reactividad en química orgánica

7/17/2019 Reactividad en Química Orgánica

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Liceo N°1 Javiera CarreraDepartamento de QuímicaProf. Eliana Guerrero F.

REC!"#"DD EN Q$%&"C 'RG(N"C

La mayoría de las reacciones químicas se pueden representar a través del siguiente esquema:

+

1. )$)!R!'* es e l reactante or+,nico -ue e tranforma en una reacción química. Su

reactividad depende de lo +rupo funcionale/ inaturacione/ etc., provocandodesplazamientos electrónicos tales como

0 Efecto inductivo* desplazamiento del par electrónico del enlace σ hacia el tomo ms

electronegativo, representado mediante !lechas hacia éste. Se transmite a lo largo de la

cadena perdiendo rpidamente intensidad. "uede ser:

"* grupos que ceden densidad electrónica al tomo de #.

0"* atraen hacia si los electrones compartido con el #.

Cl C C

Cl

Cl

H

H

H

H

δ

δ

δδ P

0 Efecto me2mero o de reonancia* desplazamiento de electrones de enlaces #$# ó #$% o

de pares no enlazantes de tomos contiguos hacia uno de los tomos enlazados,

!ormndose estructuras resonantes se transmite a lo largo de la cadena si hay do&les

enlaces alternos 'con(ugados) se representa por una !lecha curva. "uede ser

&* ceden dos electrones al tomo de #

CH2 CH

Br CH2 CH

Br

*

)$)!R!' REC!"#' "N!ER&ED"R"')

PR'D$C!')F"NLE)



0&* grupos que atraen hacia si los electrones del enlace compartidos con el #.

H2C CH

C

O

H

C

H

C

O

H

H2C

H2C CH

CH

CH

NH2 CH

CH

CH

NH4H2C

3. REC!"#'* son las moléculas encargadas de producir la trans!ormación. stos reactivos se

pueden clasi!icar en:

0 REC!"#') ELEC!R'F%L"C') 4 ELEC!R4F"L') 'del griego amante de los

electrones): on ione poitivo 'de!icientes en electrones)/ mol5cula con ,tomo inocteto completo 'cidos de Le-is) atacan zonas con alta densidad electrónica es decir

donde hay enlaces do&les o triples, por lo tanto, aceptan electrones del sustrato.

Electr2filo car+ado* iones positivos

H+

O N O+

protón ión nitronio

CH3

C

CH3

CH 3

+

catión ter-butilo

Electr2filo neutro: moléculas con tomo sin octeto completo

Al

Cl

Cl

Cl Fe

Br

Br

Br

tricloruro de aluminio tribromuro de hierro

0 REC!"#') N$CLE'F%L"C') 4 N$CLE4F"L') 'del griego que aman a los ncleos)

on anione o mol5cula -ue tienen pare de electrone no compartido '&ases de

Le-is) atacan a partes de la molécula 'sustrato) de!iciente en electrones.

Nucle2filo car+ado* iones negativos

Cl

_ _

ión cloruro ión hidróido

H O

Nucle2filo neutro* moléculas con tomo que presentan pares de electrones no compartidos

3 ! O H H O HNHamoniaco alcohol a"ua

/



6. "N!ER&ED"R"')* son especies químicas altamente reactivas, no se pueden aislar, se

producen cuando ocurre la trans!ormación entre materiales iniciales y el producto. stas

especies se utilizan para e0plicar lo que se denomina mecanimo de una reacci2n.

0 &ecanimo de una reacci2n* es el detalle de las trans!ormaciones graduales que su!ren

las moléculas de las sustancias reaccionantes hasta convertirse en productos de la

reacción.

0 El mecanimo de la reaccione or+,nica de7e e8plicar*0 1e&ilitamiento de los enlaces entre los tomos de los reactantes

0 2ormación de un comple(o activado inesta&le

0 3parición de nuevos enlaces entre los tomos que !orman los productos

0 4ariación de la energía del proceso 'la energía necesaria para que se !orme el comple(o

activado es la energía de activación act )

D"GR& DE ENERG% P'!ENC"LRECC"4N END'!9R&"C EN $N )'L E!P

a. Reacci2n en un olo pao, con !ormación de un estado de transición.

E:emplo*

56 $ 6 productos 7 6 reactivos

0 6 productos 8 6 reactivos por lo tanto, ;< e poitivo y la reacci2n e endot5rmica

0 n este caso no e forma intermediario.

