capítulo 2: química de los compuestos...

Capítulo 2: Química de los compuestos alifáticos

Sustitución nucleofílica alifática

C

sp3

Generalidades:

- Sustratos

Halogenuros R-X

Alcoholes R-OH y

sus ésteres R-OCOR’ R-OSO2R’

- Nucleófilos

Moléculas neutras: H2O, ROH, H2S, RSH, NH3, NR3 Aniones: HO-, RO-, HS-, RS-, X-, CN-, SCN-, NO2

-, N3-,

RCOO-, R-C(O-)CH=CHR

- Disolventes Disolventes apróticos bipolares

Disolventes próticos

tetraédrico!!

SN Alifática SN Alifática

Esquema general:

CGsal :Nu+ C Nu + -Gsal

Sustrato Producto final

Carbono deficienteen electrones

Electrófilo, Aceptor del

par electrónico

Nucleófilo

Reacciones de Sustitución Nucleofílica (SN)


Sustratos comunes Valor sintético especial

Sustratos particulares

O

R

:Nu :Nu

C-2 C-3CH CH2OH

Nu

R

CH CH2

HO

R

Nu

Gfun es un átomo o grupo que define la estructura de una familia particular de compuestos orgánicos, y al mismo tiempo, determina sus propiedades.

R X

R OH

R OCOR1

R OSO2R1

Gfun= GsalR Gsal

: X-

-OH

C R1

OO-

-O SO

OR1

R OTs R ONs

R OBs R OMs

R OTf

R-Gsal R - Grupo alquilo Gsal - Grupo saliente ( nucleofugo)

Basicidad : Fuerza nucleofílica: Capacidad de salida

CGsal :Nu+ C Nu + -Gsal

Sustrato Producto final

Carbono deficienteen electrones

1. La basicidad es una cuestión de equilibrio (termodinámica). El poder nucleofílico y la tendencia a salir son cuestiones de velocidad (cinética). De dos B, se dice que una es más fuerte porque, en equilibrio, fija una mayor proporción

de ácido. De dos Nu, el más poderoso es el que ataca más velozmente al carbono. De dos Gsal se dice que uno es mejor que el otro, porque abandona más rápidamente al carbono.

2. La basicidad implica una interacción con un protón. El poder nucleofílico y la capacidad de salida implican interacciones con el carbono.

base (B)

Correlación

Los nucleófilos se caracterizan por ser bases y los grupos salientes por ser bases débiles.

Los nucleófilos se caracterizan por ser bases y los grupos salientes por ser bases débiles.



V= k [R-Gsal][Nu] V= k [R-Gsal]

Sustitución nucleofílica bimolecular- SN2

Sustitución nucleofílica monomolecular- SN1

( unimolecular)

1. Determinación de la estructura de los productos finales 2. Cinética del proceso 3. Reactividad relativa del sustrato 4. Presencia del intermediario 5. Influencia del disolvente 6. Estereoquímica del proceso

Criterios del mecanismo:

Trabajos de Ingold y Hughes

Hidrólisis de los halogenuros

Dos posibilidades según los datos cinéticos

MB, p. 179

Casos extremos:

Graficas!! Ejemplos

Reactividad relativa del sustrato R-Gsal

R-Br + Cl- DMF 25 oC R-Cl + Br-

Estructura del alquilo - Velocidad:

CH3 CH3CH2 CHCH3

CH3

C

CH3

CH3

CH3i-Pr ter-BuMe Et

V rel 3.7 1.0 0.02 0.0008

C H

C H 3 C H 2

V r e l

C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2

C H

3 C H

3

C H 2 C

C H 3

C H 3

3

1 . 0 0 . 6 9 0 . 3 3 0 . 0 0 0 0 0 6

E t P r i - B u N e o p e t

La velocidad de reacción SN2 se debe a factores estéricos La velocidad de reacción SN2 se debe a factores estéricos

SN2 SN2

MB, p. 186 VS, p. 231

Grupo alquilo

ET

Impedimento estérico y estado de transición en SN2

:Nu GsalC

El estado de transición puede representarse como una estructura en la que el carbono está parcialmente unido al Nu y al Gsal; aún no se formado por completo el enlace C-Nu, ni se ha roto en su totalidad el enlace C-Gsal.

