Resumen Halogenuros de Alquilo

Grupo: Carlos Cárdenas – Jaider Barrios

HALOGENUROS DE ALQUILO – Reacciones de sustitución y eliminación

Los halogenuros son compuestos orgánicos que dentro de su estructura poseen únicamente átomos de carbono, hidrogeno y algún halógeno. Están clasificados en tres categorías: Halogenuros de alquilo, Halogenuros de arilo y halogenuros de vinilo. El grupo funcional de estos compuestos es precisamente el halógeno que se encuentra unido al carbono principal; en este enlace C-X es el que da origen a las propiedades químicas de estos compuestos.

La diferencia de electronegatividad entre estos dos átomos genera momento dipolar en las moléculas por lo que los halogenuros son considerados sustancias polares, debido a la electronegatividad intrínseca de los halógenos el enlace se polariza, generando una carga parcial positiva en el átomo de carbono esto deriva en la posibilidad que este átomo de carbono sea atacado por un nucleófilo (Aniones o cualquier especie con un par de electrones libres).

Estos compuestos son insolubles en agua, a media que aumenta la cadena carbonada el punto de ebullición también lo hace, los halogenuros líquidos son más densos que el agua.

Las reacciones de sustitución son características en los compuestos halogenados, esto se relaciona directamente con las particularidades del enlace C-X mencionadas anteriormente, la polaridad que causa la presencia del halógeno le otorga a la molécula la capacidad de interaccionar con sistemas nucleofílicos, estos son lo que sustituyen al halógeno. En las reacciones de sustitución nombramos a los grupos en cuestión de la siguiente forma:

Sustrato - Especie que contiene el grupo saliente

 Nucleófilo - Base de Lewis capaz de atacar a átomos con polaridad (o carga) positiva

Producto de la reacción

Grupo saliente - Especie que abandona el sustrato, siendo sustituida por el nucleófilo

Como el ataque lo realiza un nucleófilo llamamos a esta reacción SUSTITUCIÓN NUCLEOFILICA, en los halogenuros encontramos dos reacciones de este tipo: SN2 (sustitución nucleofílica biomolecular) y SN1, en estas reacciones es muy importante la estereoquímica de los compuestos.

La relevancia de cómo se orienta una molécula frente a otra tiene que ver con que la reacción SN2 es una reacción estereoespecifica, esto nos quiere decir que el producto de reacción es un enantiómero puro a causa del ataque dorsal del nucleófilo al carbono polarizado, la inviabilidad del ataque frontal por la posición en la que se encuentra el bromo es la causa de únicamente se pueda realizar un ataque dorsal y este ataque generará una inversión, si el grupo saliente se encontraba del lado izquierdo el producto de sustitución tendrá el nucleófilo del lado contrario, este proceso es llamado inversión de configuración o inversión de Waden en honor a su descubridor. Los halogenuros de alquilo primarios son los que poseen la velocidad de reacción mayor, la presencia de más átomos o grupos va a generar repulsiones entre si generando un aumento en la energía del sistema y tendrá influencia directa sobre el estado de transición lo que deriva en una disminución en la velocidad de reacción, los halogenuros de carbonos terciarios no generan reacción de tipo SN2 debido acumulación de grupos en la estructura, el amontonamiento de átomos o grupos de átomos en la estructura se llama impedimento estérico y es la razón por la cual los carbonos metílicos reacciona a mayor velocidad que los carbonos primarios y estos reaccionas más rápido que halogenuros de carbonos secundarios. El impedimento estérico es un factor fundamental en la velocidad de reacción, pero también lo es la concentración, al aumentar la concentración aumenta la velocidad de reacción.

Este fenómeno del impedimento por la acumulación de grupos de átomos nos lleva a pensar que los halogenuros terciaros no tienen lugar en cuanto a reacción, pero, se observa que la reacción se da sin problema alguno, Esto se explica con el mecanismo de reacción de sustitución nucleofílica unimolecular. A diferencia de la SN2, este mecanismo se da por etapas vía la formación de carbocationes.

La primera etapa, que es la etapa lenta y determinante de la velocidad de reacción, es la formación del carbocatión, la segunda etapa corresponde a el ataque del nucleófilo al carbocatión, esta reacción genera mezclas racémicas debido a que el nucleófilo ataca por ambos lados al carbocatión formado. La velocidad de reacción en este caso se asocia únicamente a la concentración del sustrato y esto es porque está asociado directamente a la velocidad con la que se ioniza el halogenuro de alquilo, es decir que aquellos carbocationes que posean mayor estabilidad serán los que generen el producto de reacción más rápido, aquella reacción que nos lleve al carbocatión más estable y de menor energía será la más rápida.

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