1
1María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Conceptos basicos (II)
2María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reactividad del benceno: la S.E.AReactividad del benceno: la S.E.A• molécula muy estable por fenómeno de resonancia• carácter como nucleofilo, débil
reacciones de sustitucireacciones de sustitucióón n electrofelectrofíílica lica aromaromáática (S.E.A.)tica (S.E.A.)
3María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
S.E.A.: descripciS.E.A.: descripcióón n sustitución de un átomo de hidrógeno del anillo por otros átomos o grupos de átomos.
benceno: sintón negativo (rico en electrones)
susceptible de ataque por electrófilos (sintónpositivo)
tras el ataque, formación de un ión carboniointermedio, carga + deslocalizable en el anillo
recuperación del anillo aromático por pérdida de un protón que “saca” la carga +
4María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
S.E.A.: el mecanismoS.E.A.: el mecanismo..
E+
H
E
�H
E�
H
E
�
catalizador
5María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
S.E.A.: el mecanismoS.E.A.: el mecanismo..
E+
H
E�
catalizador
H+
E
rearomatizacirearomatizacióónn
6María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
evolución reacción
ener
gía
S.E.A.: el diagrama energS.E.A.: el diagrama energééticotico
modificado de http://www.cem.msu.edu (William Reusch. ©1999)
2
7María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
S.E.A.: tipos (I)S.E.A.: tipos (I)
X
halogenación
X2
MeX3
NO2
nitración
HNO3
H2SO4
SO3Hsulfonación
H2SO4
8María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
S.E.A.: tipos (II)S.E.A.: tipos (II)
COR
acilación
RCOCl
AlCl3
H2SO4
CH2=CH2CH2CH3
alquilación
RX
MeX3
Ralquilación
9María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
S.E.A.: las especies S.E.A.: las especies electrofelectrofíílicaslicas (I)(I)1. 1. HalogenaciHalogenacióónn: Cl+ ó Br+�Cl2 + AlCl3 ó Br2 + FeCl3
2.2. NitraciNitracióónn: NO2+� HNO3 + H2SO4
H O N
O
O
H+O N
O
OH
N+
O
O
+ H2OH+
3. 3. SulfonaciSulfonacióónn: SO3� H2SO4
O
S
O
O
O
S+
O-
O
O
S2+
O-
O-
10María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
S.E.A.: las especies S.E.A.: las especies electrofelectrofíílicaslicas (II)(II)4. 4. AlquilaciAlquilacióónn:
alquilación de Friedel-Crafts (1877)
R+� XR + AlCl3 ó + FeCl3R+� CH2=CH2 + H2SO4
5. 5. AcilaciAcilacióónn: RCO+� RCOCl + AlCl3 ó + FeCl3acilación de Friedel-Crafts (1877)
11María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
S.A.E.: el catalizador, ejemplo (I)S.A.E.: el catalizador, ejemplo (I)
cc
cc
c
c
BrBr++BrBr--
no hay reacción
Nucleófilo débil
Electrófilo moderado
12María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
cc
cc
c
c
BrBr BrBr
BrBr
BrBrBrBr
FeFe
cc
cc
c
c
BrBr
S.E.A.: el catalizador, ejemplo (II)S.E.A.: el catalizador, ejemplo (II)
3
13María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Br+Br-
Br
BrBr
Fe
S.E.A.: el catalizador, ejemplo (III)S.E.A.: el catalizador, ejemplo (III)
Br+
-Br
Br
Br
BrFe
sistema electrofílico fuerte
La formación de electrófilo
14María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
++
--
S.E.A.: el iS.E.A.: el ióón n carboniocarbonio (I)(I)
15María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
S.E.A.: el iS.E.A.: el ióón n carboniocarbonio (II)(II)Br+
H
Br
+H
Br+
H
Br
+
H
Br+
≡≡ ≡≡
16María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Sustitución ≠ Adición (I)
AdiciAdicióón den de EE++ ((HH++) y del ) y del NuNu-- ((BrBr--))
17María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Sustitución ≠ Adición (II)H
E+
H+
E
Nu-
H
E
HNu
Adición del Nu-
pérdida de aromaticidadSalida de H+
recuperación de aromaticidad
SustituciSustitucióón den de EE++ ((HH++) por otro ) por otro EE++ ((BrBr++))
18María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
G
Influencia de los sustituyentes sobre la reactividad de los aromáticos: (I) activantes SAE
Grupos que ceden e- al anillo
aumentan carácter negativo del anillo
facilitan la siguiente reacción con electrófilos
dificultan la siguiente reacción con nucleófilos
4
19María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Influencia de los sustituyentes sobre la reactividad de los aromáticos: (II) desactivantes SAE
Grupos que retiran e- del anilloGdisminuyen carácter negativo del anillo
dificultan la siguiente reacción con electrófilos
facilitan la siguiente reacción con nucleófilos
20María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Ejemplos de grupos activantes y desactivantes
activantes
desactivantes
para reaccipara reaccióón tipo S.A.E.n tipo S.A.E.
