Sachverhalt:
A.
Die Staatsanwaltschaft wirft X._ vor, er habe seine schwangere Freundin am 26. August 2009 nach einer verbalen und tätlichen Auseinandersetzung auf dem Boden liegend im Schwitzkasten gehalten und seitlichen Druck gegen ihren Hals bzw. Kopf ausgeübt. Dabei habe sie unter anderem einen Bruch des zweiten Halswirbelkörpers mit Frakturausläufern in den Wirbelbogen sowie eine Halsmarkquetschung erlitten, und sei zufolge der Unterbrechung zentraler Nervenleitungen verstorben, wobei auch der Embryo gestorben sei.
Ferner habe X._ im Februar/März 2007 mit B._ den Geschlechtsverkehr vollzogen, obwohl er gewusst habe, dass sie damit nicht einverstanden sei, da sie ihm das gesagt und sich gewehrt habe, worauf er sie mit einer Hand am Hals gewürgt habe, bis sie ihren Widerstand aufgegeben habe.
B.
Das Obergericht des Kantons Zürich verurteilte X._ zweitinstanzlich wegen vorsätzlicher Tötung, strafbaren Schwangerschaftsabbruchs und Vergewaltigung zu einer Freiheitsstrafe von 16 Jahren.
C.
X._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen im Hauptpunkt, das angefochtene Urteil sei aufzuheben, und er sei freizusprechen. Eventualiter sei er wegen Unterlassung der Nothilfe schuldig zu sprechen. Der Beschwerdeführer ersucht um unentgeltliche Rechtspflege.

Erwägungen:
1.
Nicht zu hören ist der Beschwerdeführer mit seiner Eingabe vom 10. Februar 2014. Der vorinstanzliche Entscheid ging seinem Verteidiger am 2. Oktober 2013 zu. Die 30-tägige Frist zur Einreichung der Beschwerde endete am 1. November 2013 (vgl. <ref-law>). Die ergänzende Eingabe des Beschwerdeführers ist verspätet.
2.
Der Beschwerdeführer wendet sich gegen die Abweisung seines Antrags auf ein Tatinterlokut gemäss <ref-law>. Die Vorinstanz verletze seinen Anspruch auf rechtliches Gehör, das Willkürverbot und das Fairnessgebot (Art. 9 und 29 Abs. 2 BV sowie Art. 3 Abs. 2 lit. a-c StPO).
Die Vorinstanz weist die Anträge auf Zweiteilung der Berufungsverhandlung im Sinne eines Tatinterlokuts (Antrag des Beschwerdeführers) oder Schuldinterlokuts (Antrag der Staatsanwaltschaft) mit hinreichender Begründung ab (Urteil S. 13 ff.). Dies ist nicht zu beanstanden. Der Beschwerdeführer geht fehl, wenn er vorbringt, die Vorinstanz nehme ihm damit die Möglichkeit, mit einem fachärztlichen Obergutachten zu belegen, dass der Kopf bzw. Hals seiner Freundin nicht seitlich abgeknickt, sondern überdehnt worden sei. Einerseits handelt es sich dabei um eine Sachverhaltsfrage, die im ersten Teil des Tatinterlokuts zu beurteilen gewesen wäre. Andererseits beantragte er bereits vor Vorinstanz, es sei ein Obergutachten einzuholen, was diese ablehnt (Urteil S. 12 f., 26; siehe E. 5.4.2). Die Rüge des Beschwerdeführers ist unbegründet.
3.
Der Beschwerdeführer wendet ein, die Vorinstanz verletze das Willkürverbot, das Fairnessgebot und das Verbot der "reformatio in peius" (<ref-law>, Art. 3 Abs. 2 lit. a-c sowie <ref-law>), indem sie auf die Anschlussberufung der Staatsanwaltschaft eintrete. Die Rüge ist unbegründet, soweit darauf mangels Ausschöpfung des kantonalen Instanzenzugs überhaupt einzutreten ist (<ref-law>). Die Staatsanwaltschaft hat nach Erhalt der Berufungserklärung fristgerecht Anschlussberufung erklärt (Urteil S. 8). Dass auf ihre verspätete, selbstständige Berufung nicht eingetreten wurde, ändert nichts daran, dass sie zur Anschlussberufung nach <ref-law> legitimiert ist.
4.
