REACCIONES ORGÁNICAS y ejercicios

REACCIONES ORGÁNICAS (SEGÚN LAS ORIENTACIONES DE LA PRUEBA DE ACCESO)
En las reacciones orgánicas, se llama SUSTRATO a la sustancia orgánica que es atacada por una molécula
más pequeña, denominada REACTIVO, que a menudo tiene carácter inorgánico (hidrógeno, halógenos,
agua, hidróxidos, protones, amoniaco, etc.) y que va a provocar la reacción química.
Principales reactivos orgánicos
- Radicales libres, son sustancias que poseen un electrón sin aparear; son muy reactivos y actúan
unicamente en las reacciones radicálicas. Ejemplos: H· ; CH3· ; CH3-CH2· ; Cl· …
- Reactivos nucleófilos, son iones negativos o moleculas que se caracterizan por tener uno o más pares de
electrones sin compartir; tienden a ceder ese par electrónico atacando a zonas del sustrato con defeciencia
electrónica.
- Reactivos electrófilos, son sustancias deficitarias de electrones, o con orbitales externos vacíos, por lo que
pueden aceptar un par de electrones. Tiende a atacar a zonas de alta densidad electrónica.
I. REACCIONES DE SUSTITUCIÓN
Consisten en el cambio de un átomo, o grupo atómico, por otro u otros átomos.
R-X + Y
R-Y + X
REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA EN DERIVADOS HALOGENADOS:
a) Formación de alcoholes: R-X + NaOH
Ejemplo: CH3-CH2Br + NaOH
R-OH + NaX
CH3-CH2-OH + NaBr
b) Formación de aminas primarias: R-X + NH3
Ejemplo: CH3-CH2-CH2Cl + NH3
R-NH2 + HX
CH3-CH2-CH2-NH2 + HCl
c) Formación de aminas sustituidas: R-X + R’-NH2
Ejemplo: CH3-CH2Br + CH3-NH2
d) Formación de nitrilos: R-X + KCN
Ejemplo: CH3-CH2-CH2Cl + KCN
e) Formación de éteres: R-X + R’-OH
Ejemplo: CH3-CH2-CH2Cl + CH3OH
f) Formación de ésteres: R-X + R’-COOH
Ejemplo: CH3-CH2I + CH3-COOH
R-NH-R’ + HX
CH3-CH2-NH-CH3 + HBr
R-CN + KX
CH3-CH2-CH2-CN + KCl
R-O-R’ + HX
CH3-CH2-CH2-O-CH3 + HCl
R-OOC-R’ + HX
CH3-CH2-OOC-CH3 + HI
REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA EN ALCOHOLES:
g) Formación de halogenuros de alquilo: R-OH + HX
Ejemplo: CH3-CH2-CH2OH + HCl
R-X + H2O
CH3-CH2-CH2-Cl + H2O
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REACCIONES DE SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA EN COMPUESTOS AROMÁTICOS:
Las sustancias que se indican encima de la flecha de reacción actúan como catalizadores de la reacción.
h) Nitración:
H2SO4
+ HNO3
NO2 + H2O
i) Halogenación:
FeBr3
+ Br2
Br + HBr
h) Alquilación (Friedel-Crafts):
AlCl3
+ R-Cl
R + HCl
g) Acilación (Friedel-Crafts):
AlCl3
+ R-C -Cl
C -R + HCl
O
O
II. REACCIONES DE ADICIÓN A DOBLES Y TRIPLES ENLACES
Los p son débiles y tienen la nube electrónica más deslocalizada que los enlaces s; por eso pueden ser
atacados más fácilmente por diversos reactivos, provocando la ruptura de dicho enlace y la posterior
formación de dos enlaces sencillos.
X Y
C
C
+ X-Y
C
C
X
C
C
+ X-Y
Y
C
C
Cuando el reactivo que se adiciona es asimétrico (X es distinto de Y), se pueden formar diferentes isómeros,
pero experimentalmente se comprueba que siempre uno es mayoritario. Para predecir cual es el que se
obtiene en mayor proporción, se sigue la regla de Markownikoff (científico que la propuso en 1870):
Cuando se adiciona un reactivo asimétrico sobre un enlace múltiple carbono-carbono, se realiza de tal
manera que la parte electropositiva del reactivo se adiciona al átomo de carbono más hidrogenado.
a) Adición electrofílica de hidrógeno:
Pt
Ejemplo: CH3-CH=CH2 + H2
CH3-CH2-CH3
Estas reacciones son favorables desde el punto de vista energético pero muy lentas. Es por esto que
normalmente se realizan en presencia de catalizadores metálicos.
b) Adición de halógenos:
Ejemplo: CH3-C
C-CH3 + Br2
CH3-Cbr=CBr-CH3
2
c) Adición electrofílica de hidrácidos: sigue la regla de Markownikov.
Ejemplo: CH3-CH=CH2 + HBr
CH3-CHBr-CH3 (Mayoritario) + CH3-CH2-CH2Br (Minoritario)
d) Adición electrofílica de agua, en presencia de H2SO4, sigue la regla de Markownikov.
Ejemplo: CH3-CH=CH2 + H2O
CH3-CHOH-CH3 (Mayoritario) + CH3-CH2-CH2OH (Minoritario)
III. REACCIONES DE ELIMINACIÓN
Se pueden considerar reacciones inversas a la adición, ya que se eliminan moléculas pequeñas (H 2O, H2,
HCl…) a partir de átomos o grupos atómicos situados en carbonos contiguos dentro de la molécula de
sustrato:
C
C
H
X
C
C
+ HX
En estas reacciones también se pueden obtener diferentes isómeros alquémicos, pero experimentalmente se
comprueba que la mayor proporción se obtiene del alqueno más sustituido. Es lo que pronostica la regla de
Saytzeff:
El hidrógeno que sale del sustrato lo hace del carbono más ramificado, es decir, del carbono que tiene
menos hidrógenos.
a) Deshidratación de alcoholes, en un medio ácido el grupo OH del alcohol se protona y se elimina una
molécula de agua:
Ejemplo: CH3-CHOH-CH2-CH3 + H2SO4/calor
CH3-CH=CH-CH3 + H2O
b) Eliminación de derivados halogenados contiguos, en presencia de zinc:
Ejemplo: CH3-CHBr-CH2Br + Zn
CH3-CH=CH2 + ZnBr2
c) Transformación de un derivado halogenado en un alqueno, utilizando una base fuerte (hidróxido o
cianuro) y un disolvente poco polar (acetona/agua)
Ejemplo: CH3-CHBr-CH3 + OH-
CH3-CH=CH2 + Br-
La transformación de derivados halogenados en alquenos no siempre es fácil, debido a la competencia que
supone la reacción de sustitución del halógeno por un grupo OH con la correspondiente formación de
alcohol. La reacción de eliminación se ve favorecida con la presencia de una base fuerte y un disolvente
poco polar.
IV. REACCIÓN DE ESTERIFICACIÓN
Reacción entre ácido carboxílico y alcohol en presencia de un catalizador ácido (normalmente ácido
sulfúrico por su acción deshidratante) para obtener un éster, eliminándose una molécula de agua en el
proceso.
O
O
+
H
R-C-OH + HO – R’
R-C-O-R’ + H2O
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EJERCICIOS DE SELECTIVIDAD
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