21María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Activación/desactivación y efecto director (I)
El carácter activante o desactivante de cada tipo de grupo además de tener distinta eficacia, “se nota” de distinta manera en cada una de las posiciones del anillo sustituido por dicho grupo
Efecto directorEfecto director
activante orto y para desactivante orto y para
desactivante meta
22María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
CH3 C CH3
CH3
H3C
Activación/desactivación y efecto director (II). Ejemplo: reacción de nitración sobre distintos derivados de
benceno, con grupos dadores de e-, referido a benceno
1.0
1.0
1.0
1.0
43
3
55
8
4
75
6.0 147 991.0 24.5 16.5
23María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Activación/desactivación y efecto director (II). Ejemplo: reacción de nitración sobre distintos derivados de benceno, con grupos que retiran e-, referido a benceno
Cl COOCH3
1.0
1.0
1.0
1.0
0.03
0.0
0.20
0.0025
0.008
0.001
6.0 0.20 0.022
1.0 0.033 0.004
24María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
El grupo hidroxilo, formas resonantes
OH: OH+
-
OH+
-
OH+
-
OH+
--
-
activación activación
activación activaciactivacióón para siguiente SAEn para siguiente SAE
5
25María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
El grupo amino, formas resonantes
NH2: NH2
+
-
NH2
+
-
NH2+
-
NH2
+
--
-
activación activación
activación activaciactivacióón para siguiente SAEn para siguiente SAE
26María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
El grupo metilo, formas resonantes
http://www.cem.msu.edu (William Reusch. ©1999)
sustitución enorto y para
sustitución enorto y para activaciactivacióón dn déébil para siguiente SAEbil para siguiente SAE
27María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Los halógenos, formas resonantes
http://www.cem.msu.edu (William Reusch. ©1999)
sustitución enorto y para desactivacidesactivacióón para siguiente SAEn para siguiente SAE
28María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
El grupo nitro, formas resonantes (I)
NO O
N+O O
N+ OO
N+ OO
+
N+ OO
+
N+ OO
+
29María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
El grupo nitro, formas resonantes (II)
NO O
+
+
+
desactivacidesactivacióón para siguiente SAEn para siguiente SAE
NO O
+
+- -
30María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
E
E
E
Y
Y
Y
Y
E+
Resumen de efectos directores
Y= O-, OH, OR, OCOCH3NH2, NR2, R, C6H5X= F, Cl, Br, ICH2X, CH=CH-NO2
Y= O-, OH, OR, OCOCH3NH2, NR2, R, C6H5X = F, Cl, Br, ICH2X, CH=CH-NO2
Y= NO2, SO3H, CO2R, CONH2CHO, CN, COR
6
31María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
ReducciReduccióón del bencenon del benceno• con metales
http://www.cem.msu.edu (William Reusch. ©1999)32María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
La resonancia en compuestos aromáticos superiores (I) el naftaleno
11
22
33
4455
66
77
88 ααααααααββββββββ
33María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
La resonancia en compuestos aromáticos superiores (II) el antraceno
11
22
33
4455
66
77
88 99
1010
34María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
La resonancia en compuestos aromáticos superiores (III) el fenantreno
11
22
33445566
77
88
99 1010
35María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
reacciones de los anillos aromáticos superiores
• moléculas muy estables por fenómeno de resonancia• carácter como nucleofilo, débil
reacciones de sustitucireacciones de sustitucióón n electrofelectrofíílica lica aromaromáática (S.E.A.)tica (S.E.A.)
