Ejercicio resuelto de Orgánica · Química · Navarra · 2024

Ponga un ejemplo de las siguientes reacciones orgánicas, utilizando los reactivos necesarios para que tengan lugar, nombrando y formulando todos los compuestos orgánicos e inorgánicos que intervienen en dichas reacciones:

i) Adición en la que tenga que aplicarse la regla de Markovnikov. [0,75 puntos]

ii) Sustitución electrófila aromática. [0,25 puntos]

iii) Reacción de condensación. [0,25 puntos]

iv) Eliminación en la que tenga que aplicar la regla de Saytzeff. [0,75 puntos]

$\textbf{i) Adición en la que tenga que aplicarse la regla de Markovnikov. [0,75 puntos]}$

$\mathrm{CH_3-CH{=}CH_2} + \mathrm{HBr} \rightarrow \mathrm{CH_3-CHBr-CH_3}$

El propeno y el bromuro de hidrógeno se combinan abriendo el doble enlace: los dos fragmentos se incorporan y no se pierde nada, que es lo que define una adición.

Como los dos carbonos del doble enlace no son equivalentes, hay dos productos posibles y decide la regla de Markovnikov: el hidrógeno se une al carbono que ya tiene más hidrógenos, porque el carbocatión intermedio que así se forma, el secundario, es más estable que el primario. El producto mayoritario es el 2-bromopropano y no el 1-bromopropano.

$\textbf{ii) Sustitución electrófila aromática. [0,25 puntos]}$

$\mathrm{C_6H_6} + \mathrm{HNO_3} \xrightarrow{\ \mathrm{H_2SO_4}\ } \mathrm{C_6H_5-NO_2} + \mathrm{H_2O}$

Es la nitración del benceno. El ácido sulfúrico genera el ion nitronio, $\mathrm{NO_2^+}$, que actúa de electrófilo y sustituye a un hidrógeno del anillo. El producto es el nitrobenceno; el anillo da sustitución y no adición porque así conserva su sistema de electrones deslocalizados.

$\textbf{iii) Reacción de condensación. [0,25 puntos]}$

$\mathrm{CH_3-COOH} + \mathrm{CH_3-CH_2OH} \rightleftharpoons \mathrm{CH_3-COO-CH_2-CH_3} + \mathrm{H_2O}$

El ácido etanoico y el etanol se unen eliminando entre los dos una molécula de agua. El producto es el etanoato de etilo, y la reacción, catalizada por ácido sulfúrico, se llama esterificación.

$\textbf{iv) Eliminación en la que tenga que aplicar la regla de Saytzeff. [0,75 puntos]}$

$\mathrm{CH_3-CHBr-CH_2-CH_3} + \mathrm{KOH} \xrightarrow{\ \text{etanol},\ \text{calor}\ } \mathrm{CH_3-CH{=}CH-CH_3} + \mathrm{KBr} + \mathrm{H_2O}$

El 2-bromobutano pierde el bromo y un hidrógeno de un carbono contiguo, y aparece un doble enlace. Hay dos hidrógenos posibles, el del carbono 1 y el del carbono 3, así que caben dos productos: el but-1-eno y el but-2-eno.

La regla de Saytzeff dice que se obtiene mayoritariamente el alqueno $\textbf{más sustituido}$, que es el más estable. El producto principal es, por tanto, el but-2-eno.

Conviene notar la condición de reacción: con el hidróxido en medio alcohólico y en caliente domina la eliminación, mientras que en medio acuoso lo que se obtendría sería el butan-2-ol por sustitución nucleófila.