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Monografías
Hidrocarburos: Alquenos
Introducción ¿Cómo se llaman? Orbitales híbridos. Isomería. Propiedades físicas de los alquenos. Propiedades químicas de los alquenos. Problemas ¿Cómo obtenerlos en el laboratorio ?
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8.Hidrocarburos II parte
Alquenos
8.1Introducción
¿Qué nos proponemos?
ÄCaracterizar los hidrocarburos insaturados
ÄVincular los grupos funcionales con las
propiedades químicas
Cuando hablamos de hidrocarburos etilénicos, o alquenos
nos referimos a moléculas de hidrocarburos que presentan en su estructura por
lo menos un enlace covalente doble.
El más importante de este grupo es el etileno o eteno.
8.2¿Cómo se llaman ?
Los alquenos se nombran de acuerdo con las siguientes
reglas :
üSe
agrega el sufijo eno, al prefijo
que indica la cantidad de átomos de carbono contenidos en la cadena.
üLa
cadena principal es la más larga que contiene el doble enlace.
üSe
numera desde el extremo más próximo al doble enlace.
2-propil-1-penteno
Modelización de 2-propil-2-penteno (el
doble enlace se percibe por la geometría). No se consigna con dos segmentos
4,5,6-trimetil-2-hepteno
8.3Otra vez los orbitaleshíbridos
Carbono hibridizado trigonalmente, con el orbital p sin hibridizar.
Uniones p, formadas por
superposición lateral de los orbitales p puros de cada carbono.
Iniciaremos el análisis de la naturaleza del enlace doble
a partir del alqueno más sencillo, el eteno.
Los átomos de carbono, en aquellos compuestos que
presentan enlaces covalentes dobles tienen una geometría plana, producto de
la hibridización del carbono, que en este caso es sp2.
Analicemos lo anterior con detenimiento : los átomos
de carbono, que se encuentran formando un doble enlace, no pueden presentar
hibridación sp3, porque este tipo de disposición espacial no es
compatible con la geometría plana que caracteriza a los alquenos.
Se combinan entonces un orbital 2s con dos
orbitales 2p, y queda libre un orbital
p puro. La mezcla de los tres primeros da lugar a la formación de tres
orbitales que se orientan hacia los vértices de un triángulo equilátero, en
un mismo plano, formando entre sí ángulos de 120º.
Por arriba y por debajo de ese plano queda el orbital p
sin hibridizar, perpendicular al plano definido por los orbitales híbridos.
En la molécula de eteno, los dos átomos de carbono
presentan tres enlaces de tipo sigma
formados por solapamiento frontal de los orbitales sp2-sp2
(uno de cadacarbono) y cuatro
enlaces de tipo s entre los átomos de
carbono y los orbitales s del hidrógeno.
Pero entonces, ¿cómo se forma el enlace doble?
Los orbitales p de cada átomo de carbono se encuentran
paralelos, por lo tanto su superposición sólo puede ser lateral. Se genera
así un nuevo orbital molecular entre los átomos de carbono al que llamaremos
unión p
Actividades :
Modelo para armar...
Les proponemos ahora haciendo uso de modelos moleculares
como los anteriores, armar moléculas tales como eteno, propeno, metilpropeno
o 2-metilbuteno
¿Qué necesitamos ?
a)Esferas de telgopor, plastilina, o crealina (preferentemente
de dos tamaños y colores distintos).
b)Escarbadientes, varillas.
c)Cinta adhesiva.
d)Papel, cartulina.
e)Lápiz y transportador
¿Cómo lo hacemos ?
Opción ii)
a) Construimos un ángulo de 120º sobre un trozo de
cartulina, y le quitamos del centro un sector de radio igual al de la esfera
que utiliza como átomo decarbono
b) Sobre la línea ecuatorial de la esfera que representa
el átomo de carbono se disponen tres varillas, orientadas hacia los vértices
de un triángulo equilátero formando entre sí ángulos de 120º.
c) Opción
i) Coloquen dos
resortes de 5 cm de longitud y 0.5 de diámetro del espiral en los polos, de
forma tal que queden perpendiculares al plano definido por las tres varillas
anteriores. Los resortes representan la unión p.
ii) Inserten dos
varillas en los polos de la esfera, formando, igual que en el caso anterior
ángulos de 90ºcon el plano definido
por los orbitales sp2.