36María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Especies electrofílicas en S.E.A. (I)
11. . HalogenaciHalogenacióónn: Cl+ ó Br+�Cl2 + AlCl3 ó Br2 + FeCl3
22. Nitraci. Nitracióónn: NO2+� HNO3 + H2SO4
H O N
O
O
H+O N
O
OH
N+
O
O
+ H2OH+
33. . SulfonaciSulfonacióónn: SO3� H2SO4
O
S
O
O
O
S+
O-
O
O
S2+
O-
O-
7
37María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Especies electrofílicas en S.E.A. (II).44. . AlquilaciAlquilacióónn:
alquilación de Friedel-Crafts (1877)
R+� XR + AlCl3 ó + FeCl3R+� CH2=CH2 + H2SO4
55. . AcilaciAcilacióónn: RCO+� RCOCl + AlCl3 ó + FeCl3acilación de Friedel-Crafts (1877)
38María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
puntos de reactividad en los anillos aromáticos superiores
11
99
1010
99 1010
22
39María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
mecanismo S.E.A. (I)
catalizador
E+
H
E
+
E
H+
rearomatizacirearomatizacióónn
40María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
mecanismo S.E.A. (II): el intermedioH
E
�H
E�
H
E�
H
E
�
H
E
�
41María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Diagrama energético S.E.A. en naftaleno
+ E+E
H E
+
+ H+
42María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
La posición posición reactiva: alfa versus beta (I)
Dpto. QuDpto. Quíímica Orgmica Orgáánica y Farmacnica y Farmacééutica. Unidad deutica. Unidad de ModelizaciModelizacióónn Molecular. Universidad de NavarraMolecular. Universidad de Navarra
H
E
�H
E�
H
E
�
intermedios tras ataque en alfa
8
43María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
La posición posición reactiva: alfa versus beta (II)
Dpto. QuDpto. Quíímica Orgmica Orgáánica y Farmacnica y Farmacééutica. Unidad deutica. Unidad de ModelizaciModelizacióónn Molecular. Universidad de NavarraMolecular. Universidad de Navarra
intermedios tras ataque en beta
�
�
�
H E E EH H
44María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
NO2
HNO3
H2SO4nitración
Reacciones SEA en naftaleno (I)
halogenación
X
X2
MeX3
SO3H
H2SO4
sulfonación
solo en alfasolo en alfa
solo en alfasolo en alfa
en alfa o en betaen alfa o en beta
45María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reacciones SEA en naftaleno (II)R
alquilación
RX
MeX3
en alfa o en betaen alfa o en beta
en alfa o en betaen alfa o en beta
acilación
RCOCl
AlCl3
COR
46María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
La reacción de sulfonación en naftaleno (I)
H2SO4 (c), 80 ºC
SO3H
H2SO4 (c), 160 ºC
SO3H
H2SO4(c), 160 ºC
47María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
SO3H
SO3H
La reacción de sulfonación en naftaleno (II)
se forma rápidamentese desulfona rápidamente
se forma lentamentese desulfona lentamente
48María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Acilación de Friedel-Crafts en naftaleno (I)
CH3 COCl/AlCl3
COCH3
Cl4C
COCH3
C6H5NO2
CH3 COCl/AlCl3
9
49María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Acilación de Friedel-Crafts en naftaleno (II)
Cl
O
CH3
Al
Cl
Cl
Cl Cl
Cl
ClCl
Cl
Cl
ClCl
Cl
Cl
ClCl
Cl
Cl
ClCl
50María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Acilación de Friedel-Crafts en naftaleno (III)
Cl
O
CH3
Al
Cl
Cl
Cl
N
O O
N
O
O
N O
O
N
O
O
51María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Acilación de Friedel-Crafts en naftaleno (IV)H H
H
H
52María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Acilación de Friedel-Crafts en naftaleno (V)H H
H
H
53María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
ActivaciActivacióón/desactivacin/desactivacióón y efecto director en n y efecto director en S.E.A (I) S.E.A (I)
El carácter activante o desactivante de cada tipo de grupo además de tener distinta eficacia, “se nota” de distinta manera en cada una de las posiciones del anillo sustituido por dicho grupo y sobre el otro anillo
Efecto director Efecto director en S.E.A.en S.E.A.
