Los alquenos (históricamente llamados olefinas) son hidrocarburos insaturados que contienen al menos un doble enlace carbono-carbono (-C=C-) en su estructura. Su fórmula general para sistemas monocíclicos o acíclicos con una sola insaturación es CnH2n. La presencia de la nube electrónica π confiere al doble enlace una elevada densidad de carga y reactividad nucleofílica, convirtiendo a los alquenos en los intermedios sintéticos más versátiles de la química orgánica.
Curso Completo de Alquenos en Vídeo
Acompaña el estudio teórico con la lista de reproducción oficial: nomenclatura paso a paso, estereoquímica Z/E, mecanismos de adición electrofílica y resolución de ejercicios de examen.
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La IUPAC nombra los alquenos cambiando la terminación -ano del alcano por -eno. Se elige como cadena principal la cadena carbonada continua más larga que contenga el doble enlace y se numera comenzando por el extremo que asigne al doble enlace el localizador más bajo posible:
Reglas IUPAC fundamentales para alquenos
- Cadena principal: Se selecciona la cadena más larga que contenga el doble enlace C=C, con independencia de que existan cadenas carbonadas más extensas carentes de insaturaciones.
- Prioridad en la numeración: El doble enlace tiene preferencia de numeración frente a los sustituyentes alquilo y los halógenos, recibiendo siempre la menor posición numérica disponible.
- Polienos: Si una molécula contiene dos o más dobles enlaces, se emplean los sufijos -dieno, -trieno, etc., precedidos de sus respectivos localizadores.
A diferencia del enlace simple C-C, el doble enlace no permite la libre rotación a temperatura ambiente. Esta rigidez espacial hace que los alquenos presenten isomería geométrica (estereoisomería):
Isomería cis / trans
Aplicable a alquenos disustituidos. El isómero cis posee los dos sustituyentes en el mismo semiplano del doble enlace, mientras que en el isómero trans se disponen en semiplanos opuestos.
Sistema (E) / (Z) (IUPAC General)
En alquenos tri y tetrasustituidos se utiliza la notación (Z) (del alemán zusammen, juntos) si los grupos de mayor prioridad (Cahn-Ingold-Prelog) están del mismo lado, y (E) (entgegen, opuestos) si se encuentran cruzados.
Estructura del Doble Enlace: Orbitales σ y π
Los carbonos que forman el doble enlace presentan hibridación sp2 y una geometría trigonal plana con ángulos de enlace muy próximos a 120°. La unión entre ambos carbonos consta de dos tipos bien diferenciados de enlace:
1. Enlace σ (sigma)
Se forma mediante el solapamiento frontal de dos orbitales híbridos sp2-sp2 a lo largo del eje internuclear. Es un enlace fuerte, cilindricamente simétrico, responsable del esqueleto básico del enlace C=C (distancia aproximada de 1.34 Å, sensiblemente más corta que la de 1.54 Å del enlace sencillo C-C).
2. Enlace π (pi)
Se origina por el solapamiento lateral del par de orbitales atómicos 2p no hibridados, que se disponen de manera perpendicular al plano nodal definido por los núcleos y los enlaces σ. La densidad electrónica del enlace π queda distribuida en dos lóbulos, uno por encima y otro por debajo del plano molecular.
Para que el solapamiento lateral del enlace π se mantenga intacto, los ejes de ambos orbitales p deben permanecer rigurosamente paralelos. Cualquier rotación alrededor del enlace C=C desalinea los orbitales y rompe el enlace π, un proceso que requiere vencer una barrera energética de aproximadamente 63-65 kcal/mol (264 kJ/mol). Esta elevada barrera impide la interconversión térmica entre los isómeros geométricos a temperaturas ordinarias.
Momento Dipolar en Alquenos
Los carbonos con hibridación sp2 (con un 33% de carácter s) son más electronegativos que los carbonos sp3 (con un 25% de carácter s). Por consiguiente, los grupos alquilo actúan como dadores de carga por efecto inductivo (+I) hacia el carbono insaturado, generando dipolos de enlace individuales Csp3 → Csp2.
