. Eter etílico. Nomenclatura de los éteres. Propiedades físicas y químicas. Síntesis. Aplicaciones. Análogos sulfurados de los alcoholes y los éteres. Aldehidos y cetonas: la función carbonilo. Nomenclatura. Propiedades físicas y químicas. Adiciones al grupo carbonilo: agua, alcoholes, ácido cianhídrico, bisulfito de sodio, amoníaco y sus derivados. Etinilación. Condensación aldólica, mecanismos y aplicaciones. Reacción halofórmica. Reacción de Cannizzaro. Oxidación y reducción de aldehidos y cetonas. Pentaeritritol. D.D.T. Aldehidos aromáticos. Furfural. Producción industrial de formaldehido y alcadehido acético. Hexametiléntetramina. Fenoles: propiedades físicas y químicas. Acidez. Formación de éteres y esteres. Polímeros de fenolformaldehido. Resinas de intercambio iónico. Acido salicílico y aspirina. Métodos industriales para la obtención del fenol. El fenol en la síntesis industrial. El bisfenol y sus aplicaciones. Di y polifenoles.
UNIDAD V
Los carbohidratos: papel biológico y fuentes naturales. Estructuras químicas. Clasificación. Nomenclatura. Monosacáridos: propiedades físicas. Estructura de la glucosa. Estereoquímica de las hexosas. Polarimetría. Reacciones químicas de los monosacáridos. Poder reductor. Oxidación. Osazonas. Series D y L en los monosacáridos. La configuración de la glucosa. La configuración absoluta de los monosacáridos. Estructuras hemiacetálicas. Mutarrotación. Las fórmulas de Haworth y configuracionales. Galactosa, levulosa o fructosa, ribosa, desoxiribosa. Disacáridos reductores y no reductores. Maltosa, celobiosa y lactosa. Sacarosa. Azúcar invertido. Poder edulcorante relativo. Edulcorantes artificiales. Polisacáridos: almidón, celulosa, glucógeno. Estado natural y papel biológico. El maíz como materia prima. Fabricación del azúcar. Melaza y bagazo como materias primas. Derivados industriales de la celulosa: nitratos, acetatos, rayón al acetato y otros ésteres. Eteres de la celulosa. Rayón viscosa y celofán. Carboximetilcelulosa.
UNIDAD VI
Los ácidos carboxílicos. Nomenclatura. Estado natural y aplicaciones. Resonancia en el carboxilo: ionización. Constante de ionización y estructura. Reacciones químicas: formación de sales. Formación de ésteres. La reacción de esterificación. Su mecanismo. Síntesis de ácidos carboxílicos a partir de alcoholes, por oxidación de cadenas laterales en compuestos aromáticos, por hidrólisis de nitrilos, por oxidación de alcoholes, aldehidos y cetonas. Acidos importantes: fórmicos, acéticos, benzoico, adípico, salicílico, cítrico, láctico, purívico, de cadena larga. Su papel biológico o sus aplicaciones. Acidos subtituídos: clorocéticos, acrílicos y metacrílicos. Polímeros derivados. Derivados naturales de los ácidos carboxílicos: halogenuros de ácido: obtención y reactividad. Su utilización en la síntesis. Anhidridos de ácido: obtención y reactividad, su empleo en la síntesis. Los ésteres: su obtención. La reacción de esterificación. Empleo con solventes y plastificantes. Polímeros poliéster. Hidrólisis y saponificación. Alcohólisis (transesterificación). Amonólisis de los ésteres. Alcohólisis (transesterificación). Amonólisis de los ésteres. Amidas: propiedades químicas y obtención. Poliamidas. Aminoácidos, unión peptídica, polipéptidos y proteínas. Amidas de los ácidos sulfónicos: sulfamidas. Breve historia de la quimioterapia. Los lípidos en general y los glicéridos en particular. Las grasas, los aceites y las ceras. Empleo industrial de las grasas y los aceites. Aceites secantes. Pinturas. Enrarecimiento. Los glicéridos en la alimentación. Edulcorantes artificiales: sacarinas y ciclamatos. Otros edulcorantes. La cetena y sus reacciones. Los nitrilos, obtención, hidrólisis y su interés en la síntesis.
UNIDAD VII
Compuestos nitrogenados básicos y no básicos. Las aminas como base típica. Productos naturales con función amina. Nomenclatura de las aminas. Sales de amonio. Acilación de aminas y formación de amidas. Sales cuaternarias de amonio. Aplicaciones industriales. La basicidad de las aminas y su relación consu estructura. Constante de disociación básica. Las aminas como ácidos. Propiedades físicas de las aminas. Comportamiento de las aminas frente al ácido nitroso. La reacción de Hinsbeerg. Las bases de Schiff. Preparación de amidas: reacción de Hoffman. Reacción con el óxido de etileno. Productos de reducción de los nitroderivados. Hidrazobenceno. La transposición bencinídica y su aplicación en la síntesis de colorantes. La síntesis de Gabriel. Reducción de nitrilos. Compuestos cuaternarios de amonio: detergentes catiónicos. Aminas aromáticas: la anilina y sus aplicaciones en la síntesis. La diazotación, sales de diazonio y sus reacciones con pérdida de nitrógeno. La reacción de copulación. Aplicaciones a la obtención de colorantes azoicos. Los colorantes. La sensación de color. Color y constitución química. Clasificación química de los colorantes: azoico, indólicos, del trifenilmetano, antraquinónicos. Pigmentos: ftalocianinas. Indicadores. Blancóforos. Clasificación de los colorantes según su modo de empleo. El Color Index.
UNIDAD VIII
a) Heterociclos: los más sencillos con carácter arómatico. Furano, tiofeno pirrol y piridina. La substitución electrofílica en estos heterociclos. El furfural como intermediario en la síntesis industrial. El pirrol y sus derivados de interés biológico: porfina, protoporfina, hem y hemoglobina. La clorofila. Piridina y picolinas. Acidos derivados. Acido nicotínico y su amida. b) Alcaloides: Nociones generales. Acción fisiológica y fenómenos de adición. Algunos ejemplos: coniína, nicotina, efedrina, morfina, ácido lisérgico, reserpina, quinina, cannabinol, tubocurarina. c) Acido carbónico y sus derivados: Carbonatos y ortocarbonatos. Fosgeno, ácido clorofórmico y cloroformiatos. Carbonatos de alquilo. Policarbonatos, su importancia técnica. d) La urea. Wohler. Obtención industrial (cianamida cálcica y anhidrido carbónico-amoníaco). Propiedades de la urea: hidrólisis, reacción con el ácido nitroso, ureídos, ureídos cíclicos. Pirólisis de la urea: ácido isociánico. Isocianatos inorgánicos y orgánicos. Compuestos de inclusión: aplicaciones. Polímeros de urea-formaldehido. Usos de la urea. e) Los isocianatos y sus aplicaciones. Reacciones con el agua, alcoholes, amoníaco de poliuretano. Espumas, aplicaciones técnicas.
UNIDAD IX
Aminoácidos naturales. Unión peptídica. Polipéptidos y proteínas. Punto isoeléctrico. Estructura de las proteínas. Proteínas simples y conjugadas. Papel de las proteínas en los seres vivos. Proteínas y alimentación. Estructura de los ácidos nucleicos: nucleótidos, polinucleótidos. RNA y DNA. Los virus. Papel de los ácidos nucleicos en la transmisión de la información genética.