El estado de transición puede representarse como una estructura en la que el carbono está parcialmente unido al Nu y al Gsal; aún no se formado por completo el enlace C-Nu, ni se ha roto en su totalidad el enlace C-Gsal.

δ- δ-

≠ “Backside attack” Ataque por atrás

E

Nu: + R-Gsal

R-Nu + Gsal-

Ea

SN2 SN2

Sustitución nucleofílica SN2

ET

La sustitución SN2 sucede en una etapa, de modo que la ruptura y formación de enlaces ocurren simultáneamente, de una manera concertada.

La sustitución SN2 sucede en una etapa, de modo que la ruptura y formación de enlaces ocurren simultáneamente, de una manera concertada.

“Caso ideal”:

Nu: + R-Gsal

R-Nu + Gsal-

-

E

“Perspectiva bidimensional”:

SN2 SN2

Reactividad relativa del sustrato

R-X: C-F C-Cl C-Br C-I

Ede disociación de enlace

Acidos fuertes Aniones débiles

(bases conjugados) Gsal buenos

HI>HBr>HCl>HF I-<Br-<Cl-<F- I->Br->Cl->F-

Grupo saliente

Halogenuros de alquilo

Alcoholes y sus ésteres

R-OH R-O-SO2Ar

ArSO2OH ArSO2O- + H+

Acido fuerte Anión débil

OCH3 S

O

O

R + H2O CH3 OH +

O S

O

O

R-R NO2 Br H Me OMe

Krel 5.9 1.7 1.0 0.69 0.5

SN2 SN2

pKb

(que son menos básicos!)

(Dentro la misma serie)

Sustratos más comunes

Poco reactivo frente Nu

Reactivo frente Nu

R-Gsal

Grupos salientes…. y su pKb

o pKaHGsal

Gsal excelente y buenos Gsal pobres (malos)

N2

-OSO2CF3 (-OTf)

I -

Br-

-OSO2Ar ( p.ej.,-OTs)

Cl -

EtOH

H2O

< -10

< -10

-10

-9

-7

-7

-2.5

-1.5

pKb

F -

-CN

NR3

-SR

Enolatos

EtO-

HO-

+3

+9

+10

+11

+9 - +14

+17

+15

pKb

R2N- +35

pKaHGsal es negativo para los Gsal buenos

pKaHGsal es positivo para los Gsal malos

SN2 SN2

Fuerza nucleofílica (constante de Swain y Scott)

Disponibilidad del par electrónico del átomo que ataca

Efectos electrónicos Efectos estéricos

Ejemplos

SN2 SN2

V = k [sustrato]x[Nu]

Vrelativa

:Nu PhS- I - EtO- Br- PhO- Cl- AcO- Py NO3-

470.000 3.700 1.000 500 400 80 20 20 1

Cuando [Nu] está en exceso, [Nu] constante.

V= k’[sustrato]

Papel de la partícula atacante

Nucleófilos particulares - los que tienen los átomos que pueden atacar al carbono deficiente se llaman aniones ambidentados

Constante relativa de la Nucleofilia (Swain y Scott)

kok

n = l gCH3 Br + H2O

25 oCKo

CH3 Br + :NuK

25 oC

(J. Am. Chem. Soc., 1953, 75,141)

Nucleofilos n Nucleofilos n Nucleofilos nH2O 0.0 F

- 2.0 PhNH2 4.5

NO3- 1.03 Cl

- 2.7 CN- 5.1

SO4- 2.5 Br

- 3.5 SCN- 4.8

AcO- 2.7 I

- 5.0 Piridina 3.6

PhO- 3.5 S2O3

2- 6.4

HO- 4.2 N3

- 4.0

Reacción estándar

Cuanto más grande es la cifra, más fuerte sea el nucleófilo!

Cuanto más grande es la cifra, más fuerte sea el nucleófilo!

