Universidad Nacional Experimental“Francisco de Miranda”

Área de TecnologíaDepartamento de Química

Programa de Ingeniería QuímicaQuímica Orgánica I

Realizado por:Ing. Angie Díaz

Ing. Marisabel PiñaIng. Norma RomeroIng. Susana Herrera

Punto Fijo, Noviembre 2011

Guía de EjerciciosUnidad I. Estructura de los Compuestos Orgánicos

1. ¿Cuáles son los factores que determinan el tipo de hibridación de un átomo dado?

2. Represente gráficamente la geometría de los orbitales atómicos puros (s y p) y de los tres tipos de orbitales atómicos híbridos (sp, sp2 y sp3).

3. Seleccione aquel compuesto que contenga átomos que presente los tres tipos de hibridación (sp, sp2 y sp3). Justifique su selección.

a. 1-penten-3-ol b. 3-metil-2-penteno

c. 2-butinod. 3-oxo-butanonitrilo

4. Dado el siguiente compuesto

a. Seleccione en él, tres átomos que presenten cada uno un tipo de hibridación diferente (sp, sp2 y sp3). Justifique su selección.

b. Identifique la(s) familias presentes. Justifique su respuesta.

5. Complete la siguiente tabla

Fórmula Semi-desarrollada Fórmula Condensada Fórmula de Líneas y ángulos

CH3(CH2)3CHO

CH3CH CHCC

CH3

CH3

CCCH2NH

O

CH2CH2OCH3

CH2 CHCHCH2CH3

OH

CHCCH2C

O

N

CH3COCH2CH(CH3)CH2COOH

CH3CH2NHCH3

6. ¿Por qué en un compuesto puede existir polaridad de enlace y sin embargo no presentar polaridad de molécula? Dé un ejemplo de un compuesto de este tipo.

7. Describa cuál es la diferencia entre las fuerzas intermoleculares: Van Der Waals, Dipolo-Dipolo y Puente de Hidrógeno y dé un ejemplo de cada fuerza.

8. Mencione los factores que afectan las propiedades físicas (punto de fusión, punto de ebullición y solubilidad).

9. Para los siguientes compuestos de masa molar semejante

a. Alcohol isopropílico b. Isobutileno c. trimetilamina

(CH3)3N

a. Indique si son polares o no polares. Justifique su respuesta.b. Indique el tipo de fuerza intermolecular presente en cada uno de ellos. Justifique su respuesta.c. Indique si son solubles o no en solventes polares, en caso de no serlo proponga un solvente

adecuado.d. Ordene los compuestos en forma ascendente de acuerdo al punto de ebullición. Justifique su

respuesta.

CH3CHOH

CH3

CH2 = CCH3

CH3

Guía de Ejercicios Unidad II. Nomenclatura e Isomería de Compuestos Orgánicos

1. De los siguientes compuestos, seleccione aquel que contenga, por lo menos, un carbono de cada tipo (1°,2°, 3° y 4°).

a. Alcohol ter-pentílicob. Isobutilenoc. 2,2,6-trimetil-3-heptinod. n-butil isopropil cetona

2. Para el compuesto que se muestra a continuación, identifique los grupos alquilo (n-, iso, sec, ter- y neo) presentes, luego dé nombre al compuesto.

3. En el siguiente cuadro, indique para cada familia las reglas de nomenclatura en que difieren con respecto a las de los alcanos:

Familia de Compuesto Orgánico

Reglas de Nomenclatura IUPAC

Alquenos

Alquinos

Alcoholes

Éteres

Aldehídos

Cetonas

Ácidos Carboxílicos

4. Represente la estructura y dé el nombre común de los siguientes compuestos:

a. 2-metil propeno b. Cloro eteno

c. 2-en-1-propanol d. Isopropil benceno

e. Bromo fenil metano f. 2,2-dimetil butano

g. 2,8,8-trimetil-4-nonino h. 2,4,4-trimetil-3-hexanona

i. Ácido pentanoico j. 2,3-dimetil hexanal

CH2 = CH C CH2 CH CH CH CH CH2 CH2 CH C ≡ CH

CH3 CH2 CH2 CH

CH3

CH3 CH2 CH

CH3

CH CH3 CH2

CH3

CH3 C CH3

CH3

CH2 CH2 CH3

CH CH3 CH3

CH3 C CH3

CH3

CH2

5. Suponga que tiene un compuesto orgánico con los grupos funcionales pertenecientes a las siguientes familias: alcanos, cetonas, aminas, alquenos, alcoholes, éteres, alquinos, halogenuros de alquilo, nitrilos, ácidos carboxílicos, aldehídos, ésteres, aromáticos. ¿Qué criterio aplicaría para darle nombre?

6. Para el siguiente compuesto:

6-ter-butil-4-cloro-10-metil-2-metoxi-8-oxo-10-n-propil-7-vinil-5-(1,2-dimetilpropil) -9-dodecanol

a. Identifique el (los) error (es) cometido (s) al nombrarlo.b. Dé el nombre correcto

7. Complete la siguiente tabla

Formula estructural Nombre IUPAC Nombre Común

8. Trace una línea desde cada compuesto de la tabla A con su isómero correspondiente de la tabla B. Luego, indique el tipo de isomería que presenta cada par.

TABLA A TABLA B

Alcohol isobutílico 2-metil-1-propanol

Neopentano Ciclopentano

1-butino Isopropil metil éter

2-metil-2-propanol Isopentano

Isopentileno Dimetilacetileno

Guía de Ejercicios Unidad III. Alcanos y Cicloalcanos

1. Seleccione aquellos compuestos que, según su fórmula general, son alcanos o cicloalcanos.a. C6H12

b. C6H8

c. C6H10

d. C6H6

e. C4H10

f. C3H8

g. C3H6

2. Partiendo de los compuestos dados e incluyendo condiciones de reacción y reactivos necesarios,

sintetice: 2,3-dimetilpentano

a. 2-bromo-2,3-dimetilpentanob. 2,3-dimetil-1-pentenoc. 1-cloro-2,3-dimetilpentanod. 3-bromo-2-metilpentanoe. 2-cloro-3-metilpentano

3. Desarrolle el mecanismo de la reacción de bromación del isobutano. ¿cuántos productos isómeros se obtienen? ¿por qué? ¿cuál es el producto que se genera en mayor proporción?

4. Entre los siguientes mecanismos propuestos para la cloración del etano, indique cuál es el que realmente se lleva a cabo y diga por qué:

4.1. a. CH3 – CH3 CH3 – CH2

b. CH3 – CH2 + Cl – Cl CH3 – CH2Cl + Cl

c. Cl + CH3 – CH3 H – Cl + CH3 – CH2

4.2. a. Cl – Cl 2 Cl b. Cl + CH3 – CH3 CH3 – CH2 + H – Cl

c. CH3 – CH2 + Cl – Cl Cl + CH3 – CH2Cl

5. Obtenga los productos pedidos, partiendo del reactivo dado para cada caso:a. isopentano a partir del 3-metil-1-butenob. etilciclopentano a partir del 3-etilciclopentenoc. 2,2-dimetilbutano a partir del isobutano

Recuerde incluir los reactivos y condiciones necesarias para obtener el producto deseado.

6. Proponga los reactivos y condiciones apropiadas para obtener neohexano, por medio de:a. Reducción de un halogenuro de alquilo con metal y ácido.b. Acoplamiento de halogenuros de alquilo.

7. Un compuesto A es sometido a cloración en presencia de rayos UV, generando cuatro productos: B, C, D y E. Uno de ellos, el compuesto E, es el 2-cloro-2-metilbutano, el cual reacciona con litio dando un compuesto F, que al mezclarse con el reactivo G, forma un compuesto organocúprico H. Finalmente, H

uv •

• •

• •

• •

• •

uv •

reacciona con cloruro de etilo para dar un compuesto I. Represente la secuencia de la reacción e indique qué estructura y nombres corresponden a los compuestos A, B, C, D, F, G, H e I.

