Chimica organica per il liceo/Gli alchini/Esercizi

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Esercizi sulla nomenclatura degli alchini

Assegna il nome IUPAC alle seguenti molecole

Esercizio 1

Esercizio 2

Esercizio 3

Esercizio 4

Esercizio 5

Esercizio 6

Esercizio 7

Esercizio 8

Esercizio 9

Esercizio 10

Disegna la struttura delle seguenti molecole

11. 7-decen-2-ino

12. 1-butino

13. esen-3-ino

14. 3-ottino

15. 3-metil-1-esino

16. (trans) 3-epten-1-ino

17. 3-metil-1-butino

18. 4,4-dimetil-2-pentino

19. 4-metil-2-pentino

20. 1-etinil-2-metilciclopentano.

Soluzioni agli esercizi

Assegna il nome IUPAC alle seguenti molecole

Esercizio 1

5-cloro-4,4-dimetilpent-2-ino

Esercizio 2

2-bromo-3,7-dimetilnon-4-ino

Esercizio 3

3,8-dimetil-7-propilundec-5-ino

Esercizio 4

ept-1-en-6-ino

Esercizio 5

2-bromo-3-etil-4-metilept-1-en-6-ino

Esercizio 6

2-bromo-4,5-dimetilept-2-en-6-ino

Esercizio 7

4-etil-2-eptino

Esercizio 8

ciclodecino

Esercizio 9

3,6-dietil-4-ottino

Esercizio 10

3-metilbutino

Disegna la struttura delle seguenti molecole

Esercizio 11

Esercizio 12

Esercizio 13

Esercizio 14

Esercizio 15

Esercizio 16

Esercizio 17

Esercizio 18

Esercizio 19

Esercizio 20

Esercizi sulle reazioni di alogenazione e idroalogenazione degli alchini

Esercizio 21

Indica il prodotto della seguente reazione

Esercizio 22

Quale dei seguenti composti si forma dalla reazione del pent-1-ino con un eccesso di Cl2?

a) 1,2-dicloropentano
b) 1,1,2,2-tetracloropentano
c) 2,2,3,3-tetracloropentano
d) 1,2,2,3-tetracloropentano

Esercizio 23

Completa le seguenti reazioni e scrivi i nomi IUPAC dei due prodotti ottenuti:

Esercizio 24

Qual è il prodotto principale della reazione tra il 2-butino e un equivalente molare di HCl?

a) 2,2-diclorobutano
b) (Z)-2-clorobut-2-ene
c) (E)-2-clorobut-2-ene
d) 1-clorobut-2-ene

Esercizio 25

Qual è il prodotto finale della reazione di un alchino terminale, come il propino, con un eccesso di bromo Br2?

a) 2,2-dibromopropano
b) 1,1-dibromopropano
c) 1,2-dibromopropene
d) 1,1,2,2-tetrabromopropano

Esercizio 26

Se fai reagire il propino (CH3−C≡CH) con due equivalenti molari di bromo (Br2), quanti legami pi-greco (π) dell'alchino vengono consumati in totale? Scrivi la formula di struttura del prodotto finale stazionario che si ottiene al termine del processo.

Esercizio 27

Un chimico scrive la seguente equazione sul quaderno di laboratorio:

Analizza l'equazione, individua i due errori commessi (uno riguarda il tipo di legame carbonio-carbonio e uno la stereochimica degli alogeni) e riscrivi la reazione corretta.

Esercizio 28

Completa la seguente reazione indicando la geometria (E oppure Z) del prodotto:

CH3−C≡C−CH3+1 Br2→ ?

Esercizio 29

Disegna la struttura e indica il nome IUPAC del prodotto formato in ciascuna delle reazioni elencate di seguito:

Esercizio 30

Spiega (brevemente): cosa succede al legame π durante l’addizione di Br₂?

