Nucleófila Bimolecular (Sn2)
Páginas: 9 (2089 palabras)
Publicado: 16 de noviembre de 2012
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA BIMOLECULAR (SN2)
En las reacciones de sustitución nucleófila se cambia un grupo, llamado grupo saliente, por otro, llamado nucleófilo.
[1] Sustrato - Especie que contiene el grupo saliente
[2] Nucleófilo - Base de Lewis capaz de atacar a átomos con polaridad (o carga) positiva
[3] Producto de la reacción
[4] Grupo saliente - Especieque abandona el sustrato, siendo sustituida por el nucleófilo
Las reacciones de sustitución nucleófila permiten obtener numerosos compuestos orgánicos a partir de haluros de alquino. Veamos algunos ejemplos:
a) La reacción de bromoetano con hidróxido de sodio produce etano
b) La reacción del cloruro de isopropilo con cianuro de sodio produce un nitrilo
c) La reacción de yodometano conmetóxido de sodio produce un éter (dimetil éter)
d) Se pueden obtener aminas por reacción de amoniaco con haloalcanos
En estos ejemplos se representa el grupo saliente en rojo y el nucleófilo en azul
Mecanismo - Sustitución nucleófila bimolecular - SN2
La SN2 (sustitución nucleófila bimolecular) es una reacción concertada, es decir, transcurre en una única etapa.
El mecanismo consiste enel ataque del nucleófilo al carbono que contiene el grupo saliente. Este carbono presenta una polaridad positiva importante, debida a la electronegatividad del halógeno. Al mismo tiempo que ataca el nucleófilo se produce la ruptura del enlace carbono-halógeno, obteniéndose el producto final.
El estado de transición de la SN2 tiene la siguiente forma:
La velocidad de una reacción elemental esproporcional al producto de las concentraciones de los reactivos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos. A la constante de proporcionalidad se le denomina constante cinética. Asi, la velocidad de la SN2 depende de la concentración del sustrato (CH3I) y del nucleófilo (OH-). Es por ello una reacción bimolecular.
v=k[CH3I][OH-].
Estereoquímica en la SN2
El ataque delnucleófilo al carbono que contiene el grupo saliente puede ocurrir de dos formas distintas. En el primer caso el nucleófilo puede aproximarse al sustrato por el lado en que se encuentra el grupo saliente. Esta aproximación se denomina ataque frontal, en ella el nucleófilo ocupa el lugar del grupo saliente, produciéndose retención en la configuración.
La segunda posibilidad supone el ataque delnucleófilo por el lado opuesto al grupo saliente. Este tipo de aproximación recibe el nombre de ataque dorsal, produciendo inversión en la configuración
Hughes e Ingold observaron que el ión hidróxido atacaba al sustrato por el lado opuesto al grupo saliente, produciendo inversión de configuración. La razón de que el ataque dorsal sea más favorable que el frontal radica en las repulsiones entre elnucleófilo y el grupo saliente. La cara opuesta al grupo saliente es más accesible para el nucleófilo.
La SN2 es una reacción estereoespecífica, forma un sólo estereoisómero, debido a que el ataque del nucleòfilo es exclusivamente dorsal.
El ataque del cianuro se produce por el lado opuesto al cloro (desde el fondo ) y sólo se observa la formación del diastereoisómero dibujado.
El gruposaliente en la sustitución nucleófila - SN2
El grupo saliente tiene la misión de abandonar el sustrato al mismo tiempo que ataca el nucleófilo. Los mejores grupos salientes son las especies menos básicas, puesto que se enlazan débilmente al carbono. En la tabla periódica los mejores grupos salientes se encuentran a la derecha y abajo.
El yoduro es mejor grupo saliente que el cloruro por estarmás abajo en la tabla periódica. Los buenos grupos salientes aumentan la velocidad de la sustitución nucleófila.
Existen grupos salientes que actúan a través del oxígeno, átomo mucho más básico que los halógenos, aprovenchando la resonancia, que disminuye considerablemente la basicidad del grupo. Un ejemplo de este tipo es el ión tosilato.
