Problema resuelto de Química: Reacciones orgánicasSelectividad (PAU) · País Vasco 2021 · Julio

a) Los cuatro alcoholes.

• Cadena lineal, –OH en un extremo: $\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{OH}$, butan-1-ol.
• Cadena lineal, –OH en el carbono 2: $\text{CH}_3\text{–CH(OH)–CH}_2\text{–CH}_3$, butan-2-ol.
• Cadena ramificada, –OH en el carbono terminal: $\text{(CH}_3)_2\text{CH–CH}_2\text{OH}$, 2-metilpropan-1-ol.
• Cadena ramificada, –OH en el carbono central: $\text{(CH}_3)_3\text{C–OH}$, 2-metilpropan-2-ol.

Los dos primeros entre sí y los dos últimos entre sí son isómeros de posición; los lineales frente a los ramificados, isómeros de cadena.

b) Formación de A: deshidratación. El ácido sulfúrico concentrado y en caliente elimina una molécula de agua del alcohol (el –OH de un carbono y un H del carbono vecino) y se forma un doble enlace:$$\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\ \text{H}_2\text{SO}_4,\ \Delta\ } \text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH=CH}_2 + \text{H}_2\text{O}$$En el butan-1-ol el –OH está en el carbono 1 y el único carbono vecino con hidrógenos es el 2, así que el alqueno que sale directamente de la eliminación es el but-1-eno (compuesto A). (En la práctica, con ácido en caliente el doble enlace puede desplazarse y dar también but-2-eno, el alqueno más sustituido según Saytzeff; pero como se verá, B es el mismo en los dos casos.)

Formación de B: adición de HBr. El HBr se adiciona al doble enlace. Según la regla de Markovnikov, el hidrógeno se une al carbono del doble enlace que ya tiene más hidrógenos (el $\text{CH}_2$ terminal) y el bromo al otro (el CH), porque así se forma el carbocatión más estable (secundario):$$\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH=CH}_2 + \text{HBr} \rightarrow \text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CHBr–CH}_3$$El producto mayoritario B es el 2-bromobutano. (El 1-bromobutano sería el minoritario.) Si A fuera but-2-eno, la adición de HBr daría igualmente 2-bromobutano.