Guía Reactividad en química orgánica II

Estándar Anual
Nº__
Guía práctica
Reactividad en química orgánica II
Química
Programa
1.
Ciencias Básicas
Ejercicios PSU
Al realizar una oxidación de alcoholes secundarios, se espera obtener
I)
II)
III)
aldehídos.
cetonas.
ácidos carboxílicos.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
2.
solo I.
solo II.
solo III.
solo I y II.
I, II y III.
Markovnikov reportó que en la reacción de un alqueno asimétrico con un hidrácido, la mayoría de
las veces el hidrógeno se agrega al extremo del doble enlace con más átomos de hidrógeno y el
halógeno al otro carbono.
Lo anterior corresponde
una ley.
una hipótesis.
una teoría.
un procedimiento experimental.
una observación.
GUICES040CB33-A16V1
A)
B)
C)
D)
E)
Cpech
1
Ciencias Básicas Química
3.
El benceno (C6H6) reacciona con ácido nítrico (HNO3) en presencia de H2SO4 para producir
nitrobenceno (C6H5NO2). La reacción descrita corresponde a una
A)
B)
C)
D)
E)
4.
El principal producto en la halogenación fotoquímica con bromo (Br2) del 2 metilpentano
corresponde al compuesto
A)
B)
C)
D)
E)
5.
adición electrofílica.
adición radicalaria.
eliminación.
sustitución electrofílica.
sustitución nucleofílica.
1
2
3
3
4
bromo
bromo
bromo
bromo
bromo
2
2
1
4
2
metilpentano.
metilpentano.
metilpentano.
metilpentano.
metilpentano.
El producto de la reacción entre agua y un 1,5 hexadieno, en presencia de un ácido, corresponde
al compuesto
A)
B)
C)
D)
E)
6.
CH3 – CH(OH) – CH2 – CH2 – CH(OH) – CH3
(CH3)3C – C(OH)2 – CH3
HO – CH2 – CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– OH
(CH3)2 C(OH) – C(OH) (CH3)2
CH3 – CH(OH) – CH2– CH2– CH2– CH2– OH
Según la siguiente reacción:
CH3
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
el proceso X se denomina
A)
B)
C)
D)
E)
2
Cpech
cracking.
coagulación.
inhibición.
concentración.
isomerización.
X
CH3 – CH – CH2 – CH3
GUÍA PRÁCTICA
7.
La reacción base del alcotest es:
2 K2Cr2O7 + 8 H2SO4 + 3 CH3CH2OH
2 Cr2(SO4)3 + 2 K2SO4 + 3 CH3COOH + 11 H2O
A partir de la ecuación, se puede afirmar que involucra una reacción de
A)
B)
C)
D)
E)
8.
reducción de un alcohol primario.
reducción de un alcohol secundario.
deshidratación de alcohol primario.
oxidación de un alcohol primario.
oxidación de un alcohol secundario.
Al reaccionar el compuesto 2-metil-1-buteno con bromuro de hidrógeno (HBr)
4
3
CH3 CH2
2 1
C = CH2 + HBr
CH3
5
la parte nucleofílica del HBr se adiciona al carbono
A)
B)
C)
D)
E)
9.
1
2
3
4
5
El 1,3-pentadieno tiene por fórmula:
CH2 = CH
CH = CH
CH3
Si una molécula de este compuesto reacciona con bromo para formar un compuesto saturado, el
número de átomos de bromo necesarios deberá ser
A)
B)
C)
D)
E)
2
3
4
5
6
Cpech
3
Ciencias Básicas Química
10.
¿Cuál(es) de las siguientes reacciones aumenta(n) el número de enlaces
I)
II)
III)
en una molécula?
adición.
sustitución.
eliminación.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
11.
Los enlaces de tipo sigma poseen gran estabilidad frente a los enlaces pi. ¿Cuál de los siguientes
procesos tiene la capacidad de reducir el número de enlaces sigma?
A)
B)
C)
D)
E)
12.
solo I.
solo II.
solo III.
solo I y II.
solo II y III.
Adición
Combustión
Halogenación
Polimerización
Condensación
En la siguiente reacción:
CH3
CH
CH3
se obtendrá como producto
A)
B)
C)
D)
E)
4
Cpech
2-bromo-4-metilpentano.
4-bromo-2-metilpentano.
ciclopentano.
2-bromopentano.
4–metilpentano.
CH2
CH = CH2 + HBr
GUÍA PRÁCTICA
13.
