REACCIONES ORGÁNICAS (SEGÚN LAS ORIENTACIONES DE LA PRUEBA DE ACCESO)

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1 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 ; CH 3 ; CH 3 -CH 2 ; 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 R-OH + NaX Ejemplo: CH 3 -CH 2 Br + NaOH CH 3 -CH 2 -OH + NaBr b) Formación de aminas primarias: R-X + NH 3 R-NH 2 + HX Ejemplo: CH 3 -CH 2 -CH 2 Cl + NH 3 CH 3- CH 2 -CH 2 -NH 2 + HCl c) Formación de aminas sustituidas: R-X + R -NH 2 R-NH-R + HX Ejemplo: CH 3 -CH 2 Br + CH 3 -NH 2 CH 3 -CH 2 -NH-CH 3 + HBr d) Formación de nitrilos: R-X + KCN R-CN + KX Ejemplo: CH 3 -CH 2 -CH 2 Cl + KCN CH 3- CH 2 -CH 2 -CN + KCl e) Formación de éteres: R-X + R -OH R-O-R + HX Ejemplo: CH 3 -CH 2 -CH 2 Cl + CH 3 OH CH 3- CH 2 -CH 2 -O-CH 3 + HCl f) Formación de ésteres: R-X + R -COOH R-OOC-R + HX Ejemplo: CH 3 -CH 2 I + CH 3 -COOH CH 3 -CH 2 -OOC-CH 3 + HI REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA EN ALCOHOLES: g) Formación de halogenuros de alquilo: R-OH + HX R-X + H 2 O Ejemplo: CH 3 -CH 2 -CH 2 OH + HCl CH 3- CH 2 -CH 2 -Cl + H 2 O 1

2 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: i) Halogenación: H 2 SO 4 + HNO 3 NO 2 + H 2 O FeBr 3 + Br 2 Br + HBr h) Alquilación (Friedel-Crafts): AlCl 3 + R-Cl R + HCl g) Acilación (Friedel-Crafts): AlCl 3 + 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 C C Y 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: Ejemplo: CH 3 -CH=CH 2 + H 2 CH 3 -CH 2 -CH 3 Pt 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: CH 3 -C C-CH 3 + Br 2 CH 3 -Cbr=CBr-CH 3 2

3 c) Adición electrofílica de hidrácidos: sigue la regla de Markownikov. Ejemplo: CH 3 -CH=CH 2 + HBr CH 3 -CHBr-CH 3 (Mayoritario) + CH 3 -CH 2 -CH 2 Br (Minoritario) d) Adición electrofílica de agua, en presencia de H 2 SO 4, sigue la regla de Markownikov. Ejemplo: CH 3 -CH=CH 2 + H 2 O CH 3 -CHOH-CH 3 (Mayoritario) + CH 3 -CH 2 -CH 2 OH (Minoritario) III. REACCIONES DE ELIMINACIÓN Se pueden considerar reacciones inversas a la adición, ya que se eliminan moléculas pequeñas (H 2 O, H 2, HCl ) a partir de átomos o grupos atómicos situados en carbonos contiguos dentro de la molécula de sustrato: C C C C + HX H X 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: CH 3 -CHOH-CH 2 -CH 3 + H 2 SO 4 /calor CH 3 -CH=CH-CH 3 + H 2 O b) Eliminación de derivados halogenados contiguos, en presencia de zinc: Ejemplo: CH 3 -CHBr-CH 2 Br + Zn CH 3 -CH=CH 2 + ZnBr 2 c) Transformación de un derivado halogenado en un alqueno, utilizando una base fuerte (hidróxido o cianuro) y un disolvente poco polar (acetona/agua) Ejemplo: CH 3 -CHBr-CH 3 + OH - CH 3 -CH=CH 2 + 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 + H 2 O 3

4 EJERCICIOS DE SELECTIVIDAD 4

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