U1 · Eje 2b: Nomenclatura IUPAC Avanzada
Unidad 1: Química Orgánica — Química II | UNSJ
Sobre este eje
Este eje complementa el Eje 2 (Nomenclatura básica) con temas más avanzados: sustituyentes complejos, compuestos policíclicos, derivados de ácidos carboxílicos y las reglas para nombrar compuestos con múltiples grupos funcionales. Dominar estas reglas permite nombrar correctamente cualquier compuesto orgánico.
1. Sustituyentes complejos (paréntesis)
Idea Clave
Cuando un sustituyente de la cadena principal tiene a su vez ramificaciones propias, se lo llama sustituyente complejo. Su nombre se encierra entre paréntesis en el nombre final del compuesto para evitar ambigüedades.
Sustituyente complejo
Sustituyente cuya estructura no corresponde a la de un alcano lineal ni a los nombres comunes (iso-, sec-, tert-). Se nombra como un derivado de la cadena carbonada más larga del sustituyente, empezando por el átomo de carbono enlazado a la cadena principal (que siempre recibe el índice 1). El nombre completo del sustituyente debe terminar en -ilo y se encierra entre paréntesis.
- Identificar la cadena más larga del sustituyente, comenzando por el C unido a la cadena principal (ese C es siempre el C1 del sustituyente).
- Nombrar las ramificaciones del sustituyente con sus localizadores.
- El nombre termina en -ilo (no en -ano).
- Encerrar todo entre paréntesis en el nombre final.
El sustituyente en C5 de la cadena de 9 carbonos tiene la estructura: un propilo (3C) con metilos en C1 y C2. Se nombra como (1,2-dimetilpropil). Usar «1,2-dimetilpropano» como sustituyente es incorrecto.
Los sustituyentes simples (metil, etil, propil) y los comunes (isopropil, sec-butil, tert-butil) no llevan paréntesis. Solo se usan paréntesis cuando el sustituyente tiene sus propias ramificaciones y su nombre incluye localizadores internos. Esto evita confusiones: «5-(1,2-dimetilpropil)nonano» es claro, mientras que «5-1,2-dimetilpropilnonano» sería ambiguo.
2. Alcanos policíclicos
Idea Clave
Los compuestos policíclicos contienen dos o más anillos. Se clasifican según cómo se conectan los anillos: los espiro compuestos comparten un solo átomo de carbono, mientras que los compuestos fusionados comparten dos o más átomos (un enlace C–C). Su nomenclatura requiere indicar el tamaño de cada anillo o puente.
2.1 Espiro compuestos
Espiro compuestos
Compuestos bicíclicos en los que los dos anillos comparten un solo átomo de carbono (el átomo espiro). Se nombran con el prefijo espiro seguido del número de carbonos de cada anillo (excluyendo el átomo espiro) entre paréntesis rectangulares, separados por un punto, y luego el nombre del alcano correspondiente al total de carbonos.
Esquema de nomenclatura espiro
Donde n y m son el número de carbonos de cada anillo sin contar el átomo espiro (el menor va primero). El nombre padre corresponde al alcano con el número total de carbonos del compuesto. La numeración empieza junto al carbono espiro, continuando por el anillo más pequeño primero.
| Nombre | Anillos | Total C | Explicación |
|---|---|---|---|
| espiro[4.5]decano | 5 + 6 | 10 | Anillo de 5C y anillo de 6C comparten 1 átomo espiro → 4 + 5 + 1 = 10 |
| espiro[3.3]heptano | 4 + 4 | 7 | Dos anillos de 4C comparten 1 átomo espiro → 3 + 3 + 1 = 7 |
2.2 Compuestos policíclicos fusionados
Compuestos bicíclicos fusionados
Compuestos en los que dos o más átomos de carbono son comunes a dos anillos. El número de anillos se determina con el número mínimo de enlaces que deben romperse para obtener un compuesto acíclico (2 enlaces = biciclo, 3 = triciclo, etc.).
Esquema de nomenclatura biciclo
Donde x, y, z son el número de carbonos en cada puente (rama), del más largo al más corto, excluyendo los carbonos cabeza de puente. El nombre padre corresponde al alcano con el total de carbonos. La numeración empieza en un carbono cabeza de puente y continúa por el puente más largo primero.
| Nombre | Puentes | Total C |
|---|---|---|
| biciclo[3.2.1]octano | 3C + 2C + 1C entre cabeza de puente | 8 |
| biciclo[4.4.0]decano | 4C + 4C + 0C (anillos fusionados, sin puente) = decalina | 10 |
| biciclo[2.2.1]heptano | 2C + 2C + 1C = norbornano | 7 |
Para compuestos con 3 o más anillos fusionados se usan los prefijos triciclo, tetraciclo, etc. La nomenclatura se extiende usando superíndices para indicar puentes secundarios y sus puntos de unión. Por ejemplo, el cubano es un pentaciclo[4.2.0.02,5.03,8.04,7]octano.
