Portafolio de Evidencias Química Orgánica II

Conteste las siguientes preguntas:

1.- ¿Cuáles son las características de los compuestos intermediarios en la química orgánica?

Los intermedios de reacción son especies de tiempo de vida media corto y no están presentes nunca en altas concentraciones debido a que reaccionan tan rápidamente como reaccionan. Los intermedios de reacción más usuales en química orgánica son las especies de carbono tribalmente (tres enlaces) y se clasifican de acuerdo a su carga.

Existe una gran variedad de moléculas orgánicas que con mucha frecuencia no se presentan como compuestos estables, sino como intermedios transitorios de las reacciones químicas. Algunos intermedios conservan el tipo de enlace convencional en el carbono y se pueden representar por las típicas estructuras de valencia.

En otros, el carbono tiene menos de cuatro enlaces covalentes. Tales tipos estructurales son ordinariamente muy inestables y, en consecuencia, tienen sólo una existencia transitoria; pero en ciertas circunstancias tienen suficiente estabilidad para poderse aislar y estudiar. Las cuatro clases más comunes de intermedios con menos de cuatro enlaces covalentes en el carbono están representadas por los siguientes ejemplos concretos referidos al metano:

Ion carbonio Carbanión o Radical metilo Carbeno o  catión metilo anión metilo metileno

El radical metilo es simplemente el radical del carbono que resulta cuando se rompe el metano dando un átomo de hidrógeno. Este tipo de reacción se denomina ruptura homolítica; consiste en la ruptura del par electrónico de un enlace quedando un electrón en cada fragmento.

En la ruptura heterolítica los dos electrones del par electrónico de enlace quedan en el mismo fragmento. Cuando el hidrógeno se lleva el par de electrones dando 368 Intermedios de las reacciones químicas un ion hidruro, queda unión carbonio, el catión metilo. El anión metilo, un carbanión, resulta de la ruptura heterolítica que da un protón.

2.- ¿Cuántos y cuáles son los compuestos intermediarios en la química orgánica?

Son 5: Carbocationes, carbaniones, radicales, nitrenos y carbenos.

3.- Indique las características de cada uno de ellos.

CARBOCATIONES -Intermedios reactivos con una carga formal de +1 sobre un átomo de carbono -Clasificación: Carbocationes clásicos (iones carbenio): Trivalentes tricoordinados, CH3+

[pic 1]

Formación de carbocationes: Independientemente de su estabilidad, los carbocationes se generan mediante alguno de estos procesos:

 1.- Ionización directa: Ruptura heterolítica de un enlace

[pic 2]

        2. Un protón u otra especie positiva se coordinan a un sistema insaturado

[pic 3]

       Estructura y estabilidad: Carbocationes alquílicos Estructura y estabilidad: Carbocationes alquílicos Estabilidad: terciario > secundario > primario > CH3+

Causa: b) Efecto inductivo: Debido a la diferencia de hibridación, los grupos alquilo (sp3) tienen un efecto electron-dador hacia el carbono positivo (sp2) que contribuye a disminuir la carga neta sobre el carbocatión y la dispersa por los carbonos vecinos, dando una especie más estable. Dentro de una misma categoria, los cationes más grandes son más estables.

RADICALES. -Son especies químicas con un electron desapareado sobre un átomo de carbono con Son especies químicas con un electron desapareado sobre un átomo de carbono con una carga formal nula.

[pic 4]

Tienen 7 e en la capa de valencia CH3 H2C CH Ph3C

-Tienen 7 e- en la capa de valencia.

 -Muestran una elevada tendencia a ganar 1 e- para completar el octeto.

 La mayoría de reacciones orgánicas implican la ruptura heterolítica del enlace, lo cual origina especies cargadas positivamente (carbocationes) o negativamente (carbaniones). En contraste, los radicales se generan por ruptura homolítica de los enlaces.

[pic 5]

[pic 6]

- Estabilidad de los radicales:

La mayoría de radicales libres son especies muy reactivas con tiempos de vida muy cortos. En ausencia de otras especies reactivas, se autodestruyen por dimerización o desproporción:

La estabilidad relativa de los radicales alquílicos sigue la misma pauta que los carbocationes: Terciario> secundario > primario.

Los radicales que presentan deslocalización por resonancia, por ej. Radicales estables que los radicales alquílicos sencillos. Aun así, solo tienen una existencia transitoria en condiciones normales. Sin embargo, el radical trifenilmetilo existe en disolución a también en equilibrio con una forma dimérica (2 % en benzeno).

CARBENOS -Son especies químicas con un átomo de carbono divalente neutro Son especies químicas con un átomo de carbono divalente neutro

 -Son intermedios de reacción muy reactivos con tiempos de vida media inferiores a 1 seg.

-Se trata de especies deficientes electrónicamente. El átomo de carbono tiene solo 6 e- en su esfera electrónica de valencia.

-Tienen una elevada tendencia a captar 2 e- para completar el octeto.

- Dependiendo de los spines de los electrones no enlazantes, los carbenos se pueden clasificar como carbenos singletes o tripletes.

NITRENOS -Son especies químicas con un átomo de nitrógeno monovalente neutro Son especies químicas con un átomo de nitrógeno monovalente neutro.

 -Se trata de especies deficientes electrónicamente. El átomo de nitrógeno tiene solo 6 e- en su esfera electrónica de valencia.

 - Dependiendo de los spines de los electrones no enlazantes, los carbenos se pueden clasificar como carbenos singletes o tripletes. Formación de nitrenos el procedimiento más general para generar nítrenos es la descomposición térmica o fotoquímica de ácidos orgánicas.

[pic 7]

4.- ¿Cuáles son los compuestos intermediarios que tienen carga?

Algunas especies químicas con electrones desapareados tienen carga neta. Los radicales son aquellos que contienen carga.

5.- ¿Cuáles son los compuestos intermediarios neutros?

Algunos Radicales, carbenos y Nitrenos.

6.- ¿Qué factores influyen en la formación de los compuestos intermediarios?

Su SP, sus cargas, su composición y sus electrones

7.- Indique la estabilidad de cada espacio de intermediarios.

La SN1 tiene un mecanismo por etapas.  En el primer paso se ioniza el sustrato por pérdida del grupo saliente, sin que el nucleófilo actúe, formándose un carbocatión.  En el segundo paso el nucleófilo ataca al carbocatión formado, obteniéndose el producto final.

...