Download PRÁCTICO I: Grupos funcionales en Química Orgánica 1. Clasifique

PRÁCTICO I: Grupos funcionales en Química Orgánica
1. Clasifique las diez moléculas que se muestran a continuación de acuerdo al grupo funcional que poseen y escriba el número de la
molécula en el cuadro correspondiente:
H
H
H
H
C
C
C
H
H
H
H
H
H
O
C
C
H
OH
H
CH3CH2CH3
H
O
C
C
H
H
C
C
H
H
H
CH3COOH
CH3CHO
CHCH
H
H
C
C
H
H
OH
CH3CH2OH
O
O
OH
OH
1
H3C
2
H
C
H
C
H
H
H
CH3CHCH2
H
O
H
C
C
C
H
3
H
H
H
CH3COCH3
H
H
C
C
N
H
H
H
4
H
H
H
O
C
C
H
O
H
CH3CH2NH2
5
C
H
H
H
O
C
C
H
CH3COOCH3
O
H
N
H
CH3CONH2
O
O
NH2
OCH3
6
7
8
La molécula es un hidrocarburo
Sólo
contiene
enlaces simples
C-C
en su
estructura
Tiene
carbonos con
hibridación
sp2
No tiene
carbonos con
hibridación
sp2 pero tiene
carbonos con
hibridación
sp
10
La molécula no es un hidrocarburo
No contiene
sólo
enlaces simples
C-C
en su
estructura
ALCANO
NH2
9
Tiene un
átomo de
nitrógeno
El átomo de carbono
unido al átomo de
nitrógeno está además
unido por un doble
enlace a un oxígeno.
AMIDA
No tiene un
átomo de
nitrógeno
El átomo de carbono
unido al átomo de
nitrógeno no está además
unido por un doble
enlace a un oxígeno.
Tiene dos
átomos
de
oxígeno
No
tiene dos
átomos
de
oxígeno
AMINA
ALQUENO
ALQUINO
Tiene C=O
y un grupo
OH
Tiene C=O
pero no tiene
un grupo
OH
Tiene un
átomo de oxígeno
unido a un carbono
híbrido sp3
Tiene un
átomo de oxígeno
no
unido a un carbono
híbrido sp3
ALCOHOL
ÁCIDO
CARBOXÍLICO
ÉSTER
El átomo de carbono
del grupo C=O
está unido a
otros dos
átomos de carbono
CETONA
2. Señale y nombre los grupos funcionales presentes en las siguientes moléculas de interés biológico:
El átomo de carbono
del grupo C=O
no está unido a
otros dos
átomos de carbono
ALDEHÍDO
H
PRÁCTICO I: Grupos funcionales en Química Orgánica
3. Complete el siguiente puzzle “Sudoku”1 de 9 x 9 cuadros, conteniendo a su vez 3 x 3 sub-cuadros. La idea del juego es completar cada
una de las filas, columnas y sub-cuadros con los números 1 al 9 correspondientes, en este caso, a nueve grupos funcionales.
Fenol
Alcohol
Ác.
carboxílico
Aldehído
RNO2
RCONH2
Éster
RCH2NH2
RNO2
Ph-OH
RCH2OH
RCH2NH2
RCH2OH
Aldehído
RCOR
Éster
RCHO
Nitro
Amina
Fenol
Aldehído
Cetona
RCOR
1
Aldehído
RCHO
2.
Ácido carboxílico
RCOOH
3.
Alcohol
RCH2OH
4.
Fenol
Ph-OH
5.
Cetona
RCOR
6.
Éster
RCOOR
7.
Amida
RCONH2
8.
Nitro
RNO2
9.
Amina
RNH2
Sudoku Home Page: http://www.sudoku.com.
Amida
RCHO
RNO2
Éster
1.
Alcohol
RCH2NH2
Ph-OH
PRÁCTICO I: Grupos funcionales en Química Orgánica
4. Escribir una fórmula estructural para cada uno de los siguientes casos:
a) un alcohol y un éter de fórmula molecular C4H10O
b) un aldehído y una cetona de fórmula molecular C3H6O
c) un ácido carboxílico y un éster de fórmula molecular C3H6O2
d) una amina de fórmula molecular C3H9N
e) una amida de fórmula molecular C3H7NO
5. El ciclo de Krebs (ruta metabólica) es una sucesión de reacciones químicas, que forman parte de la respiración celular en todas las
células aeróbicas. Este ciclo, también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos, es parte de la vía
catabólica que realiza la oxidación de hidratos de carbono, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma
de poder reductor (NADH y FADH2) y ATP.2 Señale y nombre los grupos funcionales presentes en las moléculas involucradas en el ciclo
de Krebs.
6. Dados los compuestos que se muestran más abajo, para el grupo señalado indique el nombre de dicho grupo funcional y
la hibridación del carbono que forma parte de él:
COOH
Br
Grupo funcional:
Hibridación del C:
Grupo funcional:
Hibridación del C:
H
HO
H
Grupo funcional:
Hibridación del C:
OH
OCH3
CH3
H
O
Grupo funcional:
Hibridación del C:
2 El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales el ciclo de Krebs es la segunda. En la primera etapa
los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación
oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucolisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH2) generado se
emplea para la síntesis de ATP. El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una
vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.
PRÁCTICO II: Introducción general a la química orgánica. Propiedades de las moléculas orgánicas
1. Para los siguientes compuestos complete las estructuras de Lewis y asigne la carga formal a los C, N, y O.
a)
..
..H
b) CH3 N H
..
H
..H
CH3 N
.. H
..O
c)
d)
O
..
CH3 N
H
..
O
C ..
