Química Orgánica II. Alcoholes, Aldehídos y Grupo Acilo

FCQ-UACH                                                                                     M.C.Q. Héctor Mario Heras Martínez[pic 1]

Química Orgánica II.                                                                   Alcoholes, Aldehídos y Grupo Acilo

Parte I: Reacción con alcoholes

1. Describa brevemente los compuestos organometálicos y como funcionan en las reacciones orgánicas.
2. ¿Qué son los alcóxidos? Describa brevemente el método de preparación, dibuje el mecanismo de reacción.
3. Describa brevemente en que consiste lo siguiente, enseguida dibuje al menos 3 ejemplos y su mecanismo de reacción.

• Oxidación de alcoholes (Aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos)
• Reducción de alcoholes (Pasos de la reducción)
• Esterificación con alcoholes
• Estretificación (carboxilación, tosilatos)
• Síntesis de Williamson
• Preparación de un haluro de alquilo a partir de un alcohol

1. ¿Cómo se prepara un reactivo de Grignard? Describa brevemente:

• Aplicaciones y usos
• Funciona como base o nucleófilo
• ¿Que se produce de la reacción de un Grignard con una cetona?
• ¿Y con un aldehído?
• ¿Y con un ácido carboxílico? ¿Se lleva a cabo la adición de un grupo alquilo al ácido o que reacción sucedería? Describa brevemente que sucede y dibuje los posibles productos.

1. Utilizando la regla de Pearson, describa:

• Cómo funcionan las reacciones químicas
• Qué especies pueden reaccionar (Duros y blandos)
• ¿Cómo relaciona la electrofilidad y nucleofilidad con la regla de Pearson?
• Como se relaciona la basicidad en compuestos metálicos y organometálicos. Describa brevemente el suceso y dibuje al menos 3 ejemplos.
• Como se relaciona la acidez en compuestos metálicos y organometálicos. Describa brevemente el suceso y dibuje al menos 3 ejemplos.

Oxidación

1. Cuáles son los principales grupos de alcoholes
2. ¿Cuántos estados de oxidación presenta un alcohol primario?

• ¿Y uno secundario?
• ¿Y uno terciario?

1. ¿Cuáles son los principales métodos de oxidación de alcoholes? Dibuje la estructura de al menos 3 compuestos.
2. ¿Cuáles son los principales métodos de reducción de alcoholes?
3. ¿Qué productos se pueden obtener a partir de alcoholes?
4. ¿Cuál es el mecanismo de reacción del reactivo de Jones?
5. ¿Cuál es el mecanismo de reacción del reactivo de Swern?
6. ¿Cómo funciona la oxidación con el KMnO4, es selectiva para determinados grupos funcionales o no?

• ¿Y con HClO, es selectiva o no?

1. ¿Qué es el PCC y cuál es su mecanismo de reacción, es selectivo para un grupo funcional en específico o no?

Reducción

1. ¿Como es una adición de hidrógenos utilizando metales?
2. ¿Cómo es una hidrogenación catalítica?
3. ¿Cuáles son los principales reactivos para una reducción (adición de hidrógenos)?
4. ¿Para que sirve el NaBH4? Dibuje el mecanismo de reacción
5. ¿Para qué sirve el LiAlH4? Dibuje el mecanismo de reacción
6. En cuestión de la adición del borano, ¿Cómo funciona y cuál es su mecanismo de reacción? Dibuje detalladamente cada paso.
7. Describa brevemente la reducción de Clemmensen, ¿Para que funciona, es selectiva para grupos funcionales en particular o no?
8. Describa brevemente la reducción de Wolf-Kishner, ¿Para que funciona, es selectiva para grupos funcionales en particular o no?

Parte II. Introducción y propiedades de aldehídos y cetonas (Grupo carbonilo).

1. Explique qué es un grupo carbonilo.
2. Explique que es un grupo acilo.
3. Describa la estructura del grupo carbonilo (Hibridación, polarización de enlaces y reactividad).
4. Describa que es un aldehído y una cetona, posteriormente use tres ejemplos de cada uno para ilustrarlos.
5. ¿Por qué es importante el estudio de aldehídos y cetonas?
6. Explique por qué los aldehídos y cetonas tienen puntos de ebullición más altos que los hidrocarburos y éteres de masas moleculares similares.
7. Explique por qué los aldehídos y cetonas tienen puntos de ebullición menores que los alcoholes de masas moleculares similares.
8. Explique por qué, aunque los aldehídos y cetonas en estado puro no pueden formar puentes de hidrógeno, sí pueden actuar cómo aceptores de enlaces por puentes de hidrógeno.
9. Explique por qué los aldehídos y cetonas son buenos disolventes de sustancias como alcoholes y son solubles en agua.
10. Investigue las reglas de nomenclatura para aldehídos y cetonas.

Parte III. Reacciones de los aldehídos y las cetonas. Nota: Para resolver esta parte, deberá leer el capítulo 13 del libro Química orgánica de Paula Yurkanis y el capítulo 18 del libro química orgánica de L.G. Wade.