La siguiente reacción:
CH3 – CH3 + Br2
hv
CH3 – CH2 – Br + HBr
corresponde a un proceso de
A)
B)
C)
D)
E)
14.
condensación.
adición.
combustión.
sustitución.
cracking.
En la siguiente reacción:
OH
CH3 – CH2 – CH – CH3 oxidación
X
el producto X se denomina
A)
B)
C)
D)
E)
15.
butanal.
2 butanal.
2 butanona.
3 butanal.
3 butanona.
El proceso de hidrogenación consiste en agregar
A)
B)
C)
D)
E)
hidruros a compuestos saturados para insaturarlos.
hidrógeno a compuestos saturados para insaturarlos.
hidrógeno a compuestos aromáticos para insaturarlos.
hidrácidos a compuestos insaturados para saturarlos.
hidrógeno a compuestos insaturados para saturarlos.
Cpech
5
Ciencias Básicas Química
16.
Respecto a la reacción:
HCl
+
CH2 = CH – CH3
CH3 – CHCl – CH3
se puede afirmar que
I)
II)
III)
se rompe el enlace .
la reacción cumple con la regla de Markovnikov.
corresponde a una adición nucleofílica.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
17.
solo I.
solo II.
solo III.
solo I y II.
I, II y III.
En una reacción de sustitución podemos identificar a las siguientes especies:
1.
2.
3.
4.
Sustrato: molécula en la cual tiene lugar la sustitución.
Reactivo: átomo o grupo de átomos que ataca al sustrato.
Grupo saliente: átomo o grupo de átomos que es expulsado del sustrato.
Producto: es el resultado de la sustitución del grupo saliente por el reactivo.
Para la siguiente reacción de sustitución:
CH3 − CH2 − CH3 + Cl2
luz
CH3 − CHCl − CH3 + HCl
¿Qué especies corresponden a las mencionadas anteriormente?
6
Cpech
Sustrato
Reactivo
Grupo saliente
Producto
A)
CH3 − CH2 − CH3
Cl2
CH3 − CHCl − CH3
HCl
B)
CH3 − CH2 − CH3
HCl
Cl2
CH3 − CHCl − CH3
C)
CH3 − CHCl − CH3
HCl
CH3 − CH2 − CH3
Cl2
D)
CH3 − CHCl − CH3
CH3 − CH2 − CH3
Cl2
HCl
E)
CH3 − CH2 − CH3
Cl2
HCl
CH3 − CHCl − CH3
GUÍA PRÁCTICA
18.
La regla de Markovnikov establece que como resultado de la reacción
HBr
+
CH3 – CH2 – CH = CH2
se obtendrá, mayoritariamente,
A)
B)
C)
D)
E)
19.
20.
CH2Br – CH2 – CH = CH2 + H2
CH3 – CH2 – CH2 – CH2Br
CH3 – CH2 – CH = CHBr + H2
CH3 – CH2 – CHBr – CH3
CH2Br – CH = CH – CH3 + H2
Dadas las condiciones adecuadas, ¿cuál(es) de los siguientes pares de reactivos dará(n) lugar a
una adición electrofílica?
I)
II)
III)
CH3 – CH3 + CI2
CH2 = CH2 + H2O
CH2 = CH2 + HI
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo II
Solo III
Solo II y III
I, II y III
La siguiente ecuación:
CH3CH2CI + NaOH
calor
CH3CH2OH + NaCI
corresponde a una reacción de
A)
B)
C)
D)
E)
21.
sustitución nucleofílica.
sustitución electrofílica.
eliminación.
adición.
reducción-oxidación.
Un compuesto X reacciona con bromo molecular (Br2) disuelto en tetracloruro de carbono (CCl4)
y se obtiene 2,3-dibromobutano. De acuerdo a esta información, el compuesto X es
A)
B)
C)
D)
E)
butano.
1-buteno.
2-buteno.
1-butino.
2-butino.
Cpech
7
Ciencias Básicas Química
22.
¿Qué compuesto orgánico se sintetizaría si se deshidrata un alcohol?
A)
B)
C)
D)
E)
23.
Para hacer margarina, los ácidos grasos insaturados de las grasas vegetales se deben saturar
parcialmente. El proceso de saturación consiste en transformar los enlaces dobles o triples a
enlaces simples entre átomos de carbono, lo que se logra adicionando
A)
B)
C)
D)
E)
24.
