Ejercicio resuelto de Orgánica · Química · País Vasco · 2022

B1. Escribir un ejemplo de ecuación química para cada una de las siguientes transformaciones, formulando y nombrando todos los reactivos y productos:

a) Adición de HCl a un alqueno de 3 átomos de carbono. (0,50)
b) Oxidación suave de un alcohol primario de 4 átomos de carbono. (0,50)
c) Condensación de un ácido carboxílico de 2 átomos de carbono y un alcohol de 3 átomos de carbono. (0,50)
d) Reacción de $\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3$ con un hidrocarburo aromático de 6 átomos de carbono. (0,50)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Adici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{HCl}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{alqueno}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{3}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{carbono.}}\mathbf{\text{(0,50)}}$

El alqueno de tres carbonos es el propeno. La adición de un haluro de hidrógeno rompe uno de los dos enlaces del doble enlace y reparte el hidrógeno y el cloro entre los dos carbonos. Al no ser simétrico el doble enlace, hay que decidir cómo se reparten.

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$

Papel	Fórmula semidesarrollada	Nombre Reactivo	$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$	propeno Reactivo	$\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$	cloruro de hidrógeno Producto	$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$	2-cloropropano

Por la regla de Markovnikov el hidrógeno se une al carbono del doble enlace que ya tiene más hidrógenos, y el cloro al otro. La razón es que la adición comienza con la entrada del protón, y de las dos posibilidades el sistema elige la que genera el carbocatión más estable, en este caso el secundario.

El producto mayoritario es el 2-cloropropano, y se trata de una reacción de adición electrófila al doble enlace.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Oxidaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{suave}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{alcohol}}\mathbf{\text{primario}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{4}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{carbono.}}\mathbf{\text{(0,50)}}$

El alcohol primario de cuatro carbonos es el butan-1-ol. Un alcohol primario se oxida en dos etapas, primero a aldehído y luego a ácido carboxílico; el enunciado precisa que la oxidación es suave, lo que significa que se detiene en la primera.

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{\text{oxidaci}\acute{\text{o}}\text{n suave}}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Papel	Fórmula semidesarrollada	Nombre Reactivo	$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{O}\mathrm{H}$	butan-1-ol Producto	$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}$	butanal

El producto es el butanal. Con un oxidante fuerte, en cambio, la oxidación seguiría hasta el ácido butanoico: la diferencia entre una oxidación suave y una energética es precisamente dónde se detiene.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Condensaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{un}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{carbox}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{lico}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{2}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{carbono}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{alcohol}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{3}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{carbono.}}\mathbf{\text{(0,50)}}$

El ácido de dos carbonos es el ácido etanoico y el alcohol de tres el propan-1-ol. Al condensarse se elimina agua entre el hidroxilo del ácido y el hidrógeno del alcohol, y el enlace resultante es el del grupo éster.

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

Papel	Fórmula semidesarrollada	Nombre Reactivo	$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$	ácido etanoico (acético) Reactivo	$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{O}\mathrm{H}$	propan-1-ol Producto	$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3$	etanoato de propilo (acetato de propilo) Producto	${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$	agua

El producto es el etanoato de propilo. Se trata de una reacción de esterificación, reversible y catalizada por ácidos inorgánicos como el sulfúrico concentrado. Si se hubiera partido del propan-2-ol el producto sería el etanoato de propan-2-ilo, igualmente válido.



El hidrocarburo aromático de seis carbonos es el benceno. Los compuestos aromáticos no dan reacciones de adición, porque perderían la estabilidad del anillo; en su lugar sustituyen un hidrógeno del anillo y conservan la aromaticidad.

${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_6+\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4}{\to }{\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_5-\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Papel	Fórmula	Nombre Reactivo	${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_6$	benceno Reactivo	$\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3$	ácido nítrico Producto	${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_5-\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$	nitrobenceno Producto	${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$	agua

El producto es el nitrobenceno, y se trata de una sustitución electrófila aromática, concretamente una nitración. El ácido sulfúrico actúa de catalizador: es el que genera el ion nitronio que ataca al anillo.