Unan los dos átomos de carbono
entre sí, por medio de la cinta adhesiva,a través de los palillos para representar el enlace pi tal como se
muestra en el dibujo.
d) Inserten las esferitas correspondientes a los átomos
de hidrógeno.
Para pensar entre todos
Observen el modelo que
corresponde al 2-buteno :
a) Enumeren
todos los orbitales presentes.
b) ¿Qué tipo de hibridización presentan los distintos
tipos de átomos de carbono presentes en esta molécula ?
c) ¿Qué enlaces creen que son más estables, los p o
los s ?
¿Por qué?
Conclusiones
Los orbitales s se forman por superposición
frontal de distintos orbitales atómicos, y solo puede formarse un enlace s entre dos átomos.
Los orbitales p se producen por
superposición lateral de orbitales p, generando dos zonas de alta densidad
electrónica, por encima y por debajo del plano que une los dos núcleos, y con
un marcado plano nodal[1],
son menos estables que los orbitales s, y puede formarse más de un
orbital p entre dos
átomos.
8.4- Isomería
Recordemos qué significa que dos compuestos sean
isómeros :
Son isómeros aquellos
compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero difieren en sus
propiedades físicas y/o químicas.
Son isómeros
de cadena
Son isómeros de posición
Son isómeros geométricos
Dentro de esta definición de isómerospodemos considerar distintos tipos :
a) Isómeros de
cadena (ver unidad 6 correspondiente a alcanos) donde losátomos de carbono se disponen formando
distintas cadenas.
b) Isómeros de
posición : la cadena carbonada tiene la misma longitud pero difieren
en la ubicación del doble enlace o de algún otro grupo funcional.
c) Isómeros
geométricos[2]:se diferencianen la distribución espacial de los átomos, con respecto al
doble enlace.
¿Los alcanos pueden presentar este tipo de
isomería ?¿Por qué ?
¿Qué particularidad presentan los alquenos ?
¿Puede el propeno presentar este tipo de isomería ?
¿Por qué ?
¿Qué condición se debe cumplir para que exista isomería
geométrica ?
Comparen el punto de ebullición del cis 2-buteno con el
del trans 2-buteno. ¿Cómo lo explican?
En el caso del cis-2-buteno, ambos grupos metilos quedan
del mismo lado con respecto al doble enlace, mientras que en el caso del
trans-2-buteno estos radicales se encuentran en el mismo plano también pero
en lados opuestos con respecto al doble enlace.
8.5- Propiedades físicas de los
alquenos
¿Qué diferencias
estructurales existen entre los alcanos y los alquenos ?
Podemos compararsu
estructura con la de los alcanos y deducir sus propiedades físicas. Son poco
solubles en agua, (aunque son considerablemente más solubles que los alcanos,
debido a que la mayor concentración de electrones en la doble ligadura
produce una mayor atracción del extremo positivo del dipolo de la molécula de
agua), tienen bajos puntos de fusión y ebullición.
¿Cómo puede explicarse esto en funciónde sus uniones intermoleculares?
8.6- Propiedades químicas de los
alquenos
La energía de enlace es la
DH necesaria
para romper un mol de enlaces C-C o C=C.
Los aceites están formados
por moléculas que contienen en sus cadenas dobles enlaces. Cuando estos
dobles enlaces se oxidan se produce la ruptura de dobles enlaces dando lugar
a ácidos y aldehídos volátiles, responsables de los cambios de sabor y de aroma
(lo que se conoce como enranzamiento).
Se representan
moléculas hipotéticas de grasas (arriba) y aceite (abajo), donde se observa
la forma que adquiere la molécula como consecuencia de la presencia de dobles
enlaces en las cadenas de carbono.
La hidrogenación de dobles
enlaces tiene una importante aplicación industrial : la obtención de
margarinas.
Los dobles enlaces cis,
presentes en los aceites no permiten la agrupación característica de las
grasas representadas en la figura superior.
