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DERIVADOS HALOGENADOS


PROFESOR: QBA MIGUEL ÁNGEL CASTRO RAMÍREZ
Los compuestos halogenados son de uso corriente en la vida
cotidiana: disolventes, insecticidas, intermedios de síntesis, etc.


No es muy común encontrar compuestos de
origen natural que sólo tengan halógenos
pero sí con otras funciones. Hay algunos
importantes (TIROSINA).




    Haluros de alquilo        Haluros de arilo       Haluros de alquenilo

    En este capítulo sólo estudiaremos los haluros de alquilo, es
    decir, los compuestos donde el halógeno está unido a un carbono
    sp3
1.- NOMENCLATURA

  En la nomenclatura de la IUPAC el halógeno se considera como un
  sustituyente, con su número localizador, de la cadena carbonada principal.
  Sólo en casos especialmente sencillos los compuestos pueden nombrarse
  como halogenuros de alquilo




        2-Bromo-2-metilpropano
        (bromuro de terc-butilo)          (2-Iodopropil)-cicloheptano




            trans-1-Bromo-2-
            clorociclohexano                 1,1,1-Trifluor-3-cloro-
                                               4,7-dimetiloctano
2.- PROPIEDADES FÍSICAS
                                                                      Electronegatividad

  Tienen las propiedades físicas que podemos esperar                         C    2.5

  para compuestos de baja polaridad, cuyas moléculas se                      F    4.0
  mantienen juntas por fuerzas de Van der Waals o por                        Cl   3.0
  atracciones dipolares débiles                                              Br   2.8
                                                                             I    2.5
 Tienen puntos de fusión y de ebullición relativamente bajos, y
 son solubles en disolventes no polares e insolubles en agua

          Punto de ebullición de algunos halogenoalcanos




                                                           Los haloalcanos tienen
                                                            puntos de ebullición
                                                              mayores que los
                                                             correspondientes
                                                                  alcanos
los halogenuros de alquilo son insolubles en agua, tal vez
porque no son capaces de establecer puentes de hidrógeno.
Son solubles en los disolventes orgánicos típicos, de baja
polaridad, como benceno, éter, cloroformo o ligroína




                                              Los haluros de alquilo
                                               son más densos que
                                                     el agua
La fortaleza del enlace C-halógeno (C-X) decrece según descendemos en el SP

                                                 Fortaleza
             Halometano    Longitud (Å)   m(D)
                                                 (kcal/mol)

               CH3F            1.39       1.81      110

               CH3Cl           1.78       1.86      85

               CH3Br           1.93       1.78      71

                CH3I           2.14       1.64      57




    El enlace C-X está
    muy polarizado y,
    por ello, el carbono
    unido al halógeno
    en un haloalcano
    es un punto
    importante de
    reactividad
3.- REACTIVIDAD
Resultado del ataque con NaOH
al (R)-2-Bromooctano puro




                                Interpretación del
                                experimento
Estos resultados permiten hacer las siguientes deducciones lógicas:
•El halógeno se ha sustituído por un grupo OH en su mayor parte.
•El halógeno se ha eliminado en una pequeña parte. Este proceso parece
complejo porque se forma una mezcla de varios alquenos u olefinas.
•La configuración del alcohol es mayoritariamente S, la contraria del haluro
de alquilo de partida. Por tanto, la reacción de sustitución se ha producido
mayoritariamente con inversión de la configuración.
•Se ha obtenido una pequeña cantidad de alcohol R, lo que sugiere que ha
ocurrido un pequeño porcentaje de racemización.
•La velocidad de reacción depende de los dos reactivos, haluro de alquilo y
nucleófilo. Ambos deben intervenir en la etapa limitante de la velocidad.
3.1.- SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA BIMOLECULAR SN2


          Formación del producto mayoritario, (S)-2-octanol




 El OH- (nucleófilo) ha atacado al carbono que soporta el halógeno (grupo
 saliente) por el lado opuesto al que se va este último. Esta es la única
 manera de producir inversión en la configuración
Sustrato            Nucleófilo             Producto              G. saliente


