Materia	Carrera	Plan	Año	Periodo
QUIMICA ORGANICA	ING. EN ALIMENTOS	38/11	2013	2° cuatrimestre

Docente	Función	Cargo	Dedicación
PUNGITORE, CARLOS RODOLFO	Prof. Responsable	JTP Exc	40 Hs
GARRO, HUGO ALEJANDRO	Responsable de Práctico	JTP Exc	40 Hs

La Química Orgánica es la Química de los Compuestos del Carbono. Su continuo desarrollo ha impactado prácticamente en todos los aspectos de nuestra vida cotidiana. En este Curso de Química Orgánica se impartirán los principios generales de los diversos grupos de compuestos orgánicos siguiendo el esquema de grupos funcionales. A partir del estudio de la nomenclatura y de las propiedades fisicoquímicas de dichos grupos se establecerán conceptos generales que permitan deducir el comportamiento químico de una molécula determinada. Asimismo, se abordará el estudio de los diferentes mecanismos de reacción buscando establecer esquemas de razonamiento lógico que permitan generalizar ciertos rasgos moleculares. Además, se impartirán principios relacionados directamente con la Química de los alimentos, abordando el estudio de las biomoléculas como hidratos de carbono, aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos y lípidos. Finalmente, una introducción a los métodos espectroscópicos vinculados a la ingeniería de los alimentos completará este curso.

Que el alumno mediante un adecuado conocimiento básico de la relación estructura molecular y propiedades físico-químicas de los compuestos orgánicos y su relación con la química de los alimentos pueda:
1)-Adquirir un adecuado manejo de la nomenclatura de los compuestos orgánicos.
2)-Alcanzar un adecuado conocimiento de la relación estructura molecular de los compuestos orgánicos, así como de las propiedades fisicoquímicas que caracterizan a los mismos.
3)-Conocer los principales mecanismos de reacción que operan en las reacciones orgánicas.
4)- Profundizar en el estudio de los hidratos de carbono, los aminoácidos, los peptidos, las proteínas, los ácidos nucleicos, los lípidos, los esteroides y los colorantes.
5)- Relacionar el estudio de las biomoléculas, su química, reacciones y mecanismos con la ciencia y tecnología de los alimentos, integrando los conocimientos teóricos con la experimentación programada en el Laboratorio y la resolución de Problemas de Aula.

TEMA Nº 1.- ESTRUCTURA ELECTRONICA, ENLACES Y PROPIEDADES: Configuración electrónica. Revisión de las teorías del enlace químico. Orbitales atómicos y moleculares: enlaces y solapamiento, orbitales híbridos. Carga Formal. Hibridación tetraédrica (sp3). Hibridación trigonal (sp2). Hibridación diagonal (sp). Estructura de las moléculas y propiedades físicas. Polaridad de los enlaces. Moléculas polares y no polares. Interacciones no enlazantes entre moléculas. Interacciones dipolo-dipolo. Interacciones de Van der Waals. Enlace puente hidrógeno. Teoría de la resonancia. Efectos inductivo y de resonancia. Ácidos y Bases. Concepto de Nucleófilo y Electrófilo.


TEMA Nº 2.- MOLECULAS ORGANICAS Y SUS REACCIONES: Grupos funcionales. Hidrocarburos alifáticos y aromáticos. Grupos funcionales con enlaces simples: haluros de alquilos; alcoholes; éteres; tioles; aminas alifáticas. Grupos funcionales con enlaces múltiples: Grupo Carbonilo: aldehídos y cetonas; ácidos carboxílicos y derivados. Compuestos aromáticos. Derivados halogenados, nitrados y sulfonados. Fenoles. Aminas aromáticas. Equilibrios, mecanismos generales y perfiles de reacción: Sustituciones, Adiciones, Eliminaciones.


TEMA N° 3.- ALCANOS Y CICLOALCANOS: Estructura del metano. Series homólogas. Isomería. Análisis conformacional de etano y n-butano. Síntesis de alcanos y cicloalcanos. Fuentes naturales de alcanos. Reacciones. Halogenación fotoquímica. Reactividad y selectividad, balance energético. Pirólisis de alcanos; combustión. Estructura de cicloalcanos, análisis conformacional, tensión de anillo, estabilidades relativas.