3. Aromáticos polisustituidos
Idea Clave
La nomenclatura orto/meta/para solo sirve para bencenos disustituidos. Cuando hay tres o más sustituyentes en el anillo, se deben usar números para indicar las posiciones. Además, ciertos nombres padre comunes (tolueno, fenol, anilina) pueden usarse como base para compuestos más sustituidos.
3.1 Bencenos con tres o más sustituyentes
Cuando un benceno tiene tres o más sustituyentes, se numeran las posiciones del anillo de tal forma que los localizadores sean los más bajos posibles. Los sustituyentes se listan en orden alfabético.
También se puede usar como nombre padre del compuesto el nombre común de un benceno monosustituido (tolueno, fenol, anilina, etc.). En ese caso, el sustituyente principal es el que le da el nombre al compuesto (\(\text{–CH}_3\) para tolueno, \(\text{–OH}\) para fenol, \(\text{–NH}_2\) para anilina) y siempre recibe el índice 1. Los demás sustituyentes se numeran a partir de ahí.
| Nombre | Explicación |
|---|---|
| 4-bromo-1,2-dimetilbenceno | Numeración que da los índices más bajos (1,2,4 vs 1,2,5) |
| 1-cloro-2,4-dinitrobenceno | Cloro en C1, dos grupos nitro en C2 y C4 |
| 2,6-dibromofenol | Nombre padre: fenol (OH en C1); dos bromos en C2 y C6 |
| ácido m-clorobenzóico | Nombre padre: ácido benzóico; cloro en posición meta (C3) |
3.2 Aromáticos policíclicos con nombres comunes
Algunos compuestos aromáticos policíclicos tienen nombres comunes reconocidos por la IUPAC que conviene conocer:
| Nombre | Anillos | Descripción |
|---|---|---|
| Bifenilo | 2 (unidos por enlace simple) | Dos anillos bencénicos unidos por enlace C–C simple (no fusionados) |
| Indeno | 2 (5 + 6) | Anillo de 5C fusionado con benceno |
| Fluoreno | 3 | Dos bencenos unidos por un puente CH₂ |
Los nombres que terminan en «benceno» (bromobenceno, nitrobenceno, clorobenceno) no se usan como nombre padre para agregar más sustituyentes. Solo se pueden usar como padre los nombres comunes especiales: tolueno, fenol, anilina, ácido benzoico, benzaldehído, anisol, estireno, acetofenona.
4. Derivados de ácidos carboxílicos
Idea Clave
Los ácidos carboxílicos (\(\text{RCOOH}\)) generan una familia de derivados al reemplazar el grupo –OH del carboxilo por otros grupos. Cada derivado tiene reglas de nomenclatura específicas. Todos conservan el carbono del carboxilo original.
4.1 Halogenuros de acilo
Halogenuros de acilo
Se forman al reemplazar el –OH del ácido carboxílico por un halógeno. Se nombran como «halogenuro de nombre-del-ácido», reemplazando la terminación -ico del ácido por -ilo, o la terminación -carboxílico por -carbonilo.
| Ácido de origen | Halogenuro | Nombre |
|---|---|---|
| Ácido acético | \(\text{CH}_3\text{COCl}\) | Cloruro de acetilo |
| Ácido ciclobutanocarboxílico | Ciclobutil–COBr | Bromuro de ciclobutanocarbonilo |
4.2 Anhídridos
Anhídridos
Resultan de la condensación de dos ácidos carboxílicos (pérdida de \(\text{H}_2\text{O}\)). Los simétricos se nombran reemplazando «ácido» por «anhídrido». Los asimétricos se nombran anteponiendo «anhídrido» al nombre de ambos ácidos.
Anhídridos simétricos
- Anhídrido acético: \(\text{(CH}_3\text{CO)}_2\text{O}\)
- Se nombran simplemente cambiando «ácido» por «anhídrido».
Anhídridos asimétricos
- Anhídrido pentanoico propanoico: derivado de ácido pentanoico + ácido propanoico.
- Se citan ambos ácidos en orden alfabético después de «anhídrido».
4.3 Ésteres
Ésteres
Se nombran como si fueran sales inorgánicas. La terminación -ico del ácido se cambia a -ato, y luego se menciona el grupo alcohólico con la terminación -ilo, separando las dos palabras con «de». Ejemplo: ácido acético → acetato de metilo.
| Ácido | Alcohol | Éster |
|---|---|---|
| Ácido acético | Metanol | Acetato de metilo |
| Ácido benzoico | Isopropanol | Benzoato de isopropilo |
| Ácido propanoico | Etanol | Propanoato de etilo |
4.4 Amidas
Amidas
Se nombran a partir del ácido de origen, eliminando la palabra «ácido» y cambiando la terminación -oico o -ico por -amida, o la terminación -carboxílico por -carboxamida. Si la amida tiene sustituyentes alquílicos en el átomo de nitrógeno, se indican con el prefijo N-.
| Estructura | Nombre |
|---|---|
| \(\text{HCONH}_2\) | Formamida |
| \(\text{CH}_3\text{CONH}_2\) | Acetamida |
| \(\text{HCON(CH}_3\text{)}_2\) | N,N-dimetilformamida (DMF) |
| \(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH(CH}_3\text{)CONHCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3\) | N-butil-3-metilbutanamida |
4.5 Nitrilos
Nitrilos
Para dar nombre a estos compuestos, se escoge la cadena más larga incluyendo el carbono del grupo –CN, y al nombre del alcano correspondiente se le agrega el sufijo -nitrilo. El carbono del nitrilo es siempre el C1. Si el grupo –CN está enlazado a un anillo, se usa el sufijo -carbonitrilo.