activante sobre el mismo anillo desactivante que dirige
al otro anillo
54María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
ActivaciActivacióón/desactivacin/desactivacióón y efecto director en n y efecto director en S.E.A (II) S.E.A (II)
Grupos que ceden e- al anillo
aumentan carácter negativo del anillo
que sustenta el grupo
facilitan la siguiente reacción con
electrófilos sobre ese anillo
G
10
55María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
ActivaciActivacióón/desactivacin/desactivacióón y efecto director en n y efecto director en S.E.A (III): posiciones de ataque preferentes S.E.A (III): posiciones de ataque preferentes
G G
H E
H
E� �
G GH
H
E
E
� �
menos estable
56María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
ActivaciActivacióón/desactivacin/desactivacióón y efecto director en n y efecto director en S.E.A (IV) S.E.A (IV)
Grupos que retiran e- del anillo
Disminuyen el carácter negativo del
anillo que sustenta el grupo
facilitan la siguiente reacción con
electrófilos sobre el otro anillo
G
57María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Br2
H Br
H Br
Q/OH-
Br
Reacciones S.A.E. en antracenoReacciones S.A.E. en antraceno
9-bromoantraceno
9,10-dibromo-9,10-dihidroantraceno
58María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reacciones S.A.E. en fenantreno
FeBr3
H
Br
H
Br
Br
Br2
+ HBr
9-bromofenantreno
9,10-dibromo-9,10-dihidrofenantreno
59María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reacciones de reducción en naftaleno
Na
NH3 (l)/ alcohol
presión y Q medio
H2/Ni ó H2/Pd-C
presión y Q
H2/Rh-C ó H2/Pt-C
1,4-dihidronaftaleno
60María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reacciones de oxidación y reducción en antracenoO
O
K2Cr2O7/H2SO4
Na/C2H5OH reflujo
HH
H H
9,10-antraquinona
9,10-dihidroantraceno
11
61María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
K2Cr2O7/H2SO4
Na/C5H11OH reflujo
O O
H
H
H
H
Reacciones de oxidación y reducción en fenantreno
9,10-fenantrenoquinona
9,10-dihidrofenantreno62María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
+ H2
Sustancias hidroaromáticas/sustancias aromáticas
Pd/Q/corriente CO2
Pd
deshidrogenacideshidrogenacióónn catalcatalííticaticahidrogenacihidrogenacióón cataln catalííticatica
63María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Clasificación de los halogenuros de alquilo
C
H
R
H
X
primario
C
R
R
H
X
secundario
C
R
R
R
X
terciario
64María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reacciones de los halogenuros de alquilo: (a) Reacciones de sustitución nucleofílica
(S.N.), descripción
Nu: + R:X R:Nu+ + :X-
Nu:- + R:X R:Nu + :X-
reacciones que implican el intercambio de un nucleófilo (el halógeno) por otro nucleófilo, ya sea neutro o cargado (anión)
sustratonucleófiloneutro
sustratonucleófilo(anión)
65María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), ejemplos
CH3CH2CH2Br + CN- CH3CH2CH2CN
C
CH3
H3C
Br
CH3 + CN- C
CH2
H3C CH3 + HCN + Br -
C
CH3
H3C
Br
CH3 + H2O + H+ + Br -C
CH3
H3C
OH
CH3
����
C
CH3
H3C
Br
CH3 + OH- + H2O + Br -C
CH2
H3C CH3
66María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), tipos de nucleófilos (I) con oxígeno
Nucleófilo R-NucleófiloFórmula Nombre Fórmula Nombre
HO- hidróxido R-OH alcohol
RO- alcóxido R-OR éter
HOH agua R-O+H2 ión alquiloxonio
ROH alcohol RO+HR ión dialquiloxonio
RCOO- carboxilato ROCOR éster
12
67María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), tipos de nucleófilos (II) con nitrógeno
Nucleófilo R-NucleófiloFórmula Nombre Fórmula Nombre
NH3 amoniaco R-NH3+ ión alquilamonio
RNH2 amina 1aria R-NH2+R ión dialquilamonio
R2NH amina 2aria R-NH+R2 ión alquiloxonio
R3N amina 3aria RN+R3 ión trialquiloxonio
68María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), tipos de nucleófilos (III) con azufre
Nucleófilo R-NucleófiloFórmula Nombre Fórmula Nombre
HS- ión bisulfuro R-SH tiol
RS- iónmercapturo
R-SR tioéter
R2S tioéter R-S+R2 ión trialquilsulfonio
69María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), tipos de nucleófilos (IV) con halógenos
Nucleófilo R-NucleófiloFórmula Nombre Fórmula Nombre
I- yoduro R-I yoduro de alquilo
70María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), tipos de nucleófilos (V) con carbono