                           hidróxido              metanol               cloruro
    clorometano


                           metóxido            etil metil éter          ioduro
     iodoetano



                                                                       bromuro
       2-bromobutano        ioduro             2-iodobutano



                                                                        ioduro
1-iodo-2-metilpropano       cianuro         3-metilbutanonitrilo



                                                                       bromuro
 bromociclohexano         metilsulfuro     ciclohexil metil tioéter



                          amoníaco           Ioduro de 2-(4-
                                                                        ioduro
 2-iodo-4-metilpentano                      metil)pentilamonio




   bromometano           trimetilfosfina   bromuro de tetrametil-      bromuro
                                                 fosfonio
Cinética, mecanismo y estereoquímica de SN2

      La cinética de la reacción de sustitución nucleófila del (R)-2-
       bromooctano con hidróxido sódico es de segundo orden.
              Velocidad = k[ C8H17Br ][ OH- ] mol·L-1·s-1
 Una reacción que sigue tal cinética se dice que es bimolecular porque
 sugiere que ambos, sustrato y reactivo nucleófilo, intervienen en el ET
              de la reacción que da lugar a los productos.
   El ataque del nucleófilo y la expulsión del grupo saliente tienen que
                   estar sincronizados de algún modo.




                                 Estado de
                                 Transición
En el estado de transición de SN2 el carbono que sufre el ataque está
        momentáneamente pentacoordinado, en hibridación sp2
Se inicia el ataque. El nucleófilo debe aproximarse por el lado
 contrario del grupo saliente. Un orbital del nucleófilo interacciona
 con el lóbulo pequeño del orbital sp3 del carbono al que se une el
grupo saliente. Sólamente esta aproximaxión da lugar a un choque
                               efectivo.




   Se llega al estado de transición (ET), máximo de energía en el
curso de la reacción. El carbono atacado está pentacoordinado, en
     hibridación sp2. Su orbital p remanente mantiene enlaces
transitorios con el nucleófilo y el grupo saliente. Los grupos R están
                              en un plano.




 La tensión del ET se libera al desprenderse el grupo saliente. El
 carbono recupera la hibridación sp3 inicial. La configuración del
       carbono que ha sufrido la reacción se ha invertido.
Grupo saliente
 La reacción SN2 será más fácil si se efectúa sobre un sustrato que
 contiene un buen grupo saliente

     Un grupo buen saliente debe poseer una basicidad muy moderada


              Grupo          pKb         Grupo          pKb
                 I-         19.2          CN-           4.8
Buenos        RSO3-        16-19         CH3S-          4.0
                 Br-        18.7         CH3O-         -1.5
                 Cl-        16.2          HO-          -1.7
                 H2O        15.7         NH2-           -21
                 F-          10.8        CH3-          -36
            CH3COO-          9.3

            Malos                         Muy malos
¿Por qué un grupo es más o menos básico?.

Un grupo que sea capaz de acomodar su densidad electrónica será poco básico
y, por tanto, buen grupo saliente

 Los factores que aumentan la estabilidad electrónica de una especie son:

                                         Cuanto mayor es el tamaño del átomo que soporta la carga negativa, más
                                       dispersada y estable se encuentra ésta y menos básica es la especie. Este es
                                                          el factor que predomina en los haluros:
  •El tamaño                                       mayor tamaño I- > Br- > Cl- > F- menor tamaño
                                                    base débil I- < Br- < Cl- < F- base fuerte
                                                  mejor saliente I- > Br- > Cl- > F- peor saliente
                                        Comparando átomos de la misma fila del sistema periódico, cuanto mayor es
                                       la electronegatividad del átomo que soporta la carga negativa, menos básico y
                                       mejor grupo saliente (en los haluros predomina el efecto de tamaño porque de
  •La electronegatividad
                                                    uno a otro cambiamos de fila del sistema periódico).
                                                    mal saliente F- > HO- > NH2- > CH3- pésimo saliente


                                        La resonancia permite la deslocalización de la carga y su estabilización. Por
                                            ello los sulfonatos son bases muy débiles y buenos grupos salientes.
  •La deslocalización por resonancia
La reacción SN2 será más fácil si se efectúa con un buen nucleófilo
            atacante. ¿Qué hace que un nucleófilo sea bueno?.



