mecanismos sn1, sn2, e1 y e2

7/24/2019 Mecanismos SN1, SN2, E1 y E2

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R E A C C I O N E S D

E

S U S T I T U C I N

N U C L E O F L I C A Y

E L I M I N A C I N


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Reaccin de sustitucinEs aquella donde un tomo o grupo en uncompuesto qumico es sustituido por otro tomo o

grupo. Son procesos qumicos donde lassustancias intervinientes, sufren cambios en suestructura, para dar origen a otras sustancias.


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Etapas de la sustitucinSustrat ! Recibe este nombre la molculaen la cual tiene lugar la sustitucin.

Reacti" #rup entrante . Es el tomo ogrupo de tomos que ataca al sustrato.

$rup saliente! Es el tomo o grupo detomos que es expulsado del sustrato.

%r duct ! Es el resultado de la sustitucindel grupo saliente por el nucle lo.


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Reaccin de eliminacin Es el proceso inverso a una reaccin de adicin.

Es una reaccin en la que dos sustitu entes son

eliminados de una molcula, crendose tambinuna instauracin, a sea un doble o tripleenlace, o un anillo.


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&asicidad!na 'ase es cualquier sustancia que presentepropiedades alcalinas. Es cualquier sustanciaque en disolucin acuosa aporta iones "# $ almedio.

%a basicidad es una medida de la &abilidad delreactivo para aceptar un protn en una

reaccin cido'base. (or consiguiente, la fuer)absica relativa de una serie de reactivos sedetermina al comparar sus reactividades enuna reaccin cido'base. Se mide, por e*emplo,su grado de ioni)acin en agua.


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Nucle (licidad

Se de ne por la rapide) de ataquea un carbn electroflico. Es unconcepto cintico que afecta lavelocidad de reaccin , de &ec&o,no siempre basicidad.


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&as)cidad *nucle (licidad %a basicidad la nucleo licidad son

propiedades diferentes, aunque

relacionadas. %a basicidad viene relacionada con la

constante de equilibrio para abstraer unprotn. %a nucleo lia se de ne por lavelocidad de ataque sobre un tomo decarbono electroflo para dar sustituciones oadiciones.


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En ambos casos, el nucle lo +o base forma un nuevo

enlace- si el nuevo enlace lo forma con un protn, &areaccionado como una base, si el nuevo enlace lo formacon el carbono, &a reaccionado como un nucle lo. %ama ora de los buenos nucle los +pero no todostambin son bases fuertes, viceversa.

"bservando el producto formado podemos decidir si labase &a actuado como una base o como un nucle lo.Si el nuevo enlace es con un protn, &a reaccionadocomo una base- si el nuevo enlace lo forma con elcarbono, &a reaccionado como un nucle lo.


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rupo saliente Es un tomo o grupo de tomos que se desligan

de una sustancia qumica. %a molcula o fragmentoremanente es denominado parte principal oresidual. El trmino grupo saliente es dependientedel contexto de traba*o.

%a &abilidad de un grupo funcional paradesprenderse se denomina labilidad. %os grupossalientes afectan la reactividad intrnseca, no elfactor de discriminacin nucleoflica.


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/ecanismo SN+

La reaccin in" lucra un inter,ediaricar' catin * es 'ser"ada c ,-n,ente enreacci nes de .al #enur s de al/uilsecundari s terciari s!

E0EM%LO1 Reaccin /ue tiene lu#ar c n un,ecanis, de reaccin S N + es la .idrlisis del'r ,ur de tert 2'util c n a#ua3 4 r,and

alc . ltert

2'ut)lic !


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0iene lugar en tres etapas1

2. 3ormacin de un carbocatin de tert 'butilo, por laseparacin de un grupo saliente +un anin bromurodel tomo de carbono1 esta etapa es lenta esreversible.

4. 5taque nucleoflico1 el carbocatin reacciona con elnucle lo. Si el nucle lo es una molcula neutra +pore*emplo, un disolvente , se requiere un tercer pasopara completar la reaccin. 6uando el disolvente esagua, el intermediario es un ion oxonio. Esta etapa dereaccin es rpida


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7. 8eprotonacin1 %a eliminacin de un protnen el nucle lo protonado por el agua actuandocomo base conduce a la formacin del alco&ol un ion &idronio. Esta etapa de la reaccin es

rpida.


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%as reacciones S : 2 suceden en dos etapas.

%a etapa limitante es la primera etapa, asque la velocidad global de la reaccin esesencialmente igual a la formacin delcarbocatin no involucra al nucle loatacante. En consecuencia, la nucleo licidades irrelevante, la velocidad de reaccin

global depende slo de la concentracin delsustrato.

velocidad < =>sustrato?


