Laboratorio de Química Orgánica · Classic laboratory preparations
Alquenos, haluros de alquilo, arenos y colorantes en el laboratorio
Una lección resuelta gratis y 15 problemas de práctica en los que dibujas tú mismo cada flecha curva.
¿Atascado con alquenos, haluros de alquilo, arenos y colorantes en el laboratorio? Escanea el problema.
Toma una foto de la reacción de tu tarea o de tu libro y dibuja su mecanismo con cada flecha revisada. 1 escaneo gratis ya, sin registrarte; 1 más con una cuenta gratuita.
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Lo que aprenderás
- Explain how distillation, phase separation and choice of acid steer dehydrations and alkyl halide preparations toward one product.
- Choose between SN1 and SN2 for an alcohol-to-halide conversion from the structure of the alcohol.
- Predict the regiochemistry of electrophilic aromatic substitution on activated and deactivated rings used in lab.
- Follow an amine through diazotisation and azo coupling to a dye, and explain the dye’s colour change with pH.
Lección gratis
El texto de la lección resuelta. En Arrow Lab, cada paso incluye sus estructuras y sus flechas dibujadas.
Leer la lección gratis (5 partes)
Destila el alqueno a medida que se forma
Calentar ciclohexanol con ácido fosfórico da ciclohexeno por E1: el ácido protona el hidroxilo, sale agua y se forma un carbocatión secundario, y el agua retira un hidrógeno vecinal. Todos los pasos son reversibles, y en un matraz cerrado el ácido también volvería a adicionar agua al alqueno. La solución de laboratorio es física. El ciclohexeno hierve a 83 °C mientras que el ciclohexanol hierve a 161 °C, así que el alqueno destila junto con el agua en cuanto se forma. Eliminar un producto desplaza el equilibrio hacia más alqueno. Se prefiere el ácido fosfórico al sulfúrico porque no es oxidante y carboniza menos.
SN1 o SN2 según el sustrato
Ambas preparaciones comienzan protonando un alcohol para que pueda salir el agua, pero el siguiente suceso depende del carbono. El alcohol terc-butílico agitado con HCl concentrado en un embudo de separación se ioniza a catión terc-butílico, que el cloruro captura (SN1); la reacción es rápida a temperatura ambiente porque el catión terciario está bien estabilizado. El butan-1-ol no puede formar un catión primario, así que con NaBr y ácido sulfúrico a reflujo, el bromuro desplaza el agua por el lado opuesto en un solo paso (SN2). El sustrato, y no el haluro, decide el mecanismo y, con él, las condiciones: suaves para el alcohol terciario, en caliente para el primario.
El ion nitronio se encuentra con un anillo desactivado
La mezcla de ácido nítrico y sulfúrico genera el ion nitronio, un electrófilo fuerte. El benzoato de metilo lleva un éster que retira densidad electrónica del anillo, así que reacciona más despacio que el benceno y solo necesita el baño de hielo para controlar el calor y la nitración excesiva. El dibujo muestra el ion arenio del ataque meta al éster: la carga positiva se sitúa sobre los carbonos orto y para respecto al nuevo enlace C–N, y nunca sobre el carbono unido al éster. El ataque orto o para pondría la carga justo al lado del carbonilo pobre en electrones, así que el 3-nitrobenzoato de metilo es el producto principal.
Del diazonio al colorante
El anaranjado de metilo se prepara en dos operaciones de laboratorio. Primero, el ácido sulfanílico se disuelve en carbonato, se mezcla con nitrito de sodio y se vierte sobre hielo y ácido clorhídrico: el ácido nitroso nitrosa el grupo amino, y las transferencias de protón y la pérdida de agua dan el ion arenodiazonio, que se mantiene por debajo de 5 °C para que no pierda N2. Segundo, el ion diazonio, un electrófilo débil, se acopla con N,N-dimetilanilina en el carbono para al grupo dimetilamino, cuyo par solitario activa el anillo. El puente N=N conjuga los dos anillos, así que el producto absorbe luz visible; la protonación en medio ácido cambia esa conjugación y el color.
Lo que conviene recordar
En el laboratorio, el mecanismo decide las condiciones: elimina un producto volátil para desplazar un equilibrio, ajusta SN1 o SN2 al alcohol, deja que los sustituyentes del anillo dirijan a los electrófilos y mantén fríos los iones diazonio hasta que se acoplen.