9

act: energía de activación

pot: energía potencial

56: entalpía de la reacción

CH3 Cl + OH _

CH3OH + Cl _

cloruro de metilo ión hidroido

Electr2filo eaceptor de e0 Nucle2filo e

donante de e0

E:emplo*

C

H

C C C

H Cl

Cl+

+

_

electró#ilo nucleó#ilo



D"GR& DE ENERG% P'!ENC"LRECC"4N EN D') E!P)

7. Reacci2n en do pao, con !ormación de un intermediario. E:emplo*

0 act * 88 act / por lo tanto, la etapa * es la que determina la velocidad de reacción.

La utilidad de la !ormación de intermediarios en una reacción, implica que la molécula se acomoda

de tal !orma de o&tener productos termodinmicamente lo ms esta&le posi&le.

"or tanto la reactividad en -uímica or+,nica se &asa en la reacci2n entre nucle2filo =electr2filo, que estarían dado en do7le enlace/ triple enlace = +rupo funcionale. "ero

tam&ién en la ruptura de enlace en lo utrato = reactivo con la !ormación de nuevos

enlaces en los productos.

sicamente e0isten sólo do forma para romper un enlace covalente de manerael5ctricamente im5trica/ >omolítica ó aim5trica/ >eterolítica.

R$P!$R DE $N ENLCE C'#LEN!E

0 <'&'L%!"C

!"P') DE R$P!$R)

0 <E!ER'L%!"C

?. R$P!$R <'&'L%!"C* e forman radicale li7re, cada tomo se queda con uno de los

electrones que !orman el enlace.

0 Radical li7re: es una especie que contiene un nmero impar de electrones, es decir no

apareado.

0 %rden de esta&ilidad del radical: terciario @ ecundario @ primario @ metilo.

;

act *: energía de activación de la etapa *

act /: energía de activación de la etapa /

pot: energía potencial56: entalpía de la reacción

CH3 Cl OH _

CH3

Cl _

cloruro de ter-butilo

intermediariode reacción

3 C

_

C

CH3

CH3

+CH3 3 C

OH _

+



A)E F'R&N RD"CLE) L"BRE)

E:emplo*

Para la ruptura de un enlace se necesita aporte de energía* calor/ lu/ preencia de unradical, etc.

. R$P!$R <E!ER'L%!"C* e forman ione/ el tomo ms electronegativo se quedageneralmente con am&os electrones, resultando un tomo con carga negativa 'car&anión) y

otro con carga positiva 'car&acatión).

<)E F'R&N "'NE)

Pueden ocurrir de do forma*

E:emplo*

0 stos procesos de !ormación y ruptura generan grupos de reacciones químicas:

0 Reaccione por radicale: no son tan comunes, pero son importantes en química orgnica,

particularmente en la industria.

0 Reaccione polare: estas representan a la mayoría de las reacciones en química orgnica.

. L) E)PEC"E) "N!ER&ED") que se !orman a medida que la reacción avanza desde losreactivos hacia los productos, son menos esta&les que los reactivos y los productos y tienen

una vida media muy corta en la mezcla de reacción.

=

Lo producto pueden er,tomo li7re 2 +rupo de,tomo.



>ntermedios de reacción

#ar&ocatión C

#ar&anión C

?adical li&re C

. "or lo tanto, e8iten tre tipo de reactivo:

0 Radicale li7re0 Reactivo nucle2filo0 Reactivo electr2filo

. CL)"F"CC"4N DE L) RECC"'NE) 'RG(N"C)

H. RECC"'NE) DE D"C"4N* ocurren cuando las moléculas poseen do&les ó triples enlaces yse les incorporan dos tomos ó grupos de tomos disminuyendo la insaturación de la molécula

original.

0 E:emplo de*

aI D"C"4NE) RD"C(L"C)

@

)EGN C&B"'E)!R$C!$RL PR'D$C"D'

EN L') REC!"#')

D"C"4N EL"&"NC"4N !RN)P')"C"4N)$)!"!$C"4N



7I D"C"4NE) N$CLE4F"L)* se producen en sustratos con insaturaciones polarizadas

como #$%, A# B,C lo que !acilita que el # sea atacado por reactivos nucleó!ilos.≡

H3C

H

C O

δ+

δ−

+ H Br δ−

δ+

lenta

Br

OH

H3C+ H

Br

OH

H3CH

r$pida

cI D"C"'NE) ELEC!R4F"L)* adición de un reactivo electró!ilo a la insaturacion.

#uando se adiciona un reactivo asimétrico la parte ms electropositiva del reactivo se

adiciona al # mas hidrogenado

C C

H

H

H

CH3

+ H Br

δ−

δ+

CC

H CH3

H + CC

H CH3

H Br r$pida

CCH2

HH CH3

H + Br CC

H CH3

HBr r$pida

H H HH

H

H HH

ma%oritario

1K. RECC"'NE) DE )$)!"!$C"4N* son aquellas en las que un tomo ó grupo de tomos del

sustrato son sustituidos por un tomo ó grupo de tomos del reactivo.

