Química Orgánica II. M. en C. Simón Hernández-Ortega

Transcripción

1 Química Orgánica II M. en C. Simón Hernández-Ortega

2 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.

3 Reacciones Acido-Base Acido pka HI -10 HBr -9 HCl -7 H 2 SO O -1.7 HF 3.5 CH3COOH 4.7 H2O 15.7 CH 3 OH 16 CH 3 CH 2 OH 16 NH 3 36 (CH 3 ) 2 NH

4 O H H + NH3 O CH 3 CH 3 + H2SO4 O CH 3 CH 3 + NaOH CH 3 CH 3 CH 3 Cl + AlCl 3

5 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. Br H CH 3 N H H CH 3 N H Br Electrofilo Nucleofilo

6 Definiciones Reacción: Sustrato o materia prima, reactivos y producto (principal y secundario). Reacción: Sustrato, reactivos, intermediario y producto.

7 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

8 Intermediario Reactivo Carbocation o ion carbenio Átomo de carbono con carga positiva de estructura pseudo sp2., su estabilidad depende de su estructura.

9 Carbanion. Intermediarios reactivos átomo de carbono con carga negativa, su estabilidad depende de su estructura.? Convención de flechas

10 Diagramas de Reacción Reacción: Sustrato, reactivos, intermediario y producto. DH DH sustrato sustrato Prod. Avance de Reacción Prod.

11 Diagrama de Reacción. DH Avance de Reacción DH Avance de Reacción

12 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

13 REACCIONES DE SUSTITUCION NUCLEOFILICA ALIFATICA Las sustitución nucleofilicas alifática, ocurren solo en sustratos con carbonos sp 3. Los sustratos más comunes son los haluros de alquilo. Los nucleofilos más comunes son bases de Lewis.

14 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

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16 Sustitución Nucleofílica Bimolecular (SN2) El grupo entrante (nucleófilo) se une al sustrato por la parte mas alejada del grupo que va a salir (nucleófugo). DH Est. Transición. sustrato Prod. Avance de

17 Sustratos para SN2 1.- La reacción SN2 ocurre con sustratos primarios y secundarios poco impedimento estérico.

18 Nucléofilo Entrante 2- La reacción SN2, se favorece con nucléofilos pequeños. La nucleofilidad es afectada por efectos estéricos.

19 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. DH Est. Transición. Kvel = k[sust][nucl] sustrato Prod. Avance de

20 5.- Estereoquímica. O OH O Cl HO OH PCl 5 HO OH ácido (-)málico [ ] = -2.3 O O acido (+) clorosuccínico Ag 2 O, H 2 O Ag 2 O, H 2 O O Cl O OH HO OH PCl 5 HO OH O acido (-) clorosuccínico ácido (+)málico [ ] = +2.3 O En que paso ocurrió la inversión de la configuración?

21 ESTEREOEQUÍMICA En compuestos quirales, ocurre inversión de la configuración. El efecto se conoce como INVERSION DE WALDEN

22 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, C-Cl C-Br C-I 1.35A 1.67A 1.85A 2.05A Base más débil 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.

23 Comparemos al oxígeno como grupo saliente: C-OH C-O-CH3 C-O-C=O Grupo Saliente (Nucléofugo) Entre mas repartida este la carga negativa, mas estable es el grupo saliente. Las estructuras de resonancia contribuyen a la estabilidad de los aniones.

24 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