Mecanismos de reacción

El propósito de lo químicos orgánicos, es conocer con el mayor detalle posible el comportamiento de las especies reactantes en una reacción química, la ruptura y formación de nuevos enlaces, así como el movimiento de los electrones a lo largo del tiempo que dure la reacción hasta transformarse en el producto. Lamentablemente no es posible conocer con tal grado de precisión las transformacionesque ocurren y la tendencia real es llegar a obtener a través de métodos no cinéticos o cinéticos, la información necesaria para tener una comprensión del comportamiento de las especies químicas participantes en uno o más instantes críticos durante el transcurso de la reacción.
Los métodos experimentales utilizados en el estudio de mecanismo brindan resultados más expositivos que concluyentes portal razón y para fines prácticos, un mecanismo de reacción orgánica se tomará en consideración si permite predecir las limitaciones de una reacción y la estructura de los productos. El mecanismo propuesto cobra fuerza si además conduce a predicciones cuantitativas de cómo la velocidad de reacción es afectada por la concentración de los reactivos, la temperatura, el solvente y el catalizador.
Estambién deseable que el mecanismo propuesto permita predecir la forma en que variará la velocidad de la reacción al cambiar en una forma determinada la estructura de uno o más de los reactivos. Éste es el cuadro general de la investigación experimental.
Los estudios cinéticos de una reacción, son encarados en tratados de físicoquímica con la rigurosidad necesaria, razón por la cual aquí se encararáeste estudio desde el punto de vista no cinético, a través de una serie de métodos que hacen al mismo desarrollo de la química orgánica como ciencia.
Estos métodos pueden agruparse del siguiente modo:
o Identificación de productos
o Ensayo de compuestos intermediarios
o “Captura” de intermediarios
o Evidencias obtenidas de la catálisis de reacciones
o Experimentos cruzados
o Marcaciónisotópica
o Estudios estereoquímicos
IDENTIFICACIÓN DE PRODUCTOS
Posiblemente la base más importante para especular el mecanismo de una reacción sea la identificación de los productos de reacción (que en general se efectúa aun cuando no se desee investigar el mecanismo de la misma). Sin tal identificación no es posible asegurar nada sobre el camino que sigue una reacción.
Así, se sabe que porcloración del tolueno en fase vapor (e iluminación) se obtiene cloruro de bencilo, mientras que realizando la reacción en fase líquida y en presencia de cloruro de aluminio los productos de la reacción son o-clorotolueno y p-clorotolueno. Con esta base se puede afirmar que en cada caso existe un mecanismo de reacción diferente.
Algunas generalizaciones “caen estrepitosamente”, una vez que laestructura de los productos es elucidada. Así el cloruro de bencilo cuando es tratado con NaCN, forma un producto de sustitución del Cl- , por el CN-. El Cloruro se puede precipitar con Ag+. Si el cloruro de furfurilo es tratado en las mismas condiciones con NaCN, también se puede probar la presencia de cloruro en los productos por el mismo método señalado, con lo cual podría afirmarse que el CN-sustituyó al Cl-. Sin embargo esta afirmación sería errónea, porque las reacciones descritas, presentan un mecanismo diferente, como se puede deducir de las reacciones siguientes:


Lo que demuestra que el grupo ciano entrante no se ubica en la posición abandonada por el átomo de cloro saliente.

En los ésteres del ácido p-toluensulfónico, el anión toluensulfonato (abreviado TosO-), puede serremplazado por yoduro y por metilato, según se indica en las siguientes reacciones:


Tosilato de neopentilo


Tosilato de tritilmetilo
De la identificación de la estructura de los productos se concluye que ambas sustituciones son mecanísticamente diferentes, ya que en el primer caso se obtiene el mismo esqueleto carbonado y el segundo existe un reordenamiento.
Una de las...