QuímicaMedio2 pts

Reacciones orgánicas

Castilla y León · 2020 · Julio
Enunciado
A partir del 1-propanol (propan-1-ol) escriba la reacción de obtención de los compuestos de los apartados a, b y c. Formule y nombre todas las sustancias e indique en cada caso el tipo de reacción:

a) (0,7 puntos) 1-cloropropano.

b) (0,7 puntos) propeno.

c) (0,6 puntos) ácido propanoico.
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Resultado
  • a) CH3CH2CH2OH+HCl→CH3CH2CH2Cl+H2O\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} + \text{HCl} \rightarrow \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{Cl} + \text{H}_2\text{O}: sustitución.
  • b) CH3CH2CH2OH→H2SO4CH3CH=CH2+H2O\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{CH}_3\text{CH=CH}_2 + \text{H}_2\text{O}: eliminación.
  • c) Con K2Cr2O7/H+\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7/\text{H}^+, CH3CH2CH2OH→CH3CH2COOH\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} \rightarrow \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH}: oxidación.
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Estrategia

El propan-1-ol, CH3–CH2–CH2OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{OH}, es un alcohol primario. Según el reactivo, su grupo –OH\text{–OH} puede:
  • cambiarse por un halógeno (sustitución) con un haluro de hidrógeno;
  • salir junto con un H del carbono vecino (eliminación, deshidratación) con ácido sulfúrico concentrado y calor, formando un doble enlace;
  • oxidarse: un alcohol primario pasa a aldehído y, con un oxidante fuerte en exceso, a ácido carboxílico.
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Desarrollo

a) Obtención del 1-cloropropano: sustitución

Se trata el alcohol con cloruro de hidrógeno (ácido clorhídrico concentrado; con un alcohol primario se usa ZnCl2\text{ZnCl}_2 como catalizador). El grupo –OH\text{–OH} se sustituye por un átomo de cloro:CH3–CH2–CH2OHpropan-1-ol+HClcloruro de hidroˊgeno→ ZnCl2 CH3–CH2–CH2Cl1-cloropropano+H2Oagua\underset{\text{propan-1-ol}}{\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{OH}} + \underset{\text{cloruro de hidrógeno}}{\text{HCl}} \xrightarrow{\ \text{ZnCl}_2\ } \underset{\text{1-cloropropano}}{\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{Cl}} + \underset{\text{agua}}{\text{H}_2\text{O}}Tipo de reacción: sustitución (nucleófila): un grupo, el –OH\text{–OH}, es reemplazado por otro, el –Cl\text{–Cl}, sin que cambie el esqueleto de carbonos.

b) Obtención del propeno: eliminación (deshidratación)

Con ácido sulfúrico concentrado y calentando (unos 170 ∘C170\ ^\circ\text{C}), el alcohol pierde el –OH\text{–OH} de un carbono y un H del carbono contiguo, que salen como agua, y se forma un doble enlace C=C\text{C=C}:CH3–CH2–CH2OHpropan-1-ol→ H2SO4 conc., Δ CH3–CH=CH2propeno+H2Oagua\underset{\text{propan-1-ol}}{\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{OH}} \xrightarrow{\ \text{H}_2\text{SO}_4\ \text{conc.},\ \Delta\ } \underset{\text{propeno}}{\text{CH}_3\text{–CH=CH}_2} + \underset{\text{agua}}{\text{H}_2\text{O}}El ácido sulfúrico (H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4) actúa como catalizador y deshidratante. Tipo de reacción: eliminación (deshidratación de un alcohol). Como solo hay un carbono vecino con hidrógenos, el único alqueno posible es el propeno.
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c) Obtención del ácido propanoico: oxidación

Un oxidante fuerte en medio ácido, como el dicromato de potasio (K2Cr2O7\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7) con ácido sulfúrico o el permanganato de potasio (KMnO4\text{KMnO}_4), oxida el alcohol primario primero a aldehído (propanal) y después a ácido carboxílico:CH3–CH2–CH2OHpropan-1-ol→ [O] CH3–CH2–CHOpropanal→ [O] CH3–CH2–COOHaˊcido propanoico\underset{\text{propan-1-ol}}{\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{OH}} \xrightarrow{\ [\text{O}]\ } \underset{\text{propanal}}{\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CHO}} \xrightarrow{\ [\text{O}]\ } \underset{\text{ácido propanoico}}{\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–COOH}}En conjunto:CH3–CH2–CH2OH+2 [O]→ K2Cr2O7/H+ CH3–CH2–COOH+H2O\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{OH} + 2\,[\text{O}] \xrightarrow{\ \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7/\text{H}^+\ } \text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–COOH} + \text{H}_2\text{O}Tipo de reacción: oxidación (el carbono que lleva el grupo funcional pasa de número de oxidación −1-1 en el alcohol a +3+3 en el ácido).
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Consejo

El enunciado pide formular y nombrar todas las sustancias, también el agua, el HCl\text{HCl} y el oxidante, e indicar el tipo de reacción: son puntos fáciles que se pierden por despiste.

No confundas los productos del alcohol con H2SO4\text{H}_2\text{SO}_4: a unos 170 ∘C170\ ^\circ\text{C} se forma el alqueno (eliminación); a temperatura más baja y con exceso de alcohol, un éter.
Paso 1 de 3
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