O
..
2. En cada una de las estructuras siguientes elija el enlace que más se ajuste a la descripción:
i) el enlace C-C más largo en: H-C≡C-CH2-CH3
ii) el enlace C-C más corto en: H3C-C≡C-CH2-CH=CH2
H
H
iii) el enlace C-H más largo en:
C
C
H
H2C
H
iv) el enlace C-H más corto en:
H
H2
C
C
C
H
H
H
3. a) Clasifique los siguientes sustituyentes de acuerdo a su efecto inductivo (+I ó –I):
CH3
CF3
NO2
Cl
CO2H
NH2
CO2H
NH2
Sustituyente
+I
-I
b) Clasifique los siguientes sustituyentes de acuerdo a su efecto resonante (+M ó –M):
CH3
OH
NO2
Cl
Sustituyente
+M
-M
4. De cada grupo de estructuras resonantes que se muestran a continuación, designar la que más contribuirá al híbrido de resonancia.
Explique.
a)
CH3CH2C
CHCH2
CH3CH2C
CH3
CH CH2
CH3
b)
c)
O
O
OH
OH
d)
H
H
O
H
O
O
5. Los compuestos que se muestran poseen los siguientes momentos dipolares:
H
a)
H
b)
O
O
µ = 2.73 D
µ = 3.11 D
De una explicación al incremento del valor del momento dipolar de b) con respecto a a).
PRÁCTICO II: Introducción general a la química orgánica. Propiedades de las moléculas orgánicas
6. a) Dados los siguientes compuestos, formule estructuras en las que se muestren los enlaces de hidrógeno (si los hay) que
cabría esperar en los compuestos puros en estado líquido.
b) Indique cuales de ellos pueden formar enlace de hidrógeno con agua. Explique.
i) (CH3)2NH
ii) CH3CH2F
iii) (CH3)3N
iv) (CH3)2CO
v) CH3OCH2CH2OH
7. Prediga el orden de solubilidad en agua de los siguientes compuestos, justificando su respuesta:
a) Metanol: CH3OH
CH 3
O
b) Acido metanoico:
c) Tolueno:
C
H
OH
8. a) Para los siguientes compuestos (A-H), indique cuáles, en estado líquido puro, cumplen con las siguientes afirmaciones:
i) El compuesto establece, exclusivamente, enlaces de hidrógeno
intramolecular.
ii) El compuesto establece, exclusivamente, enlaces de hidrógeno
NH
O
intermolecular.
(B)
(A)
iii) El compuesto establece enlaces de hidrógeno tanto inter- como
intramolecularmente.
iv) El compuesto no establece enlaces de hidrógeno.
COOH
(D)
Nota: en cada afirmación puede incluirse desde ninguno hasta tres
compuestos.
b) Muestre los enlaces de hidrógeno que establece el compuesto F con
H2O.
c) Entre el compuesto E de la parte (a) y el
O
siguiente compuesto (J), ¿cuál presenta mayor
punto de ebullición? Explique.
(J)
SH
(C)
NH2
(E)
O
O
(F)
H2N
O
(H)
(G)
OCH3
9. La estructura del linestrenol, componente de ciertos anticonceptivos orales, se representa a continuación:
Localizar, en dicha estructura, un ejemplo de cada uno de los siguientes enlaces o átomos:
a) Un enlace covalente polarizado
b) Un enlace covalente no polarizado
c) Un átomo de carbono con hibridación sp.
d) Un átomo de carbono con hibridación sp2.
e) Un átomo de carbono con hibridación sp3.
f) Un enlace entre átomos de hibridación diferentes.
g) Un átomo de carbono primario, uno secundario y uno terciario.
h) Un átomo de carbono cuaternario.
OH
Linestrenol
10. Represente las estructuras de resonancia de las siguientes especies, indicando en cada caso cuál es la más estable y por qué.
(a)
(b)
(c)
(d)
N
H3C
C
H
C
H
O
O
O
H3C
C
H3CO
H
N
H2C
O
(f)
(e)
C
C
H
C
H
C
H2 N
CH3
(g)
C
N
(h)
H2C
CH2
N
NH2
O
(i)
(j)
Cl
11. Compare la estabilidad de cada uno de los siguientes pares de iones orgánicos:
(b)
(a)
C6H5
C
H
C
H
CH2 , H3C
C
H
C
H
H3C
CH2
H2
C O
, H2C
C
H
(c)
C
H3C
(d)
H3 C
CH3
N
H3C
C
H
C
H
C
H
N
CH3
,
CH3
H3CO
C
H
C
H
H3C
H3C
O
C
H
N
CH3
C
H
O ,
H3C
C
C
H
CH2
PRÁCTICO III: Práctico de visualización tridimensional: Hibridación, enlace de hidrógeno, análisis conformacional
1. a) Visualice la obtención del carbono híbrido sp3 y la representación tridimensional de etano.
b) Visualice la obtención del carbono híbrido sp2, el solapamiento de orbitales p, el enlace ¶ y un triple enlace.
c) Visualice la representación tridimensional de un carbocatión alílico. Compare con el ejercicio 4 b) del Práctico II.
2. Para los siguientes compuestos:
(I)
5-Hexen-1-ino
(II)
3-Hexen-1-ino
Analice las siguientes distancias de enlace:
H-C1
C1-C2
C2-C3
C3-C4
C5-C6
(I)
(II)
a)
Para el compuesto (I) explique la diferencia de distancia entre H-C1, H-C4 y H-C6.
b)
Explique la diferencia en la distancia C2-C3 entre ambos compuestos.