La primera reacción es más rápida que la segunda...
En las reacciones de sustitución nucleófila se cambia un grupo, llamado grupo saliente, por otro, llamado nucleófilo.
[1] Sustrato - Especie que contiene el grupo saliente
[2] Nucleófilo - Base de Lewis capaz de atacar a átomos con polaridad (o carga) positiva
[3] Producto de la reacción
[4] Grupo saliente - Especieque abandona el sustrato, siendo sustituida por el nucleófilo
Las reacciones de sustitución nucleófila permiten obtener numerosos compuestos orgánicos a partir de haluros de alquino. Veamos algunos ejemplos:
a) La reacción de bromoetano con hidróxido de sodio produce etano
b) La reacción del cloruro de isopropilo con cianuro de sodio produce un nitrilo
c) La reacción de yodometano conmetóxido de sodio produce un éter (dimetil éter)
d) Se pueden obtener aminas por reacción de amoniaco con haloalcanos
En estos ejemplos se representa el grupo saliente en rojo y el nucleófilo en azul
Mecanismo - Sustitución nucleófila bimolecular - SN2
La SN2 (sustitución nucleófila bimolecular) es una reacción concertada, es decir, transcurre en una única etapa.
El mecanismo consiste enel ataque del nucleófilo al carbono que contiene el grupo saliente. Este carbono presenta una polaridad positiva importante, debida a la electronegatividad del halógeno. Al mismo tiempo que ataca el nucleófilo se produce la ruptura del enlace carbono-halógeno, obteniéndose el producto final.
El estado de transición de la SN2 tiene la siguiente forma:
La velocidad de una reacción elemental esproporcional al producto de las concentraciones de los reactivos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos. A la constante de proporcionalidad se le denomina constante cinética. Asi, la velocidad de la SN2 depende de la concentración del sustrato (CH3I) y del nucleófilo (OH-). Es por ello una reacción bimolecular.
v=k[CH3I][OH-].
Estereoquímica en la SN2
El ataque delnucleófilo al carbono que contiene el grupo saliente puede ocurrir de dos formas distintas. En el primer caso el nucleófilo puede aproximarse al sustrato por el lado en que se encuentra el grupo saliente. Esta aproximación se denomina ataque frontal, en ella el nucleófilo ocupa el lugar del grupo saliente, produciéndose retención en la configuración.
La segunda posibilidad supone el ataque delnucleófilo por el lado opuesto al grupo saliente. Este tipo de aproximación recibe el nombre de ataque dorsal, produciendo inversión en la configuración
Hughes e Ingold observaron que el ión hidróxido atacaba al sustrato por el lado opuesto al grupo saliente, produciendo inversión de configuración. La razón de que el ataque dorsal sea más favorable que el frontal radica en las repulsiones entre elnucleófilo y el grupo saliente. La cara opuesta al grupo saliente es más accesible para el nucleófilo.
La SN2 es una reacción estereoespecífica, forma un sólo estereoisómero, debido a que el ataque del nucleòfilo es exclusivamente dorsal.
El ataque del cianuro se produce por el lado opuesto al cloro (desde el fondo ) y sólo se observa la formación del diastereoisómero dibujado.
El gruposaliente en la sustitución nucleófila - SN2
El grupo saliente tiene la misión de abandonar el sustrato al mismo tiempo que ataca el nucleófilo. Los mejores grupos salientes son las especies menos básicas, puesto que se enlazan débilmente al carbono. En la tabla periódica los mejores grupos salientes se encuentran a la derecha y abajo.
El yoduro es mejor grupo saliente que el cloruro por estarmás abajo en la tabla periódica. Los buenos grupos salientes aumentan la velocidad de la sustitución nucleófila.
Existen grupos salientes que actúan a través del oxígeno, átomo mucho más básico que los halógenos, aprovenchando la resonancia, que disminuye considerablemente la basicidad del grupo. Un ejemplo de este tipo es el ión tosilato.
La primera reacción es más rápida que la segunda...
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