5. Compuestos polifuncionales
Idea Clave
Cuando una molécula tiene más de un grupo funcional, se debe determinar cuál es el grupo principal (que da el sufijo) y cuáles son subordinados (que se citan como prefijos). Para esto la IUPAC establece una tabla de prioridad y una serie de criterios para seleccionar la cadena principal.
5.1 Tabla de prioridad de grupos funcionales
El grupo de mayor prioridad determina el sufijo del nombre. Los demás grupos se citan como prefijos. La prioridad más elevada se encuentra en la parte superior de la tabla:
| Grupo funcional | Nombre como sufijo | Nombre como prefijo |
|---|---|---|
| Ácido carboxílico | ácido -oico / ácido -carboxílico | carboxi- |
| Ácido sulfónico | ácido -sulfónico | sulfo- |
| Anhídrido | anhídrido -oico / -carboxílico | — |
| Éster | -oato de / -carboxilato de | alcoxicarbonil- |
| Halogenuro de acilo | halogenuro de -oílo / -carbonilo | halocarbonil- |
| Amida | -amida / -carboxamida | amido- |
| Nitrilo | -nitrilo / -carbonitrilo | ciano- |
| Aldehído | -al / -carbaldehído | oxo- |
| Cetona | -ona | oxo- |
| Alcohol / Fenol | -ol | hidroxi- |
| Tiol | -tiol | mercapto- |
| Amina | -amina | amino- |
| Imina | -imina | imino- |
| Alqueno | -eno | alquenil- |
| Alquino | -ino | alquinil- |
| Alcano | -ano | alquil- |
5.2 Grupos funcionales subordinados
Algunos grupos funcionales solo pueden citarse como prefijos (nunca dan el sufijo). Estos son los grupos subordinados:
| Grupo funcional | Nombre como prefijo |
|---|---|
| Éter (\(\text{–O–}\)) | alcoxi- (metoxi, etoxi…) |
| Halogenuro (\(\text{–F, –Cl, –Br, –I}\)) | halo- (fluoro, cloro, bromo, yodo) |
| Nitro (\(\text{–NO}_2\)) | nitro- |
| Sulfuro (\(\text{–S–}\)) | alquiltio- |
| Azida (\(\text{–N}_3\)) | azido- |
| Diazo (\(\text{=N}_2\)) | diazo- |
5.3 Criterios para seleccionar la cadena principal
Cuando hay más de una cadena posible como principal, la IUPAC establece criterios que se aplican sucesivamente hasta que se alcance una decisión:
- Máximo número de sustituyentes del grupo principal.
La cadena que contenga más grupos funcionales principales (los que dan el sufijo). Ejemplo: si hay dos –OH, la cadena que pase por ambos.
- Máximo número de enlaces dobles y triples (juntos).
La cadena con más insaturaciones totales.
- Longitud máxima.
La cadena más larga. Los grupos funcionales de menor prioridad no influyen.
- Índices más bajos para los grupos principales (sufijo).
Comparar en el primer punto de diferencia.
- Índices más bajos para los enlaces múltiples.
Si los dobles enlaces reciben números más bajos que los triples, se prefiere esa numeración.
- Máximo número de sustituyentes citados como prefijos.
Sin importar su tipo (alquilo, halógeno, amino, etc.).
- Índices más bajos para todos los sustituyentes (prefijos).
Comparar en el primer punto de diferencia.
- El sustituyente que se cite primero en orden alfabético.
Si dos cadenas dan los mismos índices, prevalece la que asigna el índice menor al sustituyente que va primero alfabéticamente.
- Índices más bajos para los sustituyentes citados primero en orden alfabético.
Para desempatar la numeración (izquierda a derecha vs. derecha a izquierda).
Consideremos un compuesto con: grupo amida, doble enlace, y múltiples sustituyentes (amino, bromo, ciano, nitro, oxo).
- Grupo principal: amida (mayor prioridad de los grupos presentes) → sufijo -amida.
- La cadena tiene un doble enlace → -en antes del sufijo → decenamida.
- Numerar de modo que la amida reciba el índice más bajo.
- Los demás grupos funcionales (amino, bromo, ciano, nitro, oxo) se citan como prefijos en orden alfabético.
- Nombre: trans-5-amino-2-(3-bromo-1-metilpropil)-3-ciano-8-nitro-10-oxo-6-decenamida
Es un error frecuente asumir que la cadena principal es siempre la cadena carbonada más larga. Los criterios 1 y 2 (máximo de grupos principales y máximo de insaturaciones) tienen prioridad sobre la longitud. Solo si estos criterios no resuelven la elección se recurre a la longitud (criterio 3).