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12° grado · Química
Química orgánica · Estructura y reactividad orgánica

Principales reacciones orgánicas

En la zafra, el guarapo y la melaza se fermentan y se obtiene etanol. Ese etanol puede oxidarse a ácido etanoico (el vinagre) y este, con más etanol, dar un éster de olor frutal. Estas transformaciones no son reacciones sueltas: la química orgánica las agrupa en pocos tipos (adición, sustitución, eliminación, oxidación y condensación) que se repiten según el grupo funcional.

Adición a alquenos: la regla de Markovnikov

Al hacer reaccionar propeno con bromuro de hidrógeno, casi todo el producto es 2-bromopropano y apenas hay trazas de 1-bromopropano. ¿Por qué el reactivo elige siempre el mismo carbono del doble enlace en lugar de repartirse al 50 %?

Hidratación del propeno con ácido sulfúrico: producto mayoritario propan-2-ol según Markovnikov CH₃–CH=CH₂ + H–OH H₂SO₄ (catalizador) CH₃–CH(OH)–CH₃ propan-2-ol (producto mayoritario) CH₃–CH₂–CH₂OH (propan-1-ol: minoritario)
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El propeno ($\mathrm{CH_3-CH=CH_2}$) experimenta una reacción de adición electrófila al tratarse con agua en presencia de ácido sulfúrico diluido como catalizador,…

El propeno ($\mathrm{CH_3-CH=CH_2}$) experimenta una reacción de adición electrófila al tratarse con agua en presencia de ácido sulfúrico diluido como catalizador, siguiendo la regla de Markovnikov (el protón se adiciona preferentemente al carbono con mayor número de hidrógenos).

  1. a) Formula y nombra el reactivo de partida y el producto orgánico mayoritario obtenido en esta hidratación.
  2. b) Justifica razonadamente por qué no se obtiene de forma mayoritaria el propan-1-ol.
Resolver

Sustitución y eliminación en halogenuros de alquilo

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Los halogenuros de alquilo pueden experimentar transformaciones selectivas según la naturaleza del reactivo y el disolvente empleado. a) Escribe la ecuación ajustada de…

Los halogenuros de alquilo pueden experimentar transformaciones selectivas según la naturaleza del reactivo y el disolvente empleado.

  1. a) Escribe la ecuación ajustada de la reacción de sustitución nucleófila entre el 1-bromopropano ($\mathrm{CH_3-CH_2-CH_2Br}$) y una solución acuosa diluida de hidróxido de sodio a temperatura moderada, nombrando el producto orgánico formado.
  2. b) Indica la estructura semidesarrollada y el nombre del producto que se obtendría si se somete el propeno formado en una reacción secundaria a una hidrogenación catalítica con $\mathrm{H_2}$ en presencia de níquel.
Resolver

Oxidación de alcoholes y combustión

Oxidación de alcoholes primarios a aldehídos y ácidos carboxílicos, y de secundarios a cetonas alcohol primario R–CH₂OH oxidante, destilar R–CHO (aldehído) exceso, reflujo R–COOH (ácido) alcohol secundario R–CH(OH)–R' R–CO–R' (cetona) alcohol terciario: no se oxida

Ensayos para identificar sustancias

¿Por qué se detiene en aldehído al destilar? El aldehído hierve a menor temperatura que el alcohol, así que sale del frasco antes de seguir oxidándose. Si se queda en contacto con el oxidante, llega al ácido.

Los compuestos orgánicos también arden. En la combustión completa de una sustancia de C, H y O se forman $\mathrm{CO_2}$ y $\mathrm{H_2O}$; con poco oxígeno aparecen CO y hollín.

Practica★★☆Sin empezar
El comportamiento químico de un alcohol primario frente a un agente oxidante enérgico como el dicromato de potasio en medio ácido depende de las condiciones…

El comportamiento químico de un alcohol primario frente a un agente oxidante enérgico como el dicromato de potasio en medio ácido depende de las condiciones experimentales empleadas. Observa el siguiente esquema de transformación

Etanol + K₂Cr₂O₇ / H⁺ Calentamiento (Δ) Destilación inmediata (retirada continua de vapor) Producto A ¿ ? Reflujo prolongado (oxidante en exceso) Producto B ¿ ?
  1. a) Identifica razonadamente las fórmulas semidesarrolladas y los nombres sistemáticos de los productos orgánicos $\mathrm{A}$ y $\mathrm{B}$.
  2. b) Justifica por qué la destilación inmediata del medio permite aislar selectivamente el compuesto $\mathrm{A}$, mientras que el reflujo prolongado con oxidante en exceso conduce a $\mathrm{B}$.
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En un informe histórico de análisis orgánico se describen cuatro frascos sin rotular ($\mathrm{A}$, $\mathrm{B}$, $\mathrm{C}$ y $\mathrm{D}$), cada uno de los cuales…

En un informe histórico de análisis orgánico se describen cuatro frascos sin rotular ($\mathrm{A}$, $\mathrm{B}$, $\mathrm{C}$ y $\mathrm{D}$), cada uno de los cuales contiene una de las siguientes sustancias líquidas puras: propanal, propanona, ácido propanoico y hex-1-eno. Para identificarlas se registraron tres ensayos químicos independientes, que se analizan como datos sin reproducirlos:

  1. Adición de una solución rojiza de bromo en tetracloruro de carbono: solo la sustancia $\mathrm{C}$ decolora la solución de forma rápida e inmediata sin desprendimiento de gas.

  2. Adición de solución acuosa saturada de hidrogenocarbonato de sodio ($\mathrm{NaHCO_3}$): solo la sustancia $\mathrm{D}$ produce un burbujeo efervescente evidente.

  3. Ensayo con reactivo de Tollens (solución amoniacal de $\mathrm{Ag^+}$): la sustancia $\mathrm{A}$ forma un espejo plateado de plata metálica en las paredes del tubo al calentarse suavemente, mientras que $\mathrm{B}$ no produce cambio visible.

  1. a) Asigna razonadamente cada sustancia a las letras $\mathrm{A}$, $\mathrm{B}$, $\mathrm{C}$ y $\mathrm{D}$.
  2. b) Escribe las ecuaciones químicas correspondientes a los ensayos positivos descritos para $\mathrm{C}$ y $\mathrm{D}$.
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Esterificación y saponificación

Al calentar ácido etanoico (olor a vinagre) con etanol y unas gotas de ácido sulfúrico concentrado, el olor penetrante desaparece y surge un aroma frutal. ¿Qué reacción une dos familias distintas y libera agua?

Esterificación (ácido más alcohol da éster más agua) y saponificación del éster R–COOH + R'–OH H₂SO₄ (esterif.) éster + NaOH (saponif.) da R–COONa + R'–OH R–COO–R' + H₂O saponificación: sal R–COONa + alcohol

Reducción de carbonilos y deshidratación de alcoholes

Vuelve al principio: el etanol de la fermentación se oxida a ácido etanoico (vinagre) y este, con más etanol y ácido sulfúrico, da etanoato de etilo, el éster de olor frutal. El etanol también puede obtenerse hidratando eteno.

Resumen

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