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En algunos casos, la reaccin S : 2 suceder auna velocidad anormalmente alta, debido a laparticipacin de grupos vecinales. %os gruposvecinales frecuentemente abaten la barrera

energtica requerida para la formacin delintermediario carbocatinica.

ESTEREO5UMICA

8ebido a que el carbocatin intermediario esplano, el carbono central no es unestereocentro.


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En ve) de ello, el carbono central puede ser proquiral. El ataquenucleoflico puede ocurrir desde cualquier lado del plano, as queel producto puede consistir de una me)cla de dos estereoismeros.

si el tomo de carbono central es el @nico estereocentro en lareaccin, puede producirse una racemi)acin.

E*emplo1 reaccin del S '7'cloro'7'metil&exano con anin oduro elintermediario carbocatinico est libre del grupo saliente es, enconsecuencia, aquiral, &abra una oportunidad idntica deataque por cualquier lado. Esto conduce a una me)cla de R '7'

odo'7'metil&exano S '7' odo'7'metil&exano1


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/ecanismo SN6Es un tipo de sustitucin nucleoflicadonde un par libre de un nucle loataca un centro electroflico se enla)aa l, expulsando otro grupodenominado grupo saliente.

En consecuencia, el grupo entrantereempla)a al grupo saliente en unaetapa. 8ado que las dos especiesreaccionantes estn involucradas enesta etapa limitante lenta de lareaccin qumica.


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%a reaccin ocurre en un centro de carbonoaliftico &ibridado en sp 7 , con un gruposaliente estable electronegativo ' A%A 'frecuentemente un tomo &alogenuro. %aruptura del enlace 6'%, la formacin del

nuevo enlace 6':u sucede simultneamentepara formar un estado de transicin en el queel carbono ba*o ataque nucleoflico estpentacoordinado, en una &ibridacinaproximadamente sp 4 .


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En un e*emplo de la reaccin S:4, el ataque

del "# $ +el nucle lo en un bromoetano +elelectr lo resulta en etanol, con bromuroliberado como el grupo saliente.

El ataque S : 4 ocurre si la ruta de atrs del ataque noest bloqueada estricamente por sustitu entes en elsustrato. En consecuencia, este mecanismo sucede

inusualmente en un centro carbono primariodescubierto.


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69:;0965%a velocidad de una reaccin S : 4 es de segundo orden, puestoque la etapa limitante depende de la concentracin delnucle lo, >:u $ ? as como de la concentracin del sustrato,

>RB?.r 7 89R:;9Nu < ;

En la reaccin S : 2, el nucle lo ataca despus de que nali)a

la etapa limitante de la reaccin, mientras que en la reaccinS: 4, el nucle lo fuer)a la salida del grupo saliente en la etapalimitante. En otras palabras, la velocidad de las reacciones S : 2depende solamente de la concentracin del sustrato, mientrasque la reaccin S : 4 depende de la concentracin del sustrato

el nucle lo.


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ES0ERE"C!D/965El ataque del nucle lo al carbono que contiene elgrupo saliente puede ocurrir de dos formasdistintas. En el primer caso el nucle lo puedeaproximarse al sustrato por el lado en que seencuentra el grupo saliente.


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%a segunda posibilidad supone el ataque delnucle lo por el lado opuesto al gruposaliente. Este tipo de aproximacin recibe elnombre de ataque dorsal, produciendoinversin en la con guracin.


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%a ra)n de que el ataque dorsal sea ms favorable queel frontal radica en las repulsiones entre el nucle lo elgrupo saliente. %a cara opuesta al grupo saliente es msaccesible para el nucle lo.

%a S: 4 es una reaccin estereoespec ca, forma un sloestereoismero, debido a que el ataque del nucleF lo esexclusivamente dorsal.


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/ecanismo de E2 El mecanismo de la reaccin E2 transcurre con lossiguientes pasos1

Etapa +! 9oni)acin del sustrato

Etapa 6! El agua act@a como base, despotonando elcarbono vecino al positivo, para formar el alqueno.

Si el agua act@a como nucle lo da lugar a productos de tipoS:2. %a escasa basicidad del agua &ace que el producto de

sustitucin sea mu ma oritario.


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%a eli,inacin uni, lecular o E+ tienelugar sobre derivados alqulicos secundarios oterciarios seg@n un mecanismo de dos tapas.En la primera se produce la salida del gruposaliente para formar el carbocatin a

continuacin la prdida de un protn en Gpara formar un doble enlace.


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%a velocidad de la reaccin E2 esproporcional a la concentracin del&alogenuro de alquilo +R'B , pero

no a la concentracin delnucleo lo. "bedece una reaccinde primer orden.

=el cidad E+7 >r ?R2: @


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/ecanismo E4%os &aloalcanos reaccionan con bases fuertes formandoalquenos.