TEMA Nº 4.- ESTEREOISOMERIA: Isomería Distintos tipos. Isomería plana y estructural. Tipos de isomería plana: isómeros de cadena; de posición; de función. Estereoisomería. Isómeros cis- y trans-. Propiedades. Estereoisomería en compuestos cíclicos. Isomería óptica. Quiralidad. Actividad óptica y enantiómeros. Regla de secuencias para especificar la configuración. Racematos. Compuestos con más de un centro quiral. Diastereómeros.


TEMA N° 5.- HALUROS DE ALQUILO. REACCIONES DE SUSTITUCION NUCLEOFILA ALIFATICA Y DE ELIMINACION: Estructuras, propiedades, conformación. Métodos de obtención. SN2: mecanismo, cinética, estereoquímica; efecto de la naturaleza del sustrato, nucleófilo y grupo saliente. E2: mecanismo, cinética, efecto isotópico, competencia con SN2, regioselectividad, naturaleza de la base, estereoquímica. Reacciones de eliminación y conformación en derivados de ciclohexano. SN1: mecanismo, cinética, estabilidad de intermedios, reordenamientos, estereoquímica. Competencia entre SN1 y E2.


TEMA N° 6.- ALQUENOS y ALQUINOS: Estructura. Isomería, nomenclatura cis/trans y E/Z. Estabilidad. Preparación y síntesis: Cracking de alcanos, deshidratación de alcoholes, deshidrohalogenación; mecanismos. Reacciones de adición electrofílica de alquenos, evidencias del mecanismo, transposición de carbocationes. Adición de haluros de hidrógeno a olefinas: Regla de Markovnikov: Justificación. Adición de agua. Solvomercuración-demercuración. Formación de halohidrinas. Hidroboración-oxidación. Adición de halógenos, compromiso estereoquímico. Epoxidación. Alquinos: Estructura. Preparación y síntesis a partir de carburos metálicos, por reacciones de sustitución nucleófila, por reacciones de eliminación. Reacciones de alquinos: acidez, iones alquinuro como nucleófilos, condiciones de preparación. Reducción mediante catalizador de Lindlar y por metales en amoníaco líquido, mecanismo y estereoquímica. Adiciones electrófilicas.


TEMA N° 7.- BENCENO, AROMATICIDAD Y SUSTITUCIONES AROMÁTICAS: El benceno: estructura, propiedades asociadas al carácter aromático, resonancia. Regla de Huckel: bases electrónicas. Iones aromáticos. Introducción al estudio de los heterociclos aromáticos: piridina y pirrol. Sustitución aromática electrófila: mecanismo general, nitración, sulfonación, halogenación, reacciones de alquilación y acilación de Friedel-Crafts. Factores que influyen en la velocidad y orientación.


TEMA Nº 8.- ALCOHOLES, ETERES Y FENOLES: Estructura. Nomenclatura. Propiedades de los alcoholes. Preparación de alcoholes: Hidratación de alquenos: hidroboración y oximercuración. Obtención de alcoholes por reducción de compuestos carbonílicos: Reacciones de los alcoholes: deshidratación, oxidación, conversión de haluros de alquilo. Éteres. Nomenclatura. Estructura y propiedades. Obtención y reacciones de los éteres. Fenoles. Estructura, propiedades físicas. Métodos de preparación y síntesis. Acidez.


TEMA N° 9.- ALDEHIDOS Y CETONAS. ADICION A GRUPO CARBONILO: Propiedades físicas y preparación de aldehídos y cetonas. Reacciones de adición nucleófila a grupo carbonilo (AdN): Mecanismo general, estereoquímica. Formación de acetales y cetales, adición nucleófila de reactivos organometálicos, adición de cianuro, reducción con hidruros metálicos, mecanismo, condiciones operativas. Tautomería ceto-enólica. Oxidación de aldehídos y cetonas. Enolización: Iones enolato. Reacciones de condensación catalizadas por bases (reacciónes aldólicas simples e intramoleculares).


