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3.5: Adición de Nucleófilos Neutros

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    Los nucleófilos no tienen que ser iónicos, ni siquiera “semianiónicos”. El requisito básico para un nucleófilo es un par solitario. Si un nucleófilo tiene un par solitario, puede donar el par solitario a un electrófilo como un carbonilo. Al donar un par solitario a un carbonilo, puede formar un enlace.

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    Sin embargo, la donación de un par solitario a un carbonilo es reversible. Si hay algo en el aducto nucleófilo/electrófilo que no es muy estable, la reacción puede volver a ser reactantes nuevamente. En el caso de los nucleófilos neutros, la separación de cargas puede desestabilizar los primeros productos formados de la reacción. Pensemos en la adición de agua a la propanona. Dos moléculas neutras, el agua y la propanona, se unen. El agua dona un par solitario al carbono carbonilo en propanona. Eso deja el átomo de oxígeno del agua con una carga positiva, y el átomo de oxígeno de la propanona con una carga negativa.

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    Una manera fácil de deshacerse de la separación de carga es que el agua vuelva a salir. Ese paso solo sería el revés del primero.

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    Por otro lado, otra forma de resolver el problema de carga es mover un protón (H +) del oxígeno cargado positivamente al cargado negativamente. Eso resulta ser bastante fácil de hacer. Si eso sucede, se forma un “hidrato” o un “diol geminal”. Un diol geminal, o diol gemino, tiene dos grupos hidroxi en un carbono.

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    Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

    En los siguientes casos, un nucleófilo dona al carbonilo, seguido de una transferencia de protones. Mostrar mecanismos, con flechas curvas, para cada una de las siguientes reacciones.

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    Contestar
    Contestar a

    Respuesta b

    Los productos inmediatos que se forman a partir de la adición de nucleófilos neutros a los carbonilos resultan ser un poco inestables. Eso se debe en parte a que pueden volver fácilmente a los reactivos. También es porque hay otros procesos que alejan la reacción de los productos primero formados y los convierten en otras cosas. Por ejemplo, en la mayoría de los casos la reacción no implica la simple adición de un nucleófilo, sino que involucra también una segunda molécula del nucleófilo.

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    Seguiremos mirando estos otros procesos y veremos a dónde conducen estas reacciones. Mientras tanto, puede ser útil conocer los patrones que suelen seguir diferentes tipos de nucleófilos. Por ejemplo, la adición de alcoholes a aldehídos o cetonas conduce a la formación de cetales o acetales. Los cetales o acetales tienen la cadena específica de átomos C-O-C-O-C, en la que cada carbono es tetraédrico o sp 3.

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    Por otro lado, la adición de aminas conduce a un tipo de estructura muy diferente. En lugar de agregar dos moléculas de amina a la estructura final, solo se incorpora una amina y aparece de nuevo un doble enlace. El C=O del aldehído o cetona se reemplaza por el C=N de una imina. Las iminas forman enlaces importantes en la química biológica, especialmente en la conexión de moléculas pequeñas con cadenas laterales de lisina en proteínas.

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    Si la amina es “secundaria”, es decir, el nitrógeno está conectado a dos carbonos en lugar de solo uno, el doble enlace termina una posición sobre. Se encuentra entre el carbono carbonilo anterior y el que está junto a él, que se llama la posición alfa.

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    Tenga en cuenta que las tres reacciones implican la pérdida final de agua del compuesto carbonilo original. Esa es una característica muy importante de las reacciones con nucleófilos neutros.

    • La adición de un nucleófilo neutro a un carbonilo casi siempre conduce a la pérdida del oxígeno carbonílico original en una molécula de agua.

    Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

    Rellene los reactivos o productos faltantes en las siguientes ecuaciones de reacción.

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    Contestar

    Ejercicio\(\PageIndex{3}\)

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    Contestar

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