La simetría molecular dicta si dichos dipolos individuales se anulan o generan un momento dipolar neto permanente (μ):
Isómero cis (Momento dipolar neto)
Los vectores dipolo se suman en la misma dirección general, dotando a la molécula de polaridad permanente (p. ej., en el cis-but-2-eno, μ ≈ 0.33 D). Esta mayor polaridad incrementa las atracciones dipolo-dipolo intermoleculares y eleva su punto de ebullición respecto al isómero trans.
Isómero trans (Apolar por simetría)
Los dipolos de enlace poseen sentidos opuestos y se cancelan vectorialmente por centrosimetría (μ = 0 D en el trans-but-2-eno). Al ser apolar, sus fuerzas cohesivas son menores, aunque su empaquetamiento cristalino suele conferirle un punto de fusión superior.
Estabilidad Termodinámica del Doble Enlace
Los dobles enlaces carbono-carbono se estabilizan fuertemente por hiperconjugación: una interacción en la que los enlaces adyacentes σC-H o σC-C de las cadenas alquílicas solapan parcialmente con el orbital antienlazante π* del doble enlace.
Como consecuencia directa, un alqueno es tanto más estable cuantos más sustituyentes alquilo partan de los carbonos sp2:
Orden decreciente de estabilidad termodinámica
Tetrasustituido > Trisustituido > Disustituido > Monosustituido > Etileno
*Entre alquenos disustituidos, los isómeros trans son aproximadamente 1-2 kcal/mol más estables que los cis correspondientes, ya que evitan la repulsión estérica (tensión de van der Waals) entre los grupos alquílicos voluminosos situados del mismo lado.
Esta escala de estabilidad se mide experimentalmente con gran precisión a través de los calores de hidrogenación (ΔH°hidrog): a menor calor liberado durante la reducción catalítica a alcano, mayor es la estabilidad intrínseca del alqueno original.
Los Alquenos en la Naturaleza y la Medicina
Los dobles enlaces desempeñan un rol estructural y bioquímico crucial en infinidad de compuestos naturales, feromonas, carotenoides y principios activos farmacéuticos. La configuración fija del doble enlace dicta con precisión milimétrica el reconocimiento tridimensional con enzimas y receptores celulares:
Vías de Síntesis y Reactividad General
Los alquenos se preparan fundamentalmente a través de reacciones de eliminación en las que se pierden dos átomos o grupos de carbonos contiguos con formación del nuevo enlace π:
1. Deshidrohalogenación de haloalcanos
Tratamiento de haloalcanos con bases fuertes mediante mecanismos concertados E2 (regioselectividad de Zaitsev con bases convencionales o de Hofmann con bases voluminosas) o vía carbocatiónica E1.
2. Deshidratación de alcoholes
Calentamiento de alcoholes en medio ácido mineral concentrado (H2SO4 o H3PO4). El proceso transcurre mayoritariamente mediante el mecanismo E1 tras la protonación del grupo hidroxilo y pérdida de agua.
3. Deshalogenación de dihaloalcanos vecinales
Tratamiento de 1,2-dihaloalcanos con cinc metálico en ácido acético o etanol, liberando el haluro metálico y regenerando el doble enlace con alta pureza.
En cuanto a su reactividad, los electrones π del doble enlace se encuentran expuestos por encima y por debajo del plano de la molécula, actuando como un centro donador de electrones (nucleófilo). La reacción primordial de los alquenos es la adición electrofílica (AdE), que permite incorporar reactivos como haluros de hidrógeno (H-X), halógenos moleculares (X2), agua en medio ácido o agentes oxidantes (epoxidación, dihidroxilación y ozonólisis).
Videotutoriales del Tema
A continuación puedes acceder directamente a las explicaciones audiovisuales de la lista de reproducción completa sobre alquenos:
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