TEMA N° 10.- ACIDOS CARBOXILICOS, DERIVADOS Y AMINAS: Ácidos carboxílicos: estructura; acidez: factores determinantes; síntesis y reacciones. Esteres: estructura, mecanismos de esterificación a hidrólisis: reacciones. Amidas, halogenuros y anhídridos ácidos: estructura, síntesis, reacciones. Sustitución acil-nucleófila: mecanismo, factores que afectan el curso del mismo. Aminas: Clasificación. Nomenclatura. Características estructurales. Propiedades físicas. Propiedades químicas. Métodos de obtención. Reactividad. Derivados.


TEMA N° 11. INTRODUCCION METODOS ESPECTROSCOPICOS: Introducción al estudio de métodos espectroscópicos. Espectroscopía de Infrarrojo. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear. Corrimientos químicos. Espectrometría de masas. Fragmentaciones. Aplicación de estos métodos en la industria alimenticia.


TEMA N° 12.- AMINOACIDOS, PEPTIDOS Y PROTEINAS: Aminoácidos, péptidos y proteínas. Estructura de los aminoácidos. Estereoquímica. Propiedades iónicas. Péptidos. Determinación de la estructura de péptidos. Hidrólisis química. Mecanismo. Hidrólisis enzimática. Unión peptídica. Estructura. Reacciones. Estructura primaria de proteínas. Método de estudio. Determinación de aminoácidos terminales. Determinación de secuencia: degradación de Edman. Arquitectura de las proteínas. Estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de proteínas. Estructuras y propiedades de las proteínas fibrosas. Hoja plegada beta y alfa-Hélice. Tipos de uniones en las estructuras secundarias y terciarias. Estructuras cuaternarias. Desnaturalización de proteínas. Importancia y aplicaciones de los aminoácidos y proteínas en la industria alimenticia.


TEMA N° 13.- CARBOHIDRATOS Y ACIDOS NUCLEICOS: Hidratos de Carbono. Monosacáridos. Generalidades. Clasificación. Composición química, configuración. Estereoisomería. Formación de hemiacetales. Estructuras furanósicas y piranósicas. Análisis conformacional. Anómeros. Oxidaciones y Reducciones. Glicósidos. Hidrólisis. Derivados importantes de monosacáridos. Disacáridos. Oligosacáridos. Generalidades. Análisis del tipo de uniones y distintas formas de representarlas. Estructuras de celobiosa, maltosa, lactosa y sacarosa. Trisacáridos. Polisacáridos. Clasificación. Caracteres generales. Polisacáridos de reserva: almidón y glucógeno. Polisacáridos estructurales: Celulosa. Generalidades. Bases púricas y pirimídicas. Nucleósidos y nucleótidos. Ácidos nucleicos. Clasificación. Estructuras de ácidos ribonucleicos: ARN mensajero, ARN de transferencia y ARN ribosómico. Hidrólisis ácida y básica. Ácido desoxirribonucleico. Constitución y estructura. Modelo de Watson y Crick. . Alimentos transgénicos. Importancia de estos compuestos en la industria alimenticia.


TEMA N° 14.- LIPIDOS: Lípidos. Generalidades. Clasificación y estructura. Ácidos grasos saturados e insaturados. Ácidos grasos esenciales. Propiedades físicas y químicas. Triacilglicéridos. Glucoacilglicéridos. Fosfoglicéridos. Esfingolípidos. Glucoesfingolípidos neutros y ácidos. Ceras. Estructuras. Hidrólisis. Mecanismos. Jabones. Detergentes. Esteroides. Caracteres generales. Rasgos estructurales diferenciales dentro del grupo. Estereoisomería. Nomenclatura. Análisis conformacional. Esteroides. Reactividad. Productos Naturales. Principales términos. Importancia de estos compuestos en la industria alimenticia.


TEMA N° 15. ADITIVOS, VITAMINAS Y COLORANTES: Aditivos alimentarios. Generalidades. Clasificación. Aditivos de conservación: Conservantes (benzoatos, parabenos, sorbatos, propionatos, otros). Acidulantes (ácido acético, ácido cítrico, ácido láctico, otros). Antioxidantes naturales y sintéticos (Vitamina C, Vitamina E, compuestos polifenólicos, carotenos, BHA, BHT). Aditivos de textura. Emulsionantes (derivados de ácidos grasos). Gelificantes, espesantes y estabilizantes (agar, carragenanos, goma garrofin, goma xantano, almidones modificados, otros). Saborizantes. Edulcorantes nutritivos naturales (sacarosa, fructosa). Edulcorantes nutritivos sintéticos (sorbitol, manitol, lactitol). Edulcorantes no nutritivos sintéticos (sacarina, aspartamo, ciclamato). Potenciadores de sabor, naturales y sintéticos. Aromatizantes. Colorantes y materias colorantes naturales. Relaciones entre constitución y color. Colorantes naturales. Aplicación en la industria alimenticia.