SN2 SN2

Fuerza nucleofílica de los halogenuros

CH3 Br + :NuK

25 oC

ET

..e influencia del disolvente polar..

SN2 SN2

Nucleofilos : -I y -F

Br

Br

N, O, S- Nucleófilos

N- nucleófilos:

Et3N

N R

N-

Li+

>> N-

Li+

N >> N

LDA

O- nucleófilos:

RO- > HO- > PhO- > RCOO- > ROH, H2O >> RSO2O-

RprimO- > RsecO- > RterO

-

Efectos electrónicos Efectos estéricos

Base de Hünig

SN2 SN2

Naturaleza y fuerza..

Ejemplos de reacciones preparativas

SN2 SN2

C-

R X + R2

O-M+

R1R1

RR2

O

R X + +M-C C R1 C C R1R

R X + K+CN-R CN

R X +N R

O

: N

R X +

R X + K+NCO-R NCO

Na+N3- R N3

R X +Na-N

O

O

+ N

O

O

R

R-X: sustratos 1º ó 2o Nucleófilos Productos

Ejemplos de reacciones preparativas

SN2 SN2

: S

R X +

R X +

+Na-S

O

CH3 S

O

CH3R

S CNH2

NH2

CNH2

CH3

SR + X-

: P

R X +

R X +

PPh3 P+Ph3X-R

P(OEt)3 P(OEt)2R

O

: O

R-X: sustratos 1º ó 2o Nucleófilos Productos

R X ++Na-O OR R1

R1

ET1


Cinética de primer orden De dos etapas k1 << k2

Presencia de los intermediarios

MB, p.192-194 VS, p. 245-254

V = k [sustrato]

Meerwein 1920-30; Ingold, 1930-50; Whitmore, 1950

GsalR + :Nu R+ + -Gsal

:Nu

Nu R

K1

K2

1a etapa es heterólisis, el que determina la velocidad total 2a etapa es un ataque rápido del nucleófilo

k1 << k2

Carbocationes

Sustrato

ET2 I

Producto final

Estudio reciente: J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 2641-2649

E

SN1 SN1

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

Escala δ

Observación directa (Olah, 1963) con ayuda de ácidos mágicos

a Me3CF puro b Me3CF en medio superácido

b

a

RMN 1H

JHF= 20 Hz

Resonancia Magnética Nuclear (en protones)

RF + SbF5 R+SbF6-

en SO2/-60oC

C

CH3

CH3

CH3

+ SbF 6- C

CH3

CH3

CH3

F

Presencia de los intermediarios es una prueba más fuerte para el proceso SN1

MB, p. 193

SN1 SN1



Grupo alquilo

Factor electrónico

Velocidades relativas de solvólisis (EtOH) de los cloruros de alquilo

Hidrólisis de los cloruros de alquilo 3o R V relMe 1.00Et 1.67 Pr 1.58i-Pr 0.88Bu 1.42i-Bu 1.21Neopen 22.1

CCH3

CH3

R Cl

H2O

EtOH/H2O, 25 oCCCH3

CH3

R OH

Efecto de resonancia

Efecto inductivo

PhCH2+ > Me3C+ > Me2CH+ > MeCH2

+ > CH3+

Orden de estabilidad en disolventes polares:

Cl

Cl

Cl

K rel

1.0

2.103

3.106Cl

107

Cl

K rel

Cl

0.1

4.104

PhCl

Ph

PhCl

Ph

PhClPh

K rel

8.104

4.107

2.1010

SN1 SN1

Velocidades relativas en la reacción de solvólisis de los sistemas policíclicos

Sistemas policíclicos

Factor estérico

Velocidades relativas de solvólisis de los nitrobenzoatos

Grupo alquilo

Carroll, p. 466

SN1 SN1

OR

NO2

O

H2O

EtOH/H2O

R CMe3 C(CMe3)3 C

CH2C(Me3)3

C(CMe3)3(Me3C)3C ((Me3C)3CH2C)2C

CH2(CMe3)3

k rel 1.0 13500 19400 63800

Todos son 3o

Palabra clave: rigidez del sistema, imposibilidad de formar el cation plano

X

XX XX

X X

H

X

K rel 1.0 8.10-3310-3 610-4

K rel 10-7 10-810-15 10-19

Velocidades relativas de solvólisis de los ésteres


R-X: C-F C-Cl C-Br C-I

Ede disociación de enlace aumenta hacia los fluoruros..

