Isomería

a) Fórmulas e isomería geométrica

i) 3,4-dietilhept-3-eno: cadena de siete carbonos con el doble enlace entre C3 y C4, y un etilo en cada uno de ellos:$$\text{CH}_3\!-\!\text{CH}_2\!-\!\underset{\displaystyle\text{CH}_2\text{CH}_3}{\underset{|}{\text{C}}}\!=\!\underset{\displaystyle\text{CH}_2\text{CH}_3}{\underset{|}{\text{C}}}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3$$El C3 lleva un etilo de la cadena principal ($\text{C}_1\text{–C}_2$) y un etilo sustituyente: dos grupos iguales. No presenta isomería geométrica (intercambiar los dos etilos da la misma molécula).

ii) 2,3-diclorobut-2-enal: aldehído de cuatro carbonos (el CHO es el C1), doble enlace entre C2 y C3 y un cloro en cada uno:$$\text{OHC}\!-\!\text{CCl}\!=\!\text{CCl}\!-\!\text{CH}_3$$El C2 lleva $-\text{Cl}$ y $-\text{CHO}$; el C3, $-\text{Cl}$ y $-\text{CH}_3$. Los dos carbonos del doble enlace tienen sustituyentes distintos: sí presenta isomería geométrica. Los dos isómeros, según queden los cloros del mismo lado o en lados opuestos:$$\textbf{cis}\ (Z):\quad \begin{array}{c} \text{Cl} \;\;\;\;\;\;\;\;\; \text{Cl} \\ \big\backslash \;\;\;\;\;\; \big/ \\ \text{C}=\text{C} \\ \big/ \;\;\;\;\;\; \big\backslash \\ \text{OHC} \;\;\;\;\; \text{CH}_3 \end{array} \qquad\qquad \textbf{trans}\ (E):\quad \begin{array}{c} \text{Cl} \;\;\;\;\;\;\;\; \text{CH}_3 \\ \big\backslash \;\;\;\;\;\; \big/ \\ \text{C}=\text{C} \\ \big/ \;\;\;\;\;\; \big\backslash \\ \text{OHC} \;\;\;\;\;\;\;\; \text{Cl} \end{array}$$(En cada carbono el Cl tiene prioridad sobre el C, así que «cloros del mismo lado» es el isómero $Z$.)

iii) 1,1-dicloroprop-1-eno: tres carbonos, doble enlace entre C1 y C2 y los dos cloros en el C1:$$\text{CCl}_2\!=\!\text{CH}\!-\!\text{CH}_3$$El C1 lleva dos cloros iguales: no presenta isomería geométrica.

Conclusión: solo el 2,3-diclorobut-2-enal tiene isómeros cis-trans.

b) Secuencia de reacciones

i) El $\text{LiAlH}_4$ es un reductor fuerte: convierte el grupo carbonilo en alcohol. Una cetona da un alcohol secundario:$$\underset{\text{butanona}}{\text{CH}_3\!-\!\text{CO}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3} \xrightarrow{\text{LiAlH}_4} \underset{\text{A: butan-2-ol}}{\text{CH}_3\!-\!\text{CHOH}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3}$$

ii) El butan-2-ol reacciona con el ácido metanoico (ácido fórmico) en una esterificación (condensación, catalizada por ácido): el OH del ácido y el H del alcohol salen como agua y queda el éster.$$\underset{\text{ácido metanoico}}{\text{HCOOH}} + \underset{\text{A}}{\text{CH}_3\!-\!\text{CHOH}\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3} \rightleftharpoons \underset{\text{B: metanoato de butan-2-ilo}}{\text{HCOO}\!-\!\text{CH}(\text{CH}_3)\!-\!\text{CH}_2\!-\!\text{CH}_3} + \text{H}_2\text{O}$$B es el metanoato de butan-2-ilo (formiato de sec-butilo): la parte del ácido da el «metanoato» y la del alcohol, el radical «butan-2-ilo».

c) Del cloro al PVC

i) Síntesis del cloruro de hidrógeno (reacción radicalaria en cadena iniciada por la luz):$$\text{H}_2(g) + \text{Cl}_2(g) \xrightarrow{\ h\nu\ } 2\,\text{HCl}(g)$$Adición de $\text{HCl}$ a un mol de etino (solo se abre uno de los dos enlaces $\pi$):$$\text{CH}\!\equiv\!\text{CH} + \text{HCl} \longrightarrow \underset{\text{cloroeteno}}{\text{CH}_2\!=\!\text{CHCl}}$$

ii) El cloroeteno (cloruro de vinilo) polimeriza por adición: se abre el doble enlace de cada monómero y las unidades se enlazan unas con otras formando una cadena larga:$$n\;\text{CH}_2\!=\!\text{CHCl} \longrightarrow \left[\!-\text{CH}_2\!-\!\text{CHCl}-\!\right]_n$$El polímero es el poli(cloruro de vinilo), PVC (o poli(cloroeteno)), uno de los plásticos más usados: tuberías, cables, perfiles de ventanas…