Tema 1 de química orgánica II HIDROCARBUROS

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Tema 1 correspondiente a la asignatura de química orgánica II en el grado de químicas de la UV

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  • TEMA 1. Compuestos orgnicos halogenados: propiedades y

    reacciones 1.1Nomenclatura,estructuraypropiedadesfsicasdeloshaloalcanos. 1.2Lasustitucinnucleoflica aliftica.Conceptosdenuclefilo,electrfiloygrupo

    saliente. 1.3ElmecanismoSN2:cinticayestereoqumica. 1.4Efectosdelgruposaliente,nuclefilo,disolventeyestructuradelsustratoenla

    velocidaddereaccin 1.5Solvlisis dehaloalcanos secundariosyterciarios:elmecanismoSN1. 1.6EstereoqumicadelareaccinSN1. 1.7Efectosdeldisolvente,gruposaliente,nuclefilo yestructuradelgrupoalquiloenla

    velocidaddereaccin. 1.8Reaccionesdeeliminacin:mecanismosE1yE2 1.9Sustitucinnuclefila aromtica 1.10Competicinentresustitucinyeliminacin.Efectosdelimpedimentoestrico,la

    baseylatemperatura. 1.11Sntesisdealquenosmediantereaccionesdeeliminacin:regladeSaytzev yregla

    deHofmann 1.11Compuestosorganometlicos deLiyMg:estructura,preparacinyreactividad.

  • 1.1 Nomenclatura, estructura y propiedades fsicas de los haloalcanos

    Nomenclatura de haloalcanos

    No es muy comn encontrar compuestos de origen natural que slo tengan halgenos pero s con otras funciones. Podemos destacar la tiroxina, sustancia segregada por la glndula tiroides.

    La mayora de los compuestos halogenados son de origen sinttico.Aplicaciones: plsticos (cloruro de polivinilo, PVC), lubricantes o insecticidas entre otras.

    R-X (X= halgeno)

    El halgeno se nombra como sustituyente de la cadena carbonada principal.Los halgenos tienen prioridad sobre los radicales alquilo.Los sustituyentes se ordenan alfabticamente con independencia de su numeracin.El nombre comn para los haloalcanos ms simples: haluros de alquilo

    2-Bromo-2-metilpropano (bromuro de terc-butilo)

    trans-1-Bromo-2-clorociclohexano 1,1,1-Trifluoro-3-cloro-4,7-dimetiloctano

  • Estructura y propiedades fsicas

    1.1 Nomenclatura, estructura y propiedades fsicas de los haloalcanos

    Halometano Longitud () (D) E enlace (kcal/mol)CH3F 1.39 1.81 110

    CH3Cl 1.78 1.86 85

    CH3Br 1.93 1.78 71

    CH3I 2.14 1.64 57

    La fortaleza del enlace C-X decrece segn descendemos en el Sistema Peridico, a la vez que aumenta la longitud de enlace.

    El enlace C-X est polarizado y, por ello, el carbono unido al halgeno en un haloalcano es un punto importante de reactividad:

    El tamao del orbital p al pasar del fluor al yodo aumenta, a la vez que la nube electrnica se hace ms difusa.

    C X+ - ......

  • 1.1 Nomenclatura, estructura y propiedades fsicas de los haloalcanos

    Fuerzas intermoleculares:

    -Interacciones dipolo-dipolo-Fuerzas de London polarizabilidad

    Polarizabilidad: facilidad de deformacin de una nube electrnica por la accin de un campo elctrico externo.

    C X+ - ...... C X

    + - ......

  • 1.2 La sustitucin nucleoflica aliftica. Conceptos de nuclefilo, electrfilo y grupo saliente

    ..

    Reaccin de sustitucin nuclefilaGrupo saliente

    Nu .. - + R X disolvente R Nu + X...... ..

    .... .. -

    nuclefilo sustrato producto

    Todos los nuclefilos son bases de Lewis

  • Sustrato Nuclefilo Producto G. saliente

    1.2 La sustitucin nucleoflica aliftica. Conceptos de nuclefilo, electrfilo y grupo saliente

  • 1.2 La sustitucin nucleoflica aliftica. Conceptos de nuclefilo, electrfilo y grupo saliente

    Sustrato Nuclefilo Producto Grupo Saliente

    Nuclefilos sin cargas Productos cargados

    Nu+R X R Nu + X...... ...... ..