El hidrógeno se adiciona
sobre los dobles enlaces del aceite, la molécula adquiere una estructura
diferente, más simétrica que permite que las moléculas se dispongan de una
manera más compacta, lo que aumenta su punto de fusión
A diferencia de los alcanos son muy reactivos. La unión p
es más débil que la mayoría de los enlaces
s entre átomos de
carbono y átomos de otros elementos. De hecho la energía necesaria para
romper un enlace p
es de 58 kcal/mol mientras que para romper un enlace s se requieren 85
kcal/mol.
Además los electrones del orbital p
están más expuestos que los del s y por lo tanto pueden ser atacados por agentes
electrofílicos[3].
Las reacciones más comunes de los alquenos se conocen con el
nombre de adición.
Reacciones de
adición
1.- Adición de grupos idénticos o simétricos
a) Halogenación :
Analizaremos el comportamiento de los alquenos a partir de un sencillo
experimento. Agreguen a sendos tubos de ensayos que contienen un alcano y un
alqueno respectivamente unas gotas de solución de Br2/CCl4(Tengan cuidado cuando
trabajen con soluciones de bromo ! ! ! No debe tener contacto
con la piel) Les proponemos discutir con sus compañeros las
observaciones de los resultados.
La reacción más característica de la doble ligadura es la adición
de cloroy bromo, en fase líquida, a
aquellos alquenos en los cualescada
uno de los átomos de carbono que comparten el doble enlace está unido por lo
menos a un átomo de hidrógeno.
Se forman dihalogenuros
(compuestos que contienen 2 átomos de halógenos por moléculas).
Mecanismo:
üAl estar próximos los electrones p a
unextremo de la molécula de halógeno
se polariza el enlace, los electrones s de la molécula de bromo
se desplazan hacia el otro extremo. Se origina una zona con baja densidad
electrónica sobre uno de los átomos de bromo.
üSe forma un compuesto intermedio, donde el bromo se
encuentra unido a los dos átomos de carbono del doble enlace conocido como ion
bromonio cíclico . El bromo se transfiere en forma de bromo positivo,
le faltan un par de electrones. Éstos quedan en el ion bromuro.
üEl
ion bromuro (u otro de otra molécula) reacciona con el ion bromonio y se
forma el producto.
b) Hidrogenación heterogénea : Se agita una solución
del alqueno, y se inyecta hidrógeno a una presión leve, en presencia de una
pequeña cantidad de catalizador. La reacción es rápida y suave, y una vez
completa, se filtra la solución del catalizador. El catalizador utilizado
puede ser Pt, Pd o Ni. El platino, paladio, níquel, rodio o rutenio son
catalizadores heterogéneos activos para lahidrogenación a 25 ºC. Es un método clásico, muy utilizado[4].
El catalizador reduce
la energía de activación, de modo que pueda proceder rápidamente a
temperatura ambiente. No modifica el cambio neto de energía del proceso
total, sólo rebaja el máximo energético entre reaccionantes y los productos.
Los reactivos se adsorben en la superficie del metal dividido finamente. Se
cree que la superficie del metal rompe el enlace p del alqueno antes que
éste se combine con el hidrógeno.
2.- Adición de compuestos asimétricos
a)Adición de hidrácidos (HCl
o HBr):
Los hidrácidos son ácidos fuertes,
y por lo tanto se disocian totalmente. Los iones hidrógeno (especies
deficientes de electrones y por ello agentes electrofílicos) se orientan
hacia el doble enlace. De este ataque resulta una carga positiva : un
ion carbonio, que luego se estabiliza al unirse con un anión (cloruro o
bromuro).
Las consecuencias evidentes son
que se alcanza la saturación y los átomos de carbono pierden su hibridación
sp2. Este tipo de adiciones se conocen como adiciones electrofílicas
La facilidad en la adición depende
de la fuerza del ácido por lo que para soluciones concentradas :
HI > HBr > HCl > HF
Para esta reacción podríamos sugerir las siguientes etapas
El ácido se encuentra disociado según : HCl ------H+ + Cl-
¿Sólo puede formarse el 2-cloropropano en esta reacción ?