En la eliminacin bimolecular +E4 la base arranca&idrgenos del carbono b al mismo tiempo se pierde

el grupo saliente. Es por ello una reaccin elemental,cu a cintica es de segundo orden.


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%a velocidad de la reaccin depende dela concentracin de la base delsustrato

" 7 8 9sustrat ;9&ase;


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(RH60965 I7 Sntesis debromuro de n'butilo

RE5609J"S1

Hcido sulf@rico 7.K m%

5lco&ol n'butlico 7.L m%

Mromuro de sodio N.2 g

:a"# al 2OP

6loruro de calcio

/50ER95%1

/atra) redondo de 2OO m%

2 refrigerante recto

/atra) erlenme er


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8ES5RR"%%"

2. En un matra) redondo de 2OO m% se colocan 7.K m% deagua con cuidado, agitando enfriando exteriormente,se aQade primero 7.K m% de cido sulf@rico despus7.L m% de alco&ol n'butlico. Se agita el matra) parame)clar bien los lquidos a esta me)cla se le adicionaN.2 g de bromuro de sodio.

4. El matra) redondo se conecta a un refrigerante enposicin de re u*o se calienta suavemente, conagitacin, removiendo la me)cla &asta que se disuelva lama or cantidad posible del bromuro de sodio. 8espus

se calienta la me)cla a re u*o. Empe)ando la reaccin senota la separacin de dos capas. Se mantiene el re u*odurante NK minutos, pasado ese tiempo se adapta elmatra) a un aparato de destilacin simple.


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7. %a me)cla de reaccin se destila se colectaen un matra) erlenme er. Se da por terminadala destilacin cuando de*a de destilar unlquido de aspecto aceitoso +me)cla debromuro de n'butilo agua a solo destila

agua. 0odo el destilado se pasa a un embudode separacin se decanta la capa inferior debromuro de n butilo. El bromuro de n'butilo selava con 2O m% de una solucin de :a"# al2OP posteriormente se lava con 2O m% deagua destilada. Se seca con cloruro de calcioan&idro, se mide el volumen recolectado secalcula el rendimiento !


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IDENTIFICACIN1

%RUE&A DE &EILSTEIN!En el eBtre, de un ala,'re de c 're se 4 r,a un anill

pe/ue * se calienta en la lla,a de un ,ec.er de &unsen.asta /ue la lla,a /uede de su c l r natural! Se en4r)a elala,'re3 el anill se intr duce en el 'r ,ur de n2'util

'tenid 3 t ,and un p c * se calienta en la rilla de lalla,a del ,ec.er ! Una lla,a "erde indica la presencia de.al#en s!

SOLUCIN DE NITRATO DE %LATA!

En un tu' de ensa* se c l can 6 ,L de una s lucinetanlica de nitrat de plata al 6 * se le a ade una # tadel 'r ,ur de n2'util 'tenid 3 la 4 r,acin de unprecipitad ,uestra la presencia de .al#en s!


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(RH60965 IN S i d l


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(RH60965 IN Sntesis de clorurode ter'butilo

REACTI=OS1

,L Alc . l t2'ut)lic

++ ,L cid cl r.)dric

S lucin saturada de &icar' nat de s di

MATERIAL1

+ e,'ud de separacin

+ pr 'eta6 "as s precipitad s

+ ,atraG erlen,e*er


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8ES5RR"%%"

+! En un e,'ud de separacin de +6H ,L3se c l can ,L de alc . l t2'ut)lic

J!J 6H , lK * ++ ,L de cidcl r.)dric c ncentrad ! Sin tapar ele,'ud se ,ue"e sua"e,ente3 dand all)/uid un , "i,ient de r tacin!Despu s de 6 ,inut sapr Bi,ada,ente3 se tapa el e,'ud 3se in"ierte * se a're la lla"e un, ,ent para i#ualar la presin c n ladel eBteri r! Despu s se a#ita el e,'uddurante un s ,inut s a'riend la

lla"e a inter"al s3 para e"itar /ueau,ente la resin!


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4. Final,ente se c l ca el e,'ud en un arill su et aun s p rte * se de a en rep s .asta /ue las d scapas se separen * /ueden c ,pleta,ente claras!La capa acu sa in4eri r se desec.a ten#a en cuentalas densidades del pr duct * del cid KP * el cl rurde t2'util /ue /ueda se la"a c n +J ,L de unas lucin saturada de 'icar' nat de s di 3 se a#ita

sua"e,ente el e,'ud destapad .asta /ue cesa el'ur'u e 3 se tapa * se in"ierte cuidad sa,entea'riend la lla"e un instante para i#ualar la presin!

! % r ulti, se desec.a la capa in4eri r de'icar' nat * el cl rur det2'util se la"a 6 "ecesc n p rci nes de +H ,L de a#ua cada una! Se secac n cl rur de calci * se ,ide el " lu,en paracalcular el rendi,ient !


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