Haluros De Alquilo

Química Orgánica
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Tema 2. Haluros de alquilo

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Tema 2. Haluros de alquilo. Estructura. Nomenclatura. Reacciones de los compuestos orgánicos halogenados. Concepto de electrófilo y nucleófilo. Reacciones de Sustitución Nucleofílica: el mecanismo SN 2. Las v ariables de la reacción SN 2. El mecanismo SN 1. Las variables de la reacción SN 1. Transposiciones decarbocationes en las reacciones SN 1. Comparación entre las reacciones SN 2 y SN 1. Reacciones de eliminación E1. El mecanismo E2. Reacciones de eliminación E2 en sistemas de ciclohexano. Orientación de la eliminación. Regla de Saytzeff. Comparación entre las reacciones E2 y E1. Comparación entre los mecanismos de Sustitución y de Eliminación. Preparación de compuestos organometálicos a partir de halogenurosde alquilo. Estructura. Los haluros de alquilo son derivados hidrocarbonados en los que uno, o más, enlaces C-H han sido sustituidos por enlaces C (X= F, Cl, Br, I). El enlace C-X halógeno es el resultado del solapamiento de un orbital sp3 del carbono con un orbital híbrido del halógeno. Los estudios basados en la teoría de orbitales moleculares sugieren que el híbrido correspondiente al orbitaldel halógeno tiene principalmente carácter p y una pequeña proporción de carácter s. En el fluoruro de metilo el orbital del flúor del enlace C-F se calcula que tiene, aproximadamente, un 15% de carácter s y un 85% de carácter p.
enlace σ de los haluros de alquilo

C

X

=

C

X

Las longitudes y las energías de enlace de los diferentes haluros se dan a continuación: Enlace Longitud(Å) Energía del enlace (Kcal)/mol

C
2sp3

F
2p

1.39

108

C
2sp3

Cl
3p

1.78

85

C
2sp3

Br
4p

1.93

70

C
2sp3

I
5p

2.14

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Como se aprecia en la tabla anterior, la fortaleza de los enlaces C-X disminuye a medida que se desciende en la columna de los halógenos. Esto seexplica porque el solapamiento orbitálico disminuye a medida que aumenta la diferencia de energía entre los orbitales que forman el enlace. Aunque los enlaces C-H de los haluros de alquilo son covalentes poseen un cierto carácter polar porque los halógenos son más electronegativos que el carbono. Esta diferencia de electronegatividad origina un momento dipolar µ que se expresa como el producto dela carga q por la distancia de separación entre las cargas d: µ = q x d. La distancia lleva asociada una dirección y por lo tanto los momentos dipolares son vectores. En el caso de los haluros de metilo este vector se dirige a lo largo del enlace C-X y se simboliza del siguiente modo:

CH3

X

La dirección de la flecha va desde la carga positiva a la negativa. A continuación se resumen losmomentos dipolares de los haluros de metilo. Compuesto CH3-F CH3-Cl CH3-Br CH3-I Momento dipolar µ (en Debyes) 1.82 1.94 1.79 1.64

Nomenclatura. Los haluros de alquilo se nombran como derivados halogenados de los hidrocarburos:

H3C F CH3 CH3 C

CH3

CH3 CH CH2CHCHCH2I 5-fluoro-2-metil-1-yodohexano

CH3CH2CCH2CHCH2CH2Cl Br 5-bromo-1-cloro-3-isopropil-5-metilheptano

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Reacciones de los compuestos orgánicos halogenados. La sustitución del halógeno en los haluros de alquilo por otro grupo funcional es una de las reacciones más importantes en Química Orgánica. Por ejemplo, la reacción del cloruro de metilo con el ión hidróxido proporciona metanol y el ión cloruro.
H 2O

H

O

+

H3C

Cl

HO CH3

+

Cl

Otro ejemplo de reacción de sustitución sobre los haluros de alquilo es la reacción del bromuro de etilo con el yoduro de potasio en disolución de acetona que da lugar a yoduro de etilo y a bromuro potásico, que precipita de la mezcla de reacción por ser insoluble en acetona:
acetona CH3CH2 I

K I

+ CH3CH2 Br

+

K Br

Concepto de electrófilo y nucleófilo. Una...