QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Reacciones orgánicas

Andalucía · 2021 · Reserva 4
Enunciado
Bloque B · B6. Dado el compuesto CH2 ⁣= ⁣CHCH2CH3\text{CH}_2\!=\!\text{CHCH}_2\text{CH}_3, justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) El compuesto reacciona con H2O/H2SO4\text{H}_2\text{O}/\text{H}_2\text{SO}_4 para dar dos compuestos isómeros geométricos.

b) El compuesto reacciona con HCl\text{HCl} para dar un compuesto que no presenta isomería óptica.

c) El compuesto reacciona con H2\text{H}_2 para dar un alquino.
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Resultado
  a) FALSA  −  da butan-2-ol, saturado: sin C ⁣= ⁣C no hay isomerıˊa geomeˊtrica  \boxed{\;\textbf{a) FALSA} \;-\; \text{da butan-2-ol, saturado: sin } \text{C}\!=\!\text{C} \text{ no hay isomería geométrica}\;}  b) FALSA  −  da 2-clorobutano, cuyo C2 es quiral  \boxed{\;\textbf{b) FALSA} \;-\; \text{da 2-clorobutano, cuyo } \text{C}_2 \text{ es quiral}\;}  c) FALSA  −  la hidrogenacioˊn da butano, un alcano  \boxed{\;\textbf{c) FALSA} \;-\; \text{la hidrogenación da butano, un } \textbf{alcano}\;}
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Estrategia

El compuesto de partida es el but-1-eno, un alqueno asimétrico:CH12 ⁣= ⁣CH2 ⁣− ⁣CH32 ⁣− ⁣CH43\overset{1}{\text{CH}}_2\!=\!\overset{2}{\text{CH}}\!-\!\overset{3}{\text{CH}}_2\!-\!\overset{4}{\text{CH}}_3Los tres reactivos dan adiciones al doble enlace. En los dos primeros hay que aplicar Markovnikov (el hidrógeno al carbono más hidrogenado, el C1\text{C}_1), y después comprobar qué tipo de isomería presenta el producto.

Y ten claro qué es cada familia: un alquino tiene un triple enlace, así que la hidrogenación —que elimina insaturaciones— no puede producirlo.
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Desarrollo

a) FALSA.

La hidratación en medio ácido sigue la regla de Markovnikov: el H\text{H} se une al C1\text{C}_1 (que tiene dos hidrógenos) y el −OH-\text{OH} al C2\text{C}_2:CH2 ⁣= ⁣CH ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH3+H2O  →  H2SO4    CH3 ⁣− ⁣CH(OH) ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH3\text{CH}_2\!=\!\text{CH}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3 + \text{H}_2\text{O} \;\xrightarrow{\;\text{H}_2\text{SO}_4\;}\; \text{CH}_3\!-\!\text{CH}(\text{OH})\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3Butan-2-ol\textbf{Butan-2-ol}El producto es un alcohol saturado: ya no tiene doble enlace. Y sin doble enlace no puede haber isomería geométrica, que necesita precisamente la rigidez del C ⁣= ⁣C\text{C}\!=\!\text{C} para impedir el giro.

Lo que sí presenta el butan-2-ol es isomería óptica: su C2\text{C}_2 lleva −OH-\text{OH}, −CH3-\text{CH}_3, −CH2CH3-\text{CH}_2\text{CH}_3 y −H-\text{H}, cuatro grupos distintos. Existen dos enantiómeros, pero eso es otra cosa.

b) FALSA. El producto sí presenta isomería óptica.

Aplicando Markovnikov de nuevo, el cloro se une al C2\text{C}_2:CH2 ⁣= ⁣CH ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH3+HCl  ⟶  CH3 ⁣− ⁣CHCl ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH3\text{CH}_2\!=\!\text{CH}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3 + \text{HCl} \;\longrightarrow\; \text{CH}_3\!-\!\text{CHCl}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_32-Clorobutano\textbf{2-Clorobutano}Analizamos el C2\text{C}_2:−Cl−CH3−CH2CH3−H-\text{Cl} \qquad -\text{CH}_3 \qquad -\text{CH}_2\text{CH}_3 \qquad -\text{H}Los cuatro sustituyentes son distintos, luego es un carbono quiral y la molécula presenta isomería óptica: existe como dos enantiómeros que desvían el plano de la luz polarizada en sentidos opuestos.

(El producto minoritario, el 1-clorobutano, sí sería aquiral, pero el mayoritario es el 2-clorobutano.)

c) FALSA. La hidrogenación da un alcano, no un alquino.CH2 ⁣= ⁣CH ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH3+H2  →  Ni, Pd o Pt    CH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CH3\text{CH}_2\!=\!\text{CH}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3 + \text{H}_2 \;\xrightarrow{\;\text{Ni, Pd o Pt}\;}\; \text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3Butano  (un alcano)\textbf{Butano} \;(\text{un alcano})La afirmación invierte el sentido de la reacción. La hidrogenación satura: elimina insaturaciones, no las crea.alquino  (C ⁣≡ ⁣C)  →  +H2    alqueno  (C ⁣= ⁣C)  →  +H2    alcano  (C ⁣− ⁣C)\text{alquino} \;(\text{C}\!\equiv\!\text{C}) \;\xrightarrow{\;+\text{H}_2\;}\; \text{alqueno} \;(\text{C}\!=\!\text{C}) \;\xrightarrow{\;+\text{H}_2\;}\; \text{alcano} \;(\text{C}\!-\!\text{C})Para ir en sentido contrario, del alqueno al alquino, harían falta eliminaciones (por ejemplo, adicionar Br2\text{Br}_2 para obtener 1,2-dibromobutano y hacerle después una doble deshidrohalogenación con KOH\text{KOH} en etanol, que da but-1-ino), nunca una hidrogenación.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

Las tres afirmaciones fallan por confundir tipos de isomería o sentidos de reacción. Ten claros los requisitos de cada isomería:
  • *Geométrica (cis-trans): exige un doble enlace con dos grupos distintos en cada carbono. Si el producto es saturado, queda descartada de entrada.
  • Óptica: exige un carbono con cuatro sustituyentes distintos. Puede darse perfectamente en un compuesto saturado.
Son independientes: un compuesto puede tener una, otra, ambas o ninguna.

Y memoriza la escalera de la hidrogenación, porque el sentido se pregunta a menudo:alquino→  H2  alqueno→  H2  alcano\text{alquino} \xrightarrow{\;\text{H}_2\;} \text{alqueno} \xrightarrow{\;\text{H}_2\;} \text{alcano}Añadir hidrógeno
siempre
* baja un peldaño de insaturación.
Paso 1 de 3
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