Unidad 1 (P.XVI) Reacciones Orgánicas Objetivos

Transcripción

1 Unidad 1 (P.XVI) eacciones Orgánicas Objetivos 1. Diferencie la ruptura de enlaces homolítica de la heterolítica. 2. Identifique los diferentes tipos de reacciones orgánica: sustitución, eliminación, adición y transposición 3. Diferencie los tipos de reactivos como: nucleofílico o electrofílicos. Lic. Walter de la oca 1

2 Clasificación de eacciones Orgánicas: 1. ompimiento omolítico A : B A. B. + Ejemplo: 3 C:C 3 3 C.. + C 3 2. ompimiento eterolítico Ejemplo: A : B A + + B: C:C 3 3 C + + : C 3 Lic. Walter de la oca 2

3 eacciones se dividen en: 1. adicalares (ompimiento omolítico) 2. Iónicas (ompimiento eterolítico) eacciones adicalares y Iónicas. Adición. Eliminación. Transposición. Sustitución Lic. Walter de la oca 3

4 Tipos de reacciones químicas: 1. eacciones de Adición A la molécula del sustrato se le añade un reactivo. A-B + C A-B-C Ejemplos: Br + Br + 2 Podemos notar que pasamos de un compuesto con enlaces π a uno saturado Lic. Walter de la oca 4

5 2. eacciones de Eliminación A la molécula del sustrato pierde uno de sus átomos o grupos de átomos. A-B-C A-B + C Ejemplos: C C Br : C C O + : - O C C + : O + Br Alqueno C C + : O 2 O + Alqueno : : - O Podemos notar que esta reacción es la contraria a la anterior y siempre se producirán enlaces π Lic. Walter de la oca 5 +

6 3. eacciones de Sustitución: Una parte de la molécula de sustrato es reemplazada por un reactivo atacante. Ejemplo: A-B + C A-C + B O Cl + Cl + 2 O Br + Br 2 FeBr 3 + Br Observemos que esta reacción se cambiará un átomo por otro Lic. Walter de la oca 6

7 4. eacciones de Transposición ó de rearreglo: Un átomo o grupo de átomos del sustrato emigra desde su posición original en la molécula hacia otra posición dentro de la misma molécula Ejemplo: C 3 C 2 A-B-C C-A-B Catalizador 3 C Ácido C 3 Con estas reacciones siempre vamos a obtener a un isómero del compuesto original, pero este es mucho más estable que el original y por ello se da esta reacción. Lic. Walter de la oca 7

8 eacciones adicalares: ompimiento omolítico implica generación de radicales libres Generalidades de radicales libres Contiene un electrón desapareado Muy eactivo. adical Libre Intermediario Neutro eacciona rápidamente con otros radicales ibridación sp 2 Lic. Walter de la oca 8

9 Mecanismo de reacción de reacciones radicalares Las reacciones radicalares se llevan por medio de una reacción en cadena que incluye tres pasos: 1. Iniciación 2. Propagación 3. Terminación 1. Iniciación: Es el paso de la reacción en que se comienzan a generar los primeros radicales libres. : Br : Br : : Cl : Cl: Iniciador ompimiento homolítico Iniciador ompimiento homolítico. : Br. + : Br : Cl. + : Cl. Lic. Walter de la oca 9

10 Métodos para iniciación de radicales libres 1. Térmica 2. Fotoquímica 1. Térmica El rompimiento de la mayoría de los enlaces covalentes a sus fragmentos radicales se llevan a cabo a temperaturas mayores de 800 C. Debido a estos valores las condiciones de laboratorio normales no funcionaria, pero afortunadamente existen compuestos orgánicos que se rompen homolíticamente a temperaturas debajo de 200 entre los compuestos están: Los azocompuestos, peróxidos, ésteres de nitrito, ésteres de N-hidroxi-2- tiopiridona. Lic. Walter de la oca 10

11 DIAZOCOMPUESTOS N N 31 Kcal/mol 2 + N 2 PEÓXIDOS O O 2 O 2. Fotoquímica: La energía de la luz 600 a 300 nm es aproximadamente 48 a 96 Kcal/mol, la cual es del orden en magnitud de las energías de disociación de enlace de los enlaces covalente. Este rango de energía cae en el rango de luz ultravioleta. De esta manera se puede utilizar energía de UV para fragmentar ciertos enlaces y generar radicales libres Lic. Walter de la oca 11

