Ejercicio resuelto de Orgánica · Química · 2023

B.2 Formule los reactivos y el producto mayoritario de las siguientes reacciones. Indique el tipo de reacción, la regla que sigue si es el caso, y nombre los productos.

a) (0,75 puntos) 3-metilpent-2-eno + HCl $⟶$
b) (0,75 puntos) 3-metilpentan-2-ol + ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$ (concentrado) $⟶$
c) (0,5 puntos) Ácido pentanoico + etanol $⟶$

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{3-metilpent-2-eno}}\mathbf{\text{+}}\mathbf{\text{HCl}}\mathbf{\text{(0,75}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El 3-metilpent-2-eno tiene cinco carbonos en la cadena principal, un doble enlace entre el 2 y el 3 y un metilo en el 3:

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

El doble enlace se abre y adiciona el cloruro de hidrógeno. Como el reactivo es asimétrico y los dos carbonos del doble enlace no son equivalentes, decide la regla de $\mathbf{\text{Markovnikov}}$: el hidrógeno se une al carbono que ya tiene más hidrógenos, que aquí es el C2, y el cloro al C3, que no tiene ninguno.

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

El producto mayoritario es el $\mathbf{\text{3-cloro-3-metilpentano}}$, un halogenoalcano terciario. La reacción es de $\mathbf{\text{adici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$ electrófila.

${\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{3-metilpentan-2-ol}}\mathbf{\text{+}}\mathbf{\text{H}}}_2{\mathbf{\text{SO}}}_4\mathbf{\text{(concentrado)}}\mathbf{\text{(0,75}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El alcohol de partida lleva el $-\mathrm{O}\mathrm{H}$ en el C2 y un metilo en el C3:

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

El ácido sulfúrico concentrado provoca la deshidratación, una $\mathbf{\text{eliminaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$. El hidrógeno puede salir del C1 o del C3, y decide la regla de $\mathbf{\text{Saytzeff}}$: el producto mayoritario es el alqueno más sustituido, es decir, el que resulta de eliminar el hidrógeno del C3.

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

El producto mayoritario es el $\mathbf{\text{3-metilpent-2-eno}}$, el mismo alqueno del apartado anterior. El minoritario sería el 3-metilpent-1-eno.

$\mathbf{\text{c)}}\acute{\mathbf{\text{A}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{pentanoico}}\mathbf{\text{+}}\mathbf{\text{etanol}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Un ácido carboxílico y un alcohol dan un éster y agua:

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

El producto es el $\mathbf{\text{pentanoato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{etilo}}$. La reacción es una $\mathbf{\text{esterificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$, o condensación, catalizada por ácido y reversible: el agua formada puede hidrolizar de nuevo el éster, y por eso en la práctica se retira del medio para desplazar el equilibrio hacia la derecha. Aquí no interviene ninguna regla de orientación, porque no hay dos productos posibles.