Ejercicio resuelto de Orgánica · Química · Extremadura · 2022

Complete las siguientes reacciones, indicando el tipo de reacción y nombrando los productos finales. Indique, donde proceda, el producto mayoritario.

a) Ácido propanoico + propan-1-ol (en medio ácido) $\to$ [0,50 puntos]

b) Butan-2-ol en presencia de ácido sulfúrico caliente $\to$ [0,50 puntos]

c) Eteno + cloro (g) $\to$ [0,50 puntos]

d) Propeno + agua $\to$ [0,50 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\acute{\mathbf{\text{A}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{propanoico}}\mathbf{\text{+}}\mathbf{\text{propan-1-ol}}\mathbf{\text{(en}}\mathbf{\text{medio}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido).}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Un ácido carboxílico y un alcohol reaccionan dando un éster y agua. Es la esterificación de Fischer, reversible y catalizada por ácidos:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\mathrm{H}\rightleftharpoons \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Tipo de reacción: $\mathbf{\text{esterificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$, un caso de sustitución nucleófila sobre el grupo acilo.

El producto es el $\mathbf{\text{propanoato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{propilo}}$, y el otro producto, agua. El ácido cede el grupo $-\mathrm{O}\mathrm{H}$ y el alcohol, el hidrógeno de su hidroxilo; el oxígeno que une las dos mitades en el éster procede del alcohol.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Butan-2-ol}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{presencia}}\mathbf{\text{de}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{sulf}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{rico}}\mathbf{\text{caliente.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Un alcohol calentado con ácido sulfúrico concentrado pierde una molécula de agua y aparece un doble enlace entre el carbono que llevaba el hidroxilo y uno contiguo. Es una eliminación (deshidratación).

Aquí el carbono 2 tiene dos vecinos con hidrógeno, el 1 y el 3, de modo que caben dos productos:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}(\mathrm{O}\mathrm{H})-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4,\text{ calor }}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}(\mathrm{O}\mathrm{H})-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4,\text{ calor }}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Tipo de reacción: $\mathbf{\text{eliminaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$.

El producto $\mathbf{\text{mayoritario}}$ es el $\mathbf{\text{but-2-eno}}$, por la regla de Saytzeff: en una eliminación se forma preferentemente el alqueno más sustituido, porque es el más estable. El but-1-eno es el minoritario.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Eteno}}\mathbf{\text{+}}\mathbf{\text{cloro}}\mathbf{\text{gaseoso.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El doble enlace de un alqueno es rico en electrones y se abre para incorporar los dos átomos de la molécula que se le adiciona, uno a cada carbono:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2+\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{C}\mathrm{l}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{C}\mathrm{l}$

Tipo de reacción: $\mathbf{\text{adici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{fila}}$ (halogenación).

El producto es el $\mathbf{\text{1,2-dicloroetano}}$. No hay aquí producto mayoritario ni minoritario: los dos carbonos del eteno son equivalentes, así que solo cabe un resultado.

Esta reacción tiene interés analítico, porque la decoloración del agua de bromo es la prueba clásica para detectar una insaturación.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Propeno}}\mathbf{\text{+}}\mathbf{\text{agua.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

En medio ácido, el agua se adiciona al doble enlace: el hidrógeno se une a un carbono y el hidroxilo al otro, y el producto es un alcohol.

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}(\mathrm{O}\mathrm{H})-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$

Tipo de reacción: $\mathbf{\text{adici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{fila}}$ (hidratación).

Los dos carbonos del doble enlace no son equivalentes, así que caben dos productos: el propan-2-ol y el propan-1-ol. El $\mathbf{\text{mayoritario}}$ es el $\mathbf{\text{propan-2-ol}}$, por la regla de Markovnikov: el hidrógeno se adiciona al carbono que ya tiene más hidrógenos. La razón de fondo es que así se forma el carbocatión intermedio más sustituido, que es el más estable.