    .. -

  • 1.3 El mecanismo SN2: cintica y estereoqumica

    CH3Cl + OH- CH3OH + Cl-

    H2O

    Mecanismo?CinticaEstereoqumica

    Cintica de la reaccin

    Ecuacin de velocidad: v = k [CH3Cl] [HO-] mol L-1s-1 Cintica de segundo orden

    Reaccin bimolecular: sustitucin nucleoflica bimolecular, SN2

    Mecanismo? Proceso en una sola etapa: mecanismo concertado

    Dos posibilidades de aproximacin del nuclefilo:

    -Ataque frontal-Ataque dorsal

    C ClHO ..

    ..

    ....-

    ..

    ..

    HO......

    -

    ataque dorsal

    ataque frontal

  • 1.3 El mecanismo SN2: cintica y estereoqumica

    ataquefrontal

    ataquedorsal

  • 1.3 El mecanismo SN2: cintica y estereoqumica

    Estereoqumica: Reaccin estereoespecfica

    Qu pasa si partimos de un sustrato con el C electrfilo quiral?

    Inversin de configuracin !C Br

    H3CH

    H3CH2C

    CHO

    CH2CH3

    CH3H

    HO-

    (S) (R)

    + Br -

    Mecanismo: ataque dorsal

  • 1.3 El mecanismo SN2: cintica y estereoqumica

    Todas las reacciones SN2 son estereoespecficas y transcurren con inversin de configuracin

    Una transformacin que parte de un estereoismero puro como material de partida y conduce a otro esteroismero puro como producto se denomina estereoespecfica.

    Estereoqumica: Reaccin estereoespecfica (cont.)

    Consecuencias de la inversin de configuracin: sntesis de enantimeros

    C Br

    H3C

    H

    H3C(H2C)5CHS

    H

    CH3(CH)5CH3

    (R)

    HS-

    (S)

    + Br-

    C Br

    H3C

    H

    H3C(H2C)5

    (R)

    CI

    H

    CH3(CH)5CH3

    (S)

    I -C Br

    H3C

    H

    H3C(H2C)5

    (R)

    HS-

    -Br - I --

    Doble inversin = retencin de configuracin

  • 1.4 Efectos del grupo saliente, nuclefilo, disolvente y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    Efecto del grupo saliente

    Aptitud como grupo saliente: facilidad con que puede ser desplazado un sustituyente en una reaccin de sustitucin nucleoflica.

    Capacidad para acomodar carga negativa

    Bases dbiles son buenos grupos salientes.

    Bases dbiles: bases conjugadas de cidos fuertes.

    Grupo pKb Grupo pKbI- 19.2 CN- 4.8

    RSO3- 16-19 CH3S- 4.0Br- 18.7 CH3O- -1.5Cl- 16.2 HO- -1.7

    H2O 15.7 NH2- -21F- 10.8 CH3- -36

    CH3COO- 9.3

    Recordemos:

    Acidez: HI > HBr > HCl > HFGruposaliente

    I > Br > Cl > F -- - -

  • 1.4 Efectos del grupo saliente, nuclefilo, disolvente y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    Efecto del nuclefilo

    Nucleofilia: velocidad relativa de las reacciones de sustitucin nucleoflica en funcin del nuclefilo empleado. Es un concepto cintico.

    Depende de varios factores:-Carga del nuclefilo-Electronegatividad-Solvatacin del nuclefilo por el disolvente-Polarizabilidad-Impedimento estrico

    CARGA DEL NUCLEFILO

    CH3Cl + OH CH3OH + Cl- - rpida

    CH3Cl + H2O CH3OH2 + Cl - muy lenta

    CH3Cl + NH2 CH3NH2 + Cl- - muy rpida

    CH3Cl + NH3 CH3NH3 + Cl - ms lenta

  • 1.4 Efectos del grupo saliente, nuclefilo, disolvente y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    ELECTRONEGATIVIDAD

    Efecto del nuclefilo (cont.)