H-C4
H-C6
3. Visualice los enlaces de hidrógeno que establecen los siguientes compuestos con agua: i) metilamina; ii) tetrahidrofurano
4. Visualice tridimensionalmente el estudio conformacional para etano y butano.
5. Formule todos los isómeros posibles de fórmula: C4H10, C4H9Br y C3H6O2. Clasifique los isómeros en: isómeros de cadena, isómeros
de posición e isómeros de función.
6. Dado 2-Cloro-3-metilbutano, formúlelo en forma caballete y en proyección de Newman.
a) Visualice todos los confórmeros que resultan de variar el ángulo diedro Cl-C2-C3-H entre 0º y 360º con incrementos de 60º.
b) Prediga y visualice el confórmero más estable.
7. a) Analice los confórmeros de ciclohexano.
b) Identifique las interacciones desfavorables 1,3-diaxiales en el confórmero silla y las 1,4-pseudoaxiales en el confórmero bote.
8. a) Represente el confórmero silla axial y ecuatorial de t-Butilciclohexano.
b) Indique el confórmero más estable.
PRÁCTICO IV: Isomería. Estereoisomería
1. Diga si cada una de las estructuras siguientes representa al 2,4-dimetiloctano o a un isómero:
a)
CH3
b)
H
C
H3C
H2C
H2
C
C
H
H2
C
CH3
H2
C
c) H2C
CH2
H2
C
H2
C
H
C
H
C
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
2. a) Represente los compuestos siguientes en las proyecciones que se indican en cada caso.
H
OH
HO
H
Cuñas
H
H
H3C
Newman
Proyección de caballete
Cuñas
Proyección de caballete
Cuñas
Newman
H
Br
COOH
Newman
CH3 H3C
H
Br
Br
H
Proyección de caballete
3. Represente las conformaciones en equilibrio de los siguientes compuestos, indicando cuál es la más estable.
a) cis-1,2-Dimetilciclohexano
b) trans-1,2-diclorohexano
c)
d)
CH3
HO
Br
4. Indique la relación estereoquímica entre los siguientes pares de compuestos y la configuración absoluta de sus carbonos quirales:
a)
H
Br
b)
CHO
CH3
Cl
Br
CH3
CH3
Cl
H
CH3
I
H3C
I
CH3
CHO
OH
HO
5. Formule el siguiente compuesto de acuerdo con la estereoquímica asignada, indicando si es o no ópticamente activo: (2S,3R)-2,3Dimetoxibutano.
6. (EXAMEN) a) Clasifique los siguientes pares de compuestos en: confórmeros, enantiómeros, diasterómeros, par de compuestos meso
(un tipo para cada par).
A)
OH
B)
OH
Cl
OH
A1
Cl
OH
OH
C)
OH
C1
OH
D)
OH
OH
Cl
Cl
Cl
Cl
b) Explique porqué el compuesto C1 es más soluble en agua que el compuesto A1.
OH
PRÁCTICO IV: Isomería. Estereoisomería
7. Clasificar los siguientes sustituyentes según las reglas de Cahn-Ingold-Prelog y ordenarlos de sustituyente de mayor prioridad a
sustituyente de menor prioridad:
O
C
1
H
C
H
C
H
2
H
C
CH3
3
C
4
CH3
N
C
CH3
8. Complete las proyecciones correspondientes.
a) (R,S)-1,2-Dibromo-1,2-difeniletano
H
Br
H
Br
Br
C6H5
b) (2R,3S)-3-Bromo-2-butanol
H
Br
H
OH
OH
Br
c) ¿Presentan actividad óptica los compuestos anteriores? Explique.
9. Complete los recuadros según se indica en cada caso:
COOH
R/S
Cl
COOH
H
Cl
H
Br
H
Br
R/S
COOH
CH(CH3)2
H
R/S
H
COOH
H2N
H
(X=OH)
R/S
CH2X (X=SH)
R/S
R/S
Cl
10. (EXAMEN) a) Indique la relación que guarda el compuesto (A) con cada uno de los compuestos mostrados. Clasifíquelos como:
iguales, efímeros, isómeros funcionales, isómeros de posición.
OH
OH
Br
Br
OH
OH
OH
Br
Br
Br
(A)
OCH3
Br
HO
Br
(*)
a)
Determine la configuración absoluta de los carbonos quirales del compuesto A.
b)
Explique si el compuesto A es capaz de solubilizarse en agua. Muestre el tipo de interacciones que este compuestos
es capaz de establecer con dicho disolvente.
Considerando el compuesto (A) y el compuesto (*) de la parte (a), ¿cuál de ellos poseerá el mayor punto de ebullición? Explique.
PRÁCTICO V: Alcanos. Alquenos. Alquinos
1. a) Nombre los siguientes compuestos siguiendo las reglas IUPAC.
i)
ii)
b) Escriba la estructura de:
iii) 6,6-Dietil-2-metil-4-propiloctano
iv) 5-(1-Etil-1-metilpropil)-5-propilnonano
2. Nombre los siguientes compuestos siguiendo las reglas IUPAC e identifique la hibridación de cada átomo de carbono.
iii)
ii)
i)
3. El isopreno, unidad estructural muy importante de muchos productos naturales, tiene el siguiente nombre IUPAC: 2-metil-1,3butadieno. Escriba su fórmula estructural.