Grupo saliente

Halogenuros de alquilo

(Me3)3 CGsal

Gsal Cl Br I

K rel 1.0 43.6 105.5

Velocidades relativas de solvólisis (80%-EtOH/25oC) de los halogenuros de ter-butilo.

SN1 SN1

Esteres

1.0 H0.4 p-MeO1.2 m-MeO4.3 p-Br22.2 m-NO2

K rel R

O2N

Ph

Ph

O

OR

Gsal --- Análisis de su estabilidad !!

3o

3o

Presencia de los intermediarios – carbocationes

Estudio de la estabilidad de los carbocationes a través de: 1. pKR+

2. Afinidad al hidruro (-∆Ho) 3. Calor de ionización (∆H)

Factor electrónico

Estabilidad de los carbocationes

+GDEC C

+GAE

MB, p. 200-204

GDE dispersa la carga y estabiliza el carbocation

GAE intensifica la carga y desestabiliza el carbocation

SN1 SN1

Cationes de triarilmetilo

R+ + H2O ROH + H+

CS, p. 270-284

pKR+ = log

[R+]

[ROH]+ HR (en una solución ácida diluida HR ~ pH)

Preparación en el ácido mágico FSO3H-SbF3-SO2, -60 oC

pKR+= pKa ya que carbocationes son ácidos de Lewis

pKa

gran

de

ácid

o dé

bil pK

a pequeño ácido fuerte

Valores de pKR+

Carbocationes pKR+

3o Triarilmetil cationes

Trifenilmetil -6.68

4,4’,4’’-Trimetiltrifenilmetil -3.56

4-Metoxitrifenilmetil -3.40

4,4’-Dimetoxitrifenilmetil -1.34

4,4’,4’’-Trimetoxitrifenilmetil +0.82

4,4’,4’’-Tri(dimetilamino)trifenilmetil +9.96

4-Nitrotrifenilmetil -9.12

4,4’,4’’-Triclorotrifenilmetil -7.74

4,4’,4’’-Trinitrotrifenilmetil -16.27

2o Diarilmetil cationes

Difenilmetil -13.3

4,4’-Dimetildifenilmetil -10.4

4,4’-Dimetoxidifenilmetil -5.7

4,4’-Diclorodifenilmetil -14.0

1. SN1 SN1

Afinidad al hidruro: -∆Ho

R+ + H--∆Ho kcal/mol

CH3+ 341

MeCH2+ 274

Me2CH2+ 247

PhCH2+ 233

PhCH+Me 226

Me3C+ 230

PhC+Me2 220

R-H

+ H2C CH+

298 287

+ + +

258 223 200

Estabilidad de carbocationes 2.

SN1 SN1

Se mide a través de la afinidad de los alquenos al protón ∆Ho

en la fase gaseosa

Calor de ionización: ∆H

Estabilidad de carbocationes

1979, Arnett y Schleyer

3.

∆H de ionización (kcal/mol)

Sustratos

H3C

H3CGsal

H3CGsal

H3C

H3C

H3CGsalH3C

H3C

PhGsalH3C

Ph

PhGsalH3C

Ph

PhGsalPh

Gsal

Gsal = Cl Gsal = OH

-15

-16

-25

-30

-35

-40

-37.5

-49

-59

2o

3o

GsalR + SbF5SO2ClF

R+ [SbF5Gsal]-

SN1 SN1

∆H = -14.5 kcal/mol

Cuanto más estable es un carbocatión más rápida es su formación

MB, p. 204-208

Transposición de carbocationes durante proceso SN1

CH3

CH3

X

SbF5/ SO2ClFCH3

CH3

+

H3C

H3CCH3

+

-SbF5X

-SbF5X

1o 3o

SN1 SN1

Estabilidad relativa de los R+

Carbocationes muy estables:

