Reacciones SN1 y SN2 PDF

REACCIONES SN1 Y SN2 1. Un mecanismo de reacción SN1 se caracteriza por la formación de: a) un intermediario carbocatión b) un intermediario carbanión c) un complejo activado, en una etapa d) dos intermediarios 2. De las siguientes condiciones, la que favorece a una reacción que ocurre por un mec...

REACCIONES SN1 Y SN2 1. Un mecanismo de reacción SN1 se caracteriza por la formación de: a) un intermediario carbocatión b) un intermediario carbanión c) un complejo activado, en una etapa d) dos intermediarios 2. De las siguientes condiciones, la que favorece a una reacción que ocurre por un mecanismo SN2 es: a) la presencia de un sustrato terciario b) un disolvente apolar c) un disolvente polar aprótico d) el agua 3. Un buen grupo saliente en una reacción de sustitución nucleofílica se caracteriza por: a) ser una base fuerte b) se la base conjugada de un ácido débil c) tener un menor radio atómico d) ser la base conjugada de un ácido fuerte 4. La siguiente figura muestra la estructura de dos sustratos que reaccionan por un mecanismo SN1. El sustrato (B) es 1000 veces más reactivo que el sustrato (A), esto se debe a que: NH2 Br Sustrato (A) Sustrato (B) a) el sustrato (A) forma un carbocatión secundario. b) el grupo -Br es mejor grupo saliente que -NH2. c) el sustrato (B) es primario d) el sustrato (A) es polar aprótico 5. “Es una reacción que ocurre con inversión de la configuración…”, el enunciado anterior describe una característica de una reacción que sigue un mecanismo: a) SN1 b) SNA c) SEA d) SN2 1 6. Un carbocatión es una especie química que tiene hibridación sp2 y geometría: a) angular b) piramidal c) trigonal plana d) tetraédrica 7. El sustrato más reactivo para una reacción que sigue un mecanismo SN2 es: a) primario b) secundario c) terciario d) metilo 8. El efecto estérico se puede definir como “la ocupación de grupos en cierto volumen que impiden o afectan el ataque de un reactivo al centro de reacción”, según lo anterior, el mayor efecto estérico se encuentra en un sustrato del tipo: a) primario b) secundario c) terciario d) metilo 9. “La velocidad de esta reacción es independiente de la concentración del nucleófilo”, en la frase anterior se describa una condición del mecanismo: a) SN1 b) SNA c) SEA d) SN2 10. “Si se añade agua, aumenta la velocidad de reacción de sustitución nucleofílica”, lo anterior sugiere que: a) el ataque del nucleófilo ocurre por detrás del centro de reacción. b) ocurre con inversión de la configuración. c) el ataque del nucleófilo ocurre por cualquiera de las dos caras del carbocatión. d) ocurre en un disolvente polar aprótico. COMPUESTOS AROMÁTICOS 11. Los compuestos aromáticos en general tienen: a) 4 electrones pi b) 6 electrones pi c) 4n + 2 electrones pi d) 4n electrones pi 2 12. La estructura de la figura se puede clasificar cómo un compuesto: a) antiaromático. b) heterocíclico c) ácido fuerte d) halogenado N 13. El intermediario carbocatión de la reacción de sustitución electrofílica aromática (SEA) se estabiliza por: a) las 3 formas de resonancia que presenta b) el mayor radio atómico de los carbonos c) la presencia de grupos electrón-atrayentes d) la presencia de carga negativa 14. Sobre la molécula de la figura es correcto afirmar sobre la posición de los sustituyentes que: a) tiene un grupo nitro (-NO2) en orto al grupo bromo (-Br). NO2 b) tiene un grupo bromo (-Br) en para al grupo nitro (-NO2). c) tiene un grupo metilo (-CH3) en meta al grupo bromo (-Br). d) tiene un grupo nitro (-NO2) en orto al grupo metilo (-CH3). Br 15. En la reacción de sustitución nucleofílica aromática (SNA) el intermediario de la reacción es un: a) carbocatión b) carbanión c) benceno con un sustituyente -OH d) un grupo -NH2 