Der Beschwerdeführer wirft der Vorinstanz in verschiedener Hinsicht eine willkürliche Beweiswürdigung und die Verletzung des Fairnessgebots, des Anspruchs auf rechtliches Gehör sowie des Grundsatzes "in dubio pro reo" vor (Art. 9 und 29 Abs. 2 BV, Art. 3 Abs. 2 lit. a-c sowie <ref-law>).
4.1. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (<ref-law>). Die Sachverhaltsfeststellung kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig, d.h. willkürlich im Sinne von <ref-law> ist (<ref-ruling> E. 10.1 S. 445 mit Hinweisen; vgl. zum Begriff der Willkür <ref-ruling> E. 3.2.5 S. 339; <ref-ruling> E. 7.1; je mit Hinweisen) oder wenn sie auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>). Eine entsprechende Rüge muss klar vorgebracht und substanziiert begründet werden (<ref-law>; <ref-ruling> E. 3.2 mit Hinweisen).
Dem Grundsatz "in dubio pro reo" kommt in seiner Funktion als Beweiswürdigungsregel im Verfahren vor Bundesgericht keine über das Willkürverbot von <ref-law> hinausgehende selbstständige Bedeutung zu (<ref-ruling> E. 7 S. 82 mit Hinweisen).
4.2. Eventualvorsatz im Sinne von <ref-law> liegt vor, wenn der Täter die Tatbestandsverwirklichung für möglich hält, aber dennoch handelt, weil er den Erfolg für den Fall seines Eintritts in Kauf nimmt, mag er ihm auch unerwünscht sein. Was der Täter wusste, wollte und in Kauf nahm, betrifft sog. innere Tatsachen und ist somit Tatfrage. Rechtsfrage ist hingegen, ob im Lichte der festgestellten Tatsachen der Schluss auf Eventualvorsatz begründet ist. Das Gericht darf vom Wissen des Täters auf den Willen schliessen, wenn sich dem Täter der Eintritt des Erfolgs als so wahrscheinlich aufdrängte, dass die Bereitschaft, ihn als Folge hinzunehmen, vernünftigerweise nur als Inkaufnahme des Erfolgs ausgelegt werden kann (<ref-ruling> E. 4.2.3 S. 4 mit Hinweis; siehe auch <ref-ruling> E. 3.2.2 mit Hinweisen).
4.3. Ob ein Gericht die in einem Gutachten enthaltenen Erörterungen für überzeugend hält oder nicht und ob es dementsprechend den Schlussfolgerungen der Experten folgen soll, ist eine Frage der Beweiswürdigung, die mit Beschwerde an das Bundesgericht wegen Verletzung des Willkürverbots aufgeworfen werden kann. Dasselbe gilt für die Frage, ob ein Gutachten in sich schlüssig ist. Das Gericht darf in Fachfragen nicht ohne triftige Gründe von Gutachten abweichen und muss Abweichungen begründen. Erscheint dem Gericht die Schlüssigkeit eines Gutachtens in wesentlichen Punkten zweifelhaft, hat es nötigenfalls ergänzende Beweise zur Klärung dieser Zweifel zu erheben (vgl. <ref-ruling> E. 4.3.1; <ref-ruling> E. 3.2; <ref-ruling> E. 4.2.3; je mit Hinweisen). Parteigutachten ist nicht die Qualität von Beweismitteln, sondern von blossen Parteibehauptungen beizumessen (<ref-ruling> E. 3.3.1; <ref-ruling> E. 3.4; je mit Hinweisen).
5.
Der Beschwerdeführer kritisiert die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung und Beweiswürdigung hinsichtlich der Vorwürfe der vorsätzlichen Tötung sowie des strafbaren Schwangerschaftsabbruchs.
5.1. Die Vorinstanz erachtet mit der ersten Instanz gestützt auf die tatnahen Aussagen des Beschwerdeführers und das Obduktionsgutachten von Dr. med. C._ als erstellt, dass der Beschwerdeführer das Opfer auf dem Boden liegend mit dem linken Arm im Schwitzkasten hielt sowie mit der rechten Hand seitlich gegen dessen Kopfbereich erheblichen Druck ausübte, worauf das Opfer einen Bruch des zweiten Halswirbels erlitt und aufgrund der Halsmarkquetschung verstarb. In subjektiver Hinsicht geht sie davon aus, dass der Beschwerdeführer um die Möglichkeit eines Genickbruchs mit tödlichen Folgen wusste und den Tod des Opfers in Kauf nahm. Da er von dessen Schwangerschaft Kenntnis hatte, nahm er auch den Tod des ungeborenen Kindes in Kauf (Urteil S. 19-37; erstinstanzliches Urteil S. 17-54).