RegladeMarcownicoff
Cuando una
molécula polar se adiciona a una doble ligadura carbono - carbono, la parte
positiva de dicha molécula polar se adiciona al carbono más hidrogenado.
El
extremo más positivo se une al carbono más hidrogenado.
Nota : Sin embargo
debemos aclarar, que la generalización anterior como todas las
generalizaciones, no es del todo buena. En realidad, en las reacciones de
síntesis se obtienen mezclas de productos, de los cuales el que predomina es
aquel que cumple con la regla mencionada.
Los iones carbonio se ubican según orden
creciente de estabilidad como:
1º (más estable)
< 2º < 3º (menos estable)
Sin embargo existe un
comportamiento anómalo en el caso delHBr si se encuentran presentes oxígeno o peróxidos. Bajo estas
condiciones, el mecanismo de adición es el opuesto al formulado en la regla
anterior. Por ejemplo cuando el 1-buteno reacciona con el HBr en presencia de
peróxidos, se obtiene en mayor proporción el 1-bromobutano[5].
Esto
no se verifica para el HCl y el HI.
c) Adición de ácido sulfúrico :Al mezclar un alquenocon ácido sulfúrico a temperatura ambiente
se produce la adición con formación de los sulfatos ácidos de alquilo isómeros.
¿Por
qué ? ¿Qué mecanismo propondrían ?
A
medida que aumenta el número de átomos de carbono y las ramificaciones la
adición se produce más fácilmente.
Si la
solución sulfúrica se diluye con agua se obtiene un alcohol con el mismo
grupo alquilo que el sulfato original. Se dice que ha hidrolizado.
Reacciones de oxidación
Las moléculas orgánicas pueden
oxidarse con distinta intensidad según el grado de oxidación de su grupo
funcional, por ejemplo la adición de oxígeno implica una reacción de oxidación.
a) Oxidación de la doble ligadura con permanganato de
potasio (Reacción de Bayer): Los alquenos son atacados por agentes
oxidantes con gran facilidad. Se obtienen alcoholes dihidroxilados llamados glicoles
Los glicoles se oxidan aún más con ruptura del enlace carbono -
carbono. Los oxidantes comunes son permanganato de potasio en medio
alcalino, sin enfriar, en medio ácido y dicromato de potasio en medio
sulfúrico.
Estos agentes
oxidantes tienen la virtud adicional de ser coloreados, y al producirse la
reducción, cambian de color en forma evidente, lo que permite visualizar la
reacción con facilidad
medio ácido
Mn2 + (solución
rosada o incolora)
MnO4 -
medio neutro
MnO2 (ppdo.
Pardo)
medio básico
MnO4 2- (soluciónverde inestable)
Cuando la oxidación es enérgica
se produce ruptura delenlace C C.
Los productos de la oxidación, dependen de la ubicación del doble enlace en
la molécula. Algunos ejemplos :
b) Ozonólisis
Al hacer
pasar una corriente de aire ozonizado a través de un alqueno, se absorbe
ozono. Los ozónidos formados no se aíslan en general, ya que son inestables y
explosivos.
Se
utilizan para caracterizar los alquenos que les dan origen por los productos
de la descomposición. Para obtener aldehídos y cetonas se debe provocar la
ruptura de la molécula intermedia con Zn en medio ácido, a este tipo de
ruptura se la llama reductiva. Los enlaces múltiples se identifican
fácilmente a partir de la localización de los carbonilos (C=O).
El proceso
completo (ozonización y descomposición del ozónido) recibe el nombre de
ozonólisis. Resulta un método eficaz para la localización del doble enlace,
porque la identificación de los aldehídos y cetonas formados permiten
determinar la ubicación del doble enlace.
Polimerización
El polímero es un compuesto de elevado peso molecular,
cuya estructura puede considerarse ‑en una primera aproximación ‑
constituido por muchas partes idénticas más pequeñas llamadas monómeros. Los
alquenos se polimerizan por adición en presencia de catalizadores.
Por ejemplo, al calentar etileno por encima de los 100 ºC
y a presión de 100 atm. en presencia de pequeñas cantidades de oxigeno es
convertido en polietileno.
