Reacciones de Adición

Transcripción

1 Química Orgánica Química Orgánica Química Orgánica Química Orgánica Química Orgánica Reacciones de Adición ITESM-cq, Depto. C.B. Academia Química Reacciones de Adición Objetivos Diferenciar entre una reacción de Adición Electrófila, Nucleófila y Radicalaria Identificar el tipo de reacción y su sustrato. Reconocer el mecanismo de reacción implicado. Distinguir las consecuencias estructurales. Conocer las consecuencias cinéticas. Identificar los productos principales de la reacción Identificar los reactivos necesarios en cada Presentar ejemplos de cada uno de los mecanismos. Identificar las reacciones de adición 1,2 y 1,4 de dienos conjugados I. Contestar con falso (F) o verdadero (V). Justificar brevemente la respuesta. 1. En las reacciones de adición están implicadas moléculas con enlaces sigma exclusivamente. 2. Las reacciones de adición son exclusivas de hidrocarburos insaturados (alquenos y alquinos) 3. Las reacciones de adición electrófilas ocurren por que un ácido de Lewis es atraído por los electrones del enlace. 4. La adición de halógenos a alquenos ocurre por el mecanismo de adición electrofílica. 5. La adición de halógenos a cicloalquenos forma tanto el isómero trans como el cis 6. La hidrogenación catalítica y la hidratación son reacciones de eliminación 7. Los triples enlaces puede experimentar reacciones de adición como los alquenos 8. Las reacciones preferentes de los dienos conjugados son las adiciones 1,2 9. Si comparas la fórmula condensada de un aldehído y cetona que tengan la misma fórmula molecular, el aldehído y cetona son isómeros 10. En el mecanismo de adición por radicales se lleva a cabo una ruptura heterolítica de los enlaces. 11. Los aldehídos forman con dos moles de alcoholes especies llamadas cetales 12. La regla de Markovnikov surge de la formación del carbocatión más estable. 13. Los dienos conjugados sufren tanto reacciones de adición 1,2 como 1, La hidrogenación de un nitrilo produce una amina secundaria. 15. El 1,4 pentadieno es un dieno conjugado 16. Durante la adición 1,4 a dienos conjugados se forma un carbocatión alílico. 17. La adición de X es anti-markovnikov cuando se usan peróxidos. 18. Los aldehídos y cetonas presentan reacciones de adición electrófila en el carbonilo. 19. La adición de reactivo de Grignard a aldehídos que no son el formaldehido general alcoholes primarios. 20. Las iminas son derivados de nitrógeno llamadas bases de Schiff 21. La adición de un alcohol a un aldehído forma un hemiacetal. Completar: 1. Describa claramente la diferencia entre adición electrofílica, nucleofílica y radicalaria. (tomando en cuenta el tipo de compuesto en el que ocurren, el reactivo que actúa sobre este, el tipo de ruptura de enlaces, el intermediario formado y por supuesto el producto obtenido. 2. Ordene los siguientes carbocationes de menor a mayor estabilidad. C C Proponga un mecanismo para la adición de I al metilenciclohexano para dar 1-yodo-1-metilciclohexano 4. Dibuje la fórmula estructural y dar el nombre para el producto de la hidratación catalizada con ácido del 1- metilciclohexeno. Academia de Química del Departamento de Ciencias Básicas ITESM-CQ Página 1

2 5. La reacción del 2-metil-2-penteno con lo siguientes reactivos es regioselectiva. Dibuja la fórmula estructural para el producto que se obtiene en cada una de las reacciones y explique la regioselectividad observada. 2 O en presencia de 2 SO 4 6. La adición de omo ( 2 ) o cloro (Cl 2 ) a los cicloalquenos es estereoselectiva. Prediga la estereoquímica del producto que se forma y explique la estereoselectividad propuesta. 1-metilciclohexeno 2 /CCl 4 1,2-dimetilciclopenteno Cl 2 /CCl 4 7. Dibuja la fórmula estructural de un alqueno con la fórmula molecular que se indica, que produzca el compuesto que se muestra como producto principal. Observa que más de un alqueno puede dar el mismo compuesto como producto principal 8. Dibuja la fórmula estructural del alqueno que experimenta hidratación catalizada por ácido para dar el alcohol que se indica como producto principal. Más de un alqueno puede dar cada uno de los siguientes compuestos como producto principal Ciclohexanol 1,2-dimetilciclopentanol 1-isopropil-4-metilciclohexanol. 9. La terpina se prepara comercialmente por hidratación del limoneno catalizada por ácido. La terpina se emplea en medicina como expectorante. Proponga una fórmula estructural para la terpina y un mecanismo para su formación Cuántos isómeros cis - trans son posibles para la fórmula estructural que propuso. 10. Escribir la estructura del compuesto orgánico mayoritario formado en la reacción del cloruro de hidrógeno con cada uno de los siguientes compuestos (aplicar regla de Markovnikov cuando conveng 2-metil-2-buteno isobutileno 3,3-dimetil-1-buteno (en peróxidos) 11. Identificar al producto orgánico principal de cada una de las reacciones siguientes: Academia de Química del Departamento de Ciencias Básicas ITESM-CQ Página 2