5.2. Der Beschwerdeführer legt die ergänzende Stellungnahme von Prof. Dr. med. D._ ins Recht. Da die Stellungnahme erst nach dem angefochtenen Entscheid verfasst wurde, ist sie als echtes Novum unzulässig (<ref-law>; <ref-ruling> E. 2.1 S. 344 mit Hinweisen). Soweit der Beschwerdeführer bei der Begründung seiner Rügen und Anträge auf sie abstellt, ist darauf nicht einzugehen.
5.3. Der Beschwerdeführer wirft der Vorinstanz vor, sie stelle willkürlich auf das Protokoll seiner Hafteinvernahme ab und ignoriere seine Berichtigungen. Sie beachte nicht, dass er an dieser Einvernahme nicht demonstriert habe, wie er das Opfer in den Schwitzkasten genommen habe, sondern gezeigt habe, was er allgemein unter einem Schwitzkasten verstehe. Im Übrigen sei seine Verfassung im Zeitpunkt der Einvernahme nicht berücksichtigt worden.
5.3.1. Die Vorinstanz erwägt, der Einwand des Beschwerdeführers überzeuge nicht, er habe bei der Hafteinvernahme gezeigt, was er allgemein unter einem Schwitzkasten verstehe. Bei der Einvernahme sei es konstant um die tatsächlichen Abläufe am Tatabend gegangen. Es sei nicht einzusehen, weshalb der Beschwerdeführer plötzlich einen bloss theoretischen Schwitzkasten hätte vorführen sollen. Auch aus dem Gesamtkontext ergehe zweifelsfrei, dass er auf entsprechende Aufforderung hin demonstriert habe, wie er das Opfer am fraglichen Abend um den Hals bzw. Kopf herum gehalten habe. Nachdem er gefragt worden sei, was er unter einem Schwitzkasten verstehe, sei in einer Protokollnotiz festgehalten worden: "Der Angeschuldigte zeigt wie er den Arm von vorne um den Hals gelegt hatte." Daraufhin habe der Beschwerdeführer gesagt: "Die andere Hand hatte ich vorne." Da er geschildert habe, wo er seine Hand gehabt habe, müsse er die konkrete Situation beschrieben haben. In einer zweiten Protokollnotiz sei beschrieben worden: "Der Angeschuldigte zeigt am Sachbearbeiter, wie er den Schwitzkasten gemacht hatte. Er steht hinter dem Sachbearbeiter und legt von hinten den linken Arm vorne um den Hals auf die Schulter. Den rechten Arm drückt er seitlich an den Kopf." Gemäss Protokoll habe der Beschwerdeführer hinzugefügt: "So fielen wir um." Mit diesem Satz habe er angegeben, wie sich die demonstrierte Situation fortgesetzt habe. Er habe die Niederschrift seiner Einvernahme selbst durchgelesen und unterschriftlich bestätigt (Urteil S. 26-28).
Anlässlich der Tatrekonstruktion habe der Beschwerdeführer den Schwitzkasten anders dargestellt als in der Hafteinvernahme. Er habe neu angegeben, das Opfer mit dem rechten Arm hinter sich gehalten zu haben, nicht wie bis anhin mit dem linken Arm vor sich. Im weiteren Verlauf des Verfahrens habe er diese Version wiederum mehrfach abgeändert und mit neuen Vorbringen ergänzt. Diesbezüglich verweist die Vorinstanz auf die ausführliche Aussagenwürdigung der ersten Instanz (Urteil S. 26, auch S. 19 f.; erstinstanzliches Urteil S. 36 ff., ebenfalls S. 20 ff.). Sie gelangt zum Schluss, dass auf die vom Beschwerdeführer bei der Hafteinvernahme geschilderte erste Version der fraglichen Ereignisse abzustellen sei (Urteil S. 34).
5.3.2. Mit seinen Vorbringen gelingt es dem Beschwerdeführer nicht, die vorinstanzliche Würdigung willkürlich erscheinen zu lassen. Die Vorinstanz begründet nachvollziehbar, weshalb der Beschwerdeführer bei der Hafteinvernahme einvernahmefähig war (siehe Urteil S. 22 f.). Es ist nicht zu beanstanden, dass sie entgegen dessen Vorbringen, er sei im Zeitpunkt der Einvernahme übermüdet gewesen, auf die Beurteilung des Facharztes für Rechtsmedizin abstellt, wonach der Beschwerdeführer nicht beeinträchtigt gewirkt habe.
