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Problema resuelto de Química: Reacciones orgánicasSelectividad (PAU) · País Vasco 2024 · Julio

También trata: Isomería
País Vasco · 2024 · Julio
Enunciado
Partiendo de la molécula butan-1-ol:

a) Dibujar la fórmula semidesarrollada de un isómero de posición y un isómero de cadena y nombrarlos. (0,5 puntos)

b) El compuesto A se puede obtener de la reacción entre el butan-1-ol y un oxidante fuerte. A reacciona con el butan-1-ol para dar el compuesto B. Identificar los compuestos A y B, proponer las dos reacciones y nombrar todas las especies orgánicas que participan en ellas. (1 punto)
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Resultado
a) Posición: CH3CH2CHOHCH3\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CHOHCH}_3, butan-2-ol. Cadena: (CH3)2CHCH2OH(\text{CH}_3)_2\text{CHCH}_2\text{OH}, 2-metilpropan-1-ol.

b) A = ácido butanoico, CH3CH2CH2COOH\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COOH} (oxidación del butan-1-ol). B = butanoato de butilo, CH3CH2CH2COOCH2CH2CH2CH3\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{COOCH}_2\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3 (esterificación, con agua).
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

El butan-1-ol, CH3–CH2–CH2–CH2OH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{OH}, es un alcohol primario de fórmula C4H10O\text{C}_4\text{H}_{10}\text{O}. Un isómero de posición conserva la cadena y el grupo funcional, pero cambia el sitio del OH; uno de cadena conserva el grupo funcional, pero ramifica el esqueleto.

Un oxidante fuerte (dicromato o permanganato en medio ácido) lleva un alcohol primario hasta ácido carboxílico, sin quedarse en el aldehído. Y un ácido con un alcohol da un éster y agua: la esterificación.
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Desarrollo

a) Isómero de posición

El OH pasa al carbono 2:CH3–CH2–CHOH–CH3butan-2-ol\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CHOH–CH}_3 \qquad \text{butan-2-ol}Isómero de cadena. Cadena ramificada de tres carbonos con un metilo, y el OH en un extremo:(CH3)2CH–CH2OH2-metilpropan-1-ol(\text{CH}_3)_2\text{CH–CH}_2\text{OH} \qquad \text{2-metilpropan-1-ol}(Otro isómero de cadena válido sería el 2-metilpropan-2-ol, (CH3)3C–OH(\text{CH}_3)_3\text{C–OH}, aunque ese cambia a la vez la cadena y la posición.)

b) Compuesto A: oxidación del alcohol primario

Con un oxidante fuerte, por ejemplo K2Cr2O7\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 o KMnO4\text{KMnO}_4 en medio ácido, el butan-1-ol se oxida (pasando por el butanal) hasta el ácido carboxílico:CH3–CH2–CH2–CH2OH→ K2Cr2O7, H+ CH3–CH2–CH2–COOH\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\ \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7,\ \text{H}^+\ } \text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–COOH}butan-1-ol → A = ácido butanoico.

Compuesto B: esterificación. El ácido butanoico reacciona con el butan-1-ol (en medio ácido y con calor) y forma un éster y agua:CH3–CH2–CH2–COOH+HO–CH2–CH2–CH2–CH3⇌CH3–CH2–CH2–COO–CH2–CH2–CH2–CH3+H2O\text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–COOH} + \text{HO–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_3 \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–COO–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_2\text{–CH}_3 + \text{H}_2\text{O}ácido butanoico + butan-1-ol → B = butanoato de butilo + agua.

El nombre del éster se forma con la parte del ácido terminada en «-oato» (butanoato) y la del alcohol como radical (butilo).
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

Escribe las reacciones con fórmulas semidesarrolladas y no olvides el agua de la esterificación: sin ella la ecuación no está ajustada. Al nombrar el éster, el «-oato» es del ácido y el «-ilo», del alcohol; es fácil darles la vuelta.
Paso 1 de 3
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