Nucleófilo R-NucleófiloFórmula Nombre Fórmula Nombre-C≡C acetiluro RC≡CR acetilenos
-C≡N cianuro RCN cianuro de alquilo(nitrilos)
71María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), la clasificación
2 tipos de reacciones de sustitución nucleofílica
SSNN2: cin2: cinéética tica bimolecularbimolecular
SSNN1: cin1: cinéética tica unimolecularunimolecular
72María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), intermedio de la reacción SN2
reacción en un único paso: formación de un intermedio, orden bimolecular
CNu X
--
13
73María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), la reacción SN2, mecanismo
Nu-
C X CNu X
--
+Nu C + X-
74María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), la reacción SN2, consideraciones
11. La velocidad de la reacción depende de las concentraciones de sustrato y nucleófilo, orden bimolecular
V = k [Nu-] [RX]
CNu X
--
75María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), la reacción SN2, consideraciones (II)
22. Se produce una inversión de la configuración del centro que sustenta el halógeno
H3C
CHC2H5
Br HO C
CH3
HC2H5
HO-
(R)-2-bromobutano (S)-2-butanol
33. La reacción se acelera cuando el grupo alquilo del sustrato es metilo o primario, y se retarda cuando es terciario
76María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), la reacción SN1, el intermedio
reacción en dos pasos: formación de un catión intermedio, por salida del halógeno,
orden unimolecular
C +
77María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), la reacción SN1, el mecanismo
C X C+ + X -
C+ + Nu C Nu Nu C+
lento
rápido
Dos pasos
78María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), la reacción SN1, consideraciones (I)
11. La velocidad de la reacción depende de las concentraciones de sustrato únicamente; es independiente de la concentración de nucleófilo, orden unimolecular
V = k [RX]
GS:GS
Nu:
Nu:
14
79María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), la reacción SN1, consideraciones (II)
22. Si el carbono unido al grupo saliente es asimétrico se produce principalmente racemización (pérdida de actividad óptica)
80María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.), la reacción SN1, consideraciones (III)
33. La reacción se acelera cuando el grupo alquilo del sustrato es terciario y se retarda cuando es primario (orden de reactividad se corresponde con el orden de estabilidad de los carbocationes)
C+
R
R
R
R CH+
R
R CH2+ CH3+> >> >
terciario secundario primario metilo
Disminuye la estabilidadDisminuye la estabilidad
81María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.),SN1 versus SN2, análisis
3ºIdentificar el tipo de grupo salientegrupo saliente en el sustrato
1ºIdentificar el tipo de carbono carbono electrofelectrofíílicolico en el sustrato
2ºIdentificar el tipo de nuclenucleóófilofilo (y localizacilocalizacióónn de ee--)
+ OHOH--
Br
C
OH
C
4ºValorar las condiciones de reaccicondiciones de reaccióónn (disolvente, Ta, P)
disolvente
Ta, P.
82María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.),control de mecanismo
II. El tipos de sustrato/impedimentos estéricos
IIII. La fuerza del nucleófilo versus basicidad del nucleófilo
IIIIII. Estabilidad del grupo saliente
IVIV. Condiciones de reacción
* Polaridad del disolvente
* Acidez/neutralidad/basicidad
83María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.),control de mecanismo (I), el sustrato
Halogenuro primario
Halogenuro secundario
Halogenuro terciario
SN2
SN2 y SN1
SN1
* el impedimento estérico afecta a la nucleofilia no a la basicidad (el ión etóxido C2H5O- es una base más fuerte que el ión t-butóxido (CH3)3CO-)
* los carbocationes más sustituidos se encuentran estabilizados por los grupos alquilo
84María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.),control de mecanismo (II), los nucleófilos
II.1. Los iones negativos son más nucleofílicos que las moléculas neutras correspondientes
HO- > H2O; RS-> RSH; RO-> ROH; RCOO-> RCOOH
II.2. En una columna de la tabla periódica, los elementos que están abajo tienden a ser más nucleofílicos que los de arriba
HS- > HO-; I-> Br- > Cl-> F-; RSH> ROH
II.3. Los elementos de una mísma línea de la tabla periódica, tienden a ser menos nucleofílicos cuanto mas electronegativo es el elemento.
