Reacciones de sustitución nucleofilica
Páginas: 19 (4704 palabras)
Publicado: 8 de octubre de 2014
Laboratorio de Química Orgánica Aplicada.
Práctica 5. Reacciones de Sustitución Nucleofílica
83
LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA APLICADA
PRÁCTICA # 5
REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍILICA:
SÍNTESIS DE BROMURO DE n-BUTILO
Y DE CLORURO DE t-BUTILO
OBJETIVOS
Al finalizar la práctica el alumno será capaz de:
1.
Llevar a cabo reacciones de sustitución nucleofílica de un alcoholprimario y uno terciario para obtener
los halogenuros de alquilo correspondientes.
2.
Purificar los productos principales separándolos de otros productos que se obtienen por mecanismos que
compiten con la reacción de sustitución y de otros subproductos secundarios.
3.
Comparar los diferentes sustratos (1o y 3o) y las diferentes condiciones para las reacciones SN1 y SN2.
4.Aplicar las bases de la resonancia magnética nuclear para la deducción de estructuras.
INFORMACION GENERAL
Los halogenuros de alquilo R-X, donde X = Cl, Br, I juegan un papel central en la Química Orgánica.
Pueden prepararse de alcoholes, alquenos y también de alcanos por procesos industriales. Los halogenuros de
alquilo son la materia prima para la preparación de un gran número de gruposfuncionales, mediante síntesis
que generalmente involucran reacciones de sustitución nucleofílica, en donde el halogenuro se reemplaza por
algún nucleófilo como ciano, hidroxilo, alcóxido, corboxi entre otras opciones, dando lugar así a nitrilos,
alcoholes, éteres, ésteres, etc.
Nu:- + R-X → :Nu-R + XEl nucleófilo (Nu-) puede ser un ión con una carga negativa, como I- o HO-, o una molécula sincargas pero
con uno o dos pares de electrones sin compartir, como el oxígeno de una molécula de agua H-O-H.
En cuanto a los grupos salientes, además de los halogenuros, también son buenos grupos salientes un
hidroxilo protonado (R-+OH2), una amina protonada (R-+NH3), un grupo p-toluensulfonilo (p-CH3C6H4SO3-)
y otros. En la siguiente discusión, el grupo saliente se representará por X.
Reaccionesde sustitución
La sustitución puede suceder en un sólo paso:
δδNu- + R-X → [Nu----R-----X ] → :Nu-R + X-
Departamento de Ingeniería y Ciencias Químicas.
Universidad Iberoamericana.
Laboratorio de Química Orgánica Aplicada.
Práctica 5. Reacciones de Sustitución Nucleofílica
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O puede ocurrir en dos pasos, lo que depende principalmente de la estructura del grupo R:
R:X → R+ +XNu- + R+ → :Nu:-R
Para distinguir entre la reacción que ocurre en un solo paso y la que ocurre en dos, es necesario estudiar la
cinética de la reacción.
Si la reacción ocurre en un sólo paso, el nucleófilo debe chocar con el derivado de alquilo y la velocidad
dependerá de la concentración de estos dos reactivos:
Velocidad = k [Nu-] [RX]
Esta reacción se llama sustitución nucleofílicabimolecular: SN2.
Si la reacción ocurre en dos pasos, la cinética depende del primer paso, que es el paso lento, y por lo tanto,
sólo dependerá de la concentración del grupo saliente. Esta reacción se llama sustitución nucleofílica
unimolecular, SN1.
Velocidad = k [RX]
La reacción SN1 procede a través de un carbocatión plano. Si el reactivo es quiral, el producto será una
modificación racémica,pues el intermediario es plano.
La reacción SN2 ocurre por inversión de la configuración para dar un producto que tendrá quiralidad opuesta
a la del reactivo.
El orden de reactividad para grupos salientes simples en la reacción SN2 es:
Departamento de Ingeniería y Ciencias Químicas.
