REACCIONES - PARTE III

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Introducción
Vimos que el enlace C-X (siendo X un elemento electronegativo,) es polar y que el átomo de carbono es pobre en elec-
trones; por tanto, es un electrófilo y la mayor parte de su química involucra reacciones polares con nucleófilos y bases.
Un electrófilo tiene deficiencia electrónica y no necesariamente lleva una carga positiva siempre. Un nucleofilo es lo 
opuesto. 
Los alcoholes, derivados halogenados, éteres, etc. tienen en común, un C unido a un hetereoátomo electronegativo, el 
enlace está polarizado, el C con δ+ y el heteroátomo electronegativo con δ-. Es así que, ese átomo de C va a ser un 
electrófilo, por lo tanto, puede reaccionar con un nucleofilo. Estos compuestos sufren una reacción de sustitución nu-
cleofílica. Esta se componen de un nucléofilo, un sustrato que dan un producto y un grupo saliente. Un nucleofilo se 
une al C+ y desplaza al hetereoátomo y todo lo que tenga unido a él. 
En función de las características del sustrato (3°, 2°,1°), el nucléofilo y el solvente (polar prótico o aprótico), podemos 
tener dos mecanismos de sustitución sn1 y sn2. La denominación viene dada por la cinética. 
Reacción SN2, abreviatura de sustitución nucleofílica bimolecular(significa que dos moléculas, nucleófilo y haluro 
de alquilo, toman parte en el paso donde queda determinada la cinética). Mecanismo concertado, se lleva a cabo en 
un solo paso, sin intermediarios. Es una reacción estereoespecífica, es decir, que a partir de un estereoisómero, 
se genera un solo estereoisómero. Ejemplo: yoduro de metilo, el nucleofilo ataca por la cara posterior desde una 
dirección de 180° con respecto al grupo saliente yodo, ocasiona que se invierta la estereoquímica del sustrato, de 
manera similar a cuando se voltea hacia arriba un paraguas a causa del viento. Invierte la configuración, por ejemplo 
de R a S (si las prioridades del grupo que entra y el saliente son las mismas segun las reglas de nomenclatura).
Las SN2 se ve favorecida con sustratos donde RX 1° > alílicos, bencilicos, 2°> 3°, pero si es terciario nunca porque el 
nucleofilo no se puede acercar.
También se ven favorecidas por nucleófilos fuertes, esto se ve caracterizado por la facilidad que tiene en formar 
un enlace con los pares de electrones libres que tiene. Nu fuertes son aquellos que tienen cargas negativas, 
incluye a los átomos voluminosos (presentan mayor polarizabilidad), esos electrones quedan retenidos con mayor 
debilidad, entonces pueden compartirse en un enlace más fácilmente. Por ejemplo el par oxhidrilo tiene 3 pares de 
electrones libres con carga y agua 2 pares electrones libres y sin carga.
En el caso de los halógenos I> Br > Cl, pero no el fluor porque es muy pequeño y muy EN, pésimo Nu, no forma 
enlaces con facilidad debido a su electronegatividad. El yodo es un buen Nu debido a su diámetro, tienen la misma 
carga en el último nivel de electrones y la distancia al nucleo es mayor, por la tanto la fuerza con que el núcleo atrae a 
esa carga va a ser menor. Por lo regular la nucleofilicidad se incrementa al ir descendiendo en una columna de la tabla 
periódica.
El grupo saliente, los mejores grupos salientes son aquellos que estabilizan la carga negativa en el estado de 
transición. A mayor grado de la estabilización de la carga por el grupo saliente, más baja es la energía del estado de 
transición y más rápida es la reacción. Pero aquellos grupos que estabilizan mejor una carga negativa son además las 
bases más débiles.
Los solventes influyen mucho. El sv tiene que ser relativamente polar. Ejemplo, alcoholes, éteres, derivados oxigenados. 
Los solventes polares pueden ser próticos o polares no próticos. Prótico, habla de la presencia de protones ácidos que se 
pueden perder o no. El ejemplo más común de sv polar prótico es el agua que es muy polar y que puede perder un protón, 
también el etanol, el ácido acético.
Un sv polar no prótico, es un sv que a pesar de ser polar no tiene protones ácidos, por ejemplo éteres, cetonas, esteres 
(AcEt), acetonitrilo, dimetilformamida. 
Un sv prótico, es un ácido. Si tenemos un nucleofilo y reacciona con un electrófilo, el protón también es un electrófilo, un sv prótico 
va a inactivar al Nu. Por lo cual los sv proticos no favorecen a una reacción de sn2, porque disminuye la actividad del Nu. Es así 
que se prefiere para una sn2 un sv polar no prótico.
Reacción de segundo orden
v= k x [RX] x [Nu-] 
Reacción SN1, abreviatura de sustitución nucleofílica unimolecular. Significa que sólo hay una molécula involucrada en 
el estado de transición del paso limitante de la velocidad. El mecanismo se da con sustratos terciarios porque 
implican como primer paso la ruptura del enlace (de forma heterolítica), se forma un carbocatión y ya sabemos que son 
inesta-bles y difíciles de formar. Por lo tanto, esta etapa es lenta. Lo que sigue a continuación es la reacción entre el 
carbocatión y el Nu-, el segundo paso es rápido. El mecanismo se da en dos pasos. 