TRABAJOS PRACTICOS DE AULA:
-Ejercicios de Nomenclatura
-Resolución de Problemas


TRABAJOS PRACTICOS DE LABORATORIO:
-TPL Nº 1-Hidrocarburos y Haluros de Alquilo. Obtención de acetileno y Bromuro de Etilo.
-TPL Nº 2- Aldehídos y cetonas. Propiedades y reacciones.
-TPL Nº 3- Destilación de una muestra de vino y determinación de su contenido de alcohol etílico.
-TPL Nº 4- Separación e identificación cromatográfica de ácido benzoico, ácido cítrico y ácido ascórbico de jugos de frutas comerciales.
-TPL Nº 5- Obtención de cafeína a partir de bebidas colas y bebidas energizantes. Determinación por Resonancia Magnética Nuclear.
-TPL N°6- Colorantes naturales. Obtención de carotenos a partir de zanahoria y clorofilas a partir de hojas de acelga. Espectros UV.

SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QUÍMICO

El laboratorio químico constituye un medio ambiente riesgoso en el que debemos desarrollar nuestras tareas habituales. El riesgo es muchas veces inevitable toda vez que se deben manipular algunas sustancias agresivas. Sin embargo, con ciertas precauciones y normas a respetar escrupulosamente, el laboratorio no será más peligroso que el propio hogar.

Muchas de las drogas que se utilizarán en el laboratorio para la ejecución de los Trabajos Prácticos no es posible reemplazarlas, así el cloroformo utilizado para extracciones resulta ser el solvente ideal ya que es poco soluble en agua, excelente solvente de la mayoría de las moléculas orgánicas de tamaño medio, pero..... “sospechoso de ser agente
cancerígeno y probado tóxico hepático”, de igual forma el metanol para el sistema nervioso central y múltiples ejemplos más. Sin embargo su uso con ciertas precauciones, no conlleva mayor peligro.

Todos los que trabajamos en un laboratorio somos responsables de conocer y respetar ciertas normas básicas de seguridad. Cada uno de nosotros deberá llevar a cabo su tarea de la manera más segura para sí mismo y su grupo de trabajo.

1. Reglas Esenciales para la Seguridad en el Laboratorio

Las reglas esenciales para la seguridad en el laboratorio químico pueden ser expresadas en dos simples subtítulos: SIEMPRE
y NUNCA.


SIEMPRE
-Consulte al Jefe de Trabajos Prácticos y Ayudantes ante cualquier duda.
-Preocúpese por conocer las normas de seguridad a aplicar en cada Trabajo Práctico.
-Tenga en cuenta la Salida de Emergencia del Laboratorio.
-Identifique los lugares donde se encuentran los matafuegos, no los utilice salvo que se le solicite.
-Utilice protección en los ojos con anteojos adecuados.
-Utilice guantes aptos para manipular muestras biológicas.
-Vista la ropa adecuada.
-Lave sus manos antes de abandonar el laboratorio.
-Lea las instrucciones cuidadosamente antes de iniciar cualquier experimento.
-Utilice propipetas o probetas para medir volúmenes de cáusticos y solventes.
-Verifique que el equipo a utilizar esté perfectamente armado.
-Maneje todas las sustancias químicas con el máximo de los cuidados.
-Mantenga su área de trabajo limpia y ordenada.
-No deje papeles ni abrigos cerca de la mesada.
-Esté atento a las salpicaduras de líquidos.