Un alcano
Un alqueno
Un alquino
Un éster
Una cetona
halógenos.
hidrógenos.
agua.
alcohol.
hidrácidos.
En las reacciones de eliminación se forman
I)
II)
III)
enlaces .
enlaces .
insaturaciones.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
8
Cpech
solo I.
solo II.
solo III.
solo I y III.
solo II y III.
GUÍA PRÁCTICA
25.
¿Cuál de las siguientes ecuaciones corresponde a una reacción de sustitución?
O
O
A)
+
AICI3
R
R
+
HCI
CI
KMnO4/OH–
B)
OH
HO
C)
CH3 – CH2 – CH2 – CH3
cat.
CH3 – CH – CH3
CH3
D)
H3C – CH2 – CH – CH3
H+
H3C – CH
CH – CH3
+
H2O
OH
E)
CH2
CH – CH2 – CH3 +
H2
Pt
CH3 – CH2 – CH2 – CH3
Cpech
9
Ciencias Básicas Química
Tabla de corrección
Ítem
10
Cpech
Alternativa
Habilidad
1
Comprensión
2
Comprensión
3
Aplicación
4
Aplicación
5
Aplicación
6
Comprensión
7
Comprensión
8
Aplicación
9
Aplicación
10
Comprensión
11
Comprensión
12
Aplicación
13
Comprensión
14
Aplicación
15
Reconocimiento
16
ASE
17
Comprensión
18
Aplicación
19
Comprensión
20
Comprensión
21
Aplicación
22
Aplicación
23
Comprensión
24
Comprensión
25
Comprensión
GUÍA PRÁCTICA
Resumen de contenidos
Reactividad orgánica
La reactividad de los compuestos orgánicos dependerá del tipo de sustancia orgánica estudiada. En
este sentido, la reactividad variará según la densidad electrónica a lo largo de una molécula y su
polaridad, resultante de los grupos funcionales presentes, de la saturación de los enlaces y de la
longitud de la cadena carbonada.
Reactividad de compuestos saturados
Los alcanos y cicloalcanos poseen un enlace sigma ( ) muy estable. Es menos probable que sufran
transformaciones químicas espontáneas con respecto, por ejemplo, a los alquenos y alquinos. Los
compuestos saturados experimentan dos tipos de reacciones químicas principales: la combustión y la
halogenación.
Las reacciones de combustión suceden en presencia de calor y oxígeno, esperándose la destrucción
de la totalidad de los enlaces químicos presentes en el compuesto saturado y permitiendo la liberación
de CO2 y H2O, por lo cual se dice que son reacciones exotérmicas. Una reacción de combustión
importante es la combustión de la glucosa.
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O
Hcomb =
673,2 kcal/mol
Dado que la totalidad de los enlaces resulta destruida en la reacción de combustión, la cantidad de
calor liberado será proporcional a la cantidad de enlaces constituyentes.
La combustión es una reacción que sucede en presencia de oxígeno molecular (O2) como reactivo.
En caso de que este no se encuentre en la cantidad estequiométricamente suficiente, se formará
monóxido de carbono (tóxico para el ser humano) y agua.
La halogenación es una reacción de sustitución en la que un átomo de hidrógeno es reemplazado
por un elemento halógeno y esta se realiza, principalmente, con Cl2 y Br2. Como la combustión, las
halogenaciones son reacciones exotérmicas que transcurren con la formación de especies intermedias
inestables llamadas radicales. Se inician con el calor o por acción de la radiación UV.
La siguiente reacción corresponde a la halogenación del etano con Br2 para formar bromoetano.
CH3 – CH3 + Br2
hv
CH3 – CH2 – Br + HBr
Cpech
11
Ciencias Básicas Química
Reactividad de compuestos insaturados
Los alquenos, cicloalquenos, alquinos y cicloalquinos poseen enlaces pi ( ), que brindan una
estructura con carbonos unidos a menos hidrógenos que los alcanos, por lo cual se dice que están
insaturados. Son más reactivos que los alcanos, debido a que este tipo de enlace es más inestable que
el enlace . Sus reacciones más frecuentes son las de adición, con lo que se logra la saturación parcial
o total de la molécula sin generar subproductos ni desechos. Reaccionan fácilmente con compuestos
electrófilos (ácidos de Lewis), rompiendo el enlace pi y logrando unirse a la molécula original: el átomo
más electrófilo del compuesto se añadirá al carbono con más hidrógenos (regla de Markovnikov).