100 ºC, 100 ATM
n CH2=CH2
______________> (CH2‑CH2)n
Siendo n 600 a 1000 unidades.
Este tema se
desarrollará con mayor profundidad en próximos capítulos.
8.7- Problemas
1.El buteno se hidrogena en un reactor discontinuo.
El reactor se alimenta con cantidades equimoleculares de buteno e hidrógeno a
25 °C y una presión absoluta total de 32 atmósfera. Al cabo de un lapso de
tiempo, la temperatura es de 250 °C.
Suponiendo que el gas se comporta idealmente calculen:
a)la presión final del sistema,a 250 °C.
b)el porcentaje de buteno de la alimentación que
reaccionó, cuando la presión es de 35,1 atmósferas, y la temperatura de 250
°C.
c)¿En qué condiciones la suposición inicial
representa una mala aproximación?
Hemos
completado esta unidad
2.Escriban las fórmulas estructurales de los siguientes
compuestos:
a)2,2‑dimetil‑3‑hexeno
b)3‑(1‑metilpropil)‑2‑hepteno
c)metilpropeno
d)3‑metil‑2‑penteno
e)1‑metil‑5‑etilciclohexeno
f)cis‑3‑hexeno
g)cis-2,3‑dicloro‑2‑octeno
h)cis-1,2‑diyodoeteno
i)trans-4,5‑dimetil‑2‑hepteno
j)2‑metil‑2,4‑hexadieno
3.Escriban las ecuaciones para las siguientes reacciones y dar
los nombres adecuados según la IUPAC.
a)cloro + 2‑penteno ‑‑‑‑‑‑‑‑‑>
b)ácido sulfúrico + 1‑hexeno ‑‑‑‑‑‑‑‑‑>
c)cloruro de hidrógeno + 2‑metil‑1‑penteno‑‑‑‑‑‑‑‑‑>
4.Suponiendo un rendimiento del 100%, ¿cuántos gramos debromo sepueden adicionar a 35 g de 2‑penteno? Rta.: 80 g
5.Si 8,9 g de una olefina pura que posee una doble
ligaduradecoloran 14,5 g de bromo,
calcular la fórmula molecular. Rta.: C7H14
6.¿Qué volumende
hidrógeno (medido en CNPT) se requiere para preparar un litro de2,2,4‑trimetilpentano (isooctano;
densidad = 0.69 g/cm3) a partir de unamezcla de diisobutilenos[6] ?
Rta.: 135.58 litros.
7.Calculen el porcentaje de pentenos de una mezcla analizada
formadapor pentenos y alcanos,
sabiendo que 4.2 g de la misma se titularoncon una solución de bromo en tetracloruro de carbono, absorbiéndose
5.76 g de bromo.La reacción se
realiza en ausencia de radiación que provoque el inicio de una sustitución.
Rta.: 60%
8.Una mezcla de hexeno y octano se agita con hidrógeno y
platinocomo catalizador y absorben
1280 cm3 de hidrógeno medido en CNPT. Si la masa de la muestra es
de 10 g, ¿Cuál es el porcentaje de hexeno?Rta:48.72%
9.Ideen una secuencia de reacciones para llevar a cabo las
siguientes conversiones:
a)propeno a 2‑yodopropano
b)propeno a 1‑bromopropano
c)bromociclohexano a 1,2‑dibromociclohexano
d)2‑hidroxibutano a 2,3‑dibromobutano
10.Al determinar la masa molecular relativa de cierto
hidrocarburo de naturaleza desconocida por el método de la densidad de vapor
se ha encontrado que posee una densidad= 2.76 g/dm3 a 760 mm de Hg y 353 K. Al titular 0,2 g de
dicho compuesto con una solución de bromo en tetracloruro 0,2 M se
decoloraron 25 cm3 de este solución; ¿Cuántos dobles enlaces tiene
este compuesto?Rta.: 2 dobles
enlaces.