COMPUESTOS CARBONÍLICOS 16. Los aldehídos y cetonas presentan preferentemente reacciones de: a) sustitución electrofílica b) sustitución nucleofílica c) adición nucleofílica d) reordenamiento 3 17. Los aldehídos y cetonas se diferencian por: a) la resistencia a la oxidación de las cetonas b) la formación de un intermediario tetraédrico c) las reacciones de adición nucleofílica d) tener mayor estado de oxidación que los alcoholes 18. De las siguientes opciones, el más reactivo en la reacción de adición nucleofílica es: a) una cetona aromática b) una cetona alifática c) un aldehído alifático d) un aldehído aromático 19. Los derivados de ácidos carboxílicos presentan reacciones de: a) oxidación b) adición nucleofílica c) sustitución nucleofílica d) sustitución electrofílica 20. La siguiente figura muestra 4 pares de moléculas, un compuesto carbonílico y un nucleófilo, la opción que dará por resultado una amida cuando reaccionen es la letra: O O O O OH OH H CH3OH NH2CH3 NH2CH3 CH3OH a) b) d) e) A) B) C) D) 4 ÍTEM 2. PREGUNTAS DE DESARROLLO Instrucciones: Conteste en el espacio indicado, con lápiz a pasta o tinta indeleble. 21. Prediga la(s) estructura(s) del(los) compuesto(s) orgánico(s) principal(es) en las siguientes reacciones de compuestos aromáticos (2,0 puntos cada una; 6,0 puntos en total): a) SO3H SO3 + H2SO4 SO3H b) O O FeBr3 Br2 Br NO2 NO2 NO2 c) CH3Cl + Cl AlCl3 Cl Cl 22. Proponga una ruta de síntesis para la 2’-metilacetofenona a partir de benceno. (4,0 puntos). O Objetivo: 2’-metilacetofenona O O CH3COCl CH3Cl AlCl3 AlCl3 5 CONCEPTOS BÁSICOS 23. Explique los siguientes conceptos relacionados con las reacciones de adición electrofílica. (6,0 puntos, 2,0 puntos cada una). a) Nucleófilo : Un nucleófilo es una especie rica en electrones que dona un par de electrones para formar un enlace con un átomo deficiente en electrones. b) Electrófilo : Un electrófilo es una especie pobre en electrones que acepta un par de electrones para formar un enlace. c) Carbocatión : Un carbocatión es un ion con carga positiva en un átomo de carbono. 24. ¿Qué hibridación, geometría y ángulo de enlace tiene un carbocatión? (3,0 puntos) Hibridación sp2, geometría trigonal plana y ángulo de enlace de 120 ° 25. Explique por qué el isómero trans es más estable que el respectivo isómero cis. (2,0 puntos). Al estar los dos grupos sustituyentes alejados entre sí disminuye la tensión estérica. REACCIÓN DE ADICIÓN ELECTROFÍLICA 26. El siguiente diagrama representa el mecanismo de la reacción de adición electrofílica de HBr a un alqueno, considerando las flechas curvas responda brevemente las siguientes preguntas: a) ¿Qué enlace se forma en el primer paso? (1,0 puntos) Enlace carbono-hidrógeno. b) ¿Cómo se clasifica el carbocatión intermedio? (1,0 puntos) Terciario. c) ¿Cuál es el rol del Br- en el segundo paso? (1,0 puntos) Nucleófilo. 6 27. De acuerdo al diagrama de energía contra avance de la reacción, indique lo siguiente: a) Reactantes y productos. (1,0 puntos) en la figura. b) Intermedio de reacción. (1,0 puntos) en la figura. c) Etapas de la reacción. (1,0 puntos) en la figura. d) Etapa limitante de la velocidad de la reacción. (1,0 puntos) La primera etapa, requiere de mayor energía de activación. Etapa 1 Intermedio Etapa 2 Reactantes Productos 28. Explique en términos de estabilidad, el motivo por el que se forma únicamente el producto 2-cloro-2-metilpropano y no 1-cloro-2-metilpropano, como muestra la figura. (4,0 puntos) La ruta que lleva al producto 2-cloro-2-metilproprano involucra un carbocatión terciario, el que es mucho más estable que el carbocatión primario involucrado en la hipotética formación del producto 1-cloro-2-metilpropano. 