Esercizio 31

L’idroalogenazione produce sempre un solo prodotto possibile.

vero
falso

Esercizio 32

L’idrogeno si lega sempre al carbonio più ricco di idrogeni.

vero
falso

Esercizio 33

Completa la reazione:

HC≡CH+Br2→

Esercizio 34

Completa la seguente reazione indicando il prodotto principale:

HC≡CH+HCl→

Indica anche:

il tipo di prodotto ottenuto
se il triplo legame rimane o scompare

Esercizio 35

Disegna la struttura e indica il nome IUPAC del prodotto formato in ciascuna delle reazioni elencate di seguito:

Esercizio 36

Scrivi il nome IUPAC del prodotto principale ottenuto dalla reazione del 1-butino con 2 equivalenti HCl. Mostra i passaggi intermedi.

Esercizio 37

Applica la regola di Markovnikov e completa la reazione tra propino e un equivalente di acido bromidrico:

CH3–C≡CH+1 HBr→…

Esercizio 38

Scrivi il prodotto principale della seguente reazione secondo la regola di Markovnikov.

CH3−CH2−C≡CH+HCl→ ?

Esercizio 39

Scrivi il prodotto finale dell’addizione di 2 moli di HBr al propino.

CH₃–C≡CH + 2 HBr → ?

Spiega quale regola si applica.

Esercizio 40

Disegna la struttura e indica il nome IUPAC del prodotto formato in ciascuna delle reazioni elencate di seguito:

Soluzioni reazioni di alogenazione e idroalogenazione

Esercizio 21

d) (1,1,2,2-tetrabromopropano)

Esercizio 22

b) 1,1,2,2-tetracloropentano

Esercizio 23

a) CH3−C≡C−CH3+1Cl2→ (E)-2,3-diclorobut-2-ene

b) CH3−CH2−C≡CH+2Br2→ 1,1,2,2-tetrabromobutano

Esercizio 24

b) (Z)-2-clorobut-2-ene

Esercizio 25

d) 1,1,2,2-tetrabromopropano

Esercizio 26

Nella reazione vengono consumati in totale 2 legami pi-greco (π).
Formula di struttura del prodotto finale (1,1,2,2-tetrabromopropano): CHBr2−CBr2−CH3

Esercizio 27

Errori identificati nel meccanismo grafico proposto:
1. Errore di legame: Il prodotto presenta un legame singolo C-C (CHBr-CHBr), ma l'aggiunta di solo 1 equivalente di Br2 deve consumare un solo legame π, lasciando un doppio legame ($=C).
2. Errore di stereochimica: L'alogenazione di un alchino con 1 equivalente avviene tramite anti-addizione. I due atomi di bromo devono trovarsi in posizione trans (E) l'uno rispetto all'altro.
Equazione corretta: CH3−C≡C−CH3+1Br2→(E)-2,3-dibromobut-2-ene

Esercizio 28

Prodotto: (E)-2,3-dibromobut-2-ene
L'addizione di Br2 è di tipo anti (i due atomi di bromo si attaccano da lati opposti). Per questo motivo, nel prodotto finale i due atomi di bromo si trovano in posizione trans (isomero E).

Esercizio 29

Esercizio 30

Durante l'addizione di Br2, gli elettroni del legame π dell'alchino attaccano la molecola di bromo, provocando l'espulsione di unost ione bromuro e la formazione di un intermedio ciclico a tre termini altamente instabile denominato ione bromonio ciclico.

Esercizio 31

Risposta: Falso

Esercizio 32

Risposta: Vero

Esercizio 33

Equazione: HC≡CH+1Br2→ (E)-1,2-dibromoetene

Esercizio 34

Reazione: HC≡CH+HCl→CH2=CH−Cl
Il tipo di prodotto ottenuto è un aloalchene (o alogenuro vinilico). Il triplo legame iniziale scompare per diventare un doppio legame.

