8.1: Preludio a las reacciones de sustitución y eliminación nucleofílicas

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Las reacciones de sustitución implican la sustitución de un átomo o grupo\(\left( \ce{X} \right)\) por otro\(\left( \ce{Y} \right)\):

\[\ce{RX} + \ce{Y} \rightarrow \ce{RY} + \ce{X}\]

Ya hemos descrito un tipo muy importante de reacción de sustitución, la halogenación de alcanos (Sección 4-4), en la que un átomo de hidrógeno es reemplazado por un átomo de halógeno (\(\ce{X} = \ce{H}\),\(\ce{Y} =\) halógeno). La cloración de 2,2-dimetilpropano es un ejemplo:

C con cuatro sustituyentes CH 3 (2,2-dimetilpropano) más C L 2 reacciona con luz para formar C con tres sustituyentes CH 3 y un sustituyente C H 2 C L (1-cloro-2,2, -dimetilpropano) más H C L.

Las reacciones de este tipo proceden 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, en el que un electrón va con\(\ce{R}\) y el otro con\(\ce{X}\), se llama escisión de enlace homolítico:

R unido al radical X más Y va al radical X más R unido a Y. Marcado una reacción de sustitución homolítica.

Hay un gran número de reacciones, que suelen ocurrir en solución, que no involucran átomos ni radicales sino que involucran iones. Se producen por escisión heterolítica en oposición a la escisión homolítica de los enlaces de pares de electrones. En la escisión de enlaces heterolíticos, se puede considerar que el par de electrones va con uno u otro de los grupos\(\ce{R}\) y\(\ce{X}\) cuando el enlace se rompe. Como ejemplo,\(\ce{Y}\) es un grupo tal que tiene un par de electrones no compartidos y además es un ion negativo. Una reacción de sustitución heterolítica en la que va el par de\(\ce{R} \colon \ce{X}\) unión\(\ce{X}\) conduciría a\(\ce{RY}\) y\(\colon \ce{X}^\ominus\),

R unido al anión X más Y va al anión X más R unido a Y. Marcado una reacción de sustitución heterolítica.

Una reacción de sustitución específica de este tipo es la del clorometano con ión hidróxido para formar metanol:

En este capítulo, discutiremos las reacciones de sustitución que proceden por mecanismos iónicos o polares en los que los enlaces se escinden heterolíticamente. También discutiremos las reacciones de eliminación relacionadas con el mecanismo que resultan en la formación de múltiples enlaces carbono-carbono:

H solo unido a C solo unido a C solo unido a X. Dos flechas de reacción. La parte superior se hace reaccionar con anión Y para obtener H solo unido a C unido simple a C unido simple a Y más X anión marcado sustitución. La flecha inferior se hace reaccionar con anión Y para obtener C doble enlace a C más H Y más eliminación marcada con anión X.

Estas reacciones a menudo están profundamente influenciadas por variaciones aparentemente menores en la estructura de los reactivos, en el disolvente o en la temperatura. Nuestro propósito es mostrar cómo se pueden entender estas reacciones y cómo se pueden usar para preparar otros compuestos orgánicos útiles. Pero primero será útil introducir los conceptos de reactivos nucleofílicos y electrofílicos, y considerar\(\Delta H\) los valores para la ruptura de enlaces heterolíticos.

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."