Ejercicio resuelto de Orgánica · Química · Navarra · 2022

i) Indique y nombre los dos posibles productos de la reacción de 2-metilbut-2-eno con yoduro de hidrógeno. [1,0 punto]

ii) Justifique cuál de ellos será el producto mayoritario. [0,50 puntos]

iii) ¿Alguno de los dos productos de reacción podría presentar isomería óptica? En caso afirmativo, razone cuál y represente los correspondientes isómeros ópticos. [0,50 puntos]

$\mathbf{\text{i)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{nombre}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{posibles}}\mathbf{\text{productos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{2-metilbut-2-eno}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{yoduro}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno.}}\mathbf{\text{[1,0}}\mathbf{\text{punto]}}$

El alqueno de partida es $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3)=\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$. El yoduro de hidrógeno se adiciona al doble enlace, y como sus dos carbonos no son equivalentes hay dos formas de repartir el hidrógeno y el yodo.

Si el hidrógeno se une al carbono 3 y el yodo al 2:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{I}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3)-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$ — 2-yodo-2-metilbutano.

Si el hidrógeno se une al carbono 2 y el yodo al 3:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3)-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{I}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$ — 3-yodo-2-metilbutano.

$\mathbf{\text{ii)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellos}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{producto}}\mathbf{\text{mayoritario.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Decide la regla de Markovnikov: el hidrógeno se une al carbono del doble enlace que ya tiene más hidrógenos. Aquí el carbono 2 no tiene ninguno, porque lleva dos metilos, y el carbono 3 tiene uno; el protón se añade, por tanto, al carbono 3.

La razón de fondo es la estabilidad del intermedio: al protonarse el carbono 3 queda una carga positiva sobre el carbono 2, rodeado de tres grupos alquilo, que es un carbocatión $\mathbf{\text{terciario}}$ y por tanto mucho más estable que el secundario que se formaría en el otro caso.

El producto mayoritario es el $\mathbf{\text{2-yodo-2-metilbutano}}$.

$\mathbf{\text{iii)}}\mathbf{\text{¿Alguno}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{productos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{podr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{presentar}}\mathbf{\text{isomer}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{ptica?}}\mathbf{\text{En}}\mathbf{\text{caso}}\mathbf{\text{afirmativo,}}\mathbf{\text{razone}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{represente}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{correspondientes}}\mathbf{\text{is}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{meros}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{pticos.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Hay isomería óptica cuando algún carbono está unido a cuatro sustituyentes distintos.

En el 2-yodo-2-metilbutano, el carbono que lleva el yodo tiene $-\mathrm{I}$, $-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$, $-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$ y $-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$: dos de ellos son iguales, así que no es asimétrico y el compuesto no presenta actividad óptica.

En el $\mathbf{\text{3-yodo-2-metilbutano}}$, en cambio, el carbono que lleva el yodo tiene

$-\mathrm{I},-\mathrm{H},-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3,-\mathrm{C}\mathrm{H}(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3{)}_2$

Los cuatro son diferentes: sí es un carbono asimétrico y el compuesto existe como dos enantiómeros, imágenes especulares no superponibles:



Curiosamente, es el producto minoritario el que presenta isomería óptica.