D



0 E:emplo de*

aI )$)!"!$C"'NE) RD"C(L"C)* 3 través de radicales li&res, típicas en

hidrocar&uros saturados o&teniéndose variedad de productos

7I )$)!"!$C"'NE) N$CLE4F"L)* En reactivo nucleó!ilo sustituye a un grupo

electronegativo. Segn sea la ruptura del enlace en el sustrato tenemos:

• ?eacción nucleó!ila en una etapa

Br C

!&

!2

!3

C

!2

!&

!3

+ Br r$pida

OHOHC

!&

!2

!3

C

!&

!2

!3

HO + + Br

me'cla racemica

• ?eacción nucleó!ila en dos etapas

H O H C+

!&

!

2!3

Br

δ δ CHOH Br

!&

!2 !3

C

!&

OH

!3

!2

+ HBr

cI )$)!"!$C"'NE) ELEC!R4F"L)* l reactivo electró!ilo ataca zonas de alta densidad

del sustrato como los do&les enlaces en los hidrocar&uros aromticos.

HH

EE

E

+ H

11. RECC"'NE) DE EL"&"NC"4N* dos tomos o grupos de tomos que se encuentra encar&onos adyacentes se eliminan generndose un do&le ó triple enlace. s la reacción opuesta

a la adición.

F



0 E:emplo*

#69#6

/%6 + 6 #6

/ #6/

+ 6/%

deshidratación de alcoholes

0 Los deshidratantes ms utilizados para los alcoholes son el cido sul!rico y !os!órico

13. RECC"'NE) DE !RN)P')"C"4N* consisten en un reordenamiento de los tomos de una

molécula que origina otra con una estructura distinta, pero isómero.

0 En íntei*

0 RECC"4N DE D"C"4N*

0 RECC"4N DE EL"&"NC"4N*

0 RECC"4N )$)!"!$C"4N*

0 RECC"4N DE !RN)P')"C"4N*

G



Liceo N°1 Javiera CarreraDepartamento de QuímicaProf. Eliana Guerrero F.

G$% DE EJERC"C"') REC!"#"DD EN Q$%&"C 'RG(N"C

*. >denti!ique las siguientes especies como: iones car&ocationesH iones car&anionesHradicales.

a) &) c)

d) e) !)

/. #lasi!ique las siguientes especies como nucleo!ílicas o electro!ílicas y dé la razón de su

clasi!icación.

a) &) c) d) e) !)

g) h) i) () I) l)

9. scri&a la !órmula para las especies que resultan de 'a) ruptura homolítica, '&) ruptura

heterolítica del enlace #A# en el etano '#69A#69) y clasi!ique dichas especies.

;. J"orqué la reacción #69Ar + A%6 #69%6 + rA es un desplazamiento

nucleo!ílicoK

=. 0plique las di!erencias entre las reacciones de adición, eliminación, sustitución y

transposición.

@. #lasi!ique las siguientes reacciones como sustitución, adición, eliminación y transposición

'una reacción puede tener ms de una designación).

a) #6/$#6/ + r/ #6/rA#6/r

&) #/6=A%6 + 6#l #/6=A#l + 6/

c) #69#6#l#6#l#69 #69#6$#6#69 + n#l/

d) AAAAA + r/ rA#6/#6/#6/Ar

e) #69#6/#6/#69 '#69)9A#6

!) #6≡#7#69 + 6r #6/$#6r7#69

g) #697#6/7#6%67#69 #697#6$#67#69

h) #697#6$#6/ + #l/ #697#6#l7#6/#l

*



D. Mué tipo de reacción de&e ocurrir para trans!ormar:

a) /Acloro&utano en &utano

&) *Apropeno en /Apropanol

c) &enceno en trinitrotolueno

d) *Apropino en propano

F. #ompleta las reacciones, indicando el tipo de reacción:

a) #697#6/7#6/7#6/r + N%6 →

b) #@6@ + #l/ + 3l#l9 →

a) #6/$#6/ + r/ →

&) cloro&enceno + 6B%9 + 6/S%; →

c) .......... + 6r → #69A#6/A#6rA#69 →

d) #697#6$#6/ + 6#l →

e) #697#6%67#6/7#69 + 6/S%; →

!) #69r + N#B →

G. scri&e las ecuaciones correspondientes, nom&rando reactivos y productos para cada

caso

a) adición de un halógeno a un alqueno

&) deshidratación de un alcohol secundario.

c) /A&utanol + cido sul!rico.

d) /A&uteno + &romuro de hidrógeno '6r).

e) /Acloro&utano + hidró0ido de potasio 'N%6)

/

reactividad en química orgánica

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