    A igualdad de carga, es mejor nuclefilo el que es menos electronegativo. Es decir, la nucleofila aumenta conforme nos desplazamos hacia la izquierda en la tabla peridica

    CH3CH2Br + NH3 CH3CH2NH3+ + Br - rpida

    CH3CH2Br + H2O CH3CH2OH2+ + Br - muy lenta

    Para el primer periodo, el orden aproximado de nucleofilia es:

    NH2 > OH > NH3 > F > H2O- - -

    SOLVATACIN

    La solvatacin del nuclefilo disminuye su nucleofilia

    CH3CH2CH2OSO2Me +

    Cl -

    Br

    I

    -

    -

    MeOH

    MeOH

    MeOH

    CH3CH2CH2Cl

    CH3CH2CH2Br

    CH3CH2CH2I

    + MeSO3-

    + MeSO3-

    + MeSO3-

    lenta

    ms rpida

    la ms rpida

  • 1.4 Efectos del grupo saliente, nuclefilo, disolvente y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    As, en MeOH el orden de nucleofilia va:I- > Br- > Cl-

    CH3S- > CH3O

    -

    Por qu?

    Aniones pequeos se solvatan de manera ms compacta.

    Hay dos tipos fundamentales de disolventes:

    PrticosTienen hidrgenos unidos a oxgeno o nitrgeno y, por ello, formanenlaces de hidrgeno con el nuclefilo. Dan lugar a solvatacinfuerte, enmascaran la nucleofilia y las reacciones se ralentizan.

    AproticosNo tienen hidrgenos unidos a oxgeno o nitrgeno y, por ello,noforman enlaces de hidrgeno. La solvatacin es dbil y lasreacciones se aceleran.

    La naturaleza del disolvente es de primordial importancia en una reaccin SN2.

  • 1.4 Efectos del grupo saliente, nuclefilo, disolvente y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    Disolvente Carcter Vel. relativa

    CH3OHmetanol

    prtico 1

    HCONH2formamida

    prtico 12.5

    HCONHCH3N-metilformamida

    prtico 45.3

    HCON(CH3)2N,N-dimetilformamida (DMF)

    aprtico 1.2106

    Ejemplo:

    Otros disolventes polares aprticos:

    O

    acetona

    SO

    dimetilsulfxido(DMSO)

    POLARIZABILIDAD

    Experimentalmente se observa que la nucleofilia aumenta al bajar en la Tabla Peridica incluso para nuclefilos neutros.

    H2Se > H2S > H2OPH3 > NH3

  • 1.4 Efectos del grupo saliente, nuclefilo, disolvente y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    IMPEDIMENTO ESTRICO

    CH3I + CH3O- CH3OCH3 + I- rpida

    CH3I + (CH3)3CO- (CH3)3COCH3 + I- lenta

    Nuclefilos con impedimento estrico aumentan mucho la E del estado de transicin.

    Efecto de la estructura del sustrato

    Experimentos de competicin:

    CH3Cl + CH3CH2ClI - (pequeacantidad) CH3I + CH3CH2I + cloroalcanos de partida

    1 : 1 80 : 1

    CH3Cl + CH3CH2CH2ClI - (pequeacantidad)

    CH3I + CH3CH2CH2I + cloroalcanos de partida

    1 : 1 150 : 1

    Todos los haloalcanos lineales superiores presentan una reactividad similar al 1-cloropropano.

  • 1.4 Efectos del grupo saliente, nuclefilo, disolvente y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    Efecto de la estructura del sustrato (cont.)

    a) Aumento de la longitud de la cadena

    Disminucin de la reactividad al pasar del etilo al propilo: energa necesaria para pasar de una conformacin anti a una conformacin gauche.

  • 1.4 Efectos del grupo saliente, nuclefilo, disolvente y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    Efecto de la estructura del sustrato (cont.)

    b) Ramificacin en el carbono electrfilo

    metilo > primario > secundario > terciariorpido ms lento muy lento no reacciona

  • 1.4 Efectos del grupo saliente, nuclefilo, disolvente y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    Efecto de la estructura del sustrato (cont.)

    c) Ramificacin en el carbono contiguo al electrfilo

    R-CH2Br + I - R-CH2I

    CH3CH2Br

    R-CH2Br vel. relativa

    CH3CH2CH2Br

    CH3CHCH2BrCH3

    CH3CCH2BrCH3

    CH3

    1

    0,8

    0,003

    1,310-5

  • 1.5 Solvlisis de haloalcanos secundarios y terciarios: el mecanismo SN1

    Solvlisis: reaccin de sustitucin nuclefila de un sustrato por las molculas del propio disolvente.