4. Indique si los siguientes alquenos poseen configuración Z o E.
H3C
CH2CH2F
C
H3C
C
H
Br
C
CH2CH2CH2CH3
H
H3C
C
C
CH2CH3
H
Br
C
C
BrH2C
Br
C
H
CH2CH3
CH2CH3
5. Indique los productos mayoritarios que se obtienen en las siguientes reacciones de halogenación en condiciones de ruptura
homolítica:
a)
Cl2 / hν
b)
Br2 / ∆
(A)
(B)
DBPO
Nota: DBPO (DiBenzoyl PerOxide)
b)
Br2 / ∆
CH3
(C)
O
O
O
O
6. La reacción catalizada por la luz entre 2,3-Dimetil-2-buteno y bromo, da dos productos (A y B).
Br
Br2 / hν
+
Br
A
B
Proponga un mecanismo adecuado para la obtención de A y de B.
7. Para las siguientes reacciones, indique cual es el producto obtenido y justifique su elección:
Br
Br
HBr
ó
Br2
Br
Br
Br
ó
Br
PRÁCTICO V: Alcanos. Alquenos. Alquinos
8. Indique la estructura del alqueno del cual partiría, y los reactivos y condiciones que sean necesarios para convertirlos en cada uno de
los siguientes productos:
a)
b)
OH
c)
Br
Br
Proponga un mecanismo adecuado para la reacción de la parte (b). ¿Qué diferencia existe entre este mecanismo y el mecanismo del
ejercicio 6)?
9. Dadas las siguientes reacciones:
Na/NH3
a)
HC C CH2CH3
H2/Pd
H2/Pd
BaSO4
H2O
b)
(A)
H
T.Amb.
Br
(B)
(D)
NaOH
(C)
(E)
calor
a) Complete con productos.
b) Indique los mecanismos de obtención de (D) y de (E).
10. ¿Cuál(es) compuesto(s) NO sería(n) producto de la siguiente reacción:
CH3
H2SO4
∆
OH
11. En las proteínas, los aminoácidos establecen
diferentes tipos de interacciones atractivas, entre las que
se pueden mencionar: interacciones iónicas, enlace de
hidrógeno, interacciones dipolo-dipolo e interacciones de
Van der Waals (mostradas como líneas punteadas en el
esquema a continuación). Identifique en el siguiente
esquema cada una de las interacciones mencionadas
anteriormente.
HN
HN
O
O
O
NH3
HN
H
O
N
H
H3C
N
O
O
12. Indique los productos A-D de las siguientes reacciones y los mecanismos de obtención de A, de B y de E.
a)
b)
Me
Et
Me
KOH/MeOH
∆
H
Br
H
Ph
H
Cl2
CCl4
(A)
H
Ph
Mecanismo E1/E2/SN1/SN2
c)
H3C
H2
C
C
C
Na
NH3(l)
H
(C)
CH3I
(D)
(B)
S
PRÁCTICO VI: Práctico de visualización tridimensional: Estereosiomería, mecanismos de reacción
1. a) Identifique los distintos isómeros de posición de buteno. Muestre en cuales existe isomería geométrica (cis/trans).
b) ¿Porqué no se puede transformar un alqueno trans en un alqueno cis?
c) Explique la diferencia de solubilidades en agua de ácido fumárico y ácido málico:
Nombre
Ácido fumárico
Ácido málico
HO2C
CO2H
Estructura
CO2H
Solubilidad (H2O) (25°, g/L)
CO2H
788
7
d) Determine el momento dipolar (módulo, dirección y sentido) de ácido fumárico y ácido málico.
2. Observe cuando una molécula puede ser quiral.
3. Estudie desde el punto de vista estereoquímico los siguientes compuestos: i) Bromocloroiodometano. ii) 2-Bromo-3-fluorobutano. iii)
2,3-Dibromobutano.
4. Visualice tridimensionalmente los siguientes mecanismos:
a)
Br-
CH3Cl
CH3Br
+
Cl-
b)
Cl
H
Br
H
-
Br
+
Cl-
c)
OH2
Cl
H2O
OH
H2O
H3O+
d)
Br
Br
Br
Br
Br
PRÁCTICO VII: Haluros de alquilo. Sustitución nucleofílica. Eliminación
1. Dadas las siguientes reacciones realizadas sobre el compuesto (A):
CH3OH/ 25°C
Br
D
-
+
CH3O Na / 65°C
H3C
H3C
H3C
(X) + (Y)
-
CH3
(A)
(Z)
+
CH3O Na / 0°C
(X)
Indique la estructura de los productos (X), (Y) y (Z). Especifique si conservan el átomo de deuterio (D). Proponga mecanismos
adecuados para las tres transformaciones.
2. Dadas las siguientes reacciones:
Cl
Cl
EtONa/EtOH
i)
temp. amb.
EtONa/EtOH
ii)
(A)
temp. amb.
OCH2CH3
a)
b)
c)
d)
(B)
OCH2CH3
Indique las estructuras de (A), (B) y el mecanismo de obtención de (A).
Determine las configuraciones absolutas de los carbonos quirales de reactivos y productos.
Indique si los productos obtenidos son ópticamente activos o no.
Indique la relación estereoquímica que guardan entre sí (A) y (B).
3. (EXAMEN) a) Clasifique las siguientes reacciones, según su mecanismo, en SN1, SN2, E1 y E2.
i)
Cl
H2O
∆
ii)
I
OEt
EtO Na
T.A.
(*)
iii)
NaOH
∆
Br
iv)
MeOH
T.A.
I
OMe
(*)
a) Muestre los mecanismos de las dos reacciones marcadas con (*) en la parte anterior.
4. a) ¿Cuál de los siguientes bromuros de alquilo reaccionará más rápidamente vía una SN2?
Br
Br
Br
Br
b) ¿Cuál de los bromuros de alquilo de la parte (a) reaccionará más rápidamente en una reacción E1?
c) Clasificar los siguientes carbocationes en orden creciente de estabilidad:
1
2
3
d) ¿Cuál es un producto de la siguiente reacción?