Die Vorinstanz verfällt nicht in Willkür, wenn sie den Beschwerdeführer darauf behaftet, dass er mit seiner Unterschrift unter dem Vermerk "selbst gelesen und bestätigt" die Richtigkeit der im Protokoll verurkundeten Vorgänge bekräftigte. Entgegen der Beschwerde bestehen keinerlei Anhaltspunkte, dass in mehrfacher Hinsicht falsch protokolliert worden ist. Das Vorbringen, dass in der Protokollnotiz zur Demonstration des Schwitzkastens fälschlicherweise "Arm" anstatt "Hand" geschrieben worden sei, ist nicht geeignet, die Korrektheit des gesamten Protokolls in Zweifel zu ziehen.
An der Sache vorbei geht der Einwand, die Vorinstanz verkenne, dass die erste Instanz festgestellt habe, er habe nie angegeben, Druck gegen den Kopf des Opfers ausgeführt zu haben. Die Vorinstanz führt aus, er habe die Erwägungen der ersten Instanz fehlinterpretiert. Diese habe seine widersprüchlichen Aussagen aufgezeigt und festgehalten, dass er im Gegensatz zu seinen anfänglichen Schilderungen später nicht mehr angegeben habe, Druck auf den Kopf des Opfers ausgeübt zu haben (Urteil S. 29 f.). Der Beschwerdeführer setzt sich mit den willkürfreien Ausführungen der Vorinstanz nicht auseinander. Auf seine Rüge ist nicht weiter einzugehen.
Hinsichtlich des Vorbringens, er habe bei der Hafteinvernahme dargestellt, was er allgemein unter einem Schwitzkasten verstehe, begnügt sich der Beschwerdeführer grösstenteils damit, seine Ausführungen anlässlich der Berufungsverhandlung wörtlich zu wiederholen. Er setzt sich nicht mit den ausführlichen und überzeugenden vorinstanzlichen Erwägungen auseinander (Beschwerde S. 10 f.; Plädoyernotizen, kantonale Akten, act. 220, S. 23 f.; Urteil S. 27). Seine Einwendungen sind nicht geeignet, die vorinstanzliche Würdigung schlechterdings unhaltbar erscheinen zu lassen. Es ist nicht einzusehen, weshalb er nach der Demonstration eines allgemeinen Schwitzkastens mit den Aussagen "Die andere Hand hatte ich vorne." und "So fielen wir um." eine Verbindung zum konkreten Schwitzkasten herstellen sollte. Naheliegender ist, dass er zeigte, wie er das Opfer hielt.
Mit seinem generellen Hinweis, die Vorinstanz stelle einseitig und willkürlich auf seine Aussagen bei der Hafteinvernahme ab, ohne seine späteren Angaben zu berücksichtigen, genügt der Beschwerdeführer den qualifizierten Begründungsanforderungen nicht. Die Vorinstanz legt ausführlich, nachvollziehbar und überzeugend dar, weshalb sie die ersten, tatnahen Angaben des Beschwerdeführers im Gegensatz zu seinen Aussagen bei der Tatrekonstruktion sowie im weiteren Verlauf des Verfahrens als glaubhaft erachtet. In ihrer Würdigung ist keine Willkür erkennbar.
5.4. Der Beschwerdeführer macht geltend, die Vorinstanz verfalle in Willkür, wenn sie das Obduktionsgutachten und die Aussagen von Dr. med. C._ als schlüssig bezeichne sowie gestützt darauf von einem seitlichen Abknicken des zweiten Halswirbels ausgehe. Sie berücksichtige die signifikante Unsicherheit des Gutachters anlässlich seiner Einvernahme nicht. Ebenso ignoriere sie das Privatgutachten von Prof. Dr. med. D._, wonach der Tod des Opfers niemals durch ein seitliches Abknicken des zweiten Halswirbels habe eintreten können. Vielmehr könne die klar erkennbare Bruchlinie einzig von einem Abknicken nach vorne oder hinten stammen. Ein seitliches Abknicken sei aus physikalischen Gründen absolut unmöglich. Sinngemäss macht der Beschwerdeführer weiter geltend, die Vorinstanz weise seinen Antrag auf Einholung eines Obergutachtens willkürlich und in Verletzung seines rechtlichen Gehörs sowie des Fairnessgebots ab.