    Si el disolvente es agua hidrlisis

    Bromoalcano Velocidad relativa

    CH3Br 1

    CH3CH2Br 1

    (CH3)2CHBr 12

    (CH3)3CBr 1,2 106

    R-Br + H2Oacetona-H2O

    ROH + HBr Orden de reactividad:

    Terciario >> secundario > primario

    Reactividad inversa al mecanismo SN2

    MECANISMO?

    -Cintica-Estereoqumica

  • 1.5 Solvlisis de haloalcanos secundarios y terciarios: el mecanismo SN1

    Velocidad de reaccin: cintica de primer orden

    C

    CH3H3C

    CH3

    Br + H2O C

    CH3H3C

    CH3

    OH + HBr

    Ecuacin de velocidad: v = k [(CH3)3CBr] mol L-1s-1 Cintica de primer orden

    En la etapa lenta, etapa determinante de la velocidad de reaccin, slo interviene el haloalcano de partida, y no depende de la concentracin del nuclefilo.

    Sustitucin nucleoflica unimolecular, SN1

    Mecanismo? Proceso por etapas

    En la etapa lenta: ruptura heteroltica del enlace C-X (disociacin del haluro) para dar lugar a un carbocatin

  • 1.5 Solvlisis de haloalcanos secundarios y terciarios: el mecanismo SN1

    C

    CH3H3C

    CH3

    Br C

    CH3H3C

    CH3

    disolvente+ Br - lenta

    ETAPA 1: Disociacin haloalcano y formacin de carbocatin

    ETAPA 2: Captura del nuclefilo por parte del carbocatin

    C

    CH3H3C

    CH3

    + H2O....

    C

    CH3H3C

    CH3

    OH2 rpida

    ETAPA 3: Reaccin cido-base con el disolvente

    C

    CH3H3C

    CH3

    OH2 H2O....

    + C

    CH3H3C

    CH3

    OH + H3O.. rpida

  • 1.5 Solvlisis de haloalcanos secundarios y terciarios: el mecanismo SN1

    Perfiles energticos de los mecanismos SN2 y SN1

    C

    CH3H3C

    CH3

    Br+ +

    SN2 SN1

    Ea1

    Los tres pasos del mecanismo SN1 son reversibles. El equilibrio puede desplazarse a derecha o izquierda segn las condiciones.

  • 1.6 Estereoqumica de la reaccin SN1

    Cules son las consecuencias estereoqumicas de una reaccin SN1?

    Si partimos de un C electrfilo quiral, pticamente puro:

    Racemato !

    Csp2Csp3

    El carbocatin que se forma como intermedio de reaccin es AQUIRAL

    La reaccin SN1 sobre carbono electrfilo quiral enantiomricamente puro da lugar siempre a mezclas racmicas.

  • El enlace C-Br est muy polarizado hacia elbromo, ms electronegativo. La presencia deldisolvente polar puede provocar la ruptura deeste enlace. Los iones resultantes quedarnms o menos separados por el disolvente.

    El carbocatin formado es plano. El carbonoest hidridado sp2. El orbital p vaco,perpendicular al plano del carbocatin, puedeser atacado con igual probabilidad por sus doslbulos.

    El ataque del nuclefilo por un lado u otro dalugar a los dos enantimeros posibles. Como elataque a un lado u otro tiene igualprobabibilidad de darse, los enantimeros seproducen en igual proporcin, obtenindose unracemato.

  • 1.7 Efectos del disolvente, grupo saliente, nuclefilo y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    Efecto del disolvente

    Disolventes POLARES y PRTICOS aumentan la velocidad de reaccin

    (CH3)3CBr (CH3)3COH + HBr 400.000

    (CH3)3CBr (CH3)3COH + HBr 1

    100% H2O

    90% propanona10% H2O

    Vel. relativa

    La etapa controlante de la velocidad de reaccin conduce a dos especies inicas. El estado de transicin que conduce a estas especies es altamente polar por lo que ser estabilizado por disolventes polares. Los disolventes prticos estabilizan todava ms por formacin de puentes de hidrgeno con el grupo saliente.