Esercizio 35

Esercizio 36

Nome IUPAC finale: 2,2-diclorobutano
Passaggi della reazione:
1. CH3−CH2−C≡CH+1HCl→CH3−Cl2−CCl=CH2 (2-clorobut-1-ene)
2. CH3−CH2−CCl=CH2+1HCl→CH3−CH2−CCl2−CH3 (2,2-diclorobutano)

Esercizio 37

Equazione completa: CH3−C≡CH+1HBr→CH3−CBr=CH2
Nome IUPAC: 2-bromopropene

Esercizio 38

Prodotto principale: 2-clorobut-1-ene
Equazione completa: CH3−CH2−C≡CH+HCl→CH3−CH2−CCl=CH2

Esercizio 39

Prodotto finale: 2,2-dibromopropano (CH3−CBr2−CH3)
Regola applicata: Si applica la regola di Markovnikov. In entrambe le addizioni successive, l'idrogeno si lega al carbonio terminale (meno sostituito, C-1) per permettere la formazione del carbocatione intermedio più stabile sul carbonio interno (C-2), stabilizzato anche per risonanza dall'alogeno nella seconda fase.

Esercizio 40

Esercizi sull'idratazione degli alchini

Esercizio 1

Completa le seguenti equazioni di reazione scrivendo il prodotto organico ottenuto:

a) CH≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) →

b) CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) →

c) CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) →

d) CH₃CH₂–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) →

Esercizio 2

Scrivi il nome IUPAC del prodotto che si ottiene dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato.

Esercizio 3

Spiega perché l’idratazione dell’acetilene (CH≡CH) produce acetaldeide e non un chetone, mentre l’idratazione del propino (CH₃–C≡CH) produce un chetone.

Esercizio 4

Dall’idratazione acida del propino, l’atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2) o al carbonio terminale (C-1)? Rispondi applicando in modo diretto la regola di Markovnikov.

Esercizio 5

Durante la reazione di idratazione del propino, prima di ottenere il chetone finale, si forma un intermedio instabile che contiene contemporaneamente un doppio legame (C=C) e un gruppo ossidrile (–OH). Come si chiama questa specifica classe di composti? Scrivi la sua formula di struttura.

Esercizio 6

Spiega che cos’è la tautomeria cheto-enolica e perché è indispensabile per comprendere il prodotto finale dell’idratazione degli alchini.

Esercizio 7

Risali all’alchino o agli alchini di partenza che potrebbero dare il composto carbonilico rappresentato per idratazione acida (H₂SO₄/HgSO₄, H₂O). Indica le condizioni di reazione.

Esercizio 8

Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta:

CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH₂–CHO

Esercizio 9

Per far avvenire l’idratazione di un alchino non basta usare l’acqua, ma è necessario aggiungere l’acido solforico (H₂SO₄) e il solfato mercurico (HgSO₄). Spiega brevemente qual è la funzione chimica di queste due sostanze all’interno della reazione.

Esercizio 10

Spiega perché dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato si ottiene un unico prodotto, e scrivi la sua formula di struttura.

Esercizio 11

Uno studente afferma: «Dall’idratazione di qualsiasi alchino si ottiene sempre e solo un chetone». Sei d’accordo? Argomenta la risposta portando almeno due esempi a supporto della tua posizione.

Esercizio 12

Indica, per ciascuno dei seguenti alchini, se il prodotto di idratazione acida è un’aldeide o un chetone, e motiva la risposta in base alla struttura dell’alchino:

a) 1-butino

b) 2-butino

c) 1-pentino

d) 2-pentino

Esercizio 13

Spiega perché la forma enolica che si forma come intermedio nell’idratazione degli alchini è termodinamicamente meno stabile della corrispondente forma chetonica.

Esercizio 14

Identifica la specie chimica rappresentata nell’immagine e descrivi il ruolo che svolge nel meccanismo di idratazione dell’alchino.

Esercizio 15

Un chimico vuole sintetizzare il butanone (CH₃–CO–CH₂–CH₃) a partire da un alchino. Quale alchino deve scegliere come reagente di partenza? Descrivi le condizioni di reazione necessarie.

Esercizio 16

Spiega, con riferimento alla regola di Markovnikov, perché nell’idratazione di un alchino terminale il gruppo ossidrile (–OH) si lega preferenzialmente al carbonio interno del triplo legame e non a quello terminale.

Esercizio 17

Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta:

CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH(OH)–CH=CH₂

Esercizio 18

Confronta i prodotti di idratazione acida dei due alchini rappresentati. Spiega le analogie e le differenze nei prodotti ottenuti.