Reacción de primer orden
v= k x [RX] 
Con Sustratos terciarios, alílicos, bencílicos > secundarios y nunca primarios (orden de estabilidad decreciente de 
carbocationes) la reacción se ve favorecida. La formación del carbocatión se va a dar si presenta cierta estabilidad. Si 
tenemos un alcohol o R-X terciario, lo más probable es que la reacción de sustitución siga un mecanismo de SN1. Si es 
secundario, alilico o bencílico, puede ir por ambos mecanismos.
Nucleófilos, las reacciones por sn1 no se ven influenciadas por el Nu, porque cuesta tanto que se forme el C+ y es 
tan inestable que reacciona rápidamente con nucleófilos que estén en solución. Debido a que la reacción SN1 ocurre a 
través de un paso limitante de la velocidad en el cual no toma parte el nucleófilo adicionado, el nucleófilo no puede 
afectar la velocidad de reacción.
Solventes, para una sn1 un sv prótico favorece la formación del carbocatión. Las moléculas del disolvente se orientan 
alrededor del carbocatión por lo que los extremos de los dipolos del disolvente ricos en electrones encaran la carga 
positiva, por lo tanto, se disminuye la energía del ion y se favorece su formación.
Problema 10
La idea de este ejercicio es identificar al grupo saliente (GS) y al nucleófilo (Nu).
a)
GSNu
b)
CH3 Br + K OH CH3 OH + K Br
CH3 Br + Na SH CH3 SH + NaBr
c) CH3 Br + CH3 CN + KBrKCN
Problema 11
Observar que hay una diferencia, tenemos dos grupos nitrogenados distintos, 
uno es una amina secundaria y el otro es una amida, si bien cada grupo tiene 
un par de electrones libres. El par de electrones del nitrógeno entra en reso-
nancia con el grupo carbonilo de la amida, por lo tanto ese nitrógeno no 
es nucleofilico. Por consiguiente, el nitrógeno nucleofilico es el que está a 
la derecha, el que corresponde a la amina secundaria.
CH3 NH
NH
CH3
O
..
..
Problema 12
La rapidez depende de la naturaleza del sustrato que debía ser primario, tal vez secundaria, alilica y bencílica. Evaluar 
el nucleófilo, grupo saliente, impedimento estérico. 
a)
Sustrato 1°, el mismo para ambos
Nucleófilo Fuerte, -OH
Grupo 
saliente
Br > Cl
La ruptura del enlace del GS depende de la naturaleza del grupo que sale, como 
distribuye la carga negativa. Cuanto más estable es el anión que se forma, más 
favorable es la ruptura del enlace. 
Hay que analizar la estabilidad del grupo saliente. . Cualquier factor que aumente la 
estabilidad el GS hará que la reacción ocurra más rápido. El bromuro es más grande que 
el cloruro, misma carga en un volumen mayor, por lo tanto, el bromuro es el mejor 
grupo saliente.
b) Bromuro de propilo, reacciona con -OH y en el segundo caso con agua. El nucleófilo que mejor va a reaccionar es el 
más fuerte. Como el agua está protonada y el -OH no, este último es mucho más reactivo. La reacción que ocurre 
mucho más rápido es la que tiene como nucleófilo al -OH.
c) Cuanto más voluminoso es el nucleófilo, más difícil le resulta acercarse. En el segundo caso, la carga negativa está 
repartida entre dos oxígenos, el carácter nucleofílicose ve reducido y es menos reactivo. La reacción que ocurre más 
rápido es con NaOH (-OH).
d) Cualquier ramificación que tenga la cadena, va a complicar el acceso del nucleófilo por la cara posterior del grupo 
saliente, entonces, el sustrato ramificado reaccionará mas lentamente. Si la ramificación estuviera en 3, sería más 
reactivo porque la ramificación está más lejos.
Problema 13
Reconocer las variables que afectan una sn1 (unimolecular).
a) Se da preferentemente en sustratos 3°. El nucleófilo y la cadena en el sustrato son los mismos, pero cambia el 
grupo saliente En un caso es cloruro y en el segundo es ioduro. El paso limitante de la velocidad es el de la 
formación del carbocatión, cualquier factor que facilite la formación del carbocatión dará una reacción más rápida. 
¿Cómo se facilita? Con un carbocatión estable o que el halógeno que se pierda con mayor facilidad. Como el 
ioduro es mejor grupo saliente, la reacción del ioduro de terbutilo es más rápida.
b) Clorobenceno es un cloruro de ARILO. No da reacciones de sustitución nucleofílica. Cuando tenemos el grupo 
saliente directamente unido a un C sp2, no da reacciones de sustitución, al menos no por sn1 o 2 y el clorobenceno 
no reacciona.