3 idrogenación catalítica del metilencicloctano d) e) Adición de omuro de hidrógeno a 2-metil-2-buteno f) g) h) i) 12. Reacciones características de aldehídos y cetonas Adición de derivados de amoniaco Feniletanal hidroxilamina? Academia de Química del Departamento de Ciencias Básicas ITESM-CQ Página 3

4 Adición de alcoholes o formación de acetales, cetales, hemiacetales o hemicetales. Benzaldehído C3O en exceso Ciclohexanona dietilcetal de ciclohexanona Cuál de los siguientes corresponde a un hemiacetal, hemicetal, cetal y acetal? 13. Indica el tipo de reacción de adición en cada una de las reacciones O O O O d) e) f) 14. Indica todos los productos obtenidos de la reacción del compuesto más: (señala cuál es el producto que se obtiene en mayor cantidad. 1mol de Cl 1 mol de 2 /CCl 4 1 mol de 2 O en 2 SO 4. Respuestas: I. Contestar con falso (F) o verdadero (V). Justificar brevemente la respuesta. 1. F, debe haber un enlace pi para que se pueda dar la reacción de adición 2. F, también ocurren en otros compuestos que contengan enlaces múltiples tales como nitrilos, aldehídos, cetonas, etc. 3. V 4. V Academia de Química del Departamento de Ciencias Básicas ITESM-CQ Página 4

5 5. F, sólo forma isómeros trans porque entra por lados opuestos 6. F, son reacciones de adición 7. V 8. F, dependiendo de las condiciones puede predominar la adición 1,4 9. V 10. F, para formar radicales la ruptura debe ser homolítica 11. F, forman los acetales 12. V 13. V 14. F, forma una amina primaria. 15. F, es un dieno aislado 16. V 17. V 18. F, reacciones de adición nucleofíla 19. F, sólo con el formaldehido se forman alcoholes primarios 20. V 21. V. Completar: 1. Adición electrófila Adición nucleófila Adición por radicales libres Inicial En la etapa de inicio se genera un radical alcóxido que rápidamente reacciona con la molécula de ácido bromhídrico para formar una molécula del alcohol y un radical bromuro. RO OR 2 RO RO RO Propagación El radical bromuro rompe el enlace pi, generando el radical libre más estable. Terminación El radical libre más estable reacciona con otra molécula de formando el halogenuro y un nuevo radial bromo que se unirá a otro enlace pi y así sucesivamente. R 1 C C 2 R 1 C C 2 radical 2º 2. b<c<a Reacción de adición AntiMarkovnikov Academia de Química del Departamento de Ciencias Básicas ITESM-CQ Página 5

6 3. La transferencia de un protón del I al doble enlace es el paso limitante de la velocidad de reacción da un carbocatión terciario como intermediario. La reacción del carbocatión terciario (un ácido de Lewis) completa la capa de valencia del carbono y da lugar al producto 4. O 1-metilciclohexanol 5. O Ambas reacciones siguen la regla de Markonikov se forma el carbocatión más estable o se adiciona el al carbono más rico en hidrógenos, en ambos casos solo se obtiene un producto. 6. Cl Cl es una adición de halógenos siempre es anti Academia de Química del Departamento de Ciencias Básicas ITESM-CQ Página 6

7 O 9. O, dos isómeros cis-trans. El mecanismo se muestra a continuación: O2 Ocurre un mecanismo similar en la adición de la segunda molécula de agua al segundo doble enlace 2 O O2 O SO 4 2 SO cloro-2-metilbutano 2-cloro-2-metilpropano 1-cloro-3,3-dimetilbutano 11. isopropanol 2,3-dibromo-2,3-dimetilbutano metilcicloctano d) 2,3-dibromo-3-metilpentano e) 2-bromo-2-metilbutano f) Acido doeicosanoico g) 3,4-diclorohexano h) 1,4-dimetoxi-1-yodo-2-buteno i) 3-pentenol-2 y 1-pentenol Adición de derivados de nitrógeno Academia de Química del Departamento de Ciencias Básicas ITESM-CQ Página 7

8 oxima de fenilacetaldehído Acetona metilimina ó metilimina de acetona Adición de alcoholes o formación de acetales, cetales, hemiacetales o hemicetales. Dimetilacetal del benzaldehído etanol en exceso a. emicetal b. emiacetal c. Cetal d. Acetal 13. Indica el tipo de reacción de adición en cada una de las reacciones Electrófila Nucléofila Electrófila d) radicales e) electrófila f) radicalaria Producto principal adición1,4: Cl Cl - Productos adición 1,2: Cl - Producto principal adición 1,4: - Producto adición 1,2: - Producto principal adición 1,4: O O - Productos adición 1,2: O Academia de Química del Departamento de Ciencias Básicas ITESM-CQ Página 8