                          Entre un par de nucleófilos que contienen el mismo átomo reactivo, la especie
                                           con carga negativa neta es la más reactiva:
•La carga




                           La nucleofilia aumenta al disminuir la electronegatividad del átomo reactivo:
•La electronegatividad




                             La solvatación, es decir, la interacción entre el nucleófilo y el disolvente,
•La solvatación                modifica e invierte incluso la relación aparente nucleofilia-basicidad.
A primera vista, nucleofilia y basicidad parecen estar directamente
relacionadas, pero:




La habilidad para ser buen grupo saliente sí se puede relacionar con la
       basicidad porque los dos son procesos termodinámicos.
         Sin embargo, la nucleofilia es un proceso cinético.
Efecto del disolvente en la SN2

      Cuanto más concentrada esté la carga en el átomo reactivo, mayor
      será en principio su nucleofilia, pero mayor su interacción con el
      disolvente, y éste actúa como pantalla disminuyendo la nucleofilia

                                  Por tanto, la naturaleza del disolvente es de
                                  primordial importancia en una reacción de
                                  sustitución nucleófila.



                   Hay dos tipos fundamentales de disolventes:

                         Tienen hidrógenos unidos a oxígeno o nitrógeno y, por ello, forman
                           enlaces de hidrógeno con el nucleófilo. Dan lugar a solvatación
     •Próticos
                           fuerte, enmascaran la nucleofilia y las reacciones se ralentizan.
                          No tienen hidrógenos unidos a oxígeno o nitrógeno y, por ello,no
                            forman enlaces de hidrógeno. La solvatación es débil y las
     •Aproticos
                                             reacciones se aceleran.
Disolvente          Carácter   Vel. relativa
                  CH3OH
                                    prótico         1
                  metanol
                 HCONH2
                                    prótico        12.5
                 formamida
               HCONHCH3
                                    prótico        45.3
              N-metilformamida
               HCON(CH3)2
             N,N-dimetilformamida   aprótico     1.2·106
                    (DMF)
La reacción se produce mucho más rapidamente en DMF, disolvente que
   no contiene hidrógenos que pueden asociarse con el disolvente. Los
hidrógenos de la formamida, su N-metilderivado y del metanol se asocian
       fuertemente por enlace de hidrógeno al cloruro, retardando
                     considerablemente la reacción.
POLAR     Disolventes   Cte. Dieléctrica a    Disolventes
            Próticos           25ºC             apróticos.

              H2O               81

             HCO2H              59

                                45              (CH3)2SO
                                                 (DMSO)
                                39               CH3CN

                                37             HCON(CH3)2
                                                 (DMF)

             CH3OH              33

                                30                HMPA

           CH3CH2OH             24

                                23              (CH3)2CO
                                                (Acetona)

           (CH3)2CHOH           18

           (CH3)3COH            11

                                 7                 THF

            CH3CO2H              6

                                 4            (C2H5)2O (éter)

                                 2            n-C5H12; C6H6;
                                                  Ccl4

NO POLAR
(APOLAR)
Efecto estéricos en la SN2
    La reacción SN2 es muy
    sensible a impedimentos
    estéricos ya que su ET es una
    bipirámide trigonal y hay, por
    tanto, cinco grupos muy
    próximos entre sí.

  El aumento de los sutituyentes en el     R1   R2       R3         krel
  carbono reaccionante ocasiona una
disminución drástica de la velocidad de    H    H        H          145
              reacción.                    H    H        CH3          1
                                           H    CH3      CH3      7.8·10-3
  El alargamiento lineal de la cadena de
  uno de los sustituyentes del carbono
reaccionante disminuye sólo ligeramente    CH3 CH3       CH3       < 5·10-4
              la velocidad.
 La ramificación de una de las cadenas
                                           H    H      CH2CH3      0.80
 sustituyentes en posición contigua al     H    H     CH2CH2CH3    0.82
centro reactivo disminuye severamente
       la velocidad de reacción.           H    H     CH(CH3)2    3.6·10-3
                                           H    H      C(CH3)3    1.3·10-5
3.2.- SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA UNIMOLECULAR SN1
   La sustitución nucleófila unimolecular (SN1) explica la formación de una
                      pequeña cantidad de (R)-2-octanol.
             ¿Cómo se obtiene la pequeña cantidad de (R)-2-octanol?
        El enlace C-Br del 2-bromooctano esta muy
     polarizado hacia el bromo, más electronegativo.
          La presencia del disolvente polar puede
       provocar la ruptura de este enlace. Los iones
      resultantes quedarán más o menos separados
                     por el disolvente.