NUNCA
-Beba o coma en el laboratorio.
-Fume en el laboratorio.
-Caliente solventes con llama directa.
-Introduzca material enjuagado con solventes inflamables en la estufa de secado.
-Pipetee cáusticos o solventes.
-Descarte las capas orgánicas de las extracciones en la pileta de lavados.
-Pruebe o inhale sustancias químicas, salvo que se le indique.
-Camine por el laboratorio innecesariamente.
-Distraiga a sus compañeros de trabajo.
-Corra en el laboratorio, ni aún en caso de accidentes.
-Retire material caliente de la estufa de secado sin utilizar guantes.
-Trabaje solo en el laboratorio.


2. Protección de los ojos:
Es obligatorio el uso de protección ocular; “es recomendable que adquiera sus propios anteojos para uso personal; puede hacerlo en cualquier comercio de artículos de seguridad industrial”.

“USO OBLIGATORIO DE PROTECCION OCULAR”


No es aconsejable trabajar en el laboratorio con “lentes de contacto”, ya que en caso de proyecciones de cáusticos o solventes éstos pueden dañar el ojo en forma irreversible antes de lograr remover la lente. Si debe usar lentes de contacto sólo puede hacerlo con la protección ocular (anteojos) permanente.

3. Ropa:
El laboratorio no es el lugar apropiado para vestir sus mejores ropas. Estas deben ser simples y adecuadas. Las proyecciones y salpicaduras de productos químicos pueden ser inevitables. Por esta razón no es conveniente usar faldas, shorts o guardapolvos cortos ni tampoco calzado abierto.

“USO OBLIGATORIO DE GUARDAPOLVO LARGO”


De igual manera es desaconsejable una cabellera larga, y de tenerla llevar el cabello recogido.Disponga siempre en la mesada de un repasador de tela de algodón.

4. Equipos y aparatos:
No comenzar a utilizarlos si no se comprende su funcionamiento; por ejemplo bombas de vacío, evaporadores rotatorios, fusiómetros o cilindros de gases comprimidos. Se puede arruinar equipo costoso o bien ocasionar un accidente. Siga esta regla de oro:



“ANTE UNA DUDA... CONSULTE”


Siempre verifique que el aparato esté correctamente ensamblado.


5. Manipulación de Reactivos:
Muchos de ellos son tóxicos, corrosivos, inflamables o explosivos, por lo que su manipulación deber hacerse con gran cuidado.
“EL FUEGO ES EL MAYOR RIESGO EN UN LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA Y MUCHOS SOLVENTES SON ALTAMENTE INFLAMABLES"

Un fuego producido por solventes puede llevar la temperatura del ambiente por encima de los l00 °C en unos pocos segundos!!!!!.
Si se trabaja con mecheros cuide no tener solventes inflamables en las proximidades. Nunca transfiera solventes inflamables existiendo una llama próxima. Todo reactivo volátil, en particular los corrosivos o tóxicos, debe manipularse bajo campana con extracción forzada de aire. Evite el contacto de los productos químicos con la piel, en todo momento.

6. Salpicaduras:
Toda superficie salpicada se deberá limpiar de inmediato de la forma que se le indique. En general, ácidos se neutralizan con bicarbonato de sodio o carbonato de sodio y los álcalis con sulfato ácido de sodio. Si la salpicadura es de un solvente inflamable apagar los mecheros de la zona hasta que se haya evaporado y si se trata de una sustancia altamente tóxica, alerte de inmediato a sus compañeros de trabajo e informe al Jefe de Trabajos Prácticos.

“EN GENERAL,LOS ACIDOS SE NEUTRALIZAN CON BICARBONATO DE SODIO O CARBONATO DE SODIO Y LOS ALCALIS CON SULFATO ACIDO DE SODIO",

7. Drogas Peligrosas, su clasificación:
Una de las reglas básicas de seguridad indica que se deben leer cuidadosamente las instrucciones contenidas en la Guía de Laboratorio antes de iniciar cualquier experimento. Las diferentes drogas a utilizar en el laboratorio pueden pertenecer a cualquiera de los siguientes grupos:

“Inflamables, Explosivos, Oxidantes, Corrosivos, Tóxicos, Irritantes, Lacrimógenos, Agente sospechoso de carcinogénesis”

Evaluación: APROBACION CON EXAMEN FINAL.


Todo alumno regular de la materia aprobará la asignatura mediante de una evaluación final teórico práctica de la totalidad de los contenidos del curso.

