Mecanismos de Reacción en Química Orgánica: Sustitución, Eliminación y Adición

Fundamentos de Reacciones Orgánicas

Principios Generales de Reacción

1. La sustitución nucleofílica no ocurre en este caso; por lo tanto, el benceno no se sustituye ni se elimina. El compuesto que reacciona es el marcado.
2. Pueden ocurrir dos tipos de reacciones: Eliminación o Sustitución.
3. Primero ocurre la sustitución y luego la eliminación (no en paralelo).

Efecto de la Temperatura en la Deshidratación

4. La temperatura genera condiciones de deshidratación, donde el grupo OH se elimina junto con un hidrógeno.

Mecanismo de Eliminación

La base (OH-) sustrae un hidrógeno, y este hidrógeno facilita la salida del grupo OH-.

• Cuando hay calor, se favorece la eliminación.

Mecanismos de Reacción E1 y E2

Mecanismo de Reacción E1

1. En la reacción E1, el grupo OH debe salir primero. Se protona uno de los dos, el cual se va como agua, dejando un carbocatión. Existían dos opciones, y el carbocatión marcado es el más estable.

Formación del Doble Enlace en E1

Se protona, se va (quedando con carga positiva), y luego se forma el doble enlace.

2. El otro grupo no se elimina porque es una reacción E1 (el otro alcohol no se deshidrata porque es un alcohol primario).

Mecanismo de Reacción E2

Recordar: Ácido + Temperatura → E1, Base + Temperatura → E2.

Sustitución Nucleofílica (SN2)

Mecanismo de Reacción SN2

1. Corresponde a una reacción SN2 porque es un haluro primario (en CH3I, el halógeno está unido a un carbono primario).
2. Las aminas pueden alquilarse y formar un carbocatión cuaternario.

Grupos Salientes y Nucleófilos

Corresponde a una sustitución nucleofílica.

Entonces, ¿a cuál grupo tengo que sustituir?

• Al mejor grupo saliente, que se determina de la siguiente forma: Corresponde a la base conjugada del ácido más débil (aquel al que le conviene existir solo).

Es un mejor nucleófilo porque es la base conjugada de un alcohol, que son ácidos débiles; en cambio, Br- es la base conjugada de ácidos fuertes.

• Por lo tanto, al Br- le conviene salir.

El mejor nucleófilo es el peor grupo saliente.

• Por último, al ser una reacción SN2, hay una inversión en la configuración.

Reacciones de Benceno y Alquenos

Reacciones con Benceno y Alquenos

1. Generalmente, se ignora lo que está directamente unido al benceno. Además, este benceno tiene dos sustituyentes y solo se ha estudiado con uno. El grupo NC no se ha visto, por lo tanto, el que reacciona es el doble enlace.
2. ¿Dónde se une el cloro (Cl)? Hay dos posibilidades marcadas con un asterisco (*). La posición dependerá de cuál carbocatión sea más estable: terciario > secundario > primario.

Formación del Doble Enlace

1. ¿Dónde formamos el doble enlace? Tenemos dos opciones que están marcadas.

• Cuando tenemos un mecanismo de deshidrohalogenación, para que la eliminación E2 ocurra, es necesario que el hidrógeno esté en posición anti respecto al grupo saliente.

Alquilación de Friedel-Crafts

• Corresponde a una alquilación de Friedel-Crafts. El benceno tiene unido un grupo nitro, que es un desactivador y director meta; por lo tanto, el grupo CH3CH2 se unirá en posición meta.

Adición de Halógenos

• A cada carbono del doble enlace se le une un halógeno (Br).

Oxidación de Alcoholes

Reacciones de Alquenos y Alcoholes

1. Para determinar con qué parte reacciona primero, descartamos el doble enlace, ya que solo tiene reacciones de adición.
2. El alcohol reacciona con el permanganato (KMnO4) y se oxida a aldehído y, posteriormente, a ácido carboxílico, que es el producto final.

Secuencia de oxidación: Alcohol 1° → Aldehído → Ácido Carboxílico

• Corresponde a la hidrogenación del alqueno, donde se elimina el doble enlace.
• Debemos eliminar el halógeno y formar el doble enlace, eliminando un hidrógeno vecino.