5.4.1. Die Vorinstanz erwägt, der Sachverständige habe einen klassischen Genickbruch festgestellt. Es habe jedoch nicht ein Bruch des Zahnfortsatzes bestanden, sondern ein eigentlicher Wirbelbogen- und ein tiefer Wirbelkörperbruch. Derartige Brüche entstünden typischerweise bei einem seitlichen Abknicken der Halswirbelsäule. Der Bruchverlauf im Bogenbereich sei durch die schwächste Stelle des Bogens gegangen, was einem typischen Verlauf entspreche. Auszuschliessen sei ein Abknicken des Kopfes durch einen Aufprall auf einen harten Gegenstand aufgrund eines Sturzes. Anlässlich seiner Einvernahme vor der ersten Instanz habe der Gutachter ausgeführt, er gehe davon aus, dass es zu einem seitlichen Abknicken der Wirbelsäule habe kommen müssen, was Zug auf einen der Wirbelbögen bewirkt habe, worauf diese Knochenstruktur quasi gerissen sei und sich der Riss über den unteren Anteil des Wirbelkörpers in den gegenüberliegenden Wirbelbogen habe fortsetzen können. Der Frakturverlauf spreche für ein Abknicken und nicht für eine Überstreckung. Bei Letzterer komme es eher zu einem Abbruch des Zahnfortsatzes. Die Vorinstanz gelangt zum Schluss, die Ausführungen des Sachverständigen seien schlüssig, weshalb darauf abgestellt werden könne. Insbesondere aufgrund der Fotos, auf welchen der Bruch des Halswirbelkörpers sehr gut zu erkennen sei, seien die gutachterlichen Befunde auch für einen medizinischen Laien nachvollziehbar. Es sei einleuchtend, dass das vom Beschwerdeführer in der Hafteinvernahme geschilderte Vorgehen geeignet sei, bei starkem Druck zu einem Genickbruch zu führen (Urteil S. 24 f.).
Die Vorinstanz befasst sich in der Folge mit den Feststellungen des Privatgutachters Prof. Dr. med. D._. Dieser halte fest, biomechanische Ursache für die Halswirbelfraktur sei eine erzwungene Abknickung der Halswirbelsäule, wobei ein seitliches Abknicken dafür infrage komme. Sie stellt fest, dies stehe im Einklag mit den Erkenntnissen des rechtsmedizinischen Gutachtens. Dem Privatgutachten sei weiter zu entnehmen, dass im Schwitzkasten für das Opfer eine relative Zwangshaltung von Kopf und Hals gegenüber seines beweglichen Rumpfs bestanden habe. In dieser Situation müsse der den Hals umschlingende Arm des Beschwerdeführers das Abknicken der Halswirbelsäule mit Frakturfolge durch Hebelung bewirkt haben. Die Vorinstanz erwägt, es sei unklar, von welchem Schwitzkasten der Privatgutachter ausgegangen sei. Ebenso wenig sei bekannt, welches Sturzgeschehen, mithin welche Dynamik und biomechanischen Kräfte er der Begutachtung zugrunde gelegt habe. Wenn der Privatgutachter ausführe, es liege nahe, dass die Fraktur vor dem Ankommen auf dem Boden entstanden sei, erweise sich dies als in hohem Masse spekulativ und widerspreche den glaubhaften ersten Aussagen des Beschwerdeführers, wonach er das Knacksen erst am Boden gehört habe, als er das Opfer weiterhin im Schwitzkasten gehalten habe (Urteil S. 31 f.).
5.4.2. Der Beschwerdeführer beschräkt sich wiederum in weiten Teilen darauf, sein vor Vorinstanz Vorgetragenes zu wiederholen, ohne auf ihre diesbezüglichen Ausführungen einzugehen (Beschwerde S. 17-19, 20-26; Plädoyernotizen, a.a.O., S. 21, 25, 27-30, 34; Urteil S. 30 ff.). Insofern erschöpfen sich seine Einwände weitgehend in unzulässiger appellatorischer Kritik. Soweit seine Rügen den Begründungsanforderungen genügen, sind sie nicht geeignet, die vorinstanzliche Würdigung willkürlich erscheinen zu lassen.
