Reacción

Química Orgánica II
M. en C. Simón Hernández-Ortega
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Definiciones
Acido: Brönsted y Lowry:
Son ácidos aquellas sustancias capaces de donar un protón
Base: Brönsted y Lowry,
Son bases aquellas sustancias capaces de aceptar un protón.
B:
+
H
A
B-H
+
A
+
• Acido de Lewis:
• Son ácidos de Lewis aquellas sustancias que aceptan pares de
electrones de las bases.
• Base de Lewis
• Son Bases de Lewis aquellas sustancias que donan pares de electrones.
Reacciones Acido-Base
Acido
HI
HBr
HCl
H2SO4
3O
HF
CH3COOH
H2O
CH3OH
CH3CH2OH
NH3
(CH3)2NH
+
+
pKa
-10
-9
-7
-4.8
-1.7
3.5
4.7
15.7
16
16
36
38
+
O
+
NH3
H
H
O
+
H2SO4
CH3
CH3
O
+
CH3
Cl
CH3
NaOH
CH3
CH3
CH3
+
AlCl3
• Nucléofilo:
son especies con carga negativa (parcial o formal)
o neutro (con pares de electrones no
compartidos), y que pueda donarlos para formar
un enlace.
• Electrófilo:
• son especies, neutras o con carga positiva (parcial
o formal), que aceptan pares de electrones.

CH3
CH3
N
N

Br
H
H
Electrofilo
Nucleofilo
H
Br
H
Definiciones
• Reacción: Sustrato o materia prima, reactivos y
producto (principal y secundario).
• Reacción: Sustrato, reactivos, intermediario y
producto .
Intermediarios Reactivos
• Especie reactiva, energéticamente estable y
con vida media que depende de la estructura
del mismo.
• Carbocation o ion carbenio
• Carbanion
• Radical libre
• Carbeno
Intermediario Reactivo
• Carbocation o ion carbenio
• Átomo de carbono con carga positiva de
estructura pseudo sp2., su estabilidad
depende de su estructura.
Intermediarios reactivos
• Carbanion.
• átomo de carbono con carga negativa, su
estabilidad depende de su estructura.
?
Convención de flechas
Diagramas de Reacción
• Reacción: Sustrato, reactivos, intermediario y
producto .
DH
sustrato
DH
sustrato
Prod.
Avance de Reacción
Prod.
Diagrama de Reacción.
DH
Avance de Reacción
DH
Avance de Reacción
Tipos de Reacción
• Reacciones de Sustitución Nucleofilica
– Alifática
– Aromática
• Reacciones de Sustitución Electrófilica
– Aromática
• Reacciones de Eliminación
• Reacciones de Adición
– Electrófilica
– Nucleofìlica
• Reacciones de Adición-Eliminación
• Reacciones de Oxido-Reducción
• Reacciones de Radicales Libres
REACCIONES DE SUSTITUCION NUCLEOFILICA
ALIFATICA
• Las sustitución nucleofilicas alifática, ocurren solo
en sustratos con carbonos sp3.
• Los sustratos más comunes son los haluros de
alquilo.
• Los nucleofilos más comunes son bases de Lewis.
NUCLEOFILO-SUSTRATO-NUCLEOFILO
X = F, Cl, Br, I
+
El enlace C-X es polar y la ruptura es heterolítica,
el halógeno conserva el par de electrones
Y = es un nucleofilo con un par de electrones libre o una
carga negativa, generalmente va acompanado de un cation
metálico como Na, Li, ó K
Sustitución Nucleofílica Bimolecular
(SN2)
• El grupo entrante (nucleófilo) se une al sustrato por la parte mas alejada
del grupo que va a salir (nucleófugo).
Est. Transición.
DH
sustrato
Avance de
Prod.
Sustratos para SN2
• 1.- La reacción SN2 ocurre con sustratos primarios y
secundarios poco impedimento estérico.
Nucléofilo Entrante
• 2- La reacción SN2, se favorece con nucléofilos
pequeños.
• La nucleofilidad es afectada por efectos
estéricos.
Cinética de Reacción
• 3.- La reacción SN2 procede en un solo paso.
• 4.-La velocidad de reacción depende de la
concentración del sustrato y del reactivo.
Est. Transición.
DH
Kvel =
k[sust][Nucl]
sustrato
Avance de
Prod.
5.- Estereoquímica.
O
OH
O
Cl
PCl5
OH
OH
HO
HO
O
O
ácido (-)málico
[] = -2.3
acido (+) clorosuccínico
Ag2O, H2O
Ag2O, H2O
O
Cl
O
OH
OH
PCl5
OH
HO
HO
O
acido (-) clorosuccínico
ácido (+)málico O
[] = +2.3
¿En que paso ocurrió la inversión de la configuración?
ESTEREOEQUÍMICA
En compuestos quirales, ocurre inversión de la configuración.
El efecto se conoce como INVERSION DE WALDEN
6.-Grupo Saliente (Nucléofugo)
• 6.- efecto del grupo saliente. (nucléofugo), depende de la polarización del
enlace c-x, además de que tan capaz sea el nucleofugo de soportar la
carga negativa, o el par de electrones.
• Los efectos pueden ser de resonancia, basicidad y tamaño.
Base más fuerte
C-F,
1.35A
•
C-Cl
1.67A
C-Br
1.85A
C-I
Base más débil
2.05A
Por otra parte, la basicidad, disminuye de F, Cl, Br, I.
• El tamaño del átomo, aumenta de F a I.
• El átomo de Yodo, es el menos básico y el mas grande, por lo tanto,
puede soporta una carga negativa de manera mas adecuada.
• Como consecuencia, el yodo es el mejor grupo saliente.
Grupo Saliente (Nucléofugo)
•
Comparemos al oxígeno como grupo saliente:
•
•
•
C-OH
C-O-CH3
C-O-C=O
•Entre mas repartida este la carga negativa, mas estable es
el grupo saliente.
• Las estructuras de resonancia contribuyen a la estabilidad
de los aniones.
7.- Efecto del Disolvente
• Los disolventes polares próticos , solvatan al
nucléofilo y al catión por efectos de formación de
puentes de hidrógeno
• Los disolventes polares no próticos , solvatan al
catión por efectos de donar pares de electrones.
• Como consecuencia dejan mas libres al nucléofilo