Quimica

Tipos de reacciones químicas principales.
      Sustitución: Un grupo entra y otro sale. Ejemplo: CH3–Cl + H2O  CH3–OH + HCl.
      Adición (a un doble o triple enlace). Ejemplo: CH2=CH2 + Cl2  CH2Cl–CH2Cl.
      Eliminación: (de un grupo de átomos) formándose un doble o triple enlace.         
Ejemplo: CH3–CH2OH   CH2=CH2 + H2O.
      Redox:  Si cambia el estado de oxidación delcarbono.        
Ejemplo: CH3OH + ½ O2  HCHO + H2O.
Reacciones de sustitución.
Según sea el reactivo que ataque y las condiciones de la reacción se clasifican en tres tipos:
      Radicálica.
      Electrófila.
      Nucleófila
Radicálica (homolítica):
Se da, por ejemplo, en la halogenación de alcanos (con luz U.V. o en presencia de peróxidos).
Ejemplo:
CH3–CH3  + Cl2 + luzultravioleta  CH3–CH2–Cl + HCl (+CH3–CH2–CH2–CH3)
Reacciones de sustitución electrófila.
Se produce cuando un reactivo electrófilo ataca zonas de alta densidad electrónica, es decir dobles y triples enlaces, así como anillos bencénicos.
Vamos a estudiar tres casos de sustitución electrófila a un anillo bencénico:
      Nitración.
      Halogenación.
      Alquilación
Nitración (efecto “–M”).Mecanismo: La reacción tiene lugar en tres etapas:
1.-     HONO2 + H2SO4  NO2+ (reactivo electrófilo) + HSO4– + H2O
2.-    
 



 


3.-
 




El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a la posición “meta”, que es donde más densidad electrónica hay, ya que el grupo nitro con efecto “–M” provoca fracciones de carga positiva en posiciones “orto” y “para”.Halogenación (efecto “+M”).

Mecanismo: La reacción también tiene lugar en tres etapas similares a las de la nitración:
1.-     Cl2 + FeCl3  Fe+ (reactivo electrófilo) + FeCl4–
2.-    

3.-
 
El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a las posiciones “orto” y “para”, “meta”, que es donde hay “–” debido a la aportación “+M” de los pares electrónicos del Cl.
 
 
 
AlquilaciónFridelf-Crafts (efecto “+I”).

El mecanismo de la reacción es similar a los anteriores en tres etapas en el que el catalizador AlCl3 ayuda a formar el reactivo electrófilo R+. El efecto “+I” del radical alquilo ayuda a soportar la fracción de carga positiva sobre el carbono al que se une, lo que produce que las posiciones “orto” y “para” estén favorecidas de cara a un segundo ataque por reactivoelectrófilo.
Sustitución nucleófila.
Se produce cuando un reactivo nucleófilo ataca a un carbocatión. Para ello, es necesario que el carbono que va ha sufrir el ataque esté unido a un elemento muy electronegativo para que quede con déficit electrónico. Vamos a estudiar dos casos de sustitución nucleófila:
      Sustitución en derivados clorados.
      Sustitución en alcoholes.
Sustituciónen derivados clorados:
(CH3)3C–Cl + NaOH  (CH3)3C–OH  + NaCl
Nota: Esta reacción compite con la de eliminación, si bien en este caso, por formarse un carbocatión estable (terciario) se favorece la sustitución.
CH3–CH2–CH2–Cl  + 2 NH3  CH3–CH2–CH2–NH2 +  NH4Cl
Sustitución en alcoholes:
CH3–CH2–OH + HBr    CH3 CH2–Br  + H2O
Existen dos posibles mecanismos dependiendo de la estabilidad delcarbocatión:
Mecanismo Sustitución unimolecular (SN1):     Es favorecida por carbocationes estables. Sucede en dos etapas:
1.-     (CH3)3C–Cl  (CH3)3C+ + Cl–     (etapa lenta)
2.-     (CH3)3C+ + OH–  (CH3)3C–OH 
Mecanismo Sustitución bimolecular (SN2): Es favorecida por carbocationes inestables. Sucede en una sola etapa. Por un lado entra el reactivo y por el otro sale el grupo sustituido. (Ver vídeo)
CH3–CH2–OH + HBr     CH3–CH2–Br  + H2O
Reacciones de adición.
El reactivo se añada sobre una molécula que posee un doble o triple enlace. Se clasifican en:
      Electrófila.
      Nucleófila.
      Radicálica.
Electrófila:
El reactivo se añade a un doble o triple enlace poco polarizado, como el que hay entre dos átomos de carbono. Siguen la regla de Markownikoff: “:la...