Problemas de práctica (15)
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Dibuja el mecanismo 10
Alquenos y haluros de alquilo
- Conversión SN2 de butan-1-ol en 1-bromobutanoDibuja la conversión de butan-1-ol en 1-bromobutano con NaBr y ácido sulfúrico: protonación del hidroxilo y luego desplazamiento del agua por el bromuro en un solo paso por el lado opuesto.
- Deshidratación E1 de ciclohexanol a ciclohexenoDibuja la deshidratación E1 del ciclohexanol en ácido fosfórico: protonación del hidroxilo, pérdida de agua para dar el catión ciclohexilo y eliminación de un hidrógeno vecino del anillo por el agua para dar ciclohexeno.
- Deshidratación de Zaitsev del 2-metilciclohexanolDibuja la deshidratación E1 del 2-metilciclohexanol en ácido fosfórico y elige qué hidrógeno vecino elimina el agua para que se forme el 1-metilciclohexeno, el alqueno más sustituido.
- Bromación anti del trans-estilbenoDibuja la adición de bromo al trans-estilbeno a través del ion bromonio y su apertura por el lado opuesto por parte del bromuro, y explica por qué se forma el dibromuro meso.
- Conversión SN1 del alcohol tert-butílico en cloruro de tert-butiloDibuja la conversión SN1 del 2-metilpropan-2-ol en 2-cloro-2-metilpropano con HCl concentrado: protonación por el hidronio, pérdida de agua para dar el catión tert-butilo y captura por el cloruro.
Sustitución electrofílica aromática
- Bromación para de la acetanilidaDibuja la bromación de la acetanilida en ácido acético: ataque del carbono del anillo para al grupo acetamido sobre el bromo, el contribuyente del nitrógeno amídico en el ion arenio y eliminación del protón del anillo por el bromuro para dar 4-bromoacetanilida.
- Nitración meta del benzoato de metiloDibuja la nitración del benzoato de metilo en ácido mixto: formación del ion nitronio, ataque del carbono del anillo en meta al éster y desprotonación del ion arenio por el hidrogenosulfato para dar 3-nitrobenzoato de metilo.
Diazonio y SNAr
- Copulación azoica para dar anaranjado de metiloDibuja la copulación del 4-diazoniobencenosulfonato con N,N-dimetilanilina: ataque del carbono en para al grupo dimetilamino sobre el nitrógeno diazonio terminal y luego eliminación del protón del anillo por el acetato para dar el anión del anaranjado de metilo.
- SNAr del 1-cloro-2,4-dinitrobenceno con piperidinaDibuja la sustitución por adición–eliminación del cloruro en el 1-cloro-2,4-dinitrobenceno por piperidina: la adición para formar el complejo de Meisenheimer, su contribuyente con el nitro en para, la eliminación del protón del N–H por una segunda piperidina y la pérdida del cloruro.
- Diazotación del ácido sulfanílicoDibuja la diazotación del grupo amino del sulfanilato en ácido acuoso frío: protonación del ácido nitroso, N-nitrosación con pérdida de agua, transferencias de protón al diazohidróxido y pérdida de agua para dar 4-diazoniobencenosulfonato.
Predice el producto 1
- Alqueno mayoritario a partir de 2-metilciclohexanolPredice el alqueno mayoritario de la deshidratación catalizada por ácido del 2-metilciclohexanol.
Comparar 1
- Por qué el benzoato de metilo va a meta y el anisol va a orto/paraCompara los iones arenio del ataque para sobre el benzoato de metilo y sobre el anisol.
Encuentra el error 1
- Una prueba de bromo fallida en el destiladoDiagnostica por qué un destilado de deshidratación no decolora el bromo.
Interpreta la evidencia 1
- El naranja de metilo vira a rojo en medio ácidoInterpreta el cambio de color del naranja de metilo por debajo de pH 3,1 en términos de protonación y conjugación.
Explica por qué 1
- ¿Por qué destilar el ciclohexeno a medida que se forma?Explica cómo destilar el alqueno durante una deshidratación catalizada por ácido aumenta el rendimiento.
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