Química Orgánica I (1311)

Química Orgánica II (1411).
Serie 1: Repaso. Reacciones de sustitución nucleofílica
alifática y de eliminación
Fecha de entrega: martes 09 de septiembre de 2014.
Profesor: Javier Ordóñez Hernández
Nombre: __________________________________________________________________
1. Clasifique las siguientes reacciones como ácido-base o nucleófilo-electrófilo. Utilice flechas
curvas para mostrar el movimiento de los pares de electrones en las reacciones.
2. Clasifique los siguientes radicales en orden decrecientes de estabilidad.
3. Los carbocationes son productos intermediarios clave en la refinación de petróleo. De especial
importancia es uno que tiene el esqueleto de carbono que se muestra a continuación
¿Cuántos carbocationes diferentes C8H17+ tiene este esqueleto de carbono? Escriba la estructura
de cada uno y clasifique el carbocatión como primario, secundario o terciario. El más estable de
ellos corresponde al producto intermediario en la refinación de petróleo. ¿Cuál es?
4. El catión trifenilmetilo es tan estable que algunas de sus sales pueden almacenarse durante
meses. Explique por qué este catión es tan estable.
C
5. ¿Cuál carbocatión esperaría que fuera más estable: (CH3)C+ o (CF3)3C+? ¿por qué?
6. Escriba la segunda estructura de resonancia para cada una de las estructuras siguientes, además
escriba la estructura del hibrido de resonancia.
7. Escriba los nombres sintemáticos (IUPAC) de los siguientes compuestos.
8. Prediga qué compuesto de cada par experimentará más rápidamente una reacción SN2.
9. Prediga qué compuestos de cada par experimentará más rápidamente una solvólisis (en etanol
acuoso)
10. Muestre como podría sintetizarse cada compuesto mediante el desplazamiento SN2 de un
haluro de alquilo.
11. Proponga dos síntesis para (CH3)2CH-O-CH2CH3, y explique cuál es la mejor.
12. Un estudiante quería sintetizar ter-butil metil éter, CH3-O-C(CH3)3, e intentó hacerlo añadiendo
metóxido de sodio (CH3ONa), al cloruro de ter-butilo, pero no obtuvo el producto deseado.
Muestre qué producto se forma en esta reacción y proponga una síntesis mejor para obtener el
ter-butil metil éter.
13. Cuando se adiciona bromuro de etilo a ter-butóxido de potasio, el producto es ter-butil etil
éter.
a) ¿qué le ocurre a la rapidez de la reacción si la concentración de bromuro de etilo se duplica?
b) ¿Qué le ocurre a la rapidez de la reacción si la concentración de ter-butóxido de potasio se
triplica y la concentración de bromuro de etilo se duplica?
c) ¿Qué le ocurre a la rapidez de reacción si se incrementa la temperatura?
14. Cuando el bromuro de ter-butilo se calienta con una cantidad igual de etanol en un disolvente
inerte, uno de los productos es ter-butil etil éter.
a) ¿Qué ocurre con la rapidez de reacción si se duplica la concentración de etanol?
b) ¿Qué ocurre con la rapidez si se triplica la concentración de bromuro de ter-butilo y se duplica
la concentración de etanol?
c) ¿Qué ocurre con la rapidez si se eleva la temperatura?
15. El clorociclohexano reacciona con cianuro de sodio (NaCN) en etanol para formar
cianociclohexano. La rapidez de formación del cianociclohexano aumenta cuando se añade una
pequeña cantidad de yoduro de sodio a la disolución. Explique este aumento en la rapidez de
reacción.
16. Escriba los productos que se esperan de la solvólisis cuando cada compuesto se calienta en
etanol.
17. Los haluros alílicos tienen la estructura
a) Muestre cómo la ionización de primer orden de un haluro alílico genera un catión estabilizado
por resonancia.
b) Dibuje las estructuras de resonancia de los cationes alílicos formados por la ionización de los
siguientes haluros.
18. Clasifique los siguientes carbocationes en orden de estabilidad decreciente.
19. Dos de los carbocationes del problema anterior tienden a reordenarse. Muestre cómo podrían
reordenarse para formar carbocationes más estables.
20. Prediga los productos de las siguientes reacciones SN2.
22. a) El 2-bromobutano ópticamente activo experimenta una racemización cuando se le hace
reaccionar con una disolución de KBr. Escriba un mecanismo para esta racemización.
b) Por el contrario, el butan-2-ol ópticamente activo no experimenta racemización cuando
reacciona con una disolución de KOH, explique por qué no ocurre reacción como la del inciso a)
c) El butan-2-ol ópticamente activo presenta una racemización en ácido diluido. Proponga un
mecanismo para esta racemización.
23. Prediga los productos de la eliminación E1 de los siguientes compuestos. Marque los productos
mayoritarios.
24. La protonación convierte al grupo hidroxilo de un alcohol en un buen grupo saliente. Sugiera
un mecanismo para cada reacción.
25. El deuterio (D) es el isótopo del hidrógeno con una masa atómica de 2, con un protón y un
neutrón en su núcleo. La química del deuterio es casi idéntica a la química del hidrógeno, excepto
que el enlace C-D es ligeramente más fuerte (5.0 kJ/mol o 1.2 kcal/mol) que el enlaces C-H. La
rapidez de la reacción tiende a ser más lenta si se rompe un enlace C-D en un paso limitante de la
rapidez (lo opuesto a un enlace C-H). Este efecto sobre la rapidez se conoce como efecto cinético
isotópico.
26. a) Proponga un mecanismo que explique cada producto de la siguiente reacción.
b) Cuando el siguiente compuesto deuterado reacciona bajo las mismas condiciones, la formación
del producto de sustitución nucleofílica permanece sin cambios, mientras que la rapidez de
formación del producto de eliminación disminuye en un factor de 7.
c) Una reacción similar ocurre cuando se calienta el haluro de alquilo en una mezcla de acetonaagua
Escriba un mecanismo para la formación de cada producto bajo estas condiciones y prediga cómo
cambiará la rapidez de formación de cada producto cuando el haluro deuterado reaccione.
Explique su respuesta.
27. La solvólisis del bromociclopentano en metanol genera una mezcla de productos compleja que
consta de los siguientes cinco compuestos. Proponga mecanismos que expliquen estos productos.