+
Br
H
H
CH3
H
Br
H
CH3
Br2
H
Br
Br
CH3
H
CH3
Br
Br
PRÁCTICO VII: Haluros de alquilo. Sustitución nucleofílica. Eliminación
e) ¿Cuál es el producto principal de la siguiente reacción?
I
(CH3)3CO
temperatura
ambiente
O
f) ¿Cuántos potenciales productos de eliminación E2 se pueden formar al hacer reaccionar con NaOH/∆ al siguiente compuesto?
Formulelos.
H
H
Br
H
H Br
g) La cloración radicalaria (Cl2, hυ) no es muy selectiva. ¿Cuál de los siguientes compuestos dará la monocloración más selectiva?
5. Para los compuestos representados, indicar si reaccionarán, preferentemente, bajo condiciones SN1 (EtOH, ∆), o SN2 (KI/acetona,
temperatura ambiente). Indicar los productos resultantes y los mecanismos de los procesos.
b)
a)
c)
Br
Cl
Cl
d)
e)
Ph
Br
Br
PRÁCTICO VIII: Compuestos aromáticos
1. Para la siguiente secuencia sintética indique los productos A-E. Indique el mecanismo de A Æ B.
OCH3
H2SO 4 fum.
A
Br2 (1 eq.)
Fe
H3O
B
+
AlCl3
C
D
Cl
HNO3
H2SO4
E
O
2. Plantee una secuencia sintética para obtener con buen rendimiento cada uno de los siguientes productos, utilizando como material de
partida etilbenceno y los reactivos orgánicos e inorgánicos que considere necesarios.
Acido o-nitrobenzoico; Acido p-nitrobenzoico; Acido m-nitrobenzoico
3. (EXAMEN) a) Para cada una de las afirmaciones en la columna I, elegir un sustituyente de la columna II (X) que cumpla con la
descripción del compuesto formulado a la derecha de la tabla.
Columna I
Columna II (X)
a) X dona electrones por efecto inductivo
X
pero no dona ni acepta electrones por
-OH
resonancia.
b) X acepta electrones por efecto
-Br
inductivo y por efecto resonante.
c) X desactiva el anillo y dirige orto/para
-CH2CH3
en reacciones de SEAr
d) X acepta electrones por efecto
inductivo, dona electrones por efecto
-NO2
resonante y activa el anillo.
b) Indique cual es (X) de los anteriores en el siguiente caso. Proponga un mecanismo que explique esta reacción.
X
X
HNO3 (c)
H2SO4 (c)
NO2
4. a) Proponga estructuras adecuadas para compuestos aromáticos con la siguiente fórmula general: C7H9N, C6H3Cl2Br, C4H3NO3.
b) Calcule el NIC (número de instauraciones o ciclos) para nitrobenceno y benzonitrilo.
5. (EXAMEN) Dado los siguientes compuestos (A-F) indique explicando brevemente:
N
N
A
B
Br
OCH3
NO2
D
E
F
Br
C
a) ¿Cuál(es) sería(n) más reactivo(s) que el benceno frente a la nitración?
b) ¿Cuál(es) compuesto(s) dan sustitución en la posición meta del anillo cuando es(son) tratado(s) con Br2 en presencia de Fe.
c) Para alguno de los compuestos elegidos en la parte (a), describa el mecanismo de nitración.
6. Dadas las siguientes reacciones sobre el compuesto C:
a) Indique las condiciones de reacciones necesarias para obtener los compuestos (D), (E) y (F).
Br
Br
?
?
C
Br
F
D
?
Br
E
b) Clasifique cada uno de las reacciones de acuerdo al mecanismo de reacción involucrado en el proceso.
c) Plantee el mecanismo de reacción para la obtención de (E) a partir de (C).
PRÁCTICO VIII: Compuestos aromáticos
7. Proponga una ruta de síntesis del compuesto G a partir de tolueno, usando reactivos orgánicos e inorgánicos necesarios.
CO2H
NC
Br
G
8. A partir de benceno preparar:
Cl
Br
O2 N
NC
Cl
9. Proponga una secuencia sintética razonable para las siguientes transformaciones:
NH2
CO2H
NO2
Br
NO2
Br
CN
PRÁCTICO IX: Alcoholes, fenoles y éteres
1. Nombre los siguientes compuestos siguiendo las reglas I.U.P.A.C.:
O
OH
i)
ii)
iii)
OH
OH
OH
CH3O
iv)
OH
O(CH2)3CH3
2. Para los siguientes compuestos, analice la capacidad que poseen de establecer enlaces de hidrógeno inter e intramolecular:
a) Ácido 4-hidroxibenzoico; b) Ácido 2-hidroxibenzoico
3. Indique los productos formados en las siguientes reacciones:
i) KMnO4 / ∆
ii) neutral.
OH
A
KMnO4 / ∆
B
OH
OH
CrO3
C
H2SO4
OH
CrO3
D
H2SO4
PCC
OH
E
T. amb.
4. Determine la estructura de los compuestos indicados con la información que se aporta:
4.1. Un compuesto (A), ópticamente inactivo, que tiene formula molecular C4H10O no sufre oxidación con CrO3/H2SO4 pero
desprende hidrógeno al ser tratado con Na.
4.2. Un compuesto (B), ópticamente inactivo, que tiene formula molecular C4H10O no sufre oxidación con CrO3/H2SO4 pero no
desprende hidrógeno al ser tratado con Na.