    Estados de transicin

  • 1.7 Efectos del disolvente, grupo saliente, nuclefilo y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    Efecto del grupo saliente

    Buenos grupos salientes aumentan la velocidad de reaccin

    Velocidad relativa en la solvlisis de R-X:

    X = -OSO2R > -I > -Br > -Cl

    Efecto del nuclefilo

    El nuclefilo no interviene en la etapa determinante de la velocidad de reaccin.

    La nucleofilia afecta a la distribucin de los productos formados cuando varios nuclefilos compiten entre s.

    C

    CH3H3C

    CH3

    Cl + C

    CH3H3C

    CH3

    +CH3OH

    NaN3

    k1 Cl -

    C

    CH3H3C

    CH3

    N3

    C

    CH3H3C

    CH3

    OCH3CH3OH

    NaN3

    k2

    k3

    + NaCl

    + HCl

    mayoritario

    minoritariok2 > k3 >> k1

  • 1.7 Efectos del disolvente, grupo saliente, nuclefilo y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    Efecto de la estructura del grupo alquilo

    Por qu en las reacciones SN1 el orden de reactividad es inverso al de las reacciones SN2?

    Orden de estabilidad de los carbocationes intermedios

    Al igual que los radicales, los carbocationes se pueden estabilizar por hiperconjugacin:

    CCH3

    H3CCH3

    > > CH3CH2HC CH3H3C

  • 1.7 Efectos del disolvente, grupo saliente, nuclefilo y estructura del sustrato en la velocidad de reaccin

    Competicin entre mecanismos SN2 y SN1 para haloalcanos secundarios

    Sabemos que:

    Qu pasa con los haloalcanos secundarios?

    Ambos mecanismos son posibles, aunque ms lentos en ambos casos.El que predomina uno u otro depender de las condiciones.

    SN2: Buenos nuclefilos en elevada concentracin. Disolventes polares aprticos.

    C BrH3C

    H3CH

    + CH3S -CH3COCH3

    CCH3SCH3

    CH3H

    + Br-

    SN1: Nuclefilos dbiles. Buen grupo saliente. Disolventes polares prticos.

    haloalcanos primarios Reaccin SN2haloalcanos terciarios Reaccin SN1

    C OSO2CF3

    H3C

    H3CH

    H2OC OH

    H3C

    H3CH

    + CF3SO3-

  • 1.8 Sustitucin nuclefila aromtica

    Los haluros de arilo pueden dar reacciones de sustitucin nuclefila pero de una manera muy diferente a como lo hacen los haluros de alquilo.

    La reaccin "normal" de un compuesto aromtico es la sustitucin electrfila porque el anillo es muy rico en electrones. Pero si el compuesto aromtico tiene uno o varios sustituyentes fuertemente atractores de electrones, la sustitucin nuclefila pueda darse.

  • El mecanismo de esta sustitucin no tiene nada que ver con el de la aliftica, sobre carbonos sp3. Sin embargo, encontrars un gran parecido al de la sustitucin electrfila aromtica, aunque el desarrollo de carga es negativo, como corresponde a un ataque nuclefilo.

    1.8 Sustitucin nuclefila aromtica

  • 1.9 Reacciones de eliminacin: mecanismos E1 y E2

    Reaccin de eliminacin de haloalcanos:

    C C

    H

    X

    B-.. C C + B-H + X-..

    Al igual que con la sustitucin nucleoflica, existen dos mecanismos posibles para la reaccin de eliminacin, segn las condiciones: eliminacin unimolecular, E1 y eliminacin bimolecular, E2.

    Reaccin de eliminacin unimolecular, E1:

    Consideremos la solvlisis del bromuro de terc-butilo en metanol:

    (CH3)3CBrCH3OH

    H3C C

    CH3

    CH3CH3OH

    CH3H3C

    CH3OCH3 + H2C C

    80 % 20 %(producto SN1) (producto E1)

  • 1.9 Reacciones de eliminacin: mecanismos E1 y E2

    Reaccin de eliminacin unimolecular, E1 (cont.)

    Mecanismo? Cintica de primer orden. Mismo intermedio carbocatinico.

    H2C C

    CH3

    CH3H

    CH3OH....

    H2C C + CH3OH....H

    El nuclefilo, actuando comobase de Lewis, puede extraerun protn del carbonoadyacente al carbocatin:

    Requerimiento orbitlico: enlace C-H y orbital p vaco coplanares para que se produzca el solapamiento

  • 1.9 Reacciones de eliminacin: mecanismos E1 y E2

    Reaccin de eliminacin unimolecular, E1 (cont.)

