Ejercicios Tema II. Nomenclatura y reactividad de hidrocarburos saturados. 1. Dibuja: a) tres isómeros estructurales con fórmula molecular C3H8O. b) todos los isómeros estructuraes posibles para la fórmula molecular C4H10O. c) los isómeros cis trans del 1!etil!3!metilciclobutano
3. Dibuja la cur"a de ener#$a conformacional %an&lisis conformacional) para el '!metilbutano el 1('! dibromo!1('!dicloroetano. 4. sando las proecciones de *e+man( dibuja el confórmero m&s estables para los si#uientes compuestos: a. 3!metilpentano( considerando considerando la rotación alrededor del enlace C'!C3 C'!C3 b. 3!metil,e-ano( considerando la rotación alrededor del enlace C3!C4 C3!C4 c. 3(3!dimetil,e-ano( 3(3!dimetil,e-ano( considerando la rotación alrededor del enlace C3!C4 . Dibuja el confórmero m&s estable. %/, fenil C H)
. 2epresenta las conformaciones de silla de cada uno de los si#uientes compuestos. ndica ue confórmero es m&s estable ordena los seis compuestos se#5n sus estabilidades decrecientes. a. cis!1('!dimetilciclo,e-ano b. trans!1('!dimetilaciclo,e-ano c. cis!1(3!dimetilciclo,e-ano d. trans!1(3!dimetilaciclo,e-ano e. cis!1(4!dimetilaciclo,e-ano f. trans-1(4!dimetilciclo,e-ano 6. Di#a si los si#uientes compuestos son i#uales
8. *ombre los si#uientes compuestos
Br
Cl
Cl
Cl
H
7. dibuje los si#uientes compuestos e-pliue ue tipo de isomer$a presenta a) 3!isopropil!'!metil,e-ano b) 3(4!dimetilnonano c) '('!dimetil!4!propiloctano d)3!eti d)3!etil!4( l!4(4!d 4!dime imetil, til,epta eptano no e)'('( e)'('(4!t 4!trim rimetil etil,ep ,eptan tano o f) 1(1!di 1(1!dimet metilci ilciclo cloocta octano no #) metilciclopentano ,) 1!bromo!3!ciclobutil,e-ano 1!bromo!3!ciclobutil,e-ano i)1(3!dibromo!!metilciclo,e-ano
1!clor 1!cloro!3 o!3!et !etil!' il!'!!
10. dentifiue las si#uientes especies como: %1) iones carbocationes %') iones carbaniones %3) radicales. a)
d)
b)
c)
e)
f)
11. 9scriba la formula para las especies ue resultan de %a) ruptura ,omol$tica( %b) ruptura ,eterol$tica del enlace C!C en el etano %CH3!CH3) clasifiue dic,as especies. 1'. Clasifiue las si#uientes reacciones como sustitución( adición( eliminación( transposición. %na reacción puede tener m&s de una desi#nación). %a) CH'CH' ;r ' %b) C'H!OH HCl %c) CH3CHClCHClCH3 %d) *H4%C*O)!
%e) ;r '
→ → → → →
%f) CH3CH'CH'CH3 %#) HCCl3 !OH
→ →
CH';r!CH';r C'H!Cl H'O CH3CHCHCH3
13. Clasifiue las si#uientes especies como %1) nucleof$licas o %') electrof$licas d= la ra>ón de su clasificación. a) #)
b)
c) i)
,)
d)
e)
j)
f)
?)
l)
14. @/oru= la reacción CH 3!;r !OH → CH3OH ;r ! es un despla>amiento nucleof$licoA 1. @Bue reacción es fa"orecida( una con ∆ !11 ?calEmol u otra con ∆ 11 ?calEmolA 1. @Bue reacción es m&s r&pida: una con ∆ 4 ?FEmol u otra con ∆ 60 ?FEmolA 16. 9sboce un dia#rama de ener#$a de reacción para una reacción en un solo paso ue sea mu r&pida altamente e-ot=rmica. 18. Gsocie cada uno de los si#uientes dia#ramas de ener#$a A-D con los tipos de reacción si#uientes: a) 2eacción e-ot=rmica lenta c) 2eacción e-ot=rmica r&pida A
B
b) 2eacción endot=rmica r&pida d) 2eacción endot=rmica lenta. C
D
17. 9li#e de entre las si#uientes frases la ue m&s adecuadamente define una reacción concertada: %a) 2eacción en una sola etapa en la ue todos los enlaces ue se forman se rompen lo ,acen al mismo tiempo. %b) 2eacción en "arias etapas en la ue todos los enlaces ue se forman rompen lo ,acen al mismo tiempo en la etapa m&s lenta.