11.Deduzcan las estructuras de las olefinas que dan los
siguientesproductos por ozonólisis y
posterior reducción con Zn.
a)un aldehído de 1 átomos de carbono y una cetona de tres.
b)un aldehído de 2 átomos de carbono y una cetona de cuatro.
c)dos moles de cetona de cuatro átomos de carbono
d)un aldehído de dos átomos de carbono y un aldehído de un
grupo isopropilo.
e)una cetona de tres átomos de carbono y otra de cuatro.
12.¿Qué productos se pueden obtener de la ozonólisis de cada
uno delos siguientes compuestos?
a)1,3‑butadieno
b)1,2‑dimetilciclohexeno
13.(Opcional) La Compañía de Gas bombea propeno a la
planta de producción de polipropileno, Química Verde Inc., que está cerca. El
contador en la planta Química Verde indica que el gas entra a 12500 m3/h,
4,7 atmósfera (manométricas) y 70 °C. La presión en la planta de Gas es de
8,5 atmósfera manométricas y la temperatura 70 °C. Química Verde le paga a la
Compañía de Gas $ 0,26/kg de propeno. Una noche oscura, un ingeniero de
Química Verde, que en realidad es un espía de la Corporación Plásticos
Tóxicos (principal competidor de Química Verde y una banda de malvados),
lleva a la práctica sus perversos planes: “desviar el propeno hacia un tubo
subterráneo que llega a un camión - tanque de Plásticos Tóxicos, estacionado
en un predio cercano”.
Para cubrir su operación el ingeniero consigue un manómetro
descompuesto que está atorado en 4,7 atmósfera y lo sustituye por el
manómetro de la planta Química Verde. Ajusta el regulador de presión del gas,
de manera que la presión manométrica real sea de 1,8 atmósfera y, por medio de
un transmisor, ordena a su cómplice abrir gradualmente la línea de Plásticos
Tóxicos y cerrarla cuando el medidor de flujo en Química Verde indique 12500
m3/h.
Para los empleados de Química Verde, que no sospechan, la lectura del
medidor de velocidad de flujo y de presión parece normal.
El plan funciona bien hasta que uno de los empleados huele gas,
sospecha que hay una fuga cerca de la válvula y enciende un fósforo para ver
si puede localizarla.
a)¿Cuánto le paga Química Verde a la Compañía de Gas
cada mes?
b)¿Qué cantidad de polipropileno de Mr @ 100.000 puede obtenerse
en el mismo período?
c)¿Cuál será la lectura del medidor de flujo al
final de la línea de la Compañía de Gas?
d)¿Qué velocidad de flujo de propeno (kg/h) pueden
manejar los camiones - tanque de Plásticos Tóxicos?
e)¿Qué sucedió?
8.8Un anexo más... ¿Cómo obtenerlos en
el laboratorio ?
Los alquenos
superiores a cuatro carbonos no pueden obtenerse puros de la industria
petrolera. Los lquenos puros se deben preparar por métodos como los que se
describen a continuación
La introducción de un doble enlace carbono carbono en una
molécula que sólo tiene enlaces simples supone necesariamente la
eliminación de átomos o de grupos en dos carbonos adyacentes.
Deshidrohalogenación de halogenuros de
alquilo:
La reacción se realiza con KOH en solución alcohólica. La
pérdida de halogenuro de hidrógeno (HCl, por ejemplo) se realiza con mayor
facilidad en los halogenuros de alquilo terciarios, luego en los secundarios
y por último en los primarios. En este tipo de eliminación se cumple la regla
de Saytzeff.
Estas reacciones de eliminación se caracterizan por lo
siguiente:
1.El sustrato contiene un grupo saliente, un átomo ogrupo que abandona la molécula, llevándose
un par de electrones.
2.En posicióncon
respecto al grupo saliente, el sustrato contiene un átomo o grupo ‑casi
siempre H ‑ que puede ser sacado por la base, dejando tras sí un par de
electrones.
3.La reacción es provocada por la acción de una base. La base
es típicamente un anión fuertemente básico como el hidróxido o alcóxido
derivado de un alcohol.
Deshidratación
de alcoholes:
Esta
reacción es catalizada por un ácido. Un alcohol se transforma en alqueno por
medio de la eliminación de una molécula de agua.