    Cmo favorecer la reaccin E1 frente a la SN1?

    Aadiendo una base dbil.

    (CH3)3CBrEtOH

    H3C C

    CH3

    CH3

    B.. CH3H3C

    CH3OEt

    H2C CB..E1

    EtOH(SN1)

    Mayoritario

    minoritario

    Cuando hay varios H distintos susceptibles de ser arrancados: mezclas.

    (CH3CH2)2CHCCH(CH3)2

    CH3

    Cl

    CH3OH, -HCl

    (CH3CH2)2CHCCH(CH3)2

    CH3

    OCH3

    C CH3CH2C

    CH3

    CH(CH3)2

    H3CH2C

    C CH

    CH(CH2CH3)2

    CH(CH3)2

    HC C

    H3C

    CH(CH2CH3)2

    CH3

    H3C

  • 1.9 Reacciones de eliminacin: mecanismos E1 y E2

    Reaccin de eliminacin bimolecular, E2

    Qu ocurre cuando tratamos haloalcanos secundarios o terciarios con una base fuerte a altas concentraciones?

    (CH3)3CCl + Na+OH- CH2=C(CH3)2 + NaCl + H2O

    velocidad = k [(CH3)3CCl] [OH-] mol l-1s-1

    k

    Cambia la cintica de la reaccin ! Cintica de segundo orden

    Mecanismo: eliminacin bimolecular, E2

    Las bases fuertes atacan a los protones del C contiguo al electrfilo ANTES de que se forme el carbocatin.

    Al igual que la SN2 es un mecanismo concertado, en una sola etapa.

    C C

    H

    H HCl

    CH3CH3

    O-H......-

    C CHH CH3

    CH3

    Cl -

    O-H....

    H

    3 procesos simultneos:-Desprotonacin por la base-Rehibridacin sp3 a sp2

    -Partida del grupo saliente

  • 1.9 Reacciones de eliminacin: mecanismos E1 y E2

    Reaccin de eliminacin bimolecular, E2 (cont.)

    Representacin orbitlica:

    Para que se produzca el solapamiento de orbitales, los enlaces C-H y C-X se han disponer en anti Estereoqumica

    Br

    H H

    Br

    (H3C)3Ccis transRPIDA muy lenta

    CH3O /CH3OH- CH3O /CH3OH

  • 1.10 Competicin entre sustitucin y eliminacin. Efectos del impedimento estrico, la base y la

    temperaturaTres factores juegan un papel muy importante en determinar cul ser el mecanismo predominante en las reacciones de haloalcanos con nuclefilos:

    -La basicidad del nuclefilo-El impedimento estrico, tanto en la base como en el sustrato-La temperatura de la reaccin

    Buenos nuclefilos dbilmente bsicos dan sustitucin

    I-, Br-, RS-, N3-, RCOO-, R3P Sustratos primarios y secundarios SN2

    Sustratos terciarios SN1

    CH3CHBrCH3

    + CH3COO

    Naacetona

    SN2CH3CHOCCH3

    CH3 O(100 %)+ NaBr

    CH3CClCH3

    CH3N3- / CH3OH

    SN1CH3C-N3

    CH3

    CH3

    CCH3CH3

    CH3OCH3+ CCH2

    CH3

    CH3+

    Mayoritariominoritarios

    Malos nuclefilos, bases dbiles SN1 con sustratos terciarios en cond. de solvlisis(H2O, ROH)

  • 1.10 Competicin entre sustitucin y eliminacin. Efectos del impedimento estrico, la base y la

    temperaturaNuclefilos fuertemente bsicos: favorecen la eliminacin

    A mayor impedimento estrico, tanto en el sustrato como en el nuclefilo: mayor proporcin de eliminacin.