4.3. Un compuesto (C), ópticamente activo, que tiene formula molecular C4H10O sufre oxidación con CrO3/H2SO4.
4.4. Un compuesto (D) que tiene formula molecular C6H6O se desprotona con Na reacciona por una SN2 con CH3Br para dar un
compuesto (E). El compuesto (E) tratado con HNO3 (c)/H2SO4 (c) genera mayoritariamente un producto (F) de C7H7NO3.
5. La reactividad de los alcoholes alifáticos difiere de la de los aromáticos (fenoles), indique si hay o no reacción en cada uno de los
casos y escriba los productos obtenidos (en los casos afirmativos).
CrO3
H2SO 4
?
OH
HCl
?
?
Na
?
CH3I
?
PCC
?
CrO3
OH
Na
H2SO4
HCl
?
?
CH3I
?
PCC
?
6. Formule un alcohol y el agente oxidante correspondiente que genere por oxidación el compuesto: Ácido 3-etil-2,2-dimetilpentanoico.
7. Explique a que se debe las siguientes propiedades físicas de los alcoholes:
a) El punto de ebullición del butano es -0.5°C, en tanto que el propanol es de 97°C.
b) Los alcoholes que presentan de 1 a 4 átomos de carbono presentan adecuada solubilidad en agua.
8. Plantee la reacción del propanol con cada uno de los siguientes reactivos:
a) K2Cr2O7/H2SO4/∆
b) Na(s)
c) H2SO4(c)/∆
d) HCl(c)
PRÁCTICO IX: Alcoholes, fenoles y éteres
9. Proponga una vía de síntesis para los siguientes compuestos a partir de fenol:
a) 2-Bromo-4-metilfenol
b) p-nitrofenol
c) p-isopropilfenol
10. Complete las siguientes reacciones con el producto orgánico principal:
a)
OH
1) NaOH
2)
A
Br
b)
OH
OCH3
CH3Cl
AlCl3
B
1) NaOH
2) CH3I
C
KMnO4
OH-
H3O+
D
HOOC
c)
G
OH
H
Br2/Fe
HNO3
H2SO4
E
+
Br2/Fe
F
PRÁCTICO X: Práctico de visualización tridimensional: Compuestos aromáticos. Ácidos carboxílicos y derivados
1. La piridina y el furano son compuestos heterocíclicos que se clasifican como aromáticos ya que se comportan químicamente
como el benceno:
O
N
Piridina (Py) Furano
Visualice la distribución electrónica que explica esta semejanza.
2. Frente a una reacción de SEAr se conocen los siguientes órdenes de reactividad y de orientación: anilina (orientador orto y para) >
benceno > nitrobenceno (orientador meta). Visualice este hecho.
3. Se conoce el siguiente orden de reactividad de derivados de los ácidos carboxílicos frente a nucleófilos:
Anhídrido acético > acetato de metilo > ácido acético
Explique este hecho experimental visualizando la distribución de cargas.
4. Un compuesto (A) de fórmula molecular C7H11NO2 puede ser alguno de los siguientes productos:
O
O2N CH3
NH2
O
O
H2N
HO CN
HO
OCH3
De (A) se sabe que desvía la luz polarizada y que los experimentos de difracción de Rayos X indican que el compuesto tiene
un enlace C-N que mide 1.17 Å.
a) Proponga cuál de las estructuras mostradas se corresponde con (A).
b) ¿Qué ocurre con (A) si es tratado en medio ácido acuoso y calor?
5. Estudie teóricamente el siguiente mecanismo. Analice cargas atómicas, distancias de enlace y geometrías.
d=
d=
O
CH3
d=
OCH3
OH
H+
q=
HO OH2
OH2
CH3
d=
OCH3
CH3
q=
abi
OCH3
CH3
d=
d=
O
CH3
OH
OH
H+
CH3
OH
OCH3
H
d=
ANALICE GEOMETRÍA
d=
HO OH
+
CH3OH
ANALICE GEOMETRÍA
PRÁCTICO XI: Ácidos carboxílicos y derivados. Aminas. Ácido-base
1. Nombre, siguiendo las reglas de I.U.P.A.C. los siguientes compuestos:
O
O
O
O
H
N
O
O
O
O
HO
O
O
O
2. Complete las siguientes secuencias de reacciones:
OH
?
LiAlH4
OH
?
O
?
?
SOCl2
Cl
NaCN
?
?
?
?
?
LiAlH4
?
?
1) CH3NH2
2) NaOH
acuoso
Neutralización
LiAlH4
COOH
CH3OH
LiAlH4
?
3. Un compuesto A, de fórmula C7H5N se calienta en medio ácido para dar un compuesto B, de fórmula C7H6O2. B reacciona con cloruro
de tionilo obteniéndose un compuesto C, muy reactivo. El compuesto C, tratado con D, de fórmula molecular C2H6O, da el compuesto E.
Nota: El compuesto B puede obtenerse a través de oxidación con KMnO4 y calor a partir de propilbenceno.
a) Escriba las estructuras de A, B, C, D, y E.
b) Escriba todas las reacciones involucradas.
4. Clasifique las aminas siguientes como primarias, secundarias o terciarias y nombre cada compuesto de acuerdo con las reglas
IUPAC.
NH2
NH2
N
H
N
5. La 4-metilpiperidina tiene un P.eb. más alto que N-metilpiperidina. Explique.
HN
CH3
4-Metilpiperidina
Peb= 129ºC
CH3N
N-M etilpiperidina
Peb= 106ºC
6. a) Diseñe una síntesis de o-bromoiodobenceno a partir de anilina.
b) Muestre cómo puede preparar m-isopropilnitrobenceno a partir de cumeno (isopropilbenceno).
