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Problema resuelto de Química: Reacciones orgánicasSelectividad (PAU) · País Vasco 2019 · Junio · Opción A

País Vasco · 2019 · Junio · Opción A
Enunciado
Completar las siguientes reacciones orgánicas, e indicar en cada caso de qué tipo de reacción se trata. Nombrar los productos y formular tanto los reactivos como los productos.

a) 1-Bromopropano + KOH ⟶\longrightarrow (0,5 puntos)

b) Propan-2-ol + KMnO4\text{KMnO}_4 ⟶\longrightarrow (0,5 puntos)

c) Etanol + H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4 → Δ \xrightarrow{\ \Delta\ } (0,5 puntos)

d) Etanol + ácido propanoico ⟶\longrightarrow (0,5 puntos)
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Resultado
a) Sustitución: CH3CH2CH2OH\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} (propan-1-ol) + KBr (en medio alcohólico, eliminación a propeno).

b) Oxidación: CH3COCH3\text{CH}_3\text{COCH}_3 (propanona).

c) Eliminación (deshidratación): CH2=CH2\text{CH}_2\text{=CH}_2 (eteno) + H2O\text{H}_2\text{O}.

d) Esterificación (condensación): CH3CH2COOCH2CH3\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOCH}_2\text{CH}_3 (propanoato de etilo) + H2O\text{H}_2\text{O}.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

En cada caso hay que reconocer el grupo funcional del reactivo y qué le hace el otro reactivo:
  • un halogenuro de alquilo con una base como el KOH: el OH−\text{OH}^- sustituye al halógeno (en disolución acuosa) o le quita un H vecino y sale un alqueno (en disolución alcohólica y en caliente);
  • un alcohol con un oxidante fuerte (KMnO4\text{KMnO}_4): un alcohol secundario se oxida a cetona;
  • un alcohol con ácido sulfúrico concentrado en caliente: pierde una molécula de agua (deshidratación) y da el alqueno;
  • un alcohol con un ácido carboxílico: esterificación, con el éster y agua como productos.
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Desarrollo

a) Sustitución nucleófila. El grupo OH−\text{OH}^- del hidróxido de potasio sustituye al bromo:CH3–CH2–CH2Br+KOH⟶CH3–CH2–CH2OH+KBr\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{Br} + \text{KOH} \longrightarrow \text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{OH} + \text{KBr}Productos: propan-1-ol y bromuro de potasio. Si el KOH está en disolución alcohólica y en caliente, domina la eliminación (deshidrohalogenación) y se obtiene propeno: CH3–CH2–CH2Br+KOH⟶CH3–CH=CH2+KBr+H2O\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{Br} + \text{KOH} \longrightarrow \text{CH}_3\text{–CH=CH}_2 + \text{KBr} + \text{H}_2\text{O}.

b) Oxidación. El permanganato de potasio es un oxidante fuerte; un alcohol secundario se oxida a cetona (el C del grupo OH pierde su H y queda unido a dos carbonos, así que no puede seguir oxidándose a ácido):CH3–CHOH–CH3→ KMnO4 CH3–CO–CH3\text{CH}_3\text{–CHOH–CH}_3 \xrightarrow{\ \text{KMnO}_4\ } \text{CH}_3\text{–CO–CH}_3Producto: propanona (acetona).

c) Eliminación (deshidratación). El ácido sulfúrico concentrado y en caliente arranca el OH de un carbono y un H del carbono vecino, que salen como agua, y se forma un doble enlace:CH3–CH2OH→ H2SO4, Δ CH2=CH2+H2O\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\ \text{H}_2\text{SO}_4,\ \Delta\ } \text{CH}_2\text{=CH}_2 + \text{H}_2\text{O}Productos: eteno (etileno) y agua.

d) Esterificación (condensación). El ácido carboxílico y el alcohol se unen eliminando una molécula de agua; se forma un éster:CH3–CH2–COOH+CH3–CH2OH⇌CH3–CH2–COO–CH2–CH3+H2O\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–COOH} + \text{CH}_3\text{–CH}_2\text{OH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–COO–CH}_2\text{–CH}_3 + \text{H}_2\text{O}Productos: propanoato de etilo y agua. Es un equilibrio; se suele catalizar con un poco de ácido.
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Consejo

Se piden tres cosas en cada apartado: tipo de reacción, fórmulas de reactivos y productos, y nombre de los productos. Que no se te quede ninguna. En a) los correctores aceptan también la eliminación a propeno; en el éster de d) el nombre empieza por la parte del ácido (propanoato) y termina por la del alcohol (de etilo).
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