Un halógeno unido a un doble enlace aislado o a un anillo aromático no se puede sustituir por sn1 o sn2, pero el cloruro 
de ciclohexano sí, es un sustrato secundario y eligiendo las condiciones adecuadas ese sustrato puede reaccionar por 
un mecanismo sn1.
c) Para bromuro de terbutilo y bromuro de isobutilo, el nucleofilo es el mismo, pero el sustrato es diferente. Por un lado 
un sustrato terciario y por otro primario. Un sustrato primario es raro que de una reacción por sn1, pero tiene una gran 
ramificación en 2, va a reaccionar el que de el carbocatión más estable, es decir, el terbutilo. El otro podría reaccionar 
por transposición y la reacción sería más lenta, pero más rápido es el el bromuro de terbutilo.
CH3
CH3
CH3
Br
Bromuro de 
CH3 CH CH2
CH3
Br
Bromuro de isobutilo, C1°
terbutilo, C3°
Problema 14: Ver si tiene carbonos asimétricos
a) Cloruro de etilo marcado isotópicamente con Deuterio. Muy común para estudiar mecanismos. Segun su 
proyección de fischer es (S) y se invierte la configuración porque el grupo que entra y el que sale tienen la misma 
prioridad. Es estereoespecí-fica, porque parto de este isómero que es el S llego a R.
CH3
H
D
Cl
S
CH3
H D
Cl
*
(R)→ (S)
CH3
H
OCH3
D
R
-OCH
3
b)
Esta estructura no tiene estereocentros y obtenemos un producto sin estereocentros.
CH3 CH2
I
+ -OH CH3 CH2
OH
d) Bromuro es buen grupo saliente, el cianuro buen nucléofilo, esto favorece una reacción sn2. El CN- se acerca por
la cara posterior del grupo saliente y como el bromuro va hacia arriba, el CN- va a ingresar por abajo, entonces cuan-
do se forma el producto va a tener otra geometría. Del isómero trans llegamos a un isómero cis. Es otro ejemplo que
muestra estereoespecificidad.
c) El centro reactivo de la reacción de sustitución es el carbono 1 y no es un C asimétrico, C3 es el asimétrico, pero el C3 
no reacciona. Entonces, cuando sustituye el Cl por etoxido tendremos un éter y la configuración absoluta del c3 no 
cambia porque no reacciona en esa posición.
CH3
Cl
CH3 H
-OCHCH
3 CH3
OCH2CH3
CH3 H
+
S S
Br
CH3
+ -CN
CN
CH3
+ Br
-
Trans Cis
Problema 15
Sn1, se forman carbocationes. El carbocation que se forma tiene hibridación sp2 y es plano. Tiene el orbital p vacío por 
arriba y por debajo del plano. Cuando se adiciona el nucleofilo sobre el carbocatión, ese Nu se puede adicionar por arriba 
o por abajo del plano del C+, si el carbono es aquiral no tiene ninguna consecuencia, pero si el C que se forma es 
quiral se va a formar una mezcla racémica. Cuando no es igual de probable la adición de por ambas caras, habrá exceso 
de uno de los enantiómeros.
Si en la estructura hay otro carbono quiral, se llegará a una mezcla de diastereoisómeros.
a) El sustrato es terciario y bencílico, muy reactivo por sn1. El C asimétrico, cuando pierde el bromo queda un C+ plano. 
El Nu es el agua (neutro) y se puede adicionar a través del oxígeno por ambos lados del plano y luego de una posterior 
pérdida de un protón, se obtienen dos productos enantiómeros, esos dos comprenden una mezcla racémica y no tiene 
actividad óptica.
C
CH3 CH2CH3
+
Br
-
OH
CH3
CH2CH3
Br
CH3
CH2CH3
SH2O
OH
CH3
CH2CH3
R
R
b) Sustrato terciario, se forma un carbocatión plano, se pierde la información estereoquímica de la molécula y ocurre lo
mismo que en a).
CH3CH3
CH3 Br
OH2+S CH3CH3
CH3 OH
CH3CH3
OH CH3
S RRS
c) Sustrato secundario, forma un carbocatión plano, la única diferencia con los otros es que al ser un C+ 2° y vecino a
una posición bencílica, puede sufrir una transposición que conduce a un c+ más estable. Con la migración de hidruro a
uno vecino, hace que la carga positiva pase al otro lado.
Ph
Cl
CH3 H Ph
C
C
+
CH3 H
H H
Ph
C
+
CH3 H
H
H
Cl
–
+ CH3OH
Ph
C
CH3 H
H
H
OCH3
d) Sustrato terciario, se forma un C+ plano, el metilo que mira hacia abajo, bloquea parcialmente el acercamiento del
Nu por esa cara, se convierte en un obstáculo para el Nu, por lo cual esa cara está ligeramente bloqueada y la otra no.
Es más probable que el grupo etoxi se adicione por arriba que por abajo. Son diastereómeros, porque difieren en el
carbono que reacciona, el otro centro estereogénico no cambia. Cuando pierde el bromo pierde la configuración.
Br
CH3
CH3
+ CH3CH2OH
OCH2CH3
CH3
CH3
CH3
OCH2CH3
CH3
Mayor probabilidad Menor probabilidad
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