%c) 2eacción en la ue la "elocidad de todas las etapas es id=ntica. %d) 9s una reacción de euilibrio en la ue K 1. '0. 9-pliue las diferencias entre las reacciones de adición( eliminación( sustitución transposición. '1. D= un ejemplo defina cada uno de los si#uientes t=rminos: %a) 2eacción polar %b) rupo funcional %c) /olari>ación %d) *ucleófilo %e) 2uptura ,eterol$tica %f) 2eacción por radicales %#) 9lectrófilo %,) 2uptura ,omol$tica %i) 9stado de transición %j) 9ntalpia ''. Describa la diferencia entre un estado de transición un intermedio. '3. race un dia#rama de ener#$a para una reacción endot=rmica ue ocurra en un paso( cuo se#undo paso es m&s r&pido ue el primero. '4. ndica ue reacti"o de cada par es m&s nucleófilo frente al bromometano en etanol: a. %CH 3)3; o %CH 3)3/ e. CH3OH o CH3IH b. 9tOH o 9tO f. n!C4H7O- o t !C4H7Oc. CH3 *H' o p!CH3CH4O#. H3 * o H4 * d. p!*O'CH4O- o p!CH3CH4O'. ndica si las si#uientes reacciones son e-ot=rmicas o endot=rmicas. Iu#iere cu&l de las reacciones es probablemente la m&s lenta. ndica asimismo cu&les son concertadas.
'. ndica para la pareja de mol=culas en cu&l tendr& lu#ar m&s f&cilmente una ruptura ,eterol$tica de enlaces.
'6. ndica para las mol=culas cu&l de ellas sufrir& una ruptura ,omol$tica de un enlace C!H m&s f&cilmente.
'8. ndica el producto de la si#uiente reacción seJala los centros nucleófilos electrófilos.
'7. ndica si las si#uientes reacciones son de sustitución( eliminación( adición o transposición.
9F92CCOI
D9
29GCCO*9I D 9 KOI GKCG*OI
1.!Ordene de menor a maor los puntos de ebullición de los si#uientes compuestos a) '(3!dimetilbutano( ,e-ano( 3!metilpentano b) isopentano( pentano( neopentano. '.! /redi#a cual de los si#uientes compuestos tiene maor punto de fusión. Fustifiue propano ó n!butan b)!n!,e-ano ó '('!dimetil butano
su respuesta a)!
4.!Dibuje un #r&fico de 9p "s &n#ulo de rotación de los si#uientes compuestos. ndiue los factores responsables de las diferencias ener#=ticas entre las conformaciones. IeJale los confórmeros a).!'(3! dimetilbutano b).!'!metilbutan c).!n!pentano por rotación alrededor del enlace C ' ! C3 d).! 1('!dibromopropano por rotación alrededor del enlace C 1 ! C' .!Dibuje las si#uientes mol=culas en las conformaciones indicadas a).!propano alternada c)!butano #auc,e d)!1('!dicloroetano anti f).! 1('!dicloroetano eclipsada
b)! butano anti
.!9l 1('!dibromoetano tiene un momento dipolar practicamente nulo a temperatura ambiente mientras ue el etilen#licol tiene un µ medible. 9-pliuelo. 7.!Como d e-plica ue si se me>clan cantidades euimoleculares de metano etano se ,acen reaccionar con i#ual cantidad de Cl ' en presencia de lu> se obtienen 4OO "eces mas cloruro de etilo ue de metilo l0.! 9scriba la estructura de los productos ue pueden obtenerse por monocloración de a) isopentano b) '('(4!trimetilpentano c) n!,e-ano. Ha#a el mecanismo para el producto principal. 11.! Como d e-plica ue la bromación de una me>cla de etano neopentano produ>ca una me>cla de los bromuros de etilo neopentilo en proporción 1 '(3 l'.!/redi#a los productos de la reacción del '!metilpropano con una me>cla de Cl ' ;r ' en presencia de lu> a 'C. /redi#a el rendimiento justifiue. 14.! Considerando la 9act. en las reacciones de cloración bromación di#a como ser& la facilidad de separaciónde los ,idró#enos en una reacción por radicales libres. Dibuje el dia#rama ener#=tico comparati"o para la reacción de bromación
1.! 9l orden de reacti"idad de los ,idró#enos en la bromación es 3rio %100).L 'rio % 8') L 1rio. %1) /redi#a cual es el isómero predominante en la ;romación del metil butano. Ier& el mismo en la CloraciónA 1.! tili>ando la 9 dis. de enlace para los distintos ,aló#enos justifiue poue la etapa de iniciación en la ,alo#enación de los alcanos no es determinante en la "elocidad. 16.Ka bromación la cloración del metano son e-ot=rmicas pero en i#ualdad de condiciones la primera transcurre a menor "elocidad. 9-pliuelo en fución de los factores ue afectan la "elocidad conociendo ue el paso lento es la formación del radical metilo. 18 !Considerando la ,alo#enación del metilbutano basandose en la eor$a del 9 justifiue las diferencias en reacti"idad selecti"idad entre el ;romo el Cloro. 17.! 9-pliue basandose en las reacti"idades relati"as de los ,idró#enos( para las si#uien!tes reacciones de ;romación los resultados obtenidos en los rendimientos de los productos monobromados a)! /ropano
b) sobutano
;romo
!!!!!!!!!
;romo !!!!!!!!!!
;romuro de isopropilo ;romuro de n!propilo 76M 3M ;romuro de ter!butilo ;romuro de isobutilo 77.73 M 0.03M %tra>as)
'0.!9l ,ipocloruro de ter!butilo%t!;uOCl) pro"oca la monocloración de los ,idrocarburos obser"andose la formación de t!;uOH. 9scriba el mecanismo de la reacción.
