Reacciones orgánicas

a) Reacciones del butan-2-ol.

i) Verdadera. Con ácido sulfúrico concentrado y calor, el alcohol se deshidrata (reacción de eliminación): pierde el $-\text{OH}$ y un hidrógeno de un carbono vecino, y se forma un doble enlace. El hidrógeno puede salir del C1 o del C3:$$\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CHOH}\!-\!\text{CH}_3 \;\xrightarrow[\Delta]{\;\text{H}_2\text{SO}_4\ \text{conc.}\;}\; \underbrace{\text{CH}_3\!-\!\text{CH}\!=\!\text{CH}\!-\!\text{CH}_3}_{\text{but-2-eno (mayoritario)}} + \underbrace{\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}\!=\!\text{CH}_2}_{\text{but-1-eno (minoritario)}} + \text{H}_2\text{O}$$Según la regla de Saytzeff, predomina el alqueno más sustituido, el but-2-eno. Y el but-2-eno presenta isomería geométrica, porque cada carbono del doble enlace lleva dos sustituyentes distintos ($-\text{H}$ y $-\text{CH}_3$):$$\begin{array}{ccccc} \text{H}_3\text{C} & & & & \text{CH}_3 \\ & \diagdown & & \diagup & \\ & & \text{C}\!=\!\text{C} & & \\ & \diagup & & \diagdown & \\ \text{H} & & & & \text{H} \end{array} \qquad\qquad \begin{array}{ccccc} \text{H}_3\text{C} & & & & \text{H} \\ & \diagdown & & \diagup & \\ & & \text{C}\!=\!\text{C} & & \\ & \diagup & & \diagdown & \\ \text{H} & & & & \text{CH}_3 \end{array}$$$$\textit{cis}\text{-but-2-eno } ((Z)\text{-but-2-eno}) \qquad\qquad \textit{trans}\text{-but-2-eno } ((E)\text{-but-2-eno})$$Así que el producto prioritario son dos isómeros geométricos: la afirmación es verdadera.

ii) Falsa. La adición de agua (hidratación) solo es posible sobre un enlace múltiple, y el butan-2-ol es un compuesto saturado: no tiene dónde adicionarla. Además, aunque se pudiera, añadir agua introduce oxígeno y nunca daría un alcano como el butano ($\text{C}_4\text{H}_{10}$). Al mezclar el alcohol con agua solo se obtiene una disolución acuosa del alcohol. (Lo que ocurre al revés es la hidratación del but-1-eno o del but-2-eno, que da precisamente butan-2-ol; y el butano se obtendría hidrogenando un buteno, no añadiendo agua.)

b) Formular a partir de la hibridación.

i) Para que haya átomos $sp$ hace falta un triple enlace. Con tres carbonos y el grupo $-\text{CHO}$ en un extremo, el triple enlace va entre los otros dos:$$\text{HC}\!\equiv\!\text{C}\!-\!\text{CHO} \qquad \text{prop-2-inal (propinal)}$$Los dos carbonos del triple enlace son $sp$ (el del $-\text{CHO}$ es $sp^2$).

ii) Una amina secundaria tiene el nitrógeno unido a dos carbonos ($\text{R}\!-\!\text{NH}\!-\!\text{R}'$). Uno debe ser $sp^3$ (un metilo, por ejemplo) y el otro $sp^2$ (un carbono de un doble enlace). Con tres carbonos en total:$$\text{CH}_3\!-\!\text{NH}\!-\!\text{CH}\!=\!\text{CH}_2 \qquad N\text{-metiletenamina (metilvinilamina)}$$c) Propan-2-ol frente a propano.

i) Tiene mayor temperatura de fusión el propan-2-ol, $\text{CH}_3\!-\!\text{CHOH}\!-\!\text{CH}_3$. Sus moléculas tienen un hidrógeno unido a un átomo pequeño y muy electronegativo (el oxígeno), así que forman enlaces de hidrógeno entre sí; además, son polares (fuerzas dipolo-dipolo) y tienen fuerzas de dispersión. El propano es apolar y solo tiene fuerzas de dispersión de London, mucho más débiles. Con masas parecidas (60 y $44\ \text{g/mol}$), las fuerzas más intensas del alcohol exigen más energía para desordenar el sólido.

ii) El alqueno correspondiente es el propeno. Se le adiciona agua en medio ácido (por ejemplo, con $\text{H}_2\text{SO}_4$ diluido como catalizador):$$\text{CH}_3\!-\!\text{CH}\!=\!\text{CH}_2 + \text{H}_2\text{O} \;\xrightarrow{\;\text{H}^+\;}\; \underbrace{\text{CH}_3\!-\!\text{CHOH}\!-\!\text{CH}_3}_{\text{propan-2-ol (mayoritario)}} + \underbrace{\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_2\text{OH}}_{\text{propan-1-ol (minoritario)}}$$

• Medio: ácido.
• Tipo de reacción: adición electrófila (hidratación) al doble enlace.
• ¿Minoritario? No: el propan-2-ol es el producto mayoritario.
• Regla: Markovnikov: el hidrógeno se une al carbono del doble enlace que ya tiene más hidrógenos (el $\text{CH}_2$ terminal) y el $-\text{OH}$ al más sustituido (el C2), porque así se forma el carbocatión secundario, más estable.