Carbocationes bien estables :

Carbocationes estables:

Carbocationes moderadamente inestables:

Carbocationes muy inestables:

SN1 SN1

CH2N

NH2

NH2+

CH3C OH

NH2

+

CH3C OH

OH

+C

H3C OH

CH3

+C

Ph

Ph Ph

+CH

Ph

Ph

+

CH3C CH3

CH3

+

CH2

Ph +CH2

+

CH2

H3C

CH3

+

CH3

+

CH3

+

H2CCH+

C

H

H

H H

H

+

Función del disolvente

Tipos de enlaces que se forman y se rompen cuando ocurre la disolución

Enlaces ion-ion

Enlaces dipolo-dipolo

Enlaces ion-dipolo

Enlaces de Van der Waals

+ -

+

+

+ +

+

+ - -

- - -

+

-

+ - + - + - + - +

- + - + - + - + -

+ -

- + + - + -

-

-

-

-

-

- +

+ +

+ +

+ -

En solución, todos los participantes de una reacción química están solvatados, tanto los reactivos como

productos, incluso el ET y I.

En solución, todos los participantes de una reacción química están solvatados, tanto los reactivos como

productos, incluso el ET y I.

Un par iónico

MB, p. 220-229

+ O H

H

δ-

- H O H

δ+

Interacción de cationes con agua

Interacción de aniones con agua

Disolventes próticos Solvatan los iones del mismo modo que el agua: los cationes, mediante pares no compartidos, los aniones, por medio de puentes de hidrógeno.

Disolventes apróticos Disuelven compuestos mediante la solvatación de cationes.

Importancia de elección de un disolvente!!

Puentes de H

Enlaces ion-dipolo

SN2 SN1

R Gsal R Nu+ NuDisolvente

SN2: la mayor parte de energía necesaria para romper el enlace C - Gsal es proporcionada por la formación del enlace C - Nu

SN1: energía proviene de la energía de solvatación

Influencia de los disolventes sobre mecanismos SN1 y SN2

Función del disolvente en SN2

El disolvente retarda la reacción SN2

En la SN2 la solvatación del nucleófilo aniónico es el factor preponderante

Los disolventes apróticos disuelven reactivos iónicos sobre todo por sus enlaces al catión: dejan al anión relativamente libre y muy reactivo. La reacción SN2 en los disolventes apróticos es mucho más rápida que en los próticos.

DMSO HMPT DMF NMP Sulfolano

MB, p. 234

H3C I H3C Cl+ Cl-

Solvente

k+ I-

k rel 0.9 1.0 14.1 14100 35800 708000 141000Sol MeOH H2O HCONH2 MeNO2 MeCN DMF acetona

E

Fase gaseosa Solución

ET

ET Nu: + R-Gsal

Nu: + R-Gsal

R-Nu + Gsal-

R-Nu + Gsal-

E

SN2 SN2

Función del disolvente en SN1

En una reacción SN1, la molécula del sustrato no se descompone simplemente; se rompe por las moléculas del disolvente.

Que disolvente promueve mejor la heterólisis?

- El que tiene el poder ionizante más elevado.

Entre los disolventes próticos, el poder ionizante es mayor para los que forman los puentes de hidrógeno más fuertes.

EtOH/ H2O, CF3CH2OH

HCOOH, CF3COOH

En general, los cationes se solvatan por medio de pares de electrones no compartidos,mientras que los aniones, esencialmente, se solvatan por puentes de hidrógeno.

El disolvente acelera la reacción SN1

MB, p. 230>

Etapa 1a, más lenta - heterólisis

E E

R-Gsal

R-Gsal

R+ + Gsal-

R+ + Gsal-

ET

SN1 SN1

Carbono quiral

Los isómeros que son imágenes especulares recíprocas se llaman enantiómeros. Los enantiómeros tienen propiedades físicas idénticas, exceptuando la dirección de rotación del plano de la luz polarizada.