R3C- R2N- > RO- > F- H3N > H2O > HF
15
85María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.),control de mecanismo (III), el grupo saliente
El sustrato debe tener un buen grupo saliente
Grupo con carácter electroatrayente, relativamente estable, polarizable, bases débiles como I-, Br-, Cl-
RSO3-; y moléculas neutras como agua, alcoholes,
aminas
SN2
las bases fuertes como HOlas bases fuertes como HO--; RO; RO--, H, H22NN--
no son buenos grupos salientes no son buenos grupos salientes
86María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(a) Reacciones de sustitución nucleofílica (S.N.),control de mecanismo (IV), las condiciones de
reacciónIV.1. Los disolventes polares solvatan iones
IV.2. La solvatación de los nucleófilos por disolvente polar prótico, impide que compartan sus e- (baja la eficacia del Nu)
� SN1
� SN2
IV.3. Los disolventes polares apróticos (como DMSO (CH3)2S=O) solvatan cationes pero no aniones (aumenta la eficacia del Nu)
� SN2
87María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reacciones de los halogenuros de alquilo: (b) Reacciones de eliminación (S.E.), descripción (I)
Reacción en la que se elimina el halógeno y el hidrógeno del carbono adyacente (deshidrohalogenación), desaparecen dos enlaces σ y en su lugar se forma un enlace π
H
C C X C C
HX
σσ σσ ππ
88María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(b) Reacciones de eliminación (S.E.), diagrama energético
reacción
ener
gía
reactivos productos
estado detransición
89María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(b) Reacciones de eliminación (S.E.), la clasificación
2 tipos de reacciones de eliminación
E2: cinE2: cinéética tica bimolecularbimolecular
E1: cinE1: cinéética tica unimolecularunimolecular
90María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica(b) Reacciones de eliminación (E): la reacción
E2, el intermedio
reacción en un único paso: el nucleófilo actúa como base y arranca un protón del carbono adyacente al halógeno (grupo saliente). Simultáneamente salta el grupo saliente y se forma el doble enlace, orden bimolecular
H
C C
XNu- C C + NuH + X-
V = k [Nu-] [RX]
16
91María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(b) Reacciones de eliminación (E): la reacción E1, el intermedio
Reacción dos pasos: primero se suelta el nucleófilo del sustrato (el halogeno), formándose el catión y a continuación se produce la salida del protón y la formación del doble enlace, orden unimolecular
La velocidad de la reacción depende de las concentraciones de sustrato únicamente; es independiente de la concentración de nucleófilo.
V = k [RX]
92María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(b) Reacciones de eliminación (E): la reacción E1, el mecanismoH
C C X + X -lento
H
C C+
H
C C+
NuH
C C Nu
C C
H+
93María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
2-bromobutano
2-bromo-2,3-dimetilbutano
1-buteno
2-buteno
2,3-dimetil-1-buteno
2,3-dimetil-2-buteno
hidrógenos βhidrógenos β
(b) Reacciones de eliminación (E): la reacción E1,¿dónde se produce? (I)
94María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reacciones de los halogenuros de alquilo: eliminación versus sustitución (I)
ácido conjugado
base conjugada electrófilo nucleófilo
eliminación ≠ sustitución
95María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reacciones de los halogenuros de alquilo: eliminación versus sustitución (I)
eliminación ≠ sustitución
ácidobase
96María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
H
C C X
H
C C Nu
C C
Reacciones de los halogenuros de alquilo: eliminación versus sustitución (II)
Sustitución (S)
+ Nu-
+ X-
+ NuH + X-
Eliminación (E)
DependerDependeráá dede1. Estructura del nucleófilo
3. Condiciones de la reacción
2. Estructura del sustrato (halogenuro)
17
97María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reacciones de los halogenuros de alquilo: eliminación versus sustitución (III), ejemplos
CH3CH2CH2Br + CN- CH3CH2CH2CN
C
CH3
H3C
Br
CH3 + CN- C
CH2
H3C CH3 + HCN + Br -
C
CH3
H3C
Br
CH3 + H2O + H+ + Br -C
CH3
H3C
OH
CH3
����
C
CH3
H3C
Br
CH3 + OH- + H2O + Br -C
CH2
H3C CH3
98María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Compuestos organometálicos• Constituidos por C, H y al menos un átomo de metal (Li, Na, Zn, Cd, Mg)• Reactividad condicionada por la presencia de carbonos nucleofílicos
C
Meelectroatrayentes
electrodonantes
δδ−−
δ+δ+
99María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Obtención de organometálicos
halogenurode alquilo
Metal activo
organometálico
100María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Organomagnesianos: reactivos de Grignard
• Constituidos por C, H, y al menos un halógeno y un átomo de Mg• Reactividad condicionada por la presencia del carbono nucleofílico, el carbono que sustenta el átomo de Mg++
