QuímicaMedioCuestión · 2 pts

Reacciones orgánicas

También trata: Formulación y nomenclatura orgánica · Isomería
Comunidad de Madrid · 2021 · Julio
Enunciado
Responda las siguientes cuestiones:

a) (0,75 puntos) Formule la reacción que permite obtener metilbenceno (tolueno) a partir de clorometano e indique de qué tipo es.

b) (0,75 puntos) Formule los siguientes compuestos: penta-2,4-dien-1,4-diol, but-3-in-2-ona y 4-fenil-2-metilpentan-1-ol.

c) (0,5 puntos) Nombre y formule dos compuestos, isómeros de función, de fórmula molecular C3H6O\text{C}_3\text{H}_6\text{O}.
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Resultado
  • a) C6H6+CH3Cl→AlCl3C6H5CH3+HCl\text{C}_6\text{H}_6 + \text{CH}_3\text{Cl} \xrightarrow{\text{AlCl}_3} \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + \text{HCl}: sustitución (Friedel-Crafts).
  • b) CH2OH-CH=CH-C(OH)=CH2\text{CH}_2\text{OH-CH=CH-C(OH)=CH}_2; CH3-CO-C≡CH\text{CH}_3\text{-CO-C}\equiv\text{CH}; CH2OH-CH(CH3)-CH2-CH(C6H5)-CH3\text{CH}_2\text{OH-CH(CH}_3\text{)-CH}_2\text{-CH(C}_6\text{H}_5\text{)-CH}_3.
  • c) Propanal y propanona.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

  • a) Para unir un grupo metilo a un anillo bencénico se usa la alquilación de Friedel-Crafts: benceno + halogenuro de alquilo con un catalizador ácido de Lewis (AlCl3\text{AlCl}_3). Un H del anillo se sustituye por el −CH3-\text{CH}_3.
  • b) Se escribe la cadena principal, se numera y se colocan los dobles o triples enlaces, los grupos funcionales y los sustituyentes en los localizadores que da el nombre.
  • c) Con C3H6O\text{C}_3\text{H}_6\text{O} (un grado de insaturación) los dos isómeros de función clásicos son un aldehído y una cetona.
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Desarrollo

a) Obtención del tolueno

Benceno y clorometano, con tricloruro de aluminio como catalizador:C6H6+CH3Cl  →  AlCl3    C6H5 ⁣− ⁣CH3+HCl\text{C}_6\text{H}_6 + \text{CH}_3\text{Cl} \;\xrightarrow{\;\text{AlCl}_3\;}\; \text{C}_6\text{H}_5\!-\!\text{CH}_3 + \text{HCl}Es una reacción de sustitución (sustitución electrófila aromática; en concreto, una alquilación de Friedel-Crafts): un átomo de H del anillo es sustituido por el grupo metilo. El AlCl3\text{AlCl}_3 arranca el cloro del clorometano y genera el electrófilo CH3+\text{CH}_3^+, que ataca al anillo; el anillo recupera después su aromaticidad perdiendo un H+\text{H}^+, que acaba en el HCl.

b) Formulación

Penta-2,4-dien-1,4-diol: cadena de 5 C, dobles enlaces que empiezan en C2 y C4, grupos −OH-\text{OH} en C1 y C4:CH21OH ⁣− ⁣CH2 ⁣= ⁣CH3 ⁣− ⁣C4(OH) ⁣= ⁣CH25\overset{1}{\text{CH}_2}\text{OH}\!-\!\overset{2}{\text{CH}}\!=\!\overset{3}{\text{CH}}\!-\!\overset{4}{\text{C}}(\text{OH})\!=\!\overset{5}{\text{CH}_2}(El −OH-\text{OH} del C4 está sobre un carbono del doble enlace: es un enol.)

But-3-in-2-ona: 4 C, grupo carbonilo de cetona en C2 y triple enlace entre C3 y C4:CH31 ⁣− ⁣CO2 ⁣− ⁣C3 ⁣≡ ⁣CH4\overset{1}{\text{CH}_3}\!-\!\overset{2}{\text{CO}}\!-\!\overset{3}{\text{C}}\!\equiv\!\overset{4}{\text{CH}}4-Fenil-2-metilpentan-1-ol: cadena de 5 C con el −OH-\text{OH} en C1, un metilo en C2 y un fenilo (−C6H5-\text{C}_6\text{H}_5) en C4:CH21OH ⁣− ⁣CH2(CH3) ⁣− ⁣CH23 ⁣− ⁣CH4(C6H5) ⁣− ⁣CH35\overset{1}{\text{CH}_2}\text{OH}\!-\!\overset{2}{\text{CH}}(\text{CH}_3)\!-\!\overset{3}{\text{CH}_2}\!-\!\overset{4}{\text{CH}}(\text{C}_6\text{H}_5)\!-\!\overset{5}{\text{CH}_3}Los sustituyentes se citan por orden alfabético (fenil antes que metil).

c) Isómeros de función de fórmula C3H6O\text{C}_3\text{H}_6\text{O}
NombreFórmula semidesarrolladaFunción
PropanalCH3 ⁣− ⁣CH2 ⁣− ⁣CHO\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CHO}Aldehído
Propanona (acetona)CH3 ⁣− ⁣CO ⁣− ⁣CH3\text{CH}_3\!-\!\text{CO}\!-\!\text{CH}_3Cetona
Los dos tienen la fórmula molecular C3H6O\text{C}_3\text{H}_6\text{O} y distinto grupo funcional: son isómeros de función. Otras respuestas válidas serían el prop-2-en-1-ol, CH2 ⁣= ⁣CH ⁣− ⁣CH2OH\text{CH}_2\!=\!\text{CH}\!-\!\text{CH}_2\text{OH} (alcohol), o el metoxieteno (metil vinil éter), CH2 ⁣= ⁣CH ⁣− ⁣O ⁣− ⁣CH3\text{CH}_2\!=\!\text{CH}\!-\!\text{O}\!-\!\text{CH}_3 (éter).
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

En a) indica el catalizador (AlCl3\text{AlCl}_3) y no olvides el HCl entre los productos: sin él la ecuación no está ajustada.

Al formular, numera primero la cadena y coloca después cada grupo en su localizador; luego comprueba que cada carbono tiene exactamente cuatro enlaces.
Paso 1 de 3
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