Problemas estereoquímicos en SN

MB, p. 134

Estereoquímica del proceso

HO- CH Br

C6H13

CH3

C Br

CH3

HO

C6H13 H

C

C6H13

CH3

HO H

-Br-

MB, p. 183-186 Sykes (1982), p. 126-128

(-)-2-bromooctano levógiro

(+)-2-octanol dextrógiro

Inversión completa de la configuración (100%)

(mecanismo ¨push-pull¨)

Queda, sin embargo, la dificultad de establecer que tal inversión de la configuración ha tenido lugar realmente. El hecho de que el bromuro inicial y el alcohol final exhiban sentidos opuestos de rotación del plano de la luz polarizada no nos dice nada respecto a si sus configuraciones son o distintos, por lo tanto es necesario establecer independientemente su configuración relativa.

SN2 SN2

Inversión completa de la configuración (100%) es una característica segura del proceso SN2

Mecanismo ¨push-pull¨

Esquema general con la participación de los orbitales moleculares de :Nu y sustrato

SN2 SN2

:Nu + C

R

R'R"

X C

R

R'R"

Nu + X-

Experimento de Hughes

Demostración elegante de la inversión en SN2, 1935

VI – velocidad de inversión

VS – velocidad de sustitución

Si hay racemización :

I- + C6H13

HCH3

IC

C6H13

CH3 HI I131

131 δ−δ−I

C6H13

HCH3

131

acetona

VS

2 = VI

Experimento : VI = 3.00 +- 0.25 VS = 2.88 +- 0.03

(+) (-)

V = k[2-yodooctano] x [NaI131]

Vs será la mitad de la Vi porque cada inversión de la configuración de una molécula da lugar a la formación de una mezcla de los racematos:

SN2 SN2

Sykes (1982), p. 126-128

No hay racemización, sino inversión

Racemización más inversión?

C

C6H13

CH3

HO H

H2O

C

C6H13

CH3

H

+ X-

C

C6H13

CH3

OHH

a

a

b

b

Enantioméros

Inversión Retención

El lado de atrás El frente del carbocatión

Sin embargo, en práctica casi siempre predomina inversión!!


Racemización?

Caso ideal: 50 / 50

Racemización 100%

SN1 SN1

Sykes (1982), p. 128-130

Pintar estructura de los alcoholes

?

?


Otro ejemplo de hidrólisis de los halogenuros de alquilo

SN1 SN1

A diferencia de una reacción SN2, que procede con inversión completa, una reacción

SN1 lo hace con racemización.

Intermediarios en las reacciones de solvólisis Molécula solvatada - Molécula del disolvente

(SOH)

SOH

:Nu

Inversión

SOH

:Nu

Racemización en gran parte; poca inversión

:Nu

SOH Producto racémico

El ataque nucleofílico puede suceder en cualquier momento después de la heterólisis, por lo que puede a cualquier

especie, desde el par iónico formado inicialmente, hasta el carbocatión libre.

El ataque nucleofílico puede suceder en cualquier momento después de la heterólisis, por lo que puede a cualquier

especie, desde el par iónico formado inicialmente, hasta el carbocatión libre.

Carroll, p. 476

+

δ+

δ+ δ-

δ-

-

Un par iónico intimo

Un par separado

Iones “libres” solvatados

SN1 SN1 Esquema de Winstein

Perfil energético de este proceso

SN2 versus SN1 en función de radical:

Sykes (1985), p. 82

Mecanismo SN i

Aspecto estereoquímico ?

Retención de la configuración? Inversión?

Mecanismos y explicación

Sykes (1982), p. 132-133 V = k [sustrato][SOCl2]

Alcoholes y cloruro tionilo..

CPh

MeH

OHSOCl2

Et2OC

Ph

MeH

Cl

CPh

MeH

OHSOCl2

PiridinaC

Ph

MeH

Cl

x

SN al grupo acilo…

Mecanismo tetraédrico Adición-Eliminación

Carey, p. 714

R

O

X

:Nu

R

O-

XNu

R

O

Nu

SM, p. 424-428 VS, p.427-429

Esquema general:

X= Halógenos, R (Me, Et)

Reactividad depende mucho de la naturaleza X (que actúa como Gsal)

X= OH, OCOR, NH2

Ejemplos..