12 : Cl : Cl: UV (h : Cl. + : Cl. : O: UV (h C : O: C Propagación: Ya producidos los primeros radicales libres se comienzan a formar, se comienzan a generar muchos más radicales libres, que provocan que la reacción se propague en todo el medio de reacción. Cl. + Cl.. : +. C : C: : Lic. Walter de la oca 12

13 : C. + Cl Cl : Cl. +. C Cl : :: : C :. Cl + Cl. Cl....Ḣ C : +. Cl Cl..Ḣ C. + Cl Cl : ::.Ḣ C. Cl. Cl + : Cl. Qué tiene en común todas las reacciones de propagación? Lic. Walter de la oca 13

14 3. Terminación: En esta etapa los radicales se consumen y la reacción se acaba, por la ausencia de los promotores de la reacción. : : : : C. +. C C:C : C. + Cl. :. : : C. Cl Qué podemos notar en estas reacciones de terminación? Lic. Walter de la oca 14

15 De anterior presentación sabemos la estabilidad de los radicales libres: adicales Libres: C. > C. > C. > C. Terciario Secundario Primario Metilo Aumenta la estabilidad Entonces será más fácil romper un enlace C- en forma homolíticamente como se muestra a continuación: idrógenos C Primario 1.0 C < < Secundario 3.5 C Terciario 5.0 eactividad Lic. Walter de la oca 15

16 eacciones Iónicas ompimiento eterolítico implica generación de iones. Los ataques se promoverán por cargas negativas y positivas. Los que atacan a cargas positivas se denominan nucleófilos. Los que atacan a cargas negativas se denominan electrófilos. Nucleófilo: compuestos orgánicos con electrones no compartidos o cargas negativas, con gran afinidad a las cargas positivas. Electrófilo: compuestos orgánicos con orbitales vacíos, cargas positivas parciales o formales con gran afinidad a las cargas negativas. Lic. Walter de la oca 16

17 eactivos electrófilos (Carga positiva ó neutros) Electrófilos sin carga ó neutros: X X : : alógeno Cl Al Cl Cl Tricloruro de Aluminio Electrófilos con carga positiva: + O idronio + O N O Nitronio B F Lic. Walter de la oca 17 F F Trifluoruro de Boro : O O S O + Sulfonio + C Carbocatión

18 eactivos nucleófilos (Carga negativa ó neutros) Nucleófilo sin carga ó neutro: O O Agua Alcohol N N N N Amoniaco Amina Primaria Amina Secundaria Amina Terciaria Lic. Walter de la oca 18

19 Nucleófilo con carga negativa: : :- X alogenuro :- : - O O N :- idroxilo Alcóxido Amiduro : N C:- Cianuro - C Carbanión - : : : : : O O S O: O Sulfato - Lic. Walter de la oca 19

20 Lic. Walter de la oca 20

21 División de reacciones iónicas según reactivos: Como vimos anteriormente los reactivos en la reacciones iónicas puede ser electrófilos y nucleófilos, por lo cual los tipos de reacción tendrán dos divisiones. eacciones Iónicas. Adición. Eliminación Electrofílica Nucleofílica Electrofílica Nucleofílica. Transposición. Sustitución Electrofílica Nucleofílica Electrofílica Nucleofílica Lic. Walter de la oca 21

22 Qué aprendimos? 1. Clasificación de reacciones orgánicas según el rompimiento del enlace. 2. Tipos de reacciones que se dan en química orgánica. 3. eacciones adicalares: Características. Mecanismo de reacción. Estabilidad. 4. eacciones Iónicas: Definición de Nucleófilos y Electrófilos. Ejemplos de Nucleófilos y Electrófilos. División de la reacciones. Lic. Walter de la oca 22

23 Bibliografía : Capitulo No. 5, John McMurry, octava edición Capitulo No. 9, Igor Slowing, Texto Básico de Orgánica Lic. Walter de la oca 23