Sustitución Nucleofílica Resumen

Reacciones de sustitución

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Karla Judith Parada Raya Química orgánica I[pic 3][pic 4]

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Estas reacciones suceden cuando un átomo con gran densidad electrónica está unido a un carbono con una hibridación sp3. Los componentes de una reacción de sustitución nucleofílica son el sustrato, el nucleófilo y el disolvente. Donde podemos observar que el sustrato se compone de dos partes el grupo alquilo y el grupo saliente que como sus nombra lo indica es el que saldrá de la estructura del sustrato y será sustituido. Dentro de estas reacciones de sustitución nucleofílica encontramos dos mecanismos por los cuales se realiza la reacción y que tienen ciertas características. Los mecanismos son la reacción SN2 Y SN1.

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Esta reacción tiene como característica principal que al duplicar el sustrato en este caso el halogenuro de alquilo la velocidad de la reacción se duplicara, y de igual manera si duplicamos el nucleófilo la velocidad de la reacción se duplicara. Es decir que si cambia el halogenuro de alquilo o el nucleófilo será proporcional el cambio en la velocidad. En 1973

E. D. Hughes y Christopher Ingold hicieron una sugerencia sobre un mecanismo que explica la inversión en la configuración de los compuestos y la cinética de segundo orden. Este mecanismo lleva por nombre reacción SN2 como abreviatura a la reacción de sustitución bimolecular. Se denomina bimolecular porque las dos moléculas que

interactúan en el paso donde se mide la cinética es decir la velocidad en la reacción; son dos, el halogenuro de alquilo o sustrato y el nucleófilo.

La característica principal de esta reacción es que se lleva a cabo en un solo paso y sin ningún intermediario el nucleófilo entrante reacciona con el sustrato en una dirección opuesta en un ángulo de 180° al grupo que se va a desplazar y mientras se forma el enlace el halogenuro se separa y se invierte la configuración.

Esta reacción ocurre cuando un par de electrones del nucleófilo desplaza al halógeno que se lleva el par de electrones del enlace C-X. Esto se lleva a cabo a través de un estado de transición en donde se forma parcialmente el nuevo enlace nucleófilo-carbono y al mismo tiempo se está rompiendo parcialmente el enlace C-X en el cual la carga negativa es compartida por ambos nucleófilos y el ion halogenuro saliente. En este estado de transición sucede un arreglo de los tres enlaces restantes del carbono que quedan de manera invertida a su disposición inicial.

Durante el estado de transición se ven involucrados la formación de enlaces parciales, entonces debemos considerar que si el sustrato fuera voluminoso o tenga sustituyentes que impidan o saturen de alguna manera, sería difícil que el nucleófilo pueda acercarse por lo que para la reacción sería difícil la formación del enlace del sustrato con el nucleófilo. Al ser un halogenuro con más sustituyentes la aproximación del halogenuro es a mayor energía y con mayor lentitud. Es por lo que la reacción SN2 ocurre en sustratos que no tienen impedimentos para que el nucleófilo pueda acercarse como por ejemplo los halogenuros primarios, halogenuros de metilo y algunos halogenuros secundarios sencillos. También debemos mencionar que los halogenuros vinílicos y halogenuros de arilo no reaccionan en este mecanismo debido a que el nucleófilo tendría que acercarse desde el plano del doble enlace para poder realizar un desplazamiento por atrás.

La naturaleza del nucleófilo es importante. Una especie neutra o con carga negativa pude ser un nucleófilo, pero debe cumplir con una condición ser una base de Lewis es decir con un par de electrones sin enlazar. Algo muy importante a considerar es la nucleofilicidad de la base. Definiremos nucleofilicidad como la afinidad del nucleófilo al carbono del sustrato. Hay factores que determinan que tan bueno puede ser como nucleófilo. Primero la nucleofilicidad la tomamos como la afinidad de una base de Lewis por un átomo de carbono en la reacción de tipo SN2 y la basicidad es la afinidad de una base ´por un protón atribuimos que ambos son casi paralelas y están estrechamente relacionadas. La nucleofilicidad aumenta al ir descendiendo en la tabla periódica ya que los electrones se encuentran en orbitales más lejanos al núcleo por lo cual son más reactivos. Los nucleófilos cargados negativos casi siempre son más reactivos por lo que con frecuencia estas reacciones se llevan a cabo en un medio básico.

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