El
paso (1) es una reacción ácido base rápida entre el alcohol y el catalizador
ácido, que da el alcohol protonado y la base conjugada del ácido. En el paso
(2) el alcohol protonado sufre una ruptura heterolítica para general el
carbocatión y agua. En el tercer paso el carbocatión pierde un protón hacia
la base con formación de la olefina.Veamos algunos puntos de interés que se
pueden explicar en función de este mecanismo La reacción es catalizada por
ácidos, en general se procede por uno de los siguientes métodos: a)calentando el alcohol con ácido sulfúrico
o fosfórico. o b) haciendo pasar el vapor del alcohol sobre un catalizador,
corrientemente alúmina a temperaturas elevadas (la alúmina funciona como un
ácido: ya como ácido de Lewis o por medio de grupos ‑OH en su
superficie, como uno de Brönsted Lowry). Se necesita un ácido para convertir
el alcohol en la especie protonada que puede sufrir la pérdida de una
molécula de agua por medio de una ruptura heterolítica. En ausencia de ácido
la ruptura requeriría la pérdida de un ion hidróxido fuertementebásico, cosa que rara vez sucede. El ácido
transforma un pésimo grupo saliente ‑OH en uno excelente ‑OH2+.
Decimos que esta reacción es catalizada por ácidos ya que no se consume ácido
y para los alcoholes más reactivos sólo se requiere en trazas. Este hecho
concuerda con el mecanismo propuesto.
La
deshidratación es reversible: al contrario de lo que ocurre con una
eliminación 1,2 promovida por base, ésta es reversible.Como veremos más
adelante un ácido cataliza la hidratación de alquenos para dar alcoholes. En
condiciones de deshidratación el alqueno que es bastante volátil generalmente
se desprende de la mezcla reaccionante, por lo que el equilibrio se desplaza
hacia la derecha y en consecuencia toda la secuencia de reacciones es forzada
hacia la eliminación.
Deshalogenación
de dihalogenuros vecinales:
Los
dihalogenuros vecinales son los que poseen los dos átomos de halógeno sobre
átomos de carbono vecinales. Los átomosde halógeno se eliminan calentando con polvo de zinc en solución
alcohólica. La reacción resulta útil para purificar alquenos de una mezcla
con alcanos que tengan puntos de ebullición muy próximos.
La
olefina se transforma en el dihalogenuro con bromo en oscuridad, el dibromuro
se separa por destilación. El alqueno se regenera luego con zinc y alcohol.
[1] Plano nodal :lugar del plano donde la densidad electrónica
tiende a 0.
[2] Para nombrar los isómeros geométricos, no siempre es suficiente
con la nomenclatura cis y trans. En esas ocasiones se utiliza el sistema EZ que
se estudiará en cursos más avanzados de química.
[3] Aquellos que poseen gran afinidad por las cargas negativas.
[4] Actualmente se utiliza también la hidrogenación homogénea que no
será abordada en este texto.
[5] El modo de adición de cloruro de hidrógeno o del ioduro de
hidrógeno no es afectado por la presencia de peróxidos. El hecho de que sean
necesarios el oxígeno o peróxidos indica que esta adición se produce por un mecanismo de radicales libres. La
reacción se inicia por el ataque de un radical libre Z· (·O‑O· , RO·, HO·, peróxido) a una molécula de bromuro de hidrógeno para dar átomos
de bromo - etapa de iniciación -
El radical bromo es deficiente en
electrones. De las dos estructuras posibles para el intermediario, es más estable
y se forma más fácilmente la que tiene más ramificado el átomo de carbono con
el electrón no apareado
Pero, ¿ por qué el HBr es el único
que presenta este fenómeno?
Analicemos algunos datos.
Para que esto ocurra se debe
disociar la molécula del ácido HX. Mientras que las energías de disociación del
HF y del HCl son 134 y 102kcal respectivamente,la del HBr es 87 kcal. Para el HI se presenta la siguiente
situación:los átomos de iodo libres
se forman fácilmente pero su adición a los alquenos por átomos de iodo es
endotérmica y unas 10 o 14 kcal menos favorable que el ataque por átomos de
bromo.
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