7 29. Prediga el producto orgánico esperado de acuerdo a la Regla de Markovnikov en las siguientes reacciones de adición de HX (X = Cl, Br, I) a un alqueno. (6,0 puntos, 2,0 puntos cada una). Destaca el carbono donde entra “H” y donde entra “X”. Cl H I H H Br TIPOS DE DIENOS 30. Clasifique los siguientes alquenos de acuerdo a su estructura como aislado, conjugado o acumulado (justifique su respuesta). (6,0 puntos, 2,0 puntos cada una) a) Dieno aislado. Los dobles enlaces están separados por más de un enlace simple. b) Dieno acumulado. Los dobles enlaces presentan un átomo de carbono en común. c) Dieno conjugado. Los dobles enlaces están separados por un enlace simple. 8 COMPUESTOS AROMÁTICOS 31. Verifique cuál(es) de los siguientes compuestos son o no aromáticos (10 puntos, 2 puntos c/u): a) Condición Chequeo Cíclico Si Plano Si Conjugado Si 4n + 2 n=1 N Clasificación: Aromático b) Condición Chequeo Cíclico Si Plano Si Conjugado Si 4n + 2 n=2 N N Clasificación: Aromático c) Condición Chequeo : S Cíclico Si Plano Si : Conjugado Si 4n + 2 n=1 Clasificación: Aromático d) Condición Chequeo Cíclico Si Plano No Conjugado No - - Clasificación: No aromático 9 e) Condición Chequeo Cíclico Si Plano Si Conjugado Si 4n n=1 Clasificación: Antiaromático 32. Explique brevemente cómo se estabiliza el intermediario en el mecanismo de la reacción de sustitución electrofílica aromática (SEA). (2,0 puntos) El carbocatión intermediario se estabiliza por las 3 formas de resonancia que presenta. 33. Ordene de forma decreciente los siguientes compuestos en función de su reactividad en la reacción de sustitución electrofílica aromática (SEA). (4,0 puntos) O OH Cl 4 1 3 2 34. Explique por qué en la reacción de alquilación de Friedel-Crafts del benceno, se pueden forman productos polisustituidos. Mientras que esto no ocurre en la reacción en una reacción de acilación. (4,0 puntos) En la alquilación el grupo R que sustituye al -H en el anillo aromático es un activador y orientador orto- para- lo que favorece la poli-sustitución. Por el contrario, el grupo acilo R-CO- es un desactivador. 10 36. Prediga el(los) posible(s) producto(os) orgánicos principales en las siguientes reacciones de SEA. Justifique brevemente e indique el nombre de la reacción involucrada. (12 puntos; 4 puntos c/u) a) NO2 HNO3 + H2SO4 NO2 Condiciones: HNO3/H2SO4. Reacción: Nitración aromática. Grupo -CH3: Activador y orientador, -orto y -para. b) O H O H SO3 H2SO4 SO3H Condiciones: HNO3/H2SO4. Reacción: Sulfonación aromática. Grupo -CHO: Desactivador y orientador -meta. c) NO2 NO2 CH3Cl AlCl3 CH3 Condiciones: CH3Cl/AlCl3. Reacción: Alquilación de Friedel-Crafts. Grupo -NO2: Desactivador y orientador -meta. 11 37. Proponga una ruta de síntesis para la 3’-bromoacetofenona a partir de benceno. (8,0 puntos) O O CH3COCl Br2 FeBr3 AlCl3 Br 38. Elija de los siguientes sustratos al más adecuado para la reacción de sustitución nucleofílica aromática (SNA). Justifique. (4,0 puntos). Cl NO2 Cl Cl OH NO2 Cl (A) (B) (C) (D) Letra C. Grupo saliente en posición -orto o -para al grupo electrón atrayente. ISÓMEROS EN QUÍMICA ORGÁNICA 39. ¿En qué se diferencian los isómeros estructurales entre sí? a) rotación óptica b) conexiones entre átomos c) cantidad de átomos de carbono d) orientación espacial de los grupos 40. ¿Qué tipo de isomería presentan los compuestos 2-propanol y 1-propanol? a) función b) cadena c) posición d) geométrica 12 41. ¿Cuál de los siguientes pares de compuestos presenta isomería de cadena? a) y b) y c) y d) y 42. ¿Cuál molécula es un isómero de función de la 2-propanona? a) propano b) propeno c) propanal d) 1-propanol 43. ¿Qué relación tienen las estructuras en la figura? Br Br y a) son iguales b) isómeros de función c) isómeros de cadena d) isómeros de posición 