    CH3CH2CH2BrEtO Na / EtOH- +

    EtO Na / EtOH- +CH3CHBr

    CH3

    CH3CH2CH2OEt + CH3CH CH291 % 9 %

    CH3CHOEtCH3

    + CH3CH CH213 % 87 %

    CH3CH2CH2CH2Br

    CCH3CH3

    CH3O K

    CCH3CH3

    CH3OH

    CH3CH2CH2CH2OC(CH3)3 CH3CH2CH CH2+

    15 % 85 %

    Temperaturas elevadas favorecen la eliminacin

    Termodinmicamente, la eliminacin est favorecida entrpicamente, y el trmino entrpico depende de la temperatura G = H - TS

  • Haloalcanos primarios

    No impedidos CH3CH2CH2X

    Ramificados (CH3)2CHCH2X

    Haloalcanos secundarios

    R-X

    Haloalcanos terciarios

    R-X

    Nuclefilo dbilmente bsico SN2

    Nuclefilos quesean bases fuertes

    Impedidas E2

    No impedidas SN2

    Buenos nuclefilos no bsicos SN2

    Nuclefilos bsicos impedidos o no E2

    Si X es un buen grupo saliente, el medio es polar y prtico y el nuclefilo dbil SN1 (mayor.)E1 (minor.)

    Buenos nuclofilos no bsicos y medios polares aprticos SN2

    Bases fuertes E2

    Si X es un buen grupo saliente y el disolvente es polar y prtico SN1 (y E1)

    Con bases dbiles E1

    Bases fuertes E2

    Resumen de la reactividad de los haloalcanos

  • 1.11 Sntesis de alquenos mediante reacciones de eliminacin: regla de Saytzev y regla de Hofmann

    Los alquenos se pueden preparar a partir de haloalcanos y sulfonatos de alquilo mediante reacciones de eliminacin.

    El tratamiento de sustratos secundarios o terciarios con nuclefilos que sean bases fuertesda lugar a eliminacin mediante un mecanismo E2.

    C C

    H

    X

    E2C C B..

    B

    X..

    + +

    La regioselectividad de la reaccin depende de la base

    Base/disolvente

    CH3CH2O_

    / CH3CH2OH

    (CH3)3CO_

    / (CH3)3COH

    70 % 30 %

    27 % 73 %

  • 1.11 Sntesis de alquenos mediante reacciones de eliminacin: regla de Saytzev y regla de Hofmann

    Se observa que:

    Bases fuertes no impedidas Producto termodinmico(ms sustituido)

    Bases fuertes impedidas Producto cintico(menos sustituido)

    Regla de Saytzev

    Regla de Hofmann

    C C

    H

    BrHH3C

    CH3CH3

    EtO

    C C

    H

    BrHH

    CH2CH3CH3

    O

    H3CH3C

    H3C

    C CH

    H3C CH3

    CH3

    C CH

    H CH3

    CH2CH3

  • 1.11 Sntesis de alquenos mediante reacciones de eliminacin: regla de Saytzev y regla de Hofmann

    Estereoselectividad de la eliminacin

    Cuando hay posibilidad de obtener ambos, predominan los ismeros trans sobre los cis

    La eliminacin E2 es estereoespecfica: disposicin anti de protn y grupo saliente.

    CH3CH2CH2CBrCH3

    H

    EtO / EtOH-HBr

    C CCH3CH2

    H

    CH3

    HC C

    H

    CH3CH2

    CH3

    HC C

    CH3CH2CH2

    H

    H

    H+ +

    18 % 51 % 31 %

  • 1.12 Compuestos organometlicos de Li y Mg: estructura, preparacin y reactividad

    Estructura del enlace C-Metal

    Enlace muy polarizado

    C M- +

    C.. M

    dipolo cargas separadas

    carbanin

    porcentaje de carcter inico

    Organolticos: R CH2Li

    Organomagnesianos (reactivos de Grignard): R CH2MgX

    40 % carcter inico

    35% carcter inico

    Mtodos de preparacin

    Inversin de polarizacin C X-+

    C M- +

    gran nucleofilia !

  • 1.12 Compuestos organometlicos de Li y Mg: estructura, preparacin y reactividad

    Reactividad

    Los compuestos organometlicos se estabilizan mediante coordinacin con el disolvente

    R Mg X

    OEt

    Et. .

    ..

    O

    Et

    Et

    ....

    R Li

    Li R

    OEt2

    OEt2

    OEt2

    Et2O

    Son compuestos muy reactivos. Reaccionan con el oxgeno o la humedad del aire. Su preparacin y reacciones han de llevarse a cabo en atmsfera inerte (N2 Ar).

    Los carbaniones son bases muy fuertes y reaccionan violentamente con el agua para dar alcanos.

    Reaccin muy violenta