Examen BQOI Junio 1995

BASES DE LA QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL
23 de Junio de 1995
1. En qué consiste el craqueo. ¿Y el reformado?
El craqueo consiste en:
Alcanos grandes → alcanos pequeños
Alcanos lineales → alcanos ramificados(isoalcanos)
El reformado del nafta consiste en: (deshidrogenación con Pt oPd)
Nafta → mezclas de B, T, X muy ricas 30%
Se rompen pocos enlaces, varía poco la longitud de las cadenas y se producen pocos
gases.
Este proceso transforma:
Alcanos abiertos → alcanos cíclicos
Alcanos cíclicos → alquenos cíclicos
Alquenos cíclicos → hidrocarburos aromáticos
2. Obtener por la ruta más directa a partir del 2-feniletanol los siguientes
compuestos: i) 1-feniletanol; ii) ácido 4-fenilbutanoico.
H 2C
CH2OH
HC
H+
H 2C
CH2Cl
PCl5
1º)
O
2º) H3O+
1-feniletanol
H+
CH2OH
H 2C
CH3
H2O
H2SO4
H 2C
HOHC
CH2
H 2C
1º)
Mg
éter seco
C
H2
C
H2
CH2
OH
MnO 4-
CH2MgCl
O
2º) H3O+
H 2C
C
H2
C
H2
C
O
OH
ác. 4-fenilbutanoico
3. Características estructurales a nivel molecular de los compuestos tensoactivos.
Ponga dos ejemplos de este tipo de compuestos.
Los tensoactivos están formados por una parte apolar lipófila y por otra polar e
hidrófila.
Estos forman agregados de 20-60 moléculas unidas por su parte apolar formando las
llamadas micelas que son solubles en agua. Las micelas dan a los surfactantes su
poder espumógeno y emulgente (disminuyen tensión superficial).
Aniónicos:
O
R
O-
S
12 C
O
R
O
S
O
12-20 C
(alquilbencenosulfonato)
(sulfonato)
CH3
R
N
12-20 C
CH3
alquiltrimetilamonio
CH3
Cationicos:
4. Indice de octano, compuestos que lo definen y aditivos para mejorarlo.
El índice de octano de una gasolina equivale a la proporción de isooctano(2,2,4trimetilpentano) que habría en una meczcla binaria de isooctano y n-heptano que se
comporta igual que la gasolina, sin serlo.
Los componentes que lo definen son:
Alcanos lineales < alcanos ramificados < alquenos < cicloalcanos < HC aromáticos
o alcoholes
(menos octanos)
octanos)
nafta ligero (≈60)
mediante craqueo
alquilación o
dimerización
(más
mediante reformado
5. Características estructurales de las resinas. Ponga un ejemplo concreto
indicando precursores, proceso de polimerización y estructura final.
O-
Las resinas son polímeros muy duros y resistentes.
Todo el polímero se dispone como un bloque gracias a los enlaces covalentes que
mantienen unido todo el polímero.
Se crea por etapas: 1º prepolimerización formando plástico
2º fraguado o entrecruzamiento: formar enlaces para conectar
bloques de la prepolimerización.
anhídrico ftálico
glicerina
O
C
n
H2COH
O
CH2OH
C
OH
O
O
-H2O 250ºC
C
C
O
O
O
H
C
C
H2
C
H2
OH
O
C
C
O
O
O
O
H
C
C
H2
OH
C
-H2O
O
C
O
O
O
C
C
O
O
C
C
O
O
O
C
H2
H
C
C
H2
O
O
O
C
H2
C
C
O
O
O
C
H2
H
C
O
C
O
C
O
C
O
C
O
C
H
C
H2
O
C
C
O
O
O
C
H2
C
H
En ese ejemplo lo que se obtiene es una resina de poliester.
6. Ordene por estabilidad creciente los carbocationes primarios, secundarios y
terciarios. Justifique claramente porqué la presencia de grupos alquilo influye
en la estabilidad de un carbocatión.
3º>2º>1º
Los grupos alquilo, al contraio que los h, debido al efecto inductivo contribuyen a la
estabilidad del intermedio aportando electrones al carbono que se encuentra
desprovisto de algunos suyos. Así:
+
H3C
C
+
CH3
H
CH3
C
H
H
7. ¿Cómo se puede racionalizar la mayor aptitud como grupo saliente en la
sustitución nucleofílica. Ordenar por su facilidad como grupo saliente el
cloruro, hidróxido y acetato.
Un grupo será mejor grupo saliente cuanto menos básico sea. Así, para comparar la
facilidad de un compuesto como grupo saliente, tan sólo habrá que comparar sus
valores de pKa:
H2O/OHCH3COOH/CH3COOClH/Cl-
14
5
0
Cl- > CH3COO- > OH-
8. Ordenar por acidez creciente los siguientes compuestos, justificándolo
brevemente: agua, ácido metanoico, tolueno, ácido etanoico, fenol y 4nitrofenol.