Esercizio 19

Prevedi quanti prodotti di idratazione acida distinti si possono ottenere da ciascuno dei seguenti alchini, e scrivi le loro formule di struttura:

a) 2-butino

b) 2-pentino

c) 3-esino

d) 4-ottino

Esercizio 20

Quando si esegue l’idratazione acida di un qualsiasi alchino terminale (con più di due atomi di carbonio), il gruppo carbonilico (C=O) del chetone finale si forma sempre sul carbonio interno in posizione 2 della catena e mai sul carbonio terminale in posizione 1. Spiega il motivo di questa selettività.

Esercizio 21

Disegna la struttura del prodotto principale che si forma quando il 1-esino viene trattato con H₂O / H₂SO₄ in presenza di HgSO₄.

Soluzioni

Esercizio 1

a) $C H \equiv C H + H_{2} O \overset{H_{2} S O_{4} / H g S O_{4}}{\to} C H_{3} - C H O$ (acetaldeide o etanale)
b) $C H_{3} - C \equiv C H + H_{2} O \overset{H_{2} S O_{4} / H g S O_{4}}{\to} C H_{3} - C O - C H_{3}$ (acetone o propanone)
c) $C H_{3} - C \equiv C - C H_{3} + H_{2} O \overset{H_{2} S O_{4} / H g S O_{4}}{\to} C H_{3} - C O - C H_{2} - C H_{3}$ (butanone)
d) $C H_{3} C H_{2} - C \equiv C H + H_{2} O \overset{H_{2} S O_{4} / H g S O_{4}}{\to} C H_{3} - C H_{2} - C O - C H_{3}$ (butanone)

Esercizio 2

Il nome IUPAC del prodotto ottenuto dall'idratazione del 1-pentino è pentan-2-one. L'idratazione acida segue la regola di Markovnikov: l'ossigeno si lega al carbonio interno C-2, generando un metilchetone.

Esercizio 3

L'acetilene (etino) possiede solo due atomi di carbonio ( $C H \equiv C H$ ). Quando l'acqua si addiziona al triplo legame, l'intermedio enolico che si forma è l'etanolo ( $C H_{2} = C H - O H$ ). La successiva tautomeria sposta l'idrogeno su un carbonio e l'ossigeno sull'altro, portando necessariamente a un gruppo carbonilico terminale ( $- C H O$ ), cioè all'acetaldeide (un'aldeide).

Nel propino ( $C H_{3} - C \equiv C H$ ), il triplo legame coinvolge un carbonio terminale e uno interno; la regola di Markovnikov impone che l'ossigeno si leghi al carbonio interno (C-2), generando un gruppo carbonilico affiancato da due atomi di carbonio ( $C - C O - C$ ), che definisce la struttura di un chetone (il propanone).

Esercizio 4

L'atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2).

Secondo la regola di Markovnikov, in una reazione di addizione elettrofila l'idrogeno dell'acqua si addiziona al carbonio del triplo legame che lega già il maggior numero di idrogeni (il carbonio terminale C-1, che ne ha uno), mentre il gruppo ossidrile $- O H$ (e di conseguenza l'atomo di ossigeno finale) si lega al carbonio più sostituito (il carbonio interno C-2, che non ha idrogeni).

Esercizio 5

Questa specifica classe di composti prende il nome di enolo (dall'unione di -en per il doppio legame e -olo per il gruppo alcolico).

La formula di struttura dell'intermedio enolico del propino è il prop-1-en-2-olo:

C H_{2} = C (O H) - C H_{3}

Esercizio 6

La tautomeria cheto-enolica è una forma particolare di isomeria di struttura (nello specifico, una tautomeria) in cui un enolo e un chetone (o aldeide) si interconvertono rapidamente l'uno nell'altro mediante lo spostamento di un atomo di idrogeno (un protone) e di un doppio legame.

È indispensabile per comprendere il prodotto finale perché l'idratazione diretta del triplo legame produce inizialmente un enolo, il quale è un composto altamente instabile. Senza la tautomeria, che riarrangia la molecola nella sua forma carbonilica stabile ( $C = O$ ), non si potrebbe spiegare perché il prodotto isolato al termine della reazione sia un chetone o un'aldeide e non un alcol insaturo.