Der Beschwerdeführer bringt vor, ein seitliches Abknicken der Halswirbelsäule mit der Hand sei aufgrund der engen räumlichen Verhältnisse in der Küche nicht möglich. Dabei verkennt er, dass sich der Vorfall gemäss Anklage - wie auch den vorinstanzlichen Feststellungen - im Wohn-/Schlafzimmer abspielte. Da ihm nicht vorgeworfen wird, er habe das Opfer direktvorsätzlich getötet, erübrigen sich Ausführungen dazu, ob es "weltfremd und eine ideelle Fehlkonstruktion" sei, anzunehmen, jemand würde einen Menschen wissentlich und willentlich im Schwitzkasten töten.
Unbegründet ist auch sein Vorbringen, die Vorinstanz setze sich nicht mit dem Privatgutachten auseinander. Sie berücksichtigt bei ihrer Beweiswürdigung sowohl die Ausführungen des gerichtlichen Sachverständigen als auch jene des Privatgutachters. Sie kommt mit überzeugenden Argumenten zum Schluss, das Obduktionsgutachten sowie die Aussagen des Sachverständigen seien schlüssig, wohingegen die Schlussfolgerungen des Privatgutachters nur begrenzt aussagekräftig seien und das Obduktionsgutachten nicht in Zweifel zu ziehen vermöchten. Ebenso wenig verfällt die Vorinstanz in Willkür oder verletzt das rechtliche Gehör des Beschwerdeführers, wenn sie seinen Antrag auf Einholung eines Obergutachtens abweist (siehe Urteil S. 26, 31 f.).
Entgegen dem Einwand des Beschwerdeführers folgert der Gutachter nicht aus seinen Aussagen, die Halswirbelsäule sei seitlich abgeknickt, und unterstellt ihm, er habe erheblichen Druck ausgeübt. Mit dem Satz, die von ihm diagnostizierten "Halswirbelverletzungen können aus einem seitlichen Abknicken der Halswirbelsäule, beispielsweise durch erheblichen, seitlich gegen den Kopf oder den Halsbereich ausgeübten Druck resultieren" (Obduktionsgutachten, kantonale Akten, act. 18/9, S. 9), legt er lediglich dar, welches Vorgehen aus seiner Sicht die Verletzungen des Opfers verursacht haben könnte. Dass der Beschwerdeführer tatsächlich mit seiner rechten Hand bzw. dem Arm erheblichen Druck auf den Kopf des Opfers ausübte, haben erst die kantonalen Gerichte im Rahmen ihrer Beweiswürdigung festgestellt. Der Gutachter hat einzig aus wissenschaftlicher Sicht festgehalten, dass vorliegend für das seitliche Abknicken ein erheblicher Kraftaufwand notwendig gewesen sei (Einvernahme des Sachverständigen, kantonale Akten, act. 18/10, S. 6 f.). Zudem wies er mehrfach daraufhin, dass aus seiner Sicht beide vom Beschwerdeführer geschilderten Versionen des Schwitzkastens - jene der Hafteinvernahme und der Tatrekonstruktion - zu den diagnostizierten Verletzungen geführt haben können (Obduktionsgutachten, a.a.O., S. 9; Einvernahme des Sachverständigen, a.a.O., S. 6).
Ferner ergibt sich weder aus dem Obduktionsgutachten noch aus seiner Einvernahme, dass der Sachverständige unsicher war. Er beschrieb den Verlauf der Fraktur und wie es seines Erachtens zu dieser gekommen ist. Er legte überzeugend dar, dass er dem Beschwerdeführer nicht unterstelle, den Kopf des Opfers nach links gedrückt zu haben. Vielmehr kam er aufgrund der Obduktion zum Schluss, dass "der Kopf seitlich und in dieser Position am ehesten nach links abgeknickt werden musste [...]." (Einvernahme des Sachverständigen, a.a.O., S. 11). Insgesamt bringt der Beschwerdeführer nichts vor, was die Erkenntnisse des Sachverständigen als widersprüchlich und nicht schlüssig erscheinen liesse. Hieran vermag auch das Privatgutachten nichts zu ändern. Die Vorinstanz verfällt nicht in Willkür, wenn sie erwägt, der Privatgutachter sei von der zweiten Schwitzkastenversion des Beschwerdeführers ausgegangen und habe nicht über alle Unterlagen verfügt. Dass der Privatgutachter verschiedene Varianten für möglich hält, ist irrelevant. Entscheidend ist, dass aus seiner Sicht neben der Überstreckung des Kopfes auch ein mehr seitliches Abknicken infrage kommt (Privatgutachten, kantonale Akten, act. 122/1, S. 2). Die Vorinstanz durfte willkürfrei auf das Obduktionsgutachten abstellen und von einem seitlichen Abknicken des Kopfes des Opfers ausgehen.