1): :

R C Y

O

+ Nu:

slow:..

:

R C Y

O

Nu

2)

:..

:

R C Y

O

Nu

: :

R C

O

Nu

+ Y:

-

-

-

AdN

E del grupo Y

lento

SN al grupo acilo…

RC

O

R C O

O

R C Cl

O

R C O

O

R'

R C NH2

O

Más reactivos Menos reactivos

..

..

..

GAE GDE

Reactividad de los sustratos

R C Cl

O

RC

O

R C O

O

R C O

O

R'

R C NH2

O

RC

O

O

Cl Más reactivo

Base más fuerte; Gsal peor

-

-

O-R’ -

NH2

-

Gsal

Gsal

Diferencia drástica y .. POR QUÉ?

Reacciona bien frente los Nu

Reacciona muy mal frente los Nu

Ejemplos, reacciones …

SN2 ó SN1

SM, p.428-429

Un estudio reciente: (Science, 2002, 295, 2245)

37Cl - +R

Cl

CNH

RCN

HCl

37Cl37Cl

R CNH

ET

+35Cl -

R = Me R = i-Bu

El efecto estérico (sin contar el efecto de disolvente) del cambio del grupo Me por el grupo t-Bu constituye 1.6

kcal/mol

SN2 SN2

COOH

CH2COOH

HO H

COOH

CH2COOH

H Cl

COOH

CH2COOH

HO H

COOH

CH2COOH

H OH

(-)-ácido malico (+)-ácido clorosuccinico

(+)-ácido malico(-)-ácido succinico

PCl5

KOH

Ag2O

PCl5

KOH

Ag2O

Ciclo de Walden (1895): como ejemplo de inversión y retención de la

configuración del carbono quiral

SN2 SN2

Perfil energético de la solvólisis

SN1 SN1

E

Un par iónico intímo

Un par separado

Iones “libres” solvatados

Nu: + R-Gsal R+ + Gsal-

: :..

+

C

Cl

CH3

H

:..

HCH3

O

C

H

..

: :

:..

..

..

S Cl

O

HCH3

O

C:..

..

: :

::..

..

..

..

..

SCl Cl

O

.. ......

O S O

HCH3

C

..

:..

..

..: SO

O:..

+ Cl:-

O

Et

Et

Et OEt

EtO

Et EtO

Et

EtO Et

SN i SN i

En éter:

En piridina:

R O

H

SOCl2 R O S

O

Cl

R Cl R Cl

SO2

+

+

(en piridina) (en éter)

Inversión Retención

(R)

(S) (R)

SN2 SNi

(g)

(R)

Papel del disolvente: SN2 / SNi

SN i SN i

Casos especiales:

Participación del grupo vecino CS, p. 305-313

Cuando una molécula, que es un sustrato apropiado para la SN , contiene un grupo nucleofílico se observa a menudo los cambios en la cinética y la estereoquímica del proceso de SN. La participación de este grupo en SN se llama participación del grupo vecino.

OTs

OCMe

O

OTs

OCMe

O

MeCOO-

AcOH

MeCOO-

AcOH

OCMe

OCMe

O

OCMe

OCMe

O

O O

Ejemplos clásicos:

trans-

trans- trans-

cis-

K1 K2

K1/K2 = 670

¿Qué pasó con la estereoquímica de la solvolisis de estos esteres?

HO Cl( )n

O

( )nSolvolisis

ω-Cloroalcoholes Krel

Cl(CH2)2OH 2000

Cl(CH2)3OH 1

Cl(CH2)4OH 5700

Cl(CH2)5OH 20

Krel

1.

2.

¿Cómo se explican datos cinéticos?

“Efecto superconjugación”

(Beker y Natan)

R CH2 Br + N R CH2 N+

Br-k

k: Me > Et > i-Pr > t-Bu

¿? Orden comun en alquilos es t-Bu > i-Pr > Et > Me

capítulo 2: química de los compuestos...

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