Esercizio 7

Gli alchini di partenza che possono dare il pentan-2-one ( $C H_{3} - C O - C H_{2} - C H_{2} - C H_{3}$ ) sono due:

1-pentino ( $C H_{3} - C H_{2} - C H_{2} - C \equiv C H$ ) - per addizione secondo Markovnikov sul C-2.
2-pentino ( $C H_{3} - C H_{2} - C \equiv C - C H_{3}$ ) - alchino asimmetrico che per idratazione fornisce una miscela di pentan-2-one e pentan-3-one.

Condizioni di reazione: Acqua ( $H_{2} O$ ), in presenza di acido solforico ( $H_{2} S O_{4}$ ) come catalizzatore acido e solfato mercurico ( $H g S O_{4}$ ) come co-catalizzatore.

Esercizio 8

L'errore: Il prodotto scritto nell'equazione è un'aldeide (il propanale, $C H_{3} - C H_{2} - C H O$ ).
Perché è sbagliato: L'idratazione del propino è una reazione regioselettiva che segue la regola di Markovnikov. L'ossigeno deve legarsi al carbonio interno (C-2) e non a quello terminale (C-1). Di conseguenza, si deve ottenere un chetone (l'acetone) e non un'aldeide.
Equazione corretta:

C H_{3} - C \equiv C H + H_{2} O \overset{H_{2} S O_{4} / H g S O_{4}}{\to} C H_{3} - C O - C H_{3}

Esercizio 9

Acido solforico ( $H_{2} S O_{4}$ ): Fornisce gli ioni idrogeno ( $H^{+}$ ) necessari per iniziare l'addizione elettrofila, fungendo da catalizzatore acido.
Solfato mercurico ( $H g S O_{4}$ ): Lo ione mercurico ( $H g^{2 +}$ ) agisce come un potente catalizzatore coordinandosi con gli elettroni $π$ del triplo legame dell'alchino. Questo rende il triplo legame molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco nucleofilo da parte dell'acqua, velocizzando una reazione che altrimenti sarebbe estremamente lenta (poiché i carbocationi vinilici intermedi sono molto instabili).

Esercizio 10

Si ottiene un unico prodotto perché il 3-esino è un alchino interno perfettamente simmetrico. Entrambi i carboni del triplo legame (C-3 e C-4) hanno lo stesso grado di sostituzione e sono chimicamente equivalenti. Che l'ossigeno si leghi al C-3 o al C-4, la molecola risultante, numerata secondo le regole IUPAC a partire dall'estremità più vicina al gruppo carbonilico, è sempre la stessa.

Formula di struttura del prodotto (esan-3-one):

C H_{3} - C H_{2} - C O - C H_{2} - C H_{2} - C H_{3}

Esercizio 11

No, non si è d'accordo. L'affermazione dello studente è errata poiché esiste un'eccezione fondamentale nella reazione di idratazione acida, oltre alla possibilità di usare reazioni diverse per gli alchini terminali.

Esempio 1 (Idratazione acida dell'acetilene): L'idratazione in condizioni acide dell'acetilene ( $C H \equiv C H$ ) produce l'acetaldeide (un'aldeide) e non un chetone, poiché la molecola ha solo due atomi di carbonio.
Esempio 2 (Idroborazione-ossidazione): Se si cambia la metodica di idratazione utilizzando l'idroborazione-ossidazione (condizioni anti-Markovnikov) su un qualsiasi alchino terminale, come il propino, si ottiene sistematicamente un'aldeide (in questo caso, il propanale).

Esercizio 12

a) 1-butino: Chetone (butanone). È un alchino terminale; secondo la regola di Markovnikov l'ossigeno si lega al C-2 interno.
b) 2-butino: Chetone (butanone). È un alchino interno simmetrico; l'attacco su uno dei due carboni interni genera il gruppo carbonilico in mezzo alla catena.
c) 1-pentino: Chetone (pentan-2-one). È un alchino terminale; l'ossigeno si posiziona sul carbonio interno più sostituito (C-2).
d) 2-pentino: Chetone (miscela di pentan-2-one e pentan-3-one). È un alchino interno; l'ossigeno si lega a uno dei due carboni interni del triplo legame, generando in ogni caso strutture chetoniche.