      El carbocatión formado es plano. El carbono
          está hidridado sp2. El orbital p vacío,
     perpendicular al plano del carbocatión, puede
     ser atacado con igual probabilidad por sus dos
                        lóbulos.




       El ataque del nucleófilo por un lado u otro da
     lugar a los dos enantiómeros posibles. Como el
             ataque a un lado u otro tiene igual
       probabibilidad de darse, los enantiómeros se
       producen en igual proporción, obteniéndose
                   una mezcla racémica.
Las reacciones SN1, como la solvolisis de cloruro de terc-butilo, tienen una
                       cinética de primer orden.
                  Velocidad = k[(CH3)3CCl] mol·L-1·s-1




    Esto quiere decir que en la etapa limitante de la velocidad sólo
     interviene el haluro y no el nucleófilo, al contrario de lo que
                     ocurría en el mecanismo SN2
SN2                                         SN1


                            El carbocatión es atacado por el nucleófilo:



En la solvolisis del cloruro de terc-butilo el nucleófilo es el propio disolvente que
 colapsa con el carbocatión. Otra molécula de disolvente abstrae el protón que
                                       sobra.
Los perfiles de energía de ambos procesos SN1 y SN2 son:

                          SN1
La reacción SN1 carece de estereoespecificidad al transcurrir a través
               de un intermedio carbocatiónico plano.
                                 SN2
3.3.- COMPETENCIA ENTRE SN1 Y SN2

                          SN1                                                      SN2
    Los disolventes polares favorecen el mecanismo          Los disolventes polares dificultan el mecanismo SN2.
                          SN1.




   El intermedio carbocatión tiene una carga neta y se       El ET tiene un desarrollo de cargas mínimo y no se
    estabiliza por solvatación. El ET se parece más al     favorece especialmente por la polaridad del disolvente.
    carbocatión que a los reactivos y disfruta de esta     Sin embargo, el nucleófilo puede estar solvatado por un
                estabilización parcialmente.                   disolvente polar y dificultarse el mecanismo SN2.
   La presencia de grupos salientes buenos favorece el      La presencia de grupos salientes buenos favorece el
                    mecanismo SN1.                                           mecanismo SN2.
    La fortaleza del nucleófilo no afecta a la velocidad     La fortaleza del nucleófilo aumenta la velocidad del
                   del mecanismo SN1.                                          mecanismo SN2.
   La sustitución en el carbono reaccionante favorece        La sustitución en el carbono reaccionante impide el
                   el mecanismo SN1.                                           mecanismo SN2.
Los carbocationes, al igual que los radicales, tienen mayor estabilidad a medida
                            que son más sustituídos.
La razón es la misma que para los radicales:




  Los orbitales s enlazantes vecinos al orbital p
vacío pueden dar lugar a un solapamiento lateral
  distorsionado (parecido al de un enlace p pero
   mucho menos efectivo) y deslocalizar así el
  defecto de densidad electrónica. Cuantos más
        enlaces s haya alrededor del centro
 carbocatiónico, mayor será la estabilización. De
 esta forma tan sencilla entendemos por qué un
   carbocatión terciario es el menos inestable.
La proporción de moléculas que reaccionarán según los mecanismos
 SN1 ó SN2, con las implicaciones estereoquímicas que ello conlleva
       (racemización o inversión), depende de su estructura:

        R-X                          SN1                                   SN2
                                                                Muy rápida con buenos
       metil             Nunca se da en disolución.           nucleófilos y buenos grupos
                                                                        salientes.
                                                            Igual al anterior. Difícil cuando el
      primario           Nunca se da en disolución.
                                                           carbono contiguo está ramificado.
                                                              Lenta. Se acelera con una
                       Lenta. Se acelera con un buen
                                                            concen-tración alta de un buen
     secundario        grupo saliente y en disolventes
                                                              nucleófilo y en disolventes
                                  próticos.
                                                                       apróticos.
                          Muy rápida, sobre todo en
      terciario       disolventes polares próticos y con        Extremadamente lenta.
                          buenos grupos salientes.
3.4.- ELIMINACIÓN UNIMOLECULAR E1

¿Cómo se produjeron las olefinas en el experimento que venimos comentando?
 El carbocatión puede sufrir otro proceso alternativo:




   El nucleófilo, actuando como base, puede extraer un protón del carbono
             adyacente al carbocatión, dando lugar a una olefina.
Evoluciones posibles del carbocatión




La proporción entre sustitución y eliminación no depende del grupo saliente
porque el carbocatión formado es el mismo, pero sí de la relación basicidad-
nucleofilia de la base-nucleófilo atacante.
Cualquier hidrógeno contiguo al carbono que soporta el grupo saliente
puede participar en la reacción E1. Por tanto, en el carbocatión generado a
partir del 2-bromooctano se pueden obtener dos olefinas, el 1- y el 2-octeno




                                                                   Mayor
                                                                 proporción
3.5.- ELIMINACIÓN BIMOLECULAR E2

                                     La eliminación bimolecular E2
                                     transcurre sin intermedios y consta
                                     de un único ET, en el que la base
                                     abstrae el protón, el grupo saliente se
                                     va y los dos carbonos implicados se
                                     rehibridan desde la sp3 a la sp2.




                                            La reacción E2 tiene lugar con una
  La cinética depende del haluro y          estereoquímica definida: el grupo
  de la base/nucleófilo y es, por           saliente y el hidrógeno sobre el
  tanto, de segundo orden. La               carbono en posición contigua han
  reacción E2 es bimolecular                de estar en disposición
                                            antiperiplanar
3.6.- COMPETENCIA SUSTITUCIÓN-ELIMINACIÓN




     El camino más rápido y, por tanto, el que prevalezca será el que
     conlleve el estado de transición más bajo en energía.

                La altura relativa de los ET depende de:
                a) la estructura del producto de partida
                b) la nucleofilia-basicidad del nucleófilo-base
                c) la polaridad del disolvente.
Reglas generales sustitución-eliminación


                                                                                    Nu fuerte
                           Nu débil        Nu fuerte             Nu fuerte
                                                                                  Base fuerte
                          Base débil       Base débil           Base fuerte
                                                                                  (impedidos)

                                         I-, Br-, RS-, N3-,   HO-, CH3O-, EtO-,     (CH3)3CO-,
  Grupo saliente          H2O, ROH
                                           RCOO-, PR3               H2N-          [(CH3)2CH]2N-

       Metil             No reacciona          SN2                  SN2               SN2

   Primario no
                         No reacciona          SN2                  SN2                E2
    impedido

Primario ramificado      No reacciona       SN2 lenta                E2                E2

                                                                   SN2
   Secundario            SN1 lenta, E1         SN2                                     E2
                                                                SN1, E1, E2

     Terciario             SN1, E1           SN1, E1                 E2                E2



En el caso de los nucleófilos HO-, CH3O-, EtO-, H2N-,(CH3)3CO-, el disolvente
suele ser el correspondiente ácido conjugado. En los demás casos se supone
un disolvente polar aprótico como la dimetilformamida, el dimetilsulfóxido o la
acetona.
3.7.- EJEMPLOS
                    Reacción entre halogenoalcanos y el ión hidróxido
                                              Nucleófilo fuerte-Base fuerte


                                  Tipo de               Sustitución o
                                  halogenoalcano        eliminación
                                  primario              Sólo sustitución
                                                        Ambas sustitución y
                                  secundario
                                                        eliminación
                                  terciario             Sólo eliminación


 Calentamiento a reflujo en mezcla 50% de etanol                     Calentamiento a reflujo con una disolución
 y agua                                                              concentrada de NaOH o KOH en etanol. El propeno
                                                                     pasa por el condensador (gas) y debe ser recogido
                                                                     posteriormente




      La proporción de agua en el disolvente.                         Altas temperaturas favorecen la eliminación
      •Agua favorece la sustitución
      •Etanol favorece la eliminación
                                                                  Altas concentración de NaOH favorece la eliminación
Reacción entre halogenoalcanos y el ión CN-
                                 Nucleófilo fuerte-Base media


                         Halogenoalcanos primarios: SN2




Calentamiento a reflujo con una disolución de cianuro de sodio o potasio en
etanol (no usar agua)
El halógeno es reemplazado por el grupo –CN dando lugar a un nitrilo




          Esta reacción permite alargar la cadena carbonada,
          además resulta fácil cambiar el grupo CN situado al final
          de la cadena dando lugar a otras funciones orgánicas
Halogenoalcanos secundarios SN1 y SN2