Aprobación de la materia
La materia Química Orgánica se considerará aprobada rindiendo el Examen Final con la nota de 4 (cuatro) o superior, para ello debe estar en condición regular. El Examen Final puede ser Oral o Escrito. Los alumnos que deseen rendir la asignatura en calidad de libres, deberán aprobar un examen escrito de todos los temas incluidos en el programa y realizar los correspondientes Trabajos Prácticos de Laboratorio según las reglamentaciones vigentes para lograr la regularización de la materia y luego pasarán a la instancia de Examen Final.

El curso regular de Química Orgánica consta de Clases Teóricas (de asistencia no obligatoria), Trabajos Prácticos de Aula
(de asistencia no obligatoria) y Trabajos Prácticos de Laboratorio (de asistencia obligatoria) a lo largo de un cuatrimestre.


Para regularizar la materia el alumno debe:
a) Aprobar no menos del 70% de los Trabajos Prácticos de Laboratorio. Cada Tema de Trabajo Práctico de Laboratorio se aprueba con la asistencia a la Clase de Laboratorio y la correspondiente aprobación del Informe y de la Evaluación de Laboratorio. La Evaluación de Laboratorio puede ser oral o escrita y se llevará a cabo antes o durante el transcurso de la Clase de Laboratorio o al finalizar el mismo.

b) Aprobar el 100% de las correspondientes Examinaciones Parciales. Cada Examinación Parcial deberá aprobarse con un puntaje no menor al 70% del total. El régimen de recuperaciones se ajustara a la ordenanza vigente

[1] Química Orgánica, Vollhardt, K.P.C. and Schore, N.E., Omega S.A., 1996.-
[2] Química Orgánica, Solomons G.T.W., Limusa, 1999.
[3] Química Orgánica, Care F.A., McGraw-Hill/Interamericana Editores S.A., 2006.-
[4] Química Orgánica, Ege S., Editorial Reverté S.A., Tomos I y II, 1998.-
[5] Organic Chemistry, Loudon M., Addison-Wesley Publishing Company, 1995.-
[6] Química Orgánica, Streitwieser A. y Heathcock C.H, Interamericana-Mc. Graw-Hill, 1989.-
[7] Química Orgánica, Morrison y Boyd, Ed. Fondo Educativo Interamericano, 1995.-

[1] Química Orgánica para Estudiantes de Ingeniería. J. C. Vega de K. Ed. Alfaomega, 2000.-
[2] Química Orgánica Industrial. Weisermel K. y Arpe H.J, Ed. Reverte, 1994.-
[3] Mecanismos de las Reacciones Orgánicas, Pérez A. Ossorio, Tomos 1 y 2; Ed. Alhambra, 1977-76.-Unit Poccess in Organic Chemistry. Groggins P., Ed. McGraw Hill, 1958.-
[4] Advanced Organic Chemistry, March, Ed. Mc. Graw-Hill,1990.-
[5] Advanced Organic Chemistry, Carey, F.A. and Sundberg, R.J. Plenum Press., 1981.-

Lograr un adecuado manejo de la nomenclatura de los compuestos orgánicos. Alcanzar un adecuado conocimiento de la relación estructura molecular de los compuestos orgánicos, así como de las propiedades fisicoquímicas que caracterizan a los mismos. Lograr un integrado dominio de los principales mecanismos de reacción que operan en las reacciones orgánicas. Relacionar el estudio de las biomoléculas, su química, reacciones y mecanismos con la ciencia y tecnología de los alimentos. Integrar los conocimientos teóricos con la experimentación programada en el Laboratorio y la resolución de Problemas de Aula.

Estructura electrónica, enlaces y propiedades. Moléculas orgánicas y sus reacciones. Alcanos y Cicloalcanos. Estereoisomería. Haluros de alquilo. Reacciones de Sustitución Nucleófila Alifática y Eliminación. Alquenos. Alquinos. Benceno. Aromaticidad. Sustituciones Aromáticas. Alcoholes. Éteres. Aldehídos y cetonas. Ácidos carboxíicos y derivados. Aminas. Introducción métodos espectroscópicos. Aminoácidos, péptidos y proteínas. Carbohidratos y ácidos nucleicos. Lípidos. Aditivos, vitaminas y colorantes.