Esercizio 13

La forma chetonica è termodinamicamente favorita ed è nettamente più stabile rispetto alla forma enolica principalmente a causa delle energie dei legami coinvolti. Il legame doppio carbonio-ossigeno ( $C = O$ ) del chetone è un legame estremamente forte e stabile, la cui energia di legame è nettamente superiore rispetto alla combinazione di un doppio legame carbonio-carbonio ( $C = C$ ) e un legame singolo carbonio-ossigeno ( $C - O$ ) presenti nell'enolo. Il sistema evolve spontaneamente verso la configurazione a minore contenuto energetico.

Esercizio 14

Se l'immagine mostra un carbocatione vinilico ( $R - C^{+} = C H_{2}$ ): Si tratta dell'intermedio elettrofilo altamente instabile che si forma nella prima tappa dopo l'attacco del protone $H^{+}$ . Il suo ruolo è quello di subire l'attacco nucleofilo da parte dell'acqua per formare il legame carbonio-ossigeno.
Se l'immagine mostra un enolo ( $R - C (O H) = C H_{2}$ ): Si tratta dell'intermedio neutro. Svolge il ruolo di precursore diretto del prodotto finale: attraverso la tautomeria cheto-enolica si converte nel rispettivo isomero carbonilico stabile.

Esercizio 15

Alchino di partenza: Il chimico può scegliere indifferentemente il 1-butino ( $C H_{3} - C H_{2} - C \equiv C H$ ) oppure il 2-butino ( $C H_{3} - C \equiv C - C H_{3}$ ). In entrambi i casi, l'idratazione acida guiderà la formazione del gruppo $C = O$ sul secondo carbonio della catena a 4 atomi, producendo butanone puro.
Condizioni di reazione: Trattamento dell'alchino con acqua ( $H_{2} O$ ), acido solforico ( $H_{2} S O_{4}$ ) e solfato mercurico ( $H g S O_{4}$ ) a caldo.

Esercizio 16

Nell'idratazione acida, il primo stadio prevede l'addizione di un protone ( $H^{+}$ ) al triplo legame per generare un carbocatione. Se il protone si lega al carbonio terminale, si forma un carbocatione vinilico secondario sul carbonio interno ( $R - C^{+} = C H_{2}$ ). Se il protone si legasse al carbonio interno, si formerebbe un carbocatione vinilico primario sul carbonio terminale ( $R - C H = C H^{+}$ ).

I carbocationi secondari sono molto più stabili di quelli primari grazie all'effetto induttivo stabilizzante dei gruppi alchilici circostanti. Di conseguenza, l'acqua (nucleofilo) attacca esclusivamente il carbonio interno più stabile, legando lì il gruppo $- O H$ .

Esercizio 17

L'errore: Il prodotto riportato è un alcol insaturo (un enolo, nello specifico il but-3-en-2-olo modificato).
Perché è sbagliato: Gli enoli sono intermedi instabili che non possono essere il prodotto finale della reazione. Non appena l'acqua si addiziona al 2-butino si forma il but-2-en-2-olo, il quale subisce immediatamente una tautomeria cheto-enolica per trasformarsi nel chetone saturo isomero più stabile (il butanone).
Equazione corretta:

C H_{3} - C \equiv C - C H_{3} + H_{2} O \overset{H_{2} S O_{4} / H g S O_{4}}{\to} C H_{3} - C O - C H_{2} - C H_{3}

Esercizio 18

Analogie: Entrambi gli alchini, pur avendo il triplo legame in posizioni diverse della catena, producono per idratazione acida lo stesso identico ed unico prodotto finale, ovvero il butanone ( $C H_{3} - C O - C H_{2} - C H_{3}$ ).
Differenze nel percorso: Nel 1-butino la reazione è regioselettiva guidata dalla regola di Markovnikov (l'ossigeno va sul C-2 perché è il carbonio interno più sostituito). Nel 2-butino la reazione non necessita di regioselettività poiché la molecola è simmetrica: l'attacco sul C-2 o sul C-3 produce strutturalmente la stessa identica molecola.