44. ¿Qué diferencias presentan los isómeros de posición entre sí? a) fórmula molecular b) grupos funcionales 13 c) orientación espacial d) posición grupo funcional 45. ¿Qué tipo de isomería presenta la molécula en la figura? Br Br a) E b) Z c) cis d) trans H H 46. ¿Qué moléculas presentan isomería E-Z? a) alquenos disustituidos b) cicloalcanos disustituidos c) alquinos tri- y tetrasustituidos d) alquenos tri- y tetrasustituidos 47. ¿Qué tipo de isomería el siguiente compuesto, de acuerdo al análisis que se muestra en la figura? a) E b) Z c) cis d) trans 48. ¿Cuál es el grupo de mayor prioridad de las siguientes opciones, de acuerdo a las reglas de asignación de isómeros E-Z? a) -OH b) -NH2 c) -CH2OH d) – CH2Br 49. ¿Qué grado de sustitución presentan las moléculas que tienen isomería cis-trans en cicloalcanos y alquenos? a) disustituidos b) trisustituidos c) tetrasustituidos d) monosustituidos 50. ¿Cuál es la configuración absoluta de la molécula en la figura? a) E b) Z 14 c) R d) S 51. ¿Cuántos centros de quiralidad presenta la molécula de penicilina en la figura? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 52. ¿Cuántos isómeros ópticos presenta una molécula con 3 centros de quiralidad? a) 3 b) 4 c) 8 d) 9 53. ¿Cuál es la configuración absoluta del único centro de quiralidad de la molécula en la figura? CH2OH a) E b) Z c) R HO Cl d) S CH2CH3 54. ¿Cuál es la configuración absoluta del único centro de quiralidad de la molécula en la figura? CH2OH a) S b) R c) Z d) E H CH3 CH2CH3 55. ¿Cómo se puede diferenciar un par de enantiómeros de manera experimental? a) solubilidad b) rotación óptica c) punto de fusión d) punto de ebullición 56. ¿Con qué se relaciona el término quiralidad? a) hibridación sp b) dobles enlaces c) simetría completa d) ausencia de simetría 15 57. ¿Cómo se clasifica una muestra de un compuesto con actividad óptica y una rotación óptica aD = + 233°? a) aquiral b) levógira c) dextrógira d) enantiómero 58. ¿Cuál es un enantiómero de la molécula en la figura? CH3 CH3 a) HO H HO H H H CH2Cl HO H CH2Cl CH3 b) HO OH HO H CH2Cl CH3 H OH c) HO H CH2Cl CH3 d) H OH H OH CH2Cl 16 59. ¿Cuál estructura es un diasterómero de la molécula en la figura? Br H OH H OH CH2CH3 Br a) H OH H OH CH2CH3 Br b) HO H H OH CH2CH3 Br c) HO H HO H CH2CH3 Br d) HO OH H OH CH2CH3 60. ¿Cuál es un enantiómero de una molécula que tiene tres centros de quiralidad con configuraciones S, R, S? a) S, R, R b) R, R, R c) R, S, S d) R, S, R 17 II. PREGUNTAS DE DESARROLLO Instrucciones: Responda en el espacio asignado para cada pregunta. Escriba con letra legible (lo que no se pueda leer no será revisado). (10 puntos en total) 61. La figura muestra la resolución de la mezcla racémica de 1-fenil-1-etanol. Al respecto explique lo siguiente: ¿Qué permite la separación, luego de la resolución racémica con ácido (R)-2- fenilpropiónico? Responda en términos de propiedades físicas y químicas. (2,0 puntos) Los enantiómeros se transforman en diasterómero, los que tienen propiedades físicas y químicas diferentes, permitiendo el uso de técnicas de separación tradicionales como la cromatografía. 62. Asigne la configuración de cada dentro de quiralidad y dibuje un isómero de la molécula en la figura, que tenga la denominación de enantiómero (2,0 puntos). 3° CH2CH3 CH2CH3 1° Vemos (S), se asigna (R) (S) 2° 4° H OH HO H 2° (S) H OH Vemos (S), se asigna (R) HO H 4° 1° CH2CH2OH CH2CH2OH 3° 18 63. Represente un isómero estructural de función de la molécula orgánica en la figura. (3,0 puntos). O O N N 64. Represente una estructura que cumpla con las siguientes condiciones (3,0 puntos): - Ser isómero estructural de función de 3,4-dimetil-2-hexanona - Tener configuración E en el doble enlace carbono-carbono. OH 19