5.5. Ferner bestreitet der Beschwerdeführer, eventualvorsätzlich gehandelt zu haben. Aufgrund der Dynamik des Handlungsablaufs sei es weltfremd anzunehmen, er habe die Todesgefahr erkannt und den Tod des Opfers in Kauf genommen.
Die Vorinstanz erwägt, der Beschwerdeführer habe eine rund 40 Zentimeter kleinere sowie ca. 40 Kilogramm leichtere Person in den Schwitzkasten genommen und zusätzlich mit der anderen Hand mit erheblichem Kraftaufwand seitlich gegen deren Kopf gedrückt. Wer dies tue, müsse um die Möglichkeit wissen, dass das Ausüben eines solchen Druckes bei der anderen Person einen Genickbruch mit tödlichen Folgen verursachen kann. Wer es dennoch tue, nehme den Tod in Kauf. Zu berücksichtigen sei, dass der Beschwerdeführer Physiotherapeut sei und überdurchschnittliche Kenntnisse der menschlichen Anatomie habe und sich mit Druckausübung auskenne. Er habe den Tod des Opfers und des ungeborenen Kindes in Kauf genommen (Urteil S. 35 f.).
Soweit seine Ausführungen den Begründungsanforderungen genügen, zeigt der Beschwerdeführer nicht auf, inwiefern die vorinstanzliche Feststellung willkürlich ist, er habe die Folgen seines Handelns vorausgesehen. Dabei musste er nicht konkret und detailliert erkennen, dass auf den Halswirbelbruch die tödliche Halsmarkquetschung folgen werde. Es reicht aus, wenn er sich der möglichen tödlichen Folgen seines Handelns bewusst war. Die Vorinstanz begründet nachvollziehbar, weshalb sie von Eventualvorsatz ausgeht. Die Rüge ist unbegründet.
5.6. Zusammengefasst verletzt die Vorinstanz weder das Willkürverbot noch die Unschuldsvermutung, das Fairnessgebot oder den Anspruch des Beschwerdeführers auf rechtliches Gehör, wenn sie den angeklagten Sachverhalt als erstellt erachtet sowie den Antrag auf Einholung eines Obergutachtens ablehnt.
6.
Soweit sich der Beschwerdeführer gegen die Beweiswürdigung hinsichtlich des Vorwurfs der Vergewaltigung zum Nachteil von B._ wendet, beschränkt er sich wiederum weitestgehend darauf, wörtlich seine Ausführungen anlässlich der Berufungsverhandlung zu wiederholen (Beschwerde S. 31-49; Plädoyernotizen, a.a.O., S. 4-16). Selbst wenn man mit ihm davon ausginge, aufgrund der relativ kurzen vorinstanzlichen Begründung sei die Wiederholung seiner Vorbringen angezeigt, genügten sie den qualifizierten Begründungsanforderungen nicht. Er verkennt, dass das Bundesgericht keine Appellationsinstanz ist, die in rechtlicher und tatsächlicher Hinsicht eine freie Prüfung vornimmt. Soweit er zum Beweisergebnis frei plädiert und der ausführlichen erstinstanzlichen Beweiswürdigung, auf welche die Vorinstanz in weiten Teilen verweist (vgl. <ref-law>; Urteil S. 37; erstinstanzliches Urteil S. 57-67), lediglich seine Sicht der Dinge gegenüberstellt, ohne sich damit detailliert auseinanderzusetzen, erschöpfen sich seine Ausführungen in einer appellatorischen Kritik. Darauf ist nicht einzutreten. So begründet er ausführlich, das Opfer sei nicht glaubwürdig, und dessen Aussagen seien nicht glaubhaft. Ferner argumentiert er, das Opfer habe ihn aus Rache falsch beschuldigt, die Nachbarin des Opfers habe keine Spuren einer Vergewaltigung bemerkt und er habe nicht erkennen können, dass es den Geschlechtsverkehr nicht wolle.