Esercizio 19

a) 2-butino: 1 prodotto ( $C H_{3} - C O - C H_{2} - C H_{3}$ , butanone). È simmetrico.
b) 2-pentino: 2 prodotti distinti in miscela. Essendo un alchino interno asimmetrico, l'idratazione produce sia il pentan-2-one ( $C H_{3} - C O - C H_{2} - C H_{2} - C H_{3}$ ) sia il pentan-3-one ( $C H_{3} - C H_{2} - C O - C H_{2} - C H_{3}$ ).
c) 3-esino: 1 prodotto ( $C H_{3} - C H_{2} - C O - C H_{2} - C H_{2} - C H_{3}$ , esan-3-one). È simmetrico.
d) 4-ottino: 1 prodotto ( $C H_{3} - C H_{2} - C H_{2} - C O - C H_{2} - C H_{2} - C H_{2} - C H_{3}$ , ottan-4-one). È simmetrico.

Esercizio 20

Questa selettività è determinata dalla stabilità dell'intermedio di reazione. L'idratazione acida inizia con il legame di un protone ( $H^{+}$ ) al triplo legame. Per minimizzare l'energia, il protone si fissa sul carbonio terminale (C-1) in modo da lasciare la carica positiva sul carbonio interno (C-2), generando un carbocatione vinilico secondario, nettamente più stabile di un eventuale carbocatione primario sul C-1.

Quando l'acqua attacca questo carbocatione, introduce il gruppo ossidrilico ( $- O H$ ) esclusivamente sul carbonio 2. Poiché la tautomeria cheto-enolica converte il legame $C - O H$ in un legame carbonilico $C = O$ mantenendo l'ossigeno sullo stesso atomo di carbonio, il gruppo funzionale del chetone si ritroverà bloccato stabilmente in posizione 2.

Esercizi sull'idrogenazione (riduzione) degli alchini

Esercizio 81

testo

...

Parte 1 – Idrogenazione completa degli alchini ad alcani

Esercizio 1

Scrivi il prodotto della reazione tra etino e H₂/Pd.

Soluzione: CH≡CH + 2 H₂ → CH₃−CH₃ Prodotto: etano.

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Esercizio 2

Quale reagente permette di trasformare il 2-butino in butano?

Soluzione: H₂ in presenza di Pd, Pt oppure Ni.

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Esercizio 3

Quante moli di H₂ servono per idrogenare completamente un alchino?

Soluzione: 2 equivalenti di H₂.

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Esercizio 4

Completa la reazione:

CH₃−C≡C−CH₃ + H₂/Pt →

Soluzione: CH₃−CH₂−CH₂−CH₃

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Esercizio 5

Quale alcano si ottiene dall’1-pentino mediante idrogenazione completa?

Soluzione: Pentano.

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Esercizio 6

Quale catalizzatore viene spesso disperso su carbone attivo?

Soluzione: Pd/C (palladio su carbone).

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Esercizio 7

Perché l’alchene intermedio non viene isolato nell’idrogenazione completa?

Soluzione: Perché Pt, Pd e Ni catalizzano rapidamente anche la seconda addizione di H₂.

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Esercizio 8

Trasforma il 3-esino in alcano.

Soluzione: CH₃CH₂−C≡C−CH₂CH₃ + 2H₂/Ni → esano.

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Esercizio 9

Quale prodotto si ottiene dall’idrogenazione completa del propino?

Soluzione: Propano.

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Esercizio 10

Qual è il ruolo del nichel Raney?

Soluzione: Agisce come catalizzatore per l’idrogenazione.

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Parte 2 – Riduzione parziale con catalizzatore di Lindlar

Esercizio 11

Quale prodotto si ottiene dal 2-butino con H₂/Lindlar?

Soluzione: cis-2-butene.

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Esercizio 12

Che tipo di addizione avviene con il catalizzatore di Lindlar?

