BLOQUE TEMÁTICO 4 Alcanos Problemas

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1 1 BLOQUE TEMÁTIO 4 Problemas Problema 4.1. Indique el nombre IUPA del siguiente hidrocarburo y marque los carbonos en función de su grado de sustitución como 1º, 2º ó 3º uántos isómeros de monocloración se formarán en la reacción de cloración radicalaria del hidrocarburo? Dibuje su estructura e indique su nombre IUPA El nombre del hidrocarburo y el tipo de carbono se indican en la siguiente figura: 1º 1º 1º 2º 3º 2º 2º 1º º 1º 1º 3,4,4,5-tetrametiloctano Los diferentes isómeros de monocloración radicalaria se indican a continuación: cloro-3,4,4,5-tetrametiloctano cloro-3,4,4,5-tetrametiloctano (clorometil)-4,4,5-trimetiloctano cloro-3,4,4,5-tetrametiloctano cloro-3,4,4,5-tetrametiloctano (clorometil)-3,4,5-trimetiloctano (clorometil)-3,4,4-trimetiloctano cloro-4,5,5,6-tetrametiloctano cloro-4,5,5,6-tetrametiloctano

2 2 Problema 4.2. Dibuje las diferentes conformaciones del 2-metilbutano y la curva de energía conformacional asociada. En la siguiente figura se da la representación de Newman de las conformaciones del 2- metilbutano a lo largo del enlace 2-3. onformaciones del 2-metilbutano º 60º 60º 60º 60º A B D E F omo se observa en la figura anterior, las conformaciones A, E y son eclipsadas y las B, D y F son alternadas. Las de mayor energía son las eclipsadas B y D porque en ellas eclipsan dos de los grupos metilo. Las de menor energía son las alternadas A y E porque en ellas, y en relación con la alternada, hay una interacción menos en la cual los grupos metilo están próximos. Por tanto, el orden de energía de las interacciones, de menor a mayor energía es: A=E < <F < B=D. La curva de energía conformacional es la siguiente: Energía F A B D E F Problema 4.3. uál de las siguientes reacciones es una reacción de propagación? a) R O O R calor 2 R O h b) 2 2 c) d) En una reacción de propagación los radicales se transforman unos en otros, no hay, por tanto, creación neta de radicales o destrucción de radicales. La única reacción que cumple este enunciado es la del apartado d. Las reacciones de los apartados a y b son reacciones de iniciación, porque en ellas se generan radicales a partir de especies neutras. La reacción del apartado c es una reacción de terminación porque en ella se destruyen los radicales. +

3 aluros de alquilo 3 Problema 4.4. Dada la siguiente reacción de cloración radicalaria: uál de los compuestos que se dibujan a continuación no es un producto de la reacción anterior? En la reacción de cloración radicalaria se produce la sustitución formal de átomos de hidrógeno por átomos de cloro. Por tanto, el compuesto del apartado b, en el que se ha sustituido un grupo metilo por un átomo de cloro, no puede ser un producto de la cloración radicalaria del 2- metilbutano. Problema 4.5 uál de los siguientes radicales es el más estable? Los radicales son tanto más estables cuanto más sustituidos. Por tanto, el radical más estable es el b, porque es un radical terciario. El siguiente radical, en orden de estabilidad, sería el c, que es secundario, y el menos estable de los tres sería el a porque es un radical primario. Problema 4.6. alcule el porcentaje de los diferentes isómeros de monocloración que se formaran en cada una de las reacciones de monocloración radicalaria que se dan más abajo, sabiendo que el orden de reactividad de los átomos de carbono, a 25º, es: 1º = 1, 2º = 3.8 y 3º = 5. a) , h b) 2 2, h c) 2, h 2 Apartado a. El tipo de carbonos que contiene el 3-metilpentano se indican en la siguiente figura, en la que también se dibujan los cuatro isómeros de monocloración que se formarán en la reacción:

4 4 El cálculo de los porcentajes se indica en la siguiente tabla: ompuesto Tipo de Nº Reactiv. React. absoluta % A 1º x 1 = 6 (6/29.2)x100=20.5 B 2º x 3.8 = 15.2 (15.2/29.2)x100=52 1º x 1 = 3 (3/29.2)x100=10.3 D 3º x 5 = 5 (5/29.2)x100=17.1 Total=29.2 Apartado b. El tipo de carbonos que contiene el 2-metilbutano se indica en la siguiente figura, en la que también se dibujan los cuatro isómeros de monocloración que se formarán en la reacción: 2 2 A (1-cloro-2-metilbutano) + 1º 1º 3 2º 1º 2, h 2 3º 2-Metilbutano 2 B (2-cloro-2-metilbutano) + (2-cloro-3-metilbutano) D (1-cloro-3-metilbutano) El cálculo de los porcentajes se indica en la siguiente tabla:

5 aluros de alquilo 5 ompuesto Tipo de Nº Reactiv. React. absoluta % A 1º x 1 = 6 (6/23.6)x100=25.4 B 3º x 5 = 5 (5/23.6)x100=21.2 2º x 3.8 = 7.6 (7.6/23.6)x100=32.2 D 1º x 5 = 5 (5/23.6)x100=21.2 Total=23.6 Apartado c. El tipo de carbonos que contiene el 2,2-dimetilbutano se indica en la siguiente figura, en la que también se dibujan los tres isómeros de monocloración que se formarán en la reacción: El cálculo de los porcentajes se indica en la siguiente tabla: ompuesto Tipo de Nº Reactiv. React. absoluta % A 1º x 1 = 6 (6/16.6)x100=36.1 B 2º x 3.8 = 7.6 (7.6/16.6)x100=45.8 1º x 3 = 3 (3/16.6)x100=18 Total=16.6 Problema 4.7. La reacción de fluoración del 2-metilpropano proporciona una mezcla de 2- fluoro-2-metilpropano y de 1-fluoro-2-metilpropano en las proporciones que se indican a continuación: 3 2-Metilpropano F 2, h 3 + F A 2-Fluoro-2-metilpropano (14%) 3 2 F B 1-Fluoro-2-metilpropano (86%) De acuerdo con los porcentajes de fluorocompuestos obtenidos en la reacción anterior calcule las reactividades relativas de los diferentes átomos de carbono del 2- metilpropano en la reacción de fluoración. Para la resolución de este problema se construye la tabla que se indica más abajo, similar a las del problema anterior, teniendo en cuenta que la reactividad de los hidrógenos primarios es 1, y la reactividad del terciario es la incógnita, que se ha nombrado como y. ompuesto Tipo de Nº Reactiv. React. absoluta % A 3º 1 y 1 x y = y (y/y+9)x100=14 B 1º x 1 = 9 (9/y+9)x100=86 Total= y + 9

6 6 De la tabla surgen dos ecuaciones. De cualquiera de ellas se puede calcular el valor de y que es Por tanto, en la reacción de fluoración, la reactividad de un hidrógeno terciario es de tan solo 1.46 veces la de uno primario. Problema 4.8. La reacción de bromación del 2-metilpropano proporciona una mezcla de 2-bromo-2-metilpropano y de 1-bromo-2-metilpropano en las proporciones que se indican a continuación: 3 2-Metilpropano Br 2, h 3 + Br A 2-Bromo-2-metilpropano (99.5%) 3 2 Br B 1-Bromo-2-metilpropano (0.5%) La resolución de este problema es similar al anterior. La tabla de reactividad es la siguiente: ompuesto Tipo de Nº Reactiv. React. absoluta % A 3º 1 y 1 x y = y (y/y+9)x100=99.5 B 1º x 1 = 9 (9/y+9)x100=0.5 Total= y + 9 De la tabla surgen dos ecuaciones. De cualquiera de ellas se puede calcular el valor de y que es Por tanto, en la reacción de bromación, la reactividad de un hidrógeno terciario es 1791 veces mayor que la de uno primario.