Guía de Ejercicios Unidad IV. Halogenuros de Alquilo

1. Identifique el tipo de halogenuro de alquilo (1°, 2°, 3°) representado por cada uno de los siguientes compuestos:

a. Fluoruro de neopentilob. 2-cloro-3-metilbutanoc. Yoduro de alilod. Bromuro de isopropiloe. 2-flúor-2-metilbutano

2. ¿De qué manera influye el tipo de halogenuro que se emplea en una reacción de sustitución nucleofílica?

3. Ordene de forma decreciente los siguientes halogenuros de acuerdo a su polaridad:

a. Yoduro de metilob. Bromuro de metiloc. Fluoruro de metilod. Cloruro de metilo

4. Ordene las siguientes series de compuestos de forma ascendente de acuerdo a su punto de ebullición:

a. Cloruro de secbutilo, 2-cloro-2-metilpropano, 1-cloro-butanob. Bromuro de etilo, yodoetano, cloruro de etilo

5. Utilizando solamente los reactivos que se muestran en la tabla, obtenga los cuatro tipos de halogenuros butílicos (al menos un yoduro), considerando las condiciones necesarias.

Lista de reactivosHBr 1-buteno

Propeno 2-metil-1-propanolAlcohol metílico Br2

Propano CuIAcetona Eteno

NaI NaLi PCl3

Nota: No debe quedar ningún reactivo sin utilizar, al finalizar el ejercicio.

- Tomando en cuenta el rendimiento de las reacciones propuestas, ¿qué recomendaciones daría en cuanto a los reactivos suministrados?

6. Ordene los compuestos obtenidos en la pregunta anterior (5), según su reactividad para cada uno de los mecanismos de sustitución (SN2 y SN1). Justifique su respuesta.

7. Muestre la reacción que se lleva a cabo entre 2-cloro-3-metilbutano y etanol e identifique sustrato, nucleófilo, producto y grupo saliente. Además, responda las siguientes interrogantes:a. ¿por cuál mecanismo se lleva a cabo la reacción?b. ¿cómo se ve afectada la velocidad de la reacción al aumentar la concentración del nucleófilo?

8. Para cada una de las siguientes series de compuestos, justifique por cuál mecanismo procedería la reacción, con cuál sustrato ocurriría más rápido y proponga un solvente apropiado para el mismo:

a. CH3Br + NaCN ó

CH3I + NaCN

b. CH3CH(Cl)CH2CH3 + CH3CH2OH ó

CH3CH(I)CH2CH3 + CH3CH2OH

9. Dados los siguientes reactivos indique, según el mecanismo por el cual procedería, los productos de reacción. Recuerde incluir los nombres de cada compuesto.a. Bromuro de metilo + CH3ONa/Acetonab. 2-cloro-3,3-dimetilbutano + CH3CH2OHc. Yoduro de isopropilo + CH3COOHd. 2-cloro-3,3-dimetilbutano + NaOH/DMFe. Bromuro de t-butilo + H2O

10. Mencione ensayos de laboratorio sencillos en los que tanto el cloruro de n-butilo como el n-butano, muestran el mismo comportamiento y, por lo tanto, no es posible diferenciarlos. Además diga cuáles ensayos son apropiados para distinguir ambos compuestos.

Guía de Ejercicios Unidad V. Alquenos

1. Seleccione aquellos compuestos que cumplan con la fórmula general de los alquenos ó cicloalquenos.

a. C6H6 b. C6H12 c. C6H14 d. C6H10 e. C5H10 f. C5H8 g. C5H12

2. Para los alquenos seleccionados en la pregunta anterior, desarrolle las fórmulas semidesarrolladas de todos los posibles isómeros estructurales e isómeros geométricos (cis-trans).