7. Ordene en forma creciente la acidez de los siguientes compuestos: ciclohexanol, fenol, p-nitrofenol y ácido benzoico. Explique el
orden asignado.
8. Explique el orden de acidez de los siguientes compuestos.
O
Cl
OH
pKa = 2.86
OH
OH
OH
Cl
O
O
O
Cl
pKa = 4.05
pKa = 4.52
pKa =4.83
9. (EXAMEN) a) El aminoácido alanina (Ácido 2-aminopropanoico) puede existir bajo dos formas enantioméricas. Explique porqué y
formule ambos enantiómeros.
b) La alanina presenta una buena solubilidad en HCl dil y una buena solubilidad en NaOH dil. Explique, a través de reacciones, porqué
se da este tipo de solubilidades.
c) El punto de ebullición del éster etílico de la alanina (2-aminopropanoato de etilo) es menor que el punto de ebullición de la alanina.
Explique porqué.
d) Cuando la alanina reacciona con otro aminoácido, por ejemplo glicina (Ácido 2-aminoetanoico), se produce un enlace amida conocido
como enlace peptídico. Esquematice el tipo de enlace y los grupos funcionales involucrados para la generación del mismo, así como el
proceso.
PRÁCTICO XI: Ácidos carboxílicos y derivados. Aminas. Ácido-base
10. Complete las siguientes reacciones:
a)
COOH
SOCl2
OH
A
B
b)
O
O
+
c)
KMnO4/OH∆
OH
C
OH
O
D
SOCl2
E
NH3
F
11. (EXAMEN) El átomo de nitrógeno de la anilina es significativamente menos
reactivo como nucleófilo que el átomo de nitrógeno de una amina alifática
primaria. ¿Cuál es la explicación racional de esta observación?
12. (EXAMEN) Para el grupo funcional amina:
a) Formule una amina de origen natural
b) Indique si es posible que forme enlaces de hidrógeno intra e intermolecular. Si es posible cite ejemplos.
c) Indique ejemplo de las siguientes reacciones:
i) Acetilación de una amina primaria
ii) Formación de imina o bases de Schift
iii) Reacción de diazotación de aminas aromáticas
iv) Clasifique las aminas como ácidas, básicas o neutras y explique.
13. (EXAMEN) Ordene los siguientes grupos de compuestos según acidez creciente. Explique claramente su razonamiento.
i)
OH
OH
OH
NC
H3CO
ii)
O
Cl
O
Cl
OH
Cl
Cl
Cl
OH
OH
(X)
O
14. Ordene los siguientes grupos de compuestos en función de su basicidad, justificando su respuesta:
a)
NH2
NO2
NH2
O
H2N
N
H
H2N
H3CO
Cl
b)
NH2
NH2
H
N
NH2
H
N
CH3
PRÁCTICO XI: Ácidos carboxílicos y derivados. Aminas. Ácido-base
15. Ordene los siguientes grupos de compuestos en función de su acidez, justificando su respuesta:
a)
OH
OH
OH
OH
OH
CH3
NO2
b)
NO2
OH
O2N
OH
OH
NO2
16. a) Explique porqué el ácido m-metoxibenzoico es más fuerte que el ácido benzoico, mientras que el ácido p-metoxibenzoico es más
débil.
b) Busque una explicación para la siguiente diferencia de acidez:
O
OH
Ácido pirúvico
pKa = 2.49
O
OH
OH
Ácido láctico
O
pKa = 3.85
PRÁCTICO XII: Práctico de visualización tridimensional: Ácido-base. Compuestos bioorgánicos
1. Prediga el orden de acidez del los siguientes compuestos: ciclohexanol, fenol, 2,4-dinitrofenol, justificando el orden predicho.
2. Explique los siguientes hechos experimentales:
a) 4-Metoxipiridina es más básica que Piridina
b) Anilina es más básica que p-Bromoanilina
c) La basicidad de B es menor que la de A:
N
N
A
O
B
O
3. Visualizar la influencia de la estereoquímica de una molécula orgánica con respecto a un receptor biológico. ¿Qué importancia
bioquímica tiene la estereoquímica de las moléculas orgánicas?
4. Visualizar la interacción mediante enlaces de hidrógeno entre dos bases de ADN doble hebra: Guanina y Citosina. Visualizar la
interacción entre 2 pares de bases adyacentes en una secuencia de ADN doble hebra. ¿De qué tipo de interacciones se tratan?
5. Visualizar una cadena de ADN dextrógira y levógira como ejemplo de quiralidad resultante de disposición macromolecular.
6. Visualizar la influencia de dobles enlace en ácidos grasos, y un componente de las membranas biológicas, la fosfatidilserina.
a) ¿Que tipos de ácidos grasos encuentra en la fosfatidilserina?
¿Cómo afecta la presencia de dobles enlaces a las propiedades físicas y bioquímicas de los lípidos?
PRÁCTICO XIII: Aldehídos y cetonas. Compuestos polifuncionales
1. Nombre, siguiendo las reglas de I.U.P.A.C., los siguientes compuestos:
O
Br
O
OH
CHO
CH3
2. Explique el siguiente orden experimental de reactividad de aldehídos frente a nucleófilos:
CF3
CHO
CHF2
>
CHO
CH2F
>
>
CHO
CH3
CHO
3. Para las siguientes reacciones indique los productos obtenidos, así como el mecanismo de obtención de C.
i) LiAlH4 / Et2O
A
ii) H3O+
CrO3 / H+
O
OH
OH
B
/ H+
C
H
NH2OH / H+
D
4. Indique los productos de las siguientes reacciones, así como el mecanismo de obtención de (A).
Propanal
2-butanona
i) CH3MgBr / Et2O
ii) H3O
(A)
+
i) φMgBr / Et2O
(B)
ii) H3O +
5. Un compuesto (A) de fórmula general C8H16 se somete a ozonólisis reductiva, rindiendo dos compuestos (B) y (C). De (B)
se conoce que es ópticamente activo y da reacción positiva de Tollens. De (C) se sabe que es ópticamente inactivo, da
negativa la reacción de Fehling y positivo el ensayo de iodoformo. Deduzca las estructuras de (A), (B) y (C) que cumplan con
dichos resultados.