Soluzione: Addizione syn.

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Esercizio 13

Quale stereoisomero si ottiene usando Lindlar?

Soluzione: L’alchene cis.

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Esercizio 14

Completa:

CH₃−C≡C−CH₃ + H₂/Lindlar →

Soluzione: cis-CH₃−CH=CH−CH₃

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Esercizio 15

Quale reagente impedisce la completa riduzione ad alcano nel catalizzatore di Lindlar?

Soluzione: La chinolina.

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Esercizio 16

Qual è il metallo principale del catalizzatore di Lindlar?

Soluzione: Palladio.

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Esercizio 17

Che funzione ha l’acetato di piombo nel catalizzatore di Lindlar?

Soluzione: Avvelena il catalizzatore diminuendone l’attività.

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Esercizio 18

Quale prodotto si ottiene dall’1-esino con H₂/Lindlar?

Soluzione: 1-esene.

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Esercizio 19

Trasforma il 3-esino in un alchene cis.

Soluzione: 3-esino + H₂/Lindlar → cis-3-esene.

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Esercizio 20

Perché gli idrogeni vengono aggiunti dallo stesso lato?

Soluzione: Perché la reazione avviene sulla superficie del catalizzatore metallico.

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Parte 3 – Riduzione con Na/NH₃ o Li/NH₃

Esercizio 21

Quale prodotto si ottiene dal 2-butino con Na/NH₃(l)?

Soluzione: trans-2-butene.

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Esercizio 22

Che tipo di addizione avviene nella riduzione con sodio in ammoniaca?

Soluzione: Addizione anti.

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Esercizio 23

Quale stereoisomero si forma?

Soluzione: L’alchene trans.

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Esercizio 24

Completa:

CH₃−C≡C−CH₃ + Na/NH₃ →

Soluzione: trans-CH₃−CH=CH−CH₃

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Esercizio 25

Quale metallo può sostituire il sodio?

Soluzione: Litio.

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Esercizio 26

Come si chiama questa reazione?

Soluzione: Riduzione con metallo disciolto.

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Esercizio 27

Quale intermedio si forma dopo il primo trasferimento elettronico?

Soluzione: Un radicale anionico.

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Esercizio 28

Da dove proviene il protone nella protonazione?

Soluzione: Dall’ammoniaca liquida.

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Esercizio 29

Quale prodotto si ottiene dall’1-pentino con Na/NH₃(l)?

Soluzione: 1-pentene.

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Esercizio 30

Perché il prodotto trans è favorito?

Soluzione: Per il minore ingombro sterico.

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Parte 4 – Meccanismo e teoria

Esercizio 31

Definisci “radicale anionico”.

Soluzione: Specie chimica con una carica negativa e un elettrone spaiato.

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Esercizio 32

Quale specie si forma dopo la seconda donazione elettronica?

Soluzione: Un anione vinilico.

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Esercizio 33

Qual è l’ibridazione dei carboni in un alchino?

Soluzione: sp.

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Esercizio 34

Quale legame π è più debole in un triplo legame?

Soluzione: Il secondo legame π.

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Esercizio 35

Perché gli alchini liberano più calore nell’idrogenazione rispetto agli alcheni?

Soluzione: Perché sono meno stabili termodinamicamente.

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Esercizio 36

Quale legame è più forte: singolo, doppio o triplo?

Soluzione: Triplo > doppio > singolo.

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Esercizio 37

Quanti legami π sono presenti in un triplo legame?

Soluzione: Due.

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Esercizio 38

Quale differenza energetica rappresenta la forza del secondo legame π?

Soluzione: Circa 54 kcal/mol.

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Esercizio 39

Quale prodotto si ottiene dal 2-pentino con Lindlar?

Soluzione: cis-2-pentene.

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Esercizio 40

Quale prodotto si ottiene dal 2-pentino con Na/NH₃(l)?

Soluzione: trans-2-pentene

Esempi di fonti

LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.)
Openstax: esercizi1 - soluzioni1
Chemistry Steps: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni)
MolView: per disegnare molecole organiche