R X + Mgéter secoδ+ δ−
R MgXδ− δ−δ++
101María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
organomagnesianos: el disolvente
• misión del éter
R Mg X
funciona como base de Lewis
C2H5O
C2H5
C2H5
OC2H5
102María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Los carbaniones, características
• Reaccionan como sintones negativos sobre centros positivos• Bases fuertes (conjugadas de hidrocarburos, ácidos muy débiles)• Presencia del enlace carbono-metal• Reacción vigorosa con ácidos débiles como H2O ócualquier compuesto que tenga enlaces O-H, S-H, N-H
(por su carácter como base fuerte)
R Mg X
18
103María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Los alcoholes: clasificación
C
H
R
H
OH
primario
C
R
R
H
OH
secundario
C
R
R
R
OH
terciario
Disminuye la reactividadDisminuye la reactividad
104María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Los alcoholes: propiedades
zona nucleófila
zonas electrófilas
105María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Los alcoholes: propiedades y estructura
• 1. Relacionadas con grupo OHPuentes de hidrógeno
Basicidad
Reactividad en SN
• 2. Relacionadas con enlace O-HAcidez
106María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Los alcoholes: clasificación
C
H
R
H
OH
primario
C
R
R
H
OH
secundario
C
R
R
R
OH
terciario
Disminuye la reactividadDisminuye la reactividad
107María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Los alcoholes: propiedades
zona nucleófila
zonas electrófilas
108María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Los alcoholes: propiedades y estructura
• 1. Relacionadas con grupo OHPuentes de hidrógeno
Basicidad
Reactividad en SN
• 2. Relacionadas con enlace O-HAcidez
19
109María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Propiedades de los alcoholes ligadas al enlace O-H: la basicidad.
presencia de pares de e- libres del oxígeno
•Actúan como bases de Lewis (donan par electrónico)•Se protonan por acción de ácidos fuertes
OH
R¨
¨
+ H+
+ H+OH
H¨
¨ OH
HH +
ión oxonio
OH
RH
ión alquiloxonio
+
110María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Propiedades de los alcoholes ligadas al enlace O-H: la acidez
relacionada con la ruptura del enlace O-H
dadores de protones
R-OH R-O- + H+
áácidos dcidos déébilesbiles
Base conjugada: anianióón n alcalcóóxidoxido
111María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Propiedades de los alcoholes ligadas al enlace O-H: la acidez y la estructura (I)
la acidez se relaciona con la capacidad que tenga la estructura del alcóxido para “aguantar” la carga negativa generada cuando ha salido el protón
Metanol CH3OH 15.5Etanol CH3CH2OH 15.9t-butanol (CH3)3COH 182,2,2-trifluoroetanol CF3CH2OH 12.4
Compuesto Estructura pKa
R-OH R-O- + H+
112María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Propiedades de los alcoholes ligadas al enlace O-H: la acidez y la estructura (II)
OH
OHO2N
OHO2N
NO2
NO2
Fenol
p-nitrofenol
Ácido pícrico
10.0
7.2
0.25
Compuesto Estructura pKa
113María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Propiedades de los alcoholes ligadas al enlace O-H: la acidez y la estructura (III)
Influencia de los sustituyentes: mayor contribución a la acidez, cuando retiran hacia si los electrones
H
OH
H
H
H
Ion etóxido
F
OF
F
H
H
Ion 2,2,2trifluoroetóxido-
-
OH O O
OOO
-
114María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Propiedades de los alcoholes ligadas al enlace O-H: la acidez y la estructura (III)
Influencia de los sustituyentes: mayor contribución a la acidez, cuando retiran hacia si los electrones
H
OH
H
H
H
Ion etóxido
F
OF
F
H
H
Ion 2,2,2trifluoroetóxido-
-
OH O O
OOO
-
G G
G G G
G
aumenta acidez
20
115María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Propiedades de los alcoholes ligadas al enlace O-H: la acidez y la estructura (III)
Influencia de los sustituyentes: mayor contribución a la acidez, cuando retiran hacia si los electrones
H
OH
H
H
H
Ion etóxido
F
OF
F
H
H
Ion 2,2,2trifluoroetóxido-
-
OH O O
OOO
-
G G
G G G
G
disminuye acidezdisminuye acidez
116María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
Reacciones de los alcoholes 1. Reacciones como ácidos: obtención de
alcóxidos
2. Reacciones de eliminación: la
deshidratación de alcoholes
3. Reacciones de SN: como sustrato y como
nucleófilo
4. Reacciones de oxidación
117María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
1. Los alcoholes como ácidos: los alcóxidos, descripción
• Bases conjugadas de ácido débil: bases fuertes.• Analogía con Ion hidróxido.• Utilizados como bases. A veces se aíslan como
sólidos blancos.• Reacción con K y Na metálicos o con hidruro
metálico.• Fenoles sales con NaOH pero alcoholes no.