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Práctica 5. Reacciones deSustitución Nucleofílica
85
El principal factor en este orden de reactividad es el impedimento estérico, es decir, la facilidad con la que el
nucleófilo puede acercarse al carbono que está unido al grupo saliente. Por ejemplo, aunque en el 2,2-dimetil1-bromopropano el halogenuro es primario, reacciona 100,000 veces más lento que el bromuro de etilo,
CH3CH2Br, también primario, porque el...
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PRÁCTICA # 5
REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍILICA:
SÍNTESIS DE BROMURO DE n-BUTILO
Y DE CLORURO DE t-BUTILO
OBJETIVOS
Al finalizar la práctica el alumno será capaz de:
1.
Llevar a cabo reacciones de sustitución nucleofílica de un alcoholprimario y uno terciario para obtener
los halogenuros de alquilo correspondientes.
2.
Purificar los productos principales separándolos de otros productos que se obtienen por mecanismos que
compiten con la reacción de sustitución y de otros subproductos secundarios.
3.
Comparar los diferentes sustratos (1o y 3o) y las diferentes condiciones para las reacciones SN1 y SN2.
4.Aplicar las bases de la resonancia magnética nuclear para la deducción de estructuras.
INFORMACION GENERAL
Los halogenuros de alquilo R-X, donde X = Cl, Br, I juegan un papel central en la Química Orgánica.
Pueden prepararse de alcoholes, alquenos y también de alcanos por procesos industriales. Los halogenuros de
alquilo son la materia prima para la preparación de un gran número de gruposfuncionales, mediante síntesis
que generalmente involucran reacciones de sustitución nucleofílica, en donde el halogenuro se reemplaza por
algún nucleófilo como ciano, hidroxilo, alcóxido, corboxi entre otras opciones, dando lugar así a nitrilos,
alcoholes, éteres, ésteres, etc.
Nu:- + R-X → :Nu-R + XEl nucleófilo (Nu-) puede ser un ión con una carga negativa, como I- o HO-, o una molécula sincargas pero
con uno o dos pares de electrones sin compartir, como el oxígeno de una molécula de agua H-O-H.
En cuanto a los grupos salientes, además de los halogenuros, también son buenos grupos salientes un
hidroxilo protonado (R-+OH2), una amina protonada (R-+NH3), un grupo p-toluensulfonilo (p-CH3C6H4SO3-)
y otros. En la siguiente discusión, el grupo saliente se representará por X.
Reaccionesde sustitución
La sustitución puede suceder en un sólo paso:
δδNu- + R-X → [Nu----R-----X ] → :Nu-R + X-
Departamento de Ingeniería y Ciencias Químicas.
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O puede ocurrir en dos pasos, lo que depende principalmente de la estructura del grupo R:
R:X → R+ +XNu- + R+ → :Nu:-R
Para distinguir entre la reacción que ocurre en un solo paso y la que ocurre en dos, es necesario estudiar la
cinética de la reacción.
Si la reacción ocurre en un sólo paso, el nucleófilo debe chocar con el derivado de alquilo y la velocidad
dependerá de la concentración de estos dos reactivos:
Velocidad = k [Nu-] [RX]
Esta reacción se llama sustitución nucleofílicabimolecular: SN2.
Si la reacción ocurre en dos pasos, la cinética depende del primer paso, que es el paso lento, y por lo tanto,
sólo dependerá de la concentración del grupo saliente. Esta reacción se llama sustitución nucleofílica
unimolecular, SN1.
Velocidad = k [RX]
La reacción SN1 procede a través de un carbocatión plano. Si el reactivo es quiral, el producto será una
modificación racémica,pues el intermediario es plano.
La reacción SN2 ocurre por inversión de la configuración para dar un producto que tendrá quiralidad opuesta
a la del reactivo.
El orden de reactividad para grupos salientes simples en la reacción SN2 es:
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El principal factor en este orden de reactividad es el impedimento estérico, es decir, la facilidad con la que el
nucleófilo puede acercarse al carbono que está unido al grupo saliente. Por ejemplo, aunque en el 2,2-dimetil1-bromopropano el halogenuro es primario, reacciona 100,000 veces más lento que el bromuro de etilo,
CH3CH2Br, también primario, porque el...
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