Comparando sus bases conjugadas:
1. Ácido etanoico: el efecto inductivo proporciona estabilidad a la base.
2. Metanoico: efecto inductivo (sólo 1 C).
3. Fenol: el O quita electrones del anillo
4. Nitro-fenol: el O y el N quitan electrones del anillo
5. Agua
6. Tolueno: los H no polarizan al C
9. Monómeros vinílicos: estructura.
H 2C
CH
polietileno
H
H 2C
CH
CH3
polipropileno
PVC
CH
H 2C
Cl
poliestireno
CH
H 2C
Ph
poliacrilonitrilo
CH
2HC
C
H 2C
N
CH
polivinil alcohol
OCOCH3
H 2C
policloruro de vinilideno
CCl2
CH3
H 2C
caucho polibutílico
C
CH3
CH3
H 2C
C
C
OCH3
polimetacrilato
O
F2C
CF2
teflón
14. En las prácticas se ha distinguido de una forma simple entre el 1-pentanol, 4hidroxitolueno y el ácido hexadecanoico. Podría comentarlo.
15. ¿Cuáles serían los productos mayoritarios, si los hay, de la reacción de 1-cloro4-(clorometil)benceno con los siguientes reactivos: i) yoduro potásico; ii)
cianuro potásico; iii) 1,3-butadieno; iv) etinuro sódico.
Cl
Cl
KI
H 2C
Cl
H 2C
Cl
I
Cl
KCN
H 2C
Cl
H 2C
C
N
Cl
H2C C C CH2
H H
H 2C
Cl
Cl
Cl
-
H 2C
NO REACCIONA
Cl
C C H
H 2C
C
C
H
En todas estas reacciones el Cl orienta hacia orto y para, y CH2Cl orienta hacia
meta.
16. A partir del 1-butanol obtener el 2-etilhexanal.
O
H 3C
C
H2
C
H2
C
H2
CrO3
Mg/H +
OH
H 3C
C
H2
C
H2
C
OH-
H
aldólica
O
O
OHaldólica
H 3C
C
H2
C
H2
C
H
C
C
H 2C
H
H2
Pt
H 3C
C
H2
C
H2
C
H2
H
C
H2C
CH3
17. Indique los precursores inmediatos que podrían ser transformados en un solo
paso en los siguientes productos: i) 1,1-dimetoxiciclopentano; ii) 1-tetralona
O
(ver fórmula).
O
H 3C
O
O
CH3
CH3OH
H+
O
O
Cl
AlCl 3
Friedel
Crafts
C
CH3
H
18. Cuáles serían los productos de reacción, si los hay, al tratar 2-bromo-2metilpropano con: i) agua, ii)hidróxido sódico; iii) magnesio en éter seco; iv)
etóxido sódico.
Br
H2O
NO REACCIONA
C
C
CH
H3
3
CH3
CH3
Br
NaOH
H3C
C
H2C
CH3
C
CH3
CH3
Br
H3C
MgBr
Mg
C
CH3
H3C
eter seco
C
CH3
CH3
CH3
Br
H3C
C
CH3
CH3
EtOH
H2C
C
CH3
CH3
19. Indique el precursor del Nylon 6 y cuál es la secuencia de transformaciones
para su obtención industrial.
O
O
NOH
H2NOH
O2
N
H2SO4
ciclohexanona oxima
O
N
H
C
O
5C
N
H
C
H
e-caprolactama
O
5C
N
H
C
Nylon 6
20. Comparando el aminobenceno y su correspondiente ácido conjugado. Justificar
cual es más y cual es menos reactivo que el benceno. En caso que ocurriera una
sustitución electrofílica aromática, ¿en qué posiciones entraría en cada caso el
reactivo electrófilo?.
NH3+
NH2
ORTO/PARA dirigente
META dirigente
activante muy fuerte:
da electrones al anillo
bencénico con lo que
disminuye su
reactividad
desactivante muy fuerte:
quita electrones al
anillo bencénico con lo
que aumenta su
reactividad
21. Poliuretanos: Precursores y estructura final.
Precursores:
Polialcoholes:
CH3
HO
C
H2
C
H
propilenglicol
OH
CH3
HO
C
H2
C
H
CH3
O
C
H2
C
H
CH3
O
C
H2
CH2OH
HO
C
H2
C
CH2OH
CH2OH
trimetilolpropano
C
H
CH2OH
oligámeros
Diisocianatos:
NH2
NH2
H2
C
metilendiisocianato (MDI)
CH3
O
C
N
N
C
O
2,6-Diisocianto
de tolileno (TDI)
Estructura:
H3C
CH3
O
N
C
CH3
O
C
H2
H
C
H
O
O
C
5
N
H
NH
O
NH
C
C
O
CH2
C
CH2
O
O
H
N
O
O
C
C
O
C
H2
C
N
CH2
H
O
CH3
O