118María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
1. Los alcoholes como ácidos: los alcóxidos, obtención (I)
OH + NaOH ONa + H2O
ROH + NaOH RO-Na+ + H2Oáácido muy dcido muy déébilbil
áácido dcido déébilbil
fenoles > acidez por > estabilidad anifenoles > acidez por > estabilidad anióón n fenfenóóxidoxido
reacción con bases fuertes tipo hidróxido
119María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
1. Los alcoholes como ácidos: los alcóxidos, obtención (II)
2 ROH + 2 K2 ROH + 2 Na
2 RO- K++ H22 RO- Na++ H2
ROH + NaOH RO-Na+ + H2Oáácido muy dcido muy déébilbil
Na Na+ + e-
H2 2H+ + 2e-
120María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
1. Los alcoholes como ácidos: los alcóxidos, obtención (III)
2 ROH + 2 K2 ROH + 2 Na
2 RO- K++ H22 RO- Na++ H2
ROH + NaOH RO-Na+ + H2Oáácido muy dcido muy déébilbil
Na Na+ + e-
H22H+ + 2e-
2 ROH + NaH RO-Na+ + H2
21
121María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
2. Los alcoholes en reacciones de eliminación: mecanismo de la deshidratación (I)
122María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
2. Los alcoholes en reacciones de eliminación: mecanismo de la deshidratación (I)
hidratacihidratacióónn
123María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
2. Los alcoholes en reacciones de eliminación: mecanismo de la deshidratación (II)
E1 (terciarios) y E2 (primarios)
CH2
C+
CH3
CH3
H
CH2
CH3
CH3
+ H+
(CH3)3C OH H+ (CH3)3C O
+
H
H+
(CH3)3C O+
H
H (CH3)3C+ HOH+
124María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
2. Los alcoholes en reacciones de eliminación: mecanismo de la deshidratación (III)
E1 (terciarios) y E2 (primarios)
H+
HOH
CH3CH2 OH CH2
CH2
H
O+
H
H
CH2 CH2 H+
+
+ +
125María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
2. Los alcoholes en reacciones de eliminación: la deshidratación en alcoholes asimétricos (I)
HOH
CH2
CHCH3
H
OH
CH3
H
CH2
CH2CH3
CH3
CHCH3
CH3
CH3
H+/calor
+
Proporción lig. mayor
Cuando se puede deshidratar hacia ambos lados predomina el alqueno más sustituido (más estable).
126María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
2. Los alcoholes en reacciones de eliminación: la deshidratación en alcoholes asimétricos (II)
evolución de la reacción
Alqueno
ener
gía
Diagrama energético
22
127María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
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No hay reacción, por imposibilidad de alcanzar el catión fenilo intermedio (catión fenilo lineal: geometría imposible para anillo bencénico)
O H O H
H
H+ ++
Catión fenilo
2. Los alcoholes en reacciones de eliminación: la deshidratación en fenoles
128María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
3. Los alcoholes en reacciones de sustitución (I)
* Sustituci* Sustitucióón por un n por un electrelectróófilo filo fuertefuerte
* * SustituciSustitucióón por un n por un electrelectróófilo filo ddéébilbil
electrelectróófilofilofuertefuerte
iióónnoxoniooxonio
productoproductosustitucisustitucióónn
extraibleextraiblepor basepor base
alcalcóóxidoxidobase conjugadabase conjugada
electrelectróófilofiloddéébilbil
productoproductosustitucisustitucióónn
129María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
Herramientas de la Química Orgánica
(CH3)3C O+
H
H (CH3)3C+ HOH+
3. Los alcoholes en reacciones de sustitución (II)
Mecanismo SN1 (terciarios) y SN2 (primarios)
(CH3)3C+ + Cl- (CH3)3CCl
Obtención de halogenuros de alquilo
(CH3)3C OH H+ (CH3)3C O
+
H
H+
130María Font. Dpto. Química Orgánica y Farmacéutica. Sección de Modelización Molecular. Universidad de Navarra
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3. Los alcoholes en reacciones de sustitución (III)
En fenoles no hay reaccino hay reaccióónn, con halogenuros de hidrógeno:
•En el caso del mecanismo SN1, por imposibilidad de alcanzar el catión fenilo intermedio (catión fenilo lineal: geometría imposible para anillo bencénico).
•En el caso de SN2 porque no se puede dar inversión en un anillo aromático.