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 moléculamás 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 actúanunicamente en las reacciones radicálicas. Ejemplos: H· ; CH3· ; CH3-CH2· ; Cl· …- Reactivos nucleófilos, son iones negativos o moleculas que se caracterizan por tener uno o más pares deelectrones sin compartir; tienden a ceder ese par electrónico atacando a zonas del sustrato con defecienciaelectrónica.- Reactivos electrófilos, son sustancias deficitarias de electrones, o con orbitales externos vacíos, por lo quepueden 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: CH3-CH2Br + NaOH CH3-CH2-OH + NaBr

b) Formación de aminas primarias: R-X + NH3 R-NH2 + HX

Ejemplo: CH3-CH2-CH2Cl + NH3 CH3-CH2-CH2-NH2 + HCl

c) Formación de aminas sustituidas: R-X + R’-NH2 R-NH-R’ + HX

Ejemplo: CH3-CH2Br + CH3-NH2 CH3-CH2-NH-CH3 + HBr

d) Formación de nitrilos: R-X + KCN R-CN + KX

Ejemplo: CH3-CH2-CH2Cl + KCN CH3-CH2-CH2-CN + KCl

e) Formación de éteres: R-X + R’-OH R-O-R’ + HX

Ejemplo: CH3-CH2-CH2Cl + CH3OH CH3-CH2-CH2-O-CH3 + HCl

f) Formación de ésteres: R-X + R’-COOH R-OOC-R’ + HX

Ejemplo: CH3-CH2I + CH3-COOH CH3-CH2-OOC-CH3 + HI

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA EN ALCOHOLES:

g) Formación de halogenuros de alquilo: R-OH + HX R-X + H2O

Ejemplo: CH3-CH2-CH2OH + HCl CH3-CH2-CH2-Cl + H2O

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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: H2SO4

+ HNO3 NO2 + H2O

i) Halogenación:

FeBr3

+ Br2 Br + HBr

h) Alquilación (Friedel-Crafts):

AlCl3

+ R-Cl R + HCl

g) Acilación (Friedel-Crafts):

AlCl3

+ 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 seratacados más fácilmente por diversos reactivos, provocando la ruptura de dicho enlace y la posteriorformación de dos enlaces sencillos.

X Y

C C + X-Y C C

X Y C C + X-Y C C

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 seobtiene 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 talmanera que la parte electropositiva del reactivo se adiciona al átomo de carbono más hidrogenado.

a) Adición electrofílica de hidrógeno:Pt

Ejemplo: CH3-CH=CH2 + H2 CH3-CH2-CH3

Estas reacciones son favorables desde el punto de vista energético pero muy lentas. Es por esto quenormalmente se realizan en presencia de catalizadores metálicos.

b) Adición de halógenos:

Ejemplo: CH3-C C-CH3 + Br2 CH3-Cbr=CBr-CH3

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c) Adición electrofílica de hidrácidos: sigue la regla de Markownikov.

Ejemplo: CH3-CH=CH2 + HBr CH3-CHBr-CH3 (Mayoritario) + CH3-CH2-CH2Br (Minoritario)

d) Adición electrofílica de agua, en presencia de H2SO4, sigue la regla de Markownikov.

Ejemplo: CH3-CH=CH2 + H2O CH3-CHOH-CH3 (Mayoritario) + CH3-CH2-CH2OH (Minoritario)

III. REACCIONES DE ELIMINACIÓN

Se pueden considerar reacciones inversas a la adición, ya que se eliminan moléculas pequeñas (H2O, H2,HCl…) a partir de átomos o grupos atómicos situados en carbonos contiguos dentro de la molécula desustrato:

C C C C + HX

H X

En estas reacciones también se pueden obtener diferentes isómeros alquémicos, pero experimentalmente secomprueba que la mayor proporción se obtiene del alqueno más sustituido. Es lo que pronostica la regla deSaytzeff:

El hidrógeno que sale del sustrato lo hace del carbono más ramificado, es decir, del carbono que tienemenos hidrógenos.

a) Deshidratación de alcoholes, en un medio ácido el grupo OH del alcohol se protona y se elimina unamolécula de agua:

Ejemplo: CH3-CHOH-CH2-CH3 + H2SO4/calor CH3-CH=CH-CH3 + H2O

b) Eliminación de derivados halogenados contiguos, en presencia de zinc:

Ejemplo: CH3-CHBr-CH2Br + Zn CH3-CH=CH2 + ZnBr2

c) Transformación de un derivado halogenado en un alqueno, utilizando una base fuerte (hidróxido ocianuro) y un disolvente poco polar (acetona/agua)

Ejemplo: CH3-CHBr-CH3 + OH- CH3-CH=CH2 + Br-

La transformación de derivados halogenados en alquenos no siempre es fácil, debido a la competencia quesupone la reacción de sustitución del halógeno por un grupo OH con la correspondiente formación dealcohol. La reacción de eliminación se ve favorecida con la presencia de una base fuerte y un disolventepoco polar.

IV. REACCIÓN DE ESTERIFICACIÓN

Reacción entre ácido carboxílico y alcohol en presencia de un catalizador ácido (normalmente ácidosulfúrico por su acción deshidratante) para obtener un éster, eliminándose una molécula de agua en elproceso.

O O H+

R-C-OH + HO – R’ R-C-O-R’ + H2O

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EJERCICIOS DE SELECTIVIDAD

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