Presentación Guia 3 Sustitucion aromatica

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EP 3 - TEMA 2: REACCIONES DE SUSTITUCIÓN AROMÁTICA
SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA
PROBLEMAS
Sustitución Nucleofílica Aromática: mecanismo de adición-eliminación.
Sustitución Electrofílica Aromática:
Nu
E+
Sustitución Nucleofílica Aromática: mecanismo de adición-eliminación.
En un mecanismo de adición-eliminación, 
se requiere la presencia de grupos 
atractores de densidad electrónica fuertes 
en el anillo aromático, en posiciones orto o 
para con respecto al grupo saliente. 
Sustitución Nucleofílica Aromática: mecanismo de eliminación-adición.
El primer paso consiste en la desprotonación
de la posición orto respecto al grupo saliente.
No se requiere la presencia de grupos 
atractores de electrones en el anillo 
aromático, pero si es necesaria la participación 
de una base fuerte como NH2
-. 
- En el primer paso del mecanismo, la base fuerte (:NH2) extrae un protón de la posición orto respecto al halógeno.
- El anión que resulta expulsa el ion haluro y forma así al bencino.
- El nucleófilo que entra puede atacar cualquiera de los carbonos del “triple enlace” del bencino.
- Por protonación del anión resultante se forma el producto de sustitución.
1 Escriba la estructura de los intermediarios que se forman por reacción de un Nu
- con p-XC6H4G, cuando G
es: (i) NO2; (ii) CF3.
i) G = NO2
ii) G = CF3
Es conveniente que el sustituyente atractor de electrones se ubique en posiciones orto o para respecto al sitio del ataque
nucleofílico, porque los electrones del nucleófilo atacante pueden deslocalizarse en el sustituyente y estabilizarse mejor sólo si
éste se encuentra en una de dichas posiciones.
En la reacción de p-halonitrobenceno con CH3O
- el orden de reactividad de los halógenos es ArF >> ArCl, ArBr
> ArI, explique este orden.
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Reactividad: ArF >> ArCl, ArBr > ArI
En una reacción de SNAr por un mecanismo de adición-eliminación, donde el paso determinante de la velocidad consiste
en el ataque del nucleófilo, el anillo aromático debe estar activado por la presencia de grupos atractores de densidad
electrónica fuertes. En una segunda etapa, salida del grupo saliente, ocurre con una menor barrera de activación, es por
esto que las reacciones de SNAr son casi insensibles a la naturaleza del grupo saliente.
Un caso singular es el átomo de Fluor como grupo saliente, dada su alta electronegatividad, atrae mayor densidad
electrónica del anillo aromático volviéndolo más susceptible al ataque de una especie nucleofílica (MeO-) y estabilizando
por efecto inductivo al intermediario de Meisenheimer.
Ordene los siguientes compuestos según su reactividad frente al hidróxido de sodio:3
a) 2-cloronitrobenceno; b) 2,4,6-trinitroclorobenceno; c) 3-cloronitrobenceno; d) clorobenceno; e)
4-cloronitrobenceno; f) 2,4-dinitroclorobenceno.
Reactividad frente a de SNAr por un mecanismo de adición-eliminación
Reactividad: d ˂ c ˂ a ≈ e ˂ f ˂ b
Indique cómo sintetizaría el herbicida defoliante 2,4-D (ácido 2,4- diclorofenoxi-acético, agente naranja) 
empleando 1,2,4-triclorobenceno, ácido cloroacético y reactivos que considere necesarios.
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Primera etapa: SNAr por adición-eliminación….obtención de FENOL
Segunda etapa: SN2
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a) ¿Que producto/s se forma/n en la reacción de m-clorotolueno con amiduro de potasio en amoníaco líquido? 
Escriba el mecanismo de formación del/los producto/s.
La reacción transcurre por un mecanismo 
de eliminación-adición que forma un 
bencino intermediario. 
Se forman 3 productos orto-, meta- y 
para-toluidina.
Intermediario bencino
5 b) Al tratar tanto el compuesto I como el compuesto II con KN(C2H5)2/HN(C2H5)2, se obtiene el mismo producto, de 
fórmula C10H13N, con buen rendimiento. ¿Cuál es el producto? Escriba el mecanismo de formación del mismo.
Al tratar los compuestos I y II con KN(C2H5)2/HN(C2H5)2 ocurre una reacción de Sustitución
Nucleofílica por un mecanismo de eliminación-adición que forma un bencino como
intermediario.
El intermediario bencino generado por la desprotonación y expulsión de cloruro desde 
ambos compuestos, resulta tener la misma estructura. Luego, se produce el ataque 
nucleofílico intramolecular generando un ciclo de 5 miembros (favorecido cinéticamente).
6 En la preparación de 2,4-dinitroclorobenceno a partir de clorobenceno, el exceso de ácido nítrico y sulfúrico debe 
eliminarse por lavado de la mezcla de reacción una vez concluida la reacción. ¿Qué reactivo elegiría para este 
propósito? ¿Por qué?
Durante la reacción de nitración de clorobenceno para obtener 2,4-dinitroclorobenceno, el exceso de ácido debe
eliminarse por lavado con una base débil como carbonato (CO3
2‒). En cambio, si se empleara una base fuerte como NaOH,
el producto formado reaccionaría siguiendo un mecanismo de adición-eliminación con hidróxido como nucleófilo dado
que el anillo se encuentra muy activado. De este modo se obtendría 2,4-dinitrofenol como producto final.
7 Formule la reacción de SNAr entre 1-cloro-2-fluoro-3,5-dinitrobenceno y 2-aminofenol. Discuta la 
quimioselectividad de la reacción.
8 Explique porque el fluoruro es un grupo saliente pobre para la SN1 y SN2, mientras que no ocurre lo mismo para 
la SNAr, es decir es un grupo saliente adecuado a partir de A pero no lo es a partir de B (tanto para SN1 y SN2).
En SN1 y SN2 el grupo saliente debe abandonar al sustrato antes o al mismo tiempo que ataca el nucleófilo (etapa determinante de
la velocidad). Así, los mejores grupos salientes son las especies menos básicas, que se enlazan débilmente al carbono. En los
halógenos el ioduro es el mejor grupo saliente (I ˃ Br ˃ Cl ˃ F).
En cambio, en el mecanismo de SNAr el grupo saliente se pierde en la segunda etapa del mecanismo. En este paso se recupera la 
aromaticidad y es la etapa rápida, por tanto la naturaleza del grupo saliente no afecta la velocidad de la reacción. Sin embargo, el 
fluoruro acelera la primera etapa simplemente por su enorme efecto inductivo. Es el halógeno más electronegativo de todos y 
estabiliza el intermediario aniónico por su mayor capacidad para atraer electrones aumentando la velocidad de formación del anión 
ciclohexadienilo intermediario.
SN1 y SN2 SNAr
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Diferentes fenoles pueden ser sintetizados vía sustitución nucleofílica aromática. Muestre como podrían 
sintetizarse los siguientes compuestos a partir de benceno o tolueno como únicos reactivos aromáticos e indique 
los casos en que se obtendrá mezcla de productos:
a) p-nitrofenol
b) m-cresol
c) 2,4,6-tribromofenol
d) p-butilfenol
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El siguiente compuesto reacciona con NaOH concentrado y caliente para dar dos productos. Proponga la
estructura de los productos correspondientes y detalle el mecanismo de reacción.
La reacción de sustitución nucleofílica 
con NaOH concentrado transcurre por 
un mecanismo de eliminación-adición
que forma un bencino intermediario. Por 
ello, al final de la reacción se obtienen 2 
productos.