Ejercicio resuelto de Orgánica · Química · 2025

$\mathbf{\text{3B)}}$ Responda a las siguientes cuestiones:

a) $\mathit{\text{(1}}\mathit{\text{punto)}}$ Justifique si para el compuesto $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$ son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones. Escriba las reacciones correspondientes si las hubiere, y nombre los productos:
$\mathit{\text{i)}}$ Al reaccionar con ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$ concentrado da prioritariamente dos compuestos isómeros geométricos.
$\mathit{\text{ii)}}$ Puede adicionar agua para dar butano.
b) $\mathit{\text{(0,5}}\mathit{\text{puntos)}}$ Formule, en cada caso, el compuesto que presente las siguientes condiciones:
$\mathit{\text{i)}}$ Un aldehído de tres carbonos que contenga átomos con hibridación sp.
$\mathit{\text{ii)}}$ Una amina secundaria de tres átomos de carbono, con el átomo de nitrógeno unido a un carbono con hibridación $\mathrm{s}{\mathrm{p}}^3$ y a otro carbono con hibridación $\mathrm{s}{\mathrm{p}}^2$.
c) $\mathit{\text{(1}}\mathit{\text{punto)}}$ Dados los compuestos $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$ y $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$:
$\mathit{\text{i)}}$ Justifique cuál tiene mayor temperatura de fusión.
$\mathit{\text{ii)}}$ Formule la reacción de obtención de $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$ a partir del alqueno correspondiente, indicando el medio en el que transcurre (ácido, básico), el tipo de reacción y si se trata del producto minoritario y la regla que sigue.

${\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{compuesto}}\mathbf{\text{CH}}}_3{\mathbf{\text{-CH}}}_2{\mathbf{\text{-CHOH-CH}}}_3\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{verdaderas}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{falsas}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{siguientes}}\mathbf{\text{afirmaciones.}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{reacciones}}\mathbf{\text{correspondientes}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{hubiere,}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{nombre}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{productos.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

El compuesto de partida es el butan-2-ol, un alcohol secundario.

${\mathbf{\text{i)}}\mathbf{\text{Al}}\mathbf{\text{reaccionar}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{H}}}_2{\mathbf{\text{SO}}}_4\mathbf{\text{concentrado}}\mathbf{\text{da}}\mathbf{\text{prioritariamente}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{compuestos}}\mathbf{\text{is}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{geom}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tricos.}}$

$\mathbf{\text{Verdadera.}}$ El ácido sulfúrico concentrado provoca la deshidratación del alcohol, una eliminación. El $-\mathrm{O}\mathrm{H}$ está en el C2 y el hidrógeno puede salir del C1 o del C3; por la regla de Saytzeff el producto mayoritario es el alqueno más sustituido, el que resulta de eliminar el hidrógeno del C3:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4\text{ conc. }}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

El producto es el but-2-eno, y ahí está la clave de la afirmación: cada carbono del doble enlace lleva un metilo y un hidrógeno, dos sustituyentes distintos, de modo que existen dos disposiciones no superponibles. Los dos compuestos son el $\mathbf{\text{cis-but-2-eno}}$ y el $\mathbf{\text{trans-but-2-eno}}$, isómeros geométricos.

$\mathbf{\text{ii)}}\mathbf{\text{Puede}}\mathbf{\text{adicionar}}\mathbf{\text{agua}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{dar}}\mathbf{\text{butano.}}$

$\mathbf{\text{Falsa}}$, por dos motivos. El butan-2-ol es un alcano sustituido, sin dobles ni triples enlaces, así que no puede dar reacciones de adición: no tiene dónde adicionar. Y aunque pudiera, añadir agua nunca conduciría a un hidrocarburo: para pasar de un alcohol a un alcano habría que $\mathbf{\text{eliminar}}$ el oxígeno, no incorporar más. Lo único que se obtiene al añadirle agua es una disolución acuosa del propio alcohol.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Formule,}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{caso,}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{compuesto}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{presente}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{siguientes}}\mathbf{\text{condiciones.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathbf{\text{i)}}\mathbf{\text{Un}}\mathbf{\text{aldeh}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{do}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{tres}}\mathbf{\text{carbonos}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{contenga}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomos}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{hibridaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{sp.}}$ La hibridación $sp$ exige un triple enlace, y el aldehído obliga a que uno de los extremos sea $-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}$. Con tres carbonos solo cabe una posibilidad:

$\mathrm{C}\mathrm{H}\equiv \mathrm{C}-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}$ — el prop-2-inal. Los dos carbonos del triple enlace son $sp$ y el del grupo aldehído, $s{p}^2$.

${\mathbf{\text{ii)}}\mathbf{\text{Una}}\mathbf{\text{amina}}\mathbf{\text{secundaria}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{tres}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{carbono,}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{nitr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno}}\mathbf{\text{unido}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{carbono}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{hibridaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{sp}}}^3{\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{otro}}\mathbf{\text{carbono}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{hibridaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{sp}}}^2\mathbf{\text{.}}$ Que sea secundaria significa que el nitrógeno lleva dos restos y un hidrógeno. Uno de esos restos debe ser saturado ($s{p}^3$) y el otro tener un doble enlace ($s{p}^2$):

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{N}\mathrm{H}-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2$ — el metilo aporta el carbono $s{p}^3$ y el grupo etenilo, el $s{p}^2$.

${\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Dados}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{compuestos}}\mathbf{\text{CH}}}_3{\mathbf{\text{-CHOH-CH}}}_3{\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{CH}}}_3{\mathbf{\text{-CH}}}_2{\mathbf{\text{-CH}}}_3\mathbf{\text{.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

$\mathbf{\text{i)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{temperatura}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{fusi}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}$

La tiene el $\mathbf{\text{propan-2-ol}}$, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$. Las dos moléculas tienen tres carbonos y masas parecidas, así que lo que las separa son las fuerzas intermoleculares: el propan-2-ol lleva un hidrógeno unido directamente a un oxígeno, un átomo pequeño y muy electronegativo, y forma $\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno}}$; además es polar, con fuerzas dipolo-dipolo, y presenta las de dispersión. El propano es apolar y solo cuenta con fuerzas de dispersión de London, las más débiles. Hacen falta más energía, y por tanto más temperatura, para desmontar la red del alcohol.

${\mathbf{\text{ii)}}\mathbf{\text{Formule}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{obtenci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{CH}}}_3{\mathbf{\text{-CHOH-CH}}}_3\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{partir}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{alqueno}}\mathbf{\text{correspondiente,}}\mathbf{\text{indicando}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{medio}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{transcurre,}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{trata}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{producto}}\mathbf{\text{minoritario}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{regla}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{sigue.}}$

El alqueno de tres carbonos es el propeno, y se le adiciona agua en medio ácido:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\stackrel{{\mathrm{H}}^{+}}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$

Se trata de una reacción de $\mathbf{\text{adici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$ (hidratación), que transcurre en $\mathbf{\text{medio}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}$.

El propan-2-ol no es el producto minoritario, sino el $\mathbf{\text{mayoritario}}$. Lo dice la regla de $\mathbf{\text{Markovnikov}}$: al adicionar un reactivo asimétrico a un doble enlace, el hidrógeno se une al carbono que ya tiene más hidrógenos, de modo que el $-\mathrm{O}\mathrm{H}$ va al carbono central. El propan-1-ol, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\mathrm{H}$, se forma solo en pequeña proporción.