1. Explique de qué forma reaccionan los aldehídos y cetonas con los reactivos organometálicos, indique el producto de reacción y utilice un ejemplo para mostrar el mecanismo involucrado.
2. Explique de qué forma reaccionan los aldehídos y cetonas con los hidruros, indique el producto de reacción y utilice un ejemplo para mostrar el mecanismo involucrado.
3. Explique que es un hidrato y utilice dos ejemplos para ilustrarlos.
4. Explique de qué forma reaccionan los aldehídos y cetonas con el agua, indique el producto de reacción y utilice un ejemplo para mostrar el mecanismo involucrado. ¿Cuál es la diferencia entre emplear condiciones ácidas o básicas?
5. Explique que es un acetal y utilice dos ejemplos para ilustrarlos.
6. ¿Por qué son importantes lo acetales?
7. Explique de qué forma reaccionan los aldehídos y cetonas con alcoholes, indique el producto de reacción y utilice un ejemplo para mostrar el mecanismo involucrado. ¿Por qué la reacción debe efectuarse bajo condiciones ácidas? ¿Por qué no se puede llevar a cabo la reacción bajo condiciones básicas?

Parte IV. Ejercicios.

1. De acuerdo con sus conocimientos de nomenclatura química orgánica (adquiridos en su curso de química orgánica I) nombre los siguientes aldehídos y cetonas según las reglas de la IUPAC.

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1. Dibuje la estructura de los siguientes aldehídos y cetonas.

1. (S)-3,3-dibromo-4-etilciclohexanona.
2. 2,4-dimetil-3-pentanona.
3. (R)-3-Bromobutanal.

1. Compuestos con dos grupos cetónicos son llamados alcanodionas, tal como el ejemplo que se muestra a continuación.

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Basándose en esa información, nombre los compuestos siguientes.

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1. ¿Qué productos se formará cuando los siguientes compuestos reaccionan con CH3MgBr, seguido por la adición de un ácido? Proponga un mecanismo para explicar su formación.

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1. ¿Con qué reactivos de Grignard, aldehído o cetona propondría obtener los siguientes productos? Proponga un mecanismo de reacción para explicar su formación.

1. 3-metil-3-pentanol.
2. 1-fenil-1-butanol.
3. 2-butanol.

1. Seleccione un reactivo de Grignard y una cetona que pueda emplearse para producir los siguientes compuestos. Proponga un mecanismo de reacción.

1. 3-metil-3-pentanol.
2. 1-etilciclohexanol.
3. Trifenilmetanol.
4. 5-fenil-5-nonanol.

1. Proponga tres conjuntos de reactivos distintos (cada conjunto formado por un compuesto carbonílico y un reactivo de Grignard) que se puedan usar para preparar los siguientes alcoholes terciarios.

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1. A partir de los conocimientos adquiridos en el laboratorio de química orgánica y en las unidades anteriores, muestre cómo podría preparar 1-butilciclohexanol utilizando el compuesto carbonílico de su preferencia y cualquier alcohol que le sirva como reactivo de partida. Nota: No olvide especificar las condiciones de la reacción.
2. A partir de los conocimientos adquiridos en el laboratorio de química orgánica y en las unidades anteriores, muestre cómo podría preparar 2-pentanol utilizando el compuesto carbonílico de su preferencia y cualquier alcohol que le sirva como reactivo de partida. Nota: No olvide especificar las condiciones de la reacción.
3. A partir de sus conocimientos adquiridos en el laboratorio de química orgánica y en las unidades anteriores, Identifique los reactivos que pueden ser utilizados para llevar a cabo las transformaciones siguientes. Adicionalmente proponga un mecanismo de reacción para explicar su formación.

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1. Prediga el producto principal en cada una de las siguientes reacciones. Además, muestre un mecanismo que permita explicar su formación.

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1. ¿Qué alcoholes se obtienen por la reducción de los compuestos siguientes con borohidruro de sodio? Proponga un mecanismo de reacción para explicar su formación.

1. 2-metilpropanal.
2. Ciclohexanona.
3. Benzaldehído.
4. Acetofenona.

1. ¿Qué compuesto carbonílico propondría para obtener los siguientes alcoholes por reducción con LiAlH4 o NaBH4?

1. 1-butanol.
2. 2-pentanol.

1. Proponga un mecanismo para explicar la formación del siguiente producto de reacción.

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1. Un tipo especial de éteres son los hemiacetales (la mitad de un acetal), los cuales se obtienen con la adición de sólo un equivalente de alcohol. Tomando como base esa información, proponga un mecanismo para la obtención de los siguientes productos.

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1. Proponga un mecanismo que explique la formación de los siguientes acetales.

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1. Indique cuales son los productos de las reacciones siguientes y proponga un mecanismo que permita explicar su formación. En todos los casos hay presentes trazas de ácido.

1. Ciclopentanona + etilamina
2. Ciclopentanona + dietilamina
3. Acetofenona + hexilamina
4. Acetofenona + ciclohexilamina

1. Indique el producto que se forma en cada una de las reacciones siguientes.

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1. Proporcione las estructuras de los compuestos con carbonilo y la amina usada para formar las siguientes iminas.

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1. La carvona es el constituyente principal del aceite de hierbabuena, ¿Qué productos esperaría de la reacción de la carvona con los siguientes reactivos?

1. LiAlH4, después H3O+
2. CH3NH2
3. C6H5MgBr, después H3O+
4. HOCH2CH2OH, HCl

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1. Muestre como podría llevar a cabo las siguientes síntesis. Si lo considera necesario, puede usar reactivos adicionales.

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1. Problema objetivo. El tamoxifeno es un fármaco utilizado en el tratamiento de cáncer de mama. ¿Cómo prepararía el tamoxifeno a partir de benceno, la siguiente cetona y cualesquiera otros reactivos necesarios?

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