6. Un compuesto D (C4H8O) reacciona con NH2OH, dando una oxima. Además se sabe que al reaccionar con el reactivo de
Grignard CH3MgBr, se obtiene un alcohol secundario de fórmula C5H12O ¿Cuál es su estructura? Plantee su razonamiento y
escriba las reacciones involucradas.
7. (EXAMEN) Dado 3 isómeros A, B y C de fórmula molecular C8H8O2.
i) B se reduce para dar un compuesto E sólo por tratamiento con LiAlH4, mientras que Ay C reaccionan con NaBH4 para dar
los productos D y F, respectivamente.
ii) C da reacción de haloformo positiva.
iii) D, E y F reaccionan con PCC para dar los productos de oxidación C, G y H respectivamente.
iv) A, G y H reaccionan con el reactivo de Fehiling.
Formule las estructuras de A a H, indicando que tipos de isómeros son A, B y C. Explique brevemente su razonamiento para
llegar a las estructuras de los compuestos indicados.
8. (EXAMEN) Proponer las estructuras de los productos intermedios y finales (A) hasta (E). Esquematice el mecanismo de
obtención de (E) a partir de (D).
1)
1-Bromobutano
Mg
Et2O
3 CHO
(D)
2) H3O+
KOH, H2O, T.A.
(A)
Na
(B)
Br
(C)
C6H14O
(E)
C9H20O
PRÁCTICO XIII: Aldehídos y cetonas. Compuestos polifuncionales
9. (EXAMEN) a) Complete la siguiente secuencia de reacciones con productos:
H3O+
CrO3
H2SO4
A
CH3CH2NH2
H+
B
C
b) Mecanismo de obtención de (C) a partir de (B)
c) ¿cuál de los siguientes agentes (a la izquierda) elegiría para llevar a cabo las reacciones indicadas (a la derecha)? Asigne y explique
brevemente.
O
O
O
OH
LiAlH4/Et2O
OH
O
O
O
OEt
OEt
NaBH4/Et2O
OH
O
KMnO4/frío
O
OH
OH
+ EtOH
OEt
10. (EXAMEN) a) Complete la secuencia con los productos (Y), (Z) y (W).
O
Cl
OCH3
H2 O
T.A.
PCC
(Y)
C4H8O3
i) CH3MgBr (exc)
(Z)
C6H6O3 ii) neutraliz.
(W)
C6H4O2
b) Indique el mecanismo de obtención de (W) a partir de (Z).
Compuestos polifuncionales:
1) Nombre, siguiendo las reglas de I.U.P.A.C., los siguientes compuestos:
O
O
O
H
H3CO
HO
O
OCH3
NH2
O
O
O
CN
N
OH
OH
OH
H
2) Indique, cuando corresponda, los productos formados en las siguientes reacciones:
i) NaBH4
O
H
?
OEt
?
ii) H3O+
H2/Pd
T.A.
H3C
i) LiAlH4/Et2O
ii) H3O+
H
?
3) Indique en cada uno de los siguientes compuestos cual o cuales de las interacciones electrostáticas (enlace de hidrógeno, fuerzas de
Van der Waals, interacciones iónicas, interacciones dipolo-dipolo) posee cada una de las siguientes sustancias en su estado líquido
puro.
O
O
O-K+
HO
OCH3
NH2
PRÁCTICO XIII: Aldehídos y cetonas. Compuestos polifuncionales
4) Complete con reactivos y productos las siguientes reacciones:
OH
N
H
?
O
H
H
O
N
H
CH3
CH3
i) LiAlH4/Et2O
ii) neutralización
(A)
O
K2Cr2O7/H+
O
H
?
(B)
N
H3CO
CH3
O
5) (EXAMEN) a) Complete las secuencias de reacciones con productos:
O
O
HO
OCH3
(I)
OH
i) CH3MgBr (2 eq)
A
ii)
neutraliz.
C7H12O4
H+
B
C8H16O3
H3O+
B
C6H12O2
OH
O3
Zn/HCl
D
C7H12O3
SOCl2
KOH
E
∆
C7H11ClO2
F
C7H10O2
(II)
b) Indique el mecanismo de la transformación de (I) en (A)
c) Nombre utilizando las reglas IUPAC el compuesto (I).
6) (EXAMEN) a) El ácido acetilsalicílico (principio activo de la Aspirina) introducido por Hoffman en 1898, es el analgésico y
antiinflamatorio más recetado en el mundo. En el siguiente esquema se representa una posible secuencia sintética para la obtención del
mismo, indique los reactivos y productos de A a E.
OH
OH
o-Nitrofenol
(A)
NH2
B
COOH
D
i) NaNO2/HCl/0ºC
C
C7H5NO
ii) CuCN
E
OAc
COOH
Ácido acetilsalicílico
b) Detalle el mecanismo de obtención de ácido salicílico a partir de ácido acetilsalicílico según:
OAc
OH
COOH
H3O+
COOH
∆
c) El ácido acetilsalicílico es más o menos soluble en agua que el ácido salicílico. Explique esta diferencia de solubilidad.