8: Reacciones de Sustitución Nucleofílica y Eliminación
- Page ID
- 73152
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
La sustitución nucleofílica es una clase fundamental de reacciones en las que un nucleófilo rico en electrones se une selectivamente con o ataca la carga positiva o parcialmente positiva de un átomo o un grupo de átomos para reemplazar a un llamado grupo eliminable.
- 8.1: Preludio a las reacciones de sustitución y eliminación nucleofílicas
- Las reacciones de sustitución implican la sustitución de un átomo o grupo por otro. La halogenación de alcanos es un tipo importante de reacción de sustitución, que procede por mecanismos de cadena radical en los que los enlaces se rompen y se forman por átomos o radicales como intermedios reactivos. Este modo de ruptura de enlaces se denomina escisión de enlace homolítico. Hay muchas reacciones, muchas veces en solución, que no involucran átomos ni radicales, sino que involucran iones. Se producen por escisión heterolítica.
- 8.2: Clasificación de Reactivos como Electrofilos y Nucleófilos. Ácidos y Bases
- Para entender las reacciones iónicas, necesitamos ser capaces de reconocer si un reactivo en particular actuará para adquirir un par de electrones o para donar un par de electrones. Se dice que los reactivos que adquieren un par de electrones en reacciones químicas son electrofílicos (“amantes de los electrones”). Podemos imaginar esto de manera general como una ruptura de enlace heterolítico del compuesto X:Y por un electrófilo E tal que E se une a Y por el par de electrones del XY bo
- 8.3: Termoquímica de las reacciones de sustitución
- Las reacciones iónicas o polares de haluros de alquilo rara vez se observan en la fase vapor debido a que la energía requerida para disociar heterolíticamente un enlace carbono-halógeno es casi prohibitivamente alta. La razón es que los iones son mucho más estables en agua que en la fase gaseosa; por ejemplo, la transferencia de un ion cloruro del gas al agua es exotérmica con grandes energías de solvatación iónica.
- 8.4: Consideraciones generales de las reacciones de sustitución
- Ahora queremos discutir los desplazamientos por reactivos nucleofílicos (Y:) sobre derivados alquílicos (RX). Se trata de reacciones iónicas o polares que implican el ataque de un nucleófilo a un carbono. Las reacciones de este tipo son muy útiles y pueden conducir a compuestos en los que el nuevo enlace al carbono en el grupo alquilo. Las sustituciones nucleofílicas son especialmente importantes para los haluros de alquilo, pero no deben considerarse confinadas a haluros de alquilo.
- 8.5: Mecanismos de las reacciones de sustitución nucleofílica
- Se pueden escribir dos mecanismos simples para la reacción del clorometano con ión hidróxido en solución acuosa que difieren en el momento de la ruptura del enlace en relación con la fabricación de enlaces. En el primer mecanismo, A, la reacción global es el resultado de dos etapas, la primera de las cuales implica una lenta disociación del clorometano a carbocatión de metilo solvatado e ion cloruro solvatado. La segunda etapa implica una reacción rápida entre el carbocatión y el ion hidróxido (o agua) para producir metanol.
- 8.6: Estereoquímica de\(S_N2\) Reactions
- Hay dos formas simples en las que la reacción SN2 del cloruro de metilo podría ocurrir con el ion hidróxido; difieren en la dirección de aproximación de los reactivos. El ion hidróxido podría atacar el clorometano en la parte frontal del carbono donde se une el cloro o, alternativamente, el ion hidróxido podría acercarse al carbono en el lado opuesto al cloro en lo que se llama enfoque de la parte posterior. Las consecuencias estereoquímicas de los desplazamientos frontales y traseros son diferentes.
- 8.7: Estereoquímica de\(S_N1\) Reactions
- Teóricamente, si se lleva a cabo una reacción SN1 con un solo enantiómero puro ya que un carbocatión es lo más estable en la configuración plana y por lo tanto debería conducir a cantidades exactamente iguales de los dos enantiómeros, independientemente de la configuración quiral del material de partida. “Sin embargo, el grado de cambio de configuración que realmente da como resultado una reacción SN1 depende del grado de “" blindaje "” del lado frontal del carbono de reacción por el grupo de salida y su molécula de disolvente asociada.”
- 8.8: Efectos Estructurales y Solventes en\(S_N\) Reactions
- Primero consideraremos la relación entre las estructuras de los derivados alquílicos y sus velocidades de reacción hacia un nucleófilo dado. Esto será seguido por una discusión de las reactividades relativas de varios nucleófilos hacia un derivado de alquilo dado. Finalmente, comentaremos con más detalle el papel del disolvente en las reacciones de sustitución nucleofílica.
- 8.9: La reacción de E2
- Las condiciones utilizadas para las reacciones de sustitución por el mecanismo SN2 muy a menudo conducen a la eliminación.
- 8.10: La Reacción E1
- Muchos haluros secundarios y terciarios experimentan eliminación de E1 en competencia con la reacción SN1 en soluciones neutras o ácidas. Las reacciones SN1 y E1 tienen una etapa común de determinación de la velocidad, a saber, la ionización lenta del haluro.
- 8.E: Reacciones de Sustitución Nucleofílica y Eliminación (Ejercicios)
- Estos son los ejercicios de tarea para acompañar el Capítulo 8 del Textmap para los Principios Básicos de la Química Orgánica (Roberts y Caserio).
Colaboradores y Atribuciones
- John D. Robert and Marjorie C. Caserio (1977) Basic Principles of Organic Chemistry, second edition. W. A. Benjamin, Inc. , Menlo Park, CA. ISBN 0-8053-8329-8. This content is copyrighted under the following conditions, "You are granted permission for individual, educational, research and non-commercial reproduction, distribution, display and performance of this work in any format."