An der Sache vorbei geht das Vorbringen, die Vorinstanz gehe zu Unrecht davon aus, der Beschwerdeführer habe über die Angabe von Ort, Zeit und Personen hinaus bestätigt, das Opfer und sein damaliger Freund hätten wahrheitsgemässe Aussagen gemacht. Gleiches gilt für den Einwand, die Vorinstanz unterstelle ihm, das Opfer bereits vor dem angeklagten Vorfall einmal vergewaltigt zu haben. Davon geht die Vorinstanz nicht aus, sondern erwägt, der Beschwerdeführer habe den äusseren Sachverhalt betreffend Ort, ungefähren Zeitpunkt sowie anwesende Personen anerkannt und damit die Aussagen des Opfers sowie dessen ehemaligen Freunds bestätigt. Ferner ergebe sich aus den Aussagen des Beschwerdeführers, dass das Opfer die Vergewaltigung bereits früher thematisiert und den Vorwurf nicht erst viel später aus Rache erhoben habe (Urteil S. 38).
Soweit die Vorbringen des Beschwerdeführers überhaupt den qualifizierten Begründungsanforderungen genügen, sind sie nicht geeignet, die vorinstanzliche Beweiswürdigung willkürlich erscheinen zu lassen. Er zeigt lediglich auf, dass man auch zu einem anderen Beweisergebnis hätte gelangen können. Dies reicht nicht, um Willkür darzutun.
7.
Seinen Eventualantrag, er sei wegen Unterlassung der Nothilfe nach <ref-law> zu verurteilen, begründet der Beschwerdeführer einzig mit dem verlangten Freispruch vom Vorwurf der vorsätzlichen Tötung. Darauf ist nicht einzutreten.
8.
Der Beschwerdeführer kritisiert subeventualiter die Strafzumessung. Die hypothetische Einsatzstrafe für die eventualvorsätzliche Tötung sei um mindestens drei Jahre zu reduzieren. Insgesamt sei eine Freiheitsstrafe von nicht mehr als neun Jahren auszusprechen.
Das Bundesgericht hat die Grundsätze der Strafzumessung nach <ref-law> wiederholt dargelegt (<ref-ruling> E. 5.4 ff. mit Hinweisen). Entsprechendes gilt für die Bildung der Einsatzstrafe und der Gesamtstrafe nach <ref-law> in Anwendung des Asperationsprinzips (<ref-ruling> E. 2b S. 104; Urteil 6B_460/2010 vom 4. Februar 2011 E. 3.3.4, nicht publ. in: <ref-ruling>; je mit Hinweis). Darauf kann verwiesen werden.
Die Vorinstanz setzt sich mit den wesentlichen schuldrelevanten Komponenten auseinander und würdigt sämtliche Zumessungsgründe zutreffend. Sie begründet die Festsetzung der Einsatzstrafe von 13 Jahren für die eventualvorsätzliche Tötung nachvollziehbar, erhöht diese aufgrund des strafbaren Schwangerschaftsabbruchs und der Vergewaltigung um drei Jahre und berücksichtigt die Täterkomponenten weder straferhöhend noch strafmindernd. Es ist nicht zu beanstanden, wenn die Vorinstanz zu der objektiven Tatschwere hinsichtlich der eventualvorsätzlichen Tötung erwägt, der Beschwerdeführer habe eine grosse kriminelle Energie aufgewendet und sein Vorgehen zeuge von rücksichtsloser Brutalität und einer Geringschätzung menschlichen Lebens (Urteil S. 47 ff.).
Eine ermessensverletzende Gewichtung der Faktoren respektive eine Verletzung von Bundesrecht (<ref-law>) zeigt der Beschwerdeführer nicht auf und ist nicht ersichtlich. Soweit er seine Einwände mit den beantragten Freisprüchen begründet, ist darauf nicht einzugehen. Die Freiheitsstrafe von 16 Jahren hält sich auch bei einer Gesamtbetrachtung innerhalb des sachrichterlichen Ermessens und ist nicht zu beanstanden.
9.
Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann.
Mit dem Entscheid im Hauptpunkt werden die übrigen Anträge (Zivilansprüche, vorinstanzliche Verfahrenskosten und Entschädigung sowie Genugtuung) gegenstandslos.
Der Beschwerdeführer hat die bundesgerichtlichen Kosten zu tragen (<ref-law>). Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist wegen Aussichtslosigkeit abzuweisen (<ref-law>). Seine finanzielle Situation ist bei der Festsetzung der Gerichtskosten zu berücksichtigen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2.
Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3.
Die Gerichtskosten von Fr. 1'600.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Strafkammer, sowie B._ schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 23. Juni 2014
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Die Gerichtsschreiberin: Andres