A continuación se detallan tipos de reacciones de adición de compuestos insaturados.
Hidrogenación. Corresponde a la adición de una molécula de H2, generando la saturación de la
especie orgánica. Es utilizada en la transformación de los derivados del petróleo para aumentar la
producción de gasolina, o en la industria alimentaria para saturar los ácidos grasos provenientes de
aceites vegetales en la elaboración de mantecas o grasas sólidas. Debe suceder en presencia de un
catalizador (como el paladio, Pd) para que el producto saturado no se ramifique, como en el caso de
las grasas trans.
CH2 = CH2 + H2
Pd
CH3 – CH3
Halogenación. Los alcanos, como se revisó, se halogenan por sustitución; en cambio, los compuestos
insaturados experimentan halogenación por adición.
Se inicia por la acción de ácidos fuertes como el ácido clorhídrico (HCl), que son capaces de romper el
enlace pi, dando lugar a compuestos haluros. La regla de Markovnikov se aplica aquí con la adición
del hidrógeno del ácido uniéndose al carbono con más hidrógenos.
(CH3)2 – C = CH – CH3 + HCl
(CH3)2 – CCl – CH2 – CH3
Adición de agua. Un compuesto insaturado puede experimentar este tipo de reacción en presencia de
un ácido fuerte que cumpla la función de catalizador.
Tal es el caso de la transformación del 1–propeno en 2–propanol, donde reacciona un alqueno para
obtener como producto un alcohol en presencia de ácido sulfúrico (H2SO4).
CH2 = CH – CH3 + H2O
H2SO4
CH3 – CHOH – CH3
Otra reacción de adición de agua es la reacción para obtener acetona (2–propanona) a partir del
1–propino en presencia de ácido sulfúrico.
CH
C – CH3 + H2O
CH2 = COH – CH3
H2SO4
CH2 = COH – CH3
CH3 – CO – CH3
Esta reacción sucede con la formación de un enol (un grupo hidroxilo unido a un carbono que posee
un doble enlace), un compuesto muy inestable que se transforma inmediatamente en una cetona,
reorganizando sus enlaces.
12
Cpech
GUÍA PRÁCTICA
Reactividad de compuestos aromáticos
Si bien los compuestos aromáticos también son insaturados, su reactividad es diferente en varios
aspectos. La deslocalización de sus electrones en el anillo aromático es central para comprender su
reactividad; esto último impide que el benceno, por ejemplo, realice reacciones de adición, por lo que
las reacciones de sustitución son más frecuentes.
Halogenación. El hidrógeno de un carbono en el compuesto aromático es reemplazado por Cl, Br o I
en presencia de un ácido de Lewis (electrófilo).
+ Br2
FeBr3
Br
+ HBr
En esta reacción, el ácido de Lewis es el tribromuro de hierro (FeBr3).
Sulfonación. El hidrógeno de un carbono en el anillo bencénico es reemplazado por un grupo bisulfito,
( HSO3).
SO3H
+ SO3
+ H2O
H2SO4
Esta se lleva a cabo con la adición del trióxido de azufre (SO3) en medio fuertemente ácido, a temperatura
alta.
Nitración. El hidrógeno de un carbono es sustituido en medio ácido por un grupo nitro ( NO2).
NO2
+ HNO3
H2SO4
+
H2O
Cpech
13
Ciencias Básicas Química
Reactividad de alcoholes
Los alcoholes pueden experimentar reacciones de oxidación, con la consiguiente transformación de
sus grupos funcionales.
•
Los alcoholes primarios se oxidan a aldehídos en una oxidación suave; en una oxidación
fuerte, pueden transformarse directamente en ácidos carboxílicos.
R
[O]
CH2OH
O
R
C
[O]
O
R
OH
H
Alcohol primario
•
C
Aldehído
Ácido carboxílico
Los alcoholes secundarios, al no tener el grupo hidroxilo en carbonos terminales, se transformarán
en cetonas.
R2
R1
C
R2
OH
C=O
[O]
R1
H
Alcohol secundario
•
14
Cetona
Los alcoholes terciarios son poco reactivos con oxidantes suaves debido al efecto estérico, se
necesitan condiciones muy específicas para que su oxidación se lleve a cabo.
Cpech
GUÍA PRÁCTICA
Mis apuntes
Cpech
15
Registro de propiedad intelectual de Cpech.
Prohibida su reproducción total o parcial.