3. Desarrolle el mecanismo apropiado para la obtención de alquenos a partir de:

a. 2-butanolb. 3,3-dimetil-2-butanolc. 1-cloropentanod. 2-cloro-2-metilbutano

4. Un compuesto insaturado A, de fórmula C4H8, se hace reaccionar con HBr y se obtiene un compuesto B. Este último compuesto se acopla con cloruro de etilo, bajo las condiciones apropiadas, para obtener el compuesto C. Por cloración, el compuesto C genera tres productos orgánicos (D, E y F). De esos tres compuestos seleccione aquel que por deshidrohalogenación genere como productos 2,3-dimetil-1-buteno y 2,2-dimetil 2-buteno.

5. De los alquenos obtenidos en la pregunta anterior. ¿Cuál es el producto principal y por qué?

6. Escriba la estructura del producto o productos principales obtenidos a partir del 3-propil-2-hexeno, bajo cada una de las condiciones siguientes:

H2/Pd KMnO4 diluído frío O3

Cl2 en CCl4 a 0ºC HBr HBr,

ROOR Zn

7. Un estudiante de Laboratorio de Química Orgánica I al desarrollar la práctica de Caracterización de alcanos y alquenos, obtuvo como resultado lo siguiente:

Ensayo Muestras

Br2/CCl4 Reactivo de Baeyer H2SO4ConcOscuridad Luz U.V

A Negativo Positivo Negativo NegativoB Positivo Positivo Positivo Positivo

De acuerdo a los resultados obtenidos ¿Cuál considera usted que es el alcano y cuál el alqueno? Justifique su respuesta mostrando las reacciones asociadas. Adicionalmente, indique cuál es el cambio físico que se observa en los ensayos que resultaron positivos.

8. Trace una línea desde cada sustrato que se muestra en la tabla A hasta el reactivo apropiado de la tabla B, donde se vea favorecido el mecanismo de eliminación sobre el de sustitución.

TABLA A TABLA B

3-cloro-2,2,4,4-tetrametilpentano Alcohol terbutílico

3-cloro-2,2,4-trimetil-pentano LDA

Nota: Especifique el producto principal en cada caso y si el mecanismo es unimolecular o bimolecular.

9. Sabiendo que se tienen los siguientes sustratos: bromuro de secbutilo y cloruro de terpentilo.

Proponga los reactivos apropiados para que el mecanismo de sustitución se vea favorecido sobre el mecanismo de eliminación.

Guía de Ejercicios Unidad VII. Compuestos Aromáticos

1. Se tienen tres matraces en el laboratorio, uno con ciclohexeno, otro con benceno y el último con tolueno. Indique los resultados en cada matraz al realizar los siguientes ensayos químicos. Diga si alguno de estos ensayos permitirá diferenciarlos.a. Adicionar 5mL de agua destilada.b. Adicionar KMnO4, alcalino y frío. c. Adicionar KMnO4, ácido y caliente. d. Adicionar Br2/CCl4.

2. Desarrolle la serie de reacciones que deben llevarse a cabo para obtener el producto pedido. Considerando que sólo se tienen los reactivos orgánicos dados. a. Ácido 3-cloro-5-nitrobenzoico a partir de Tolueno. b. Ácido 2-cloro-4-terbutilbenzoico a partir de Ácido bencenosulfónico e isobutano.

3. ¿Por qué el metil benceno reacciona con el reactivo de Baeyer mientras que el ter-butilbenceno, no?, siendo ambos compuestos aromáticos con cadenas laterales.

4. ¿Por qué el ácido bencenosulfónico ante una reacción de sustitución electrofílica aromática, reacciona más lento que el benceno y éstos, a su vez, más lento que el fenol?

5. ¿Por qué el tolueno por cloración puede generar como productos el cloruro de bencilo ó los isómeros orto y para clorotolueno? Justifique su respuesta mostrando las reacciones asociadas con las condiciones apropiadas para cada caso.

6. Para la siguiente serie de reacciones, muestre las estructuras de los compuestos representados por las letras A, B, C, D, E, F, G y H.

2H2SO4concB

Clo

ruro

de

Etilo

F

eCl 3

C

Cloruro de n-propilo FeCl3

KM

nO4 /

H2O

/ H

+

A

Br 2

KM

nO4 /

H2O

/ H

+

F

D G Cloruro de Metilo FeCl3 H

E

Cl2

FeCl3