[Wade L.G.] - Química Orgánica Tomo 1

7-11 Síntesis d e alquenos m ediante m é to d o s industriales a altas tem pe ratura s 311
PROBLEMA 7-25
Proponga mecanismos para las siguientes reacciones.
(a)
'O H
ciclopentanol
h2so4:
calor
ciclopenteno
pentan-2 -ol
H2SO4 ,
calor
pent-l-eno
+
pent-2 -eno
(cis + trans)
(c)
H2SO4,
calor
CH 3
"CH3
CH3
'C H 2
2-metilciclohexanol
1 -metilciclohexeno
3-metilciclohexeno
metilenciclohexano
7 -1 1 A Craqueo catalítico de los alcanos 7-11
La forma más económica de producir alquenos a gran escala es mediante el craqueo catalítico S í n t 0 S ÍS d B a l d U e n O S
del petróleo: calentamiento de una mezcla de alcanos en presencia de un catalizador (por lo
general de aluminosilicatos). Los alquenos se forman por medio de la fragmentación de enla- m e O í a n t e m é t O O O S
cespaiagenem r un alqueno y un alcano más corto.
i n d u s t r i a l e s 3 a l t a s
t e m
p e r a t u r a s
H H H H H H H H
I I I I I I I I
H — C — C— C — C — C— C — C — C— H
calor
----------->
catalizador
H H H H H
H — C — C — C — C — C — H +
H
H
\
C = C — C — H
H H H H H H H H
alcano de cadena larga
H H H H H
alcano más corto
H / H H
alqueno
El craqueo se utiliza principalmente para producir alquenos pequeños, de hasta seis átomos de
carbono. Su valor depende de tener un mercado para los diferentes alquenos y alcanos producidos.
La masa molecular promedio y las cantidades relativas de alcanos y alquenos pueden controlarse
variando la temperatura, el catalizador y la concentración de hidrógeno en el proceso de
craqueo. Una destilación cuidadosa en una columna grande separa la mezcla en sus componentes
puros, los cuales quedan listos para empacarse y venderse.
Cómo los productos siempre son mezclas, el craqueo catalítico es inadecuado para sintetizar
alquenos en el laboratorio. Existen métodos mejores para sintetizar alquenos relativamente puros
a partir de una variedad de otros grupos funcionales. En las secciones 7-9,7-10, y en otras posteriores
que aparecen en el resumen de la página 314, explicamos varios de estos métodos.
7 -1 I B Deshidrogenación de alcanos
La deshidrogenación es la eliminación de H2 de una molécula, precisamente lo inverso a la
hidrogenación. La deshidrogenación de un alcano produce un alqueno. Esta reacción tiene un
cambio de entalpia desfavorable, pero uno de entropía favorable.
H H
I I
— C — C —
calor
----------- >
catalizador
\ = c /
/ \
AH ° = +80 a +120 kJ/mol (+20 a +30 kcal/mol)
+ H,
AS° = + 125 J/kelvin-mol
Esta planta en Tokuyama, Japón, pasa
rápidamente etano sobre un catalizador
caliente. Los productos son etileno
e hidrógeno.