Halogenoalcanos terciarios SN1
Reacción entre halogenoalcanos y agua
          Nucleófilo Débil-Base Débil


  Halogenoalcanos primarios SN2


                          Sustitución lenta del halógeno por OH dando lugar a
                          un alcohol



                                                    Lenta, el agua es un
                                                    nucleófilo débil y una base
                                                    débil
Halogenoalcanos terciarios SN1

Calentamiento a reflujo con agua. La reacción es mucho más rápida que en los halogenoalcanos primarios
Reacción entre halogenoalcanos y amoniaco
El halogenoalcano es calentado con una solución concentrada de amoniaco en etanol (recipiente cerrado)

                           Halogenoalcanos primarios SN2



 Formación del bromuro de etilamonio                                  Formación de la amina




Mecanismo:
1era etapa: SN2




 2da etapa:
 equilibrio




                                               Problema: la etilamina puede atacar al bromoetano
Halogenoalcanos terciarios SN1




Halogenoalcanos secundarios SN1 y SN2
3.7.- REACCIÓN CON METALES ACTIVOS



     R3C-X + 2Li   ——>   R3C-Li + LiX      Reactivo alquil litio

     R3C-X + Mg    ——>   R3C-MgX   Reactivo de Grignard




                                        Carbono con gran carácter nucleofílico y básico
Preparación de reactivos de Grignard (RMgX)

Se adiciona el halogenoalcano sobre pequeñas cantidades de magnesio en un matraz que contiene dietiléter. La
mezcla se calienta a reflejo y posteriormente se enfría sobre agua durante 20 o 30 minutos




         Los metales son insolubles en disolventes orgánicos, por ello estas reacciones son
         heterogéneas. Las condiciones para que tengan lugar son:
         Primero, el metal debe estar limpio y finamente dividido para proporcionar gran
         superficie de reacción.
         Segundo, debe usarse un disolvente adecuado. En la formación de laquil litio debe
         usarse pentano, hexano o etiléter. En la sístesis de reactivos de Grignard puede usarse
         etiléter o THF .
         Tercero, como el compuesto organometálico es muy reactivo deben evitarse
         contaminates tales como el agua, alcoholes y oxígeno.
Usos de los reactivos de Grignard


                                                Reacciona con CO2 para dar ácidos carboxílicos
Reacciona con agua para dar alcanos             con un carbono adicional
Reacciona con compuestos carbonílicos para dar alcoholes



Adición al doble
enlace




 Hidrólisis




              El alcohol formado depende del compuesto carbonílico utilizado
•Cambiando el reactivo Grignard podemos cambiar el grupo CH3CH2 por otros grupos alquilo
•Cambiando la naturaleza del aldehido podemos cambiar el grupo CH3 por otro grupo alquilo
que estuvieran en el aldehido original




•Cambiando el reactivo Grignard podemos cambiar el grupo CH3CH2 por otros grupos alquilo
•Cambiando la naturaleza de la cetona podemos cambiar los grupos CH3 por otros grupos
alquilo que estuvieran en la cetona original
4.- SINTESIS DE HALUROS DE ALQUILO
4.1.- SUSTITUCIÓN DE ALCOHOLES




   El grupo hidroxilo es un
     mal grupo saliente:




    Es necesario tratar
    el alcohol
    previamente con un
    ácido para que se
    protone y el grupo
    saliente sea, en
    realidad, una
    molécula de agua:
La fuerte polarización del enlace C-O que provoca la protonación hace que se debilite, facilitando
 la ruptura heterolítica espontánea. Por ello el mecanismo más probable es el unimolecular. Como
           es habitual, la eliminación siempre estará en competencia con la sustitución:


        Ion alquiloxonio           Nucleófilo fuerte (Br-, I-)   Nucleófilo débil (Cl-, HSO4-)

 primario
                                              SN2                       SN2 lenta, E1


 secundario
                                              SN1                             E1


 terciario
                                            SN1, E1                           E1



La muy probable producción del carbocatión plantea problemas de transposición, es decir, la
obtención de productos inesperados.
Transposición de carbocationes
                 La reacción siguiente tiene un resultado sorpresa:




     Se ha
producido una
 transposición
de hidrógeno a
   través del
  mecanismo
   siguiente:
Recordemos que la estabilidad relativa de carbocationes es:
         Terciario > Secundario > Primario
También pueden producirse migraciones de grupos alquilo:
La conversión haluro de alquilo/alcohol es reversible y el
  desplazamiento del equilibrio dependerá de qué reactivo se
                    encuentra en exceso:




Reactivos útiles para la sustitución de alcoholes por halógeno:
•Cloruro de tionilo (Cl2SO):
•Tribromuro de fósforo (PBr3)
•Cloruro de tionilo (Cl2SO):




Tribromuro de fósforo (PBr3):
4.2.- ADICIÓN A ALQUENOS

HALUROS DE HIDRÓGENO
Los haluros de hidrógeno sufren ruptura heterolítica con facilidad. El protón resultante es fuertemente
electrófilo y es atacado por el doble enlace, formándose un carbocatión (¡el menos inestable posible!),
con el que colapsa el anión haluro:
Regla de Markovnikov: El protón del haluro de hidrógeno se une al
carbono menos sustituído.


                                                 Cualquiera de los cuatro
                                                 haluros de hidrógeno (HI,
                                                    HBr, HCl ó HF) da la
                                                      reacción que es
                                                     regioselectiva: El
                                                producto formado depende
                                                de la estabilidad relativa de
                                                     los carbocationes
                                                        intermedios.
                                                La protonación inicial de la
                                                   olefina se produce de
                                                 forma que se obtenga el
                                                    carbocatión menos
                                                          inestable.
Pero, ¿qué ocurre si en el medio de reacción agregamos un peróxido?.




                                                La regioquímica de la reacción
                                               cambia. El mecanismo debe ser,
                                                      por tanto, diferente




El mecanismo de esta reacción no transcurre mediante carbocationes
sino a través de radicales libres.
HALÓGENOS

  La nube p del doble enlace puede provocar la ruptura heterolítica de la molécula de bromo,
  formándose un intermedio reactivo con estructura de catión heterociclopropano, que se abre
  por ataque del contraión haluro, dando lugar a un dihaloderivado vecinal de estereoquímica
  anti.




                       La reacción sólo tiene utilidad práctica con Cl2 y Br2.

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DERIVADOS HALOGENADOS

  • 1. DERIVADOS HALOGENADOS PROFESOR: QBA MIGUEL ÁNGEL CASTRO RAMÍREZ
  • 2. Los compuestos halogenados son de uso corriente en la vida cotidiana: disolventes, insecticidas, intermedios de síntesis, etc. No es muy común encontrar compuestos de origen natural que sólo tengan halógenos pero sí con otras funciones. Hay algunos importantes (TIROSINA). Haluros de alquilo Haluros de arilo Haluros de alquenilo En este capítulo sólo estudiaremos los haluros de alquilo, es decir, los compuestos donde el halógeno está unido a un carbono sp3
  • 3. 1.- NOMENCLATURA En la nomenclatura de la IUPAC el halógeno se considera como un sustituyente, con su número localizador, de la cadena carbonada principal. Sólo en casos especialmente sencillos los compuestos pueden nombrarse como halogenuros de alquilo 2-Bromo-2-metilpropano (bromuro de terc-butilo) (2-Iodopropil)-cicloheptano trans-1-Bromo-2- clorociclohexano 1,1,1-Trifluor-3-cloro- 4,7-dimetiloctano
  • 4. 2.- PROPIEDADES FÍSICAS Electronegatividad Tienen las propiedades físicas que podemos esperar C 2.5 para compuestos de baja polaridad, cuyas moléculas se F 4.0 mantienen juntas por fuerzas de Van der Waals o por Cl 3.0 atracciones dipolares débiles Br 2.8 I 2.5 Tienen puntos de fusión y de ebullición relativamente bajos, y son solubles en disolventes no polares e insolubles en agua Punto de ebullición de algunos halogenoalcanos Los haloalcanos tienen puntos de ebullición mayores que los correspondientes alcanos
  • 5. los halogenuros de alquilo son insolubles en agua, tal vez porque no son capaces de establecer puentes de hidrógeno. Son solubles en los disolventes orgánicos típicos, de baja polaridad, como benceno, éter, cloroformo o ligroína Los haluros de alquilo son más densos que el agua
  • 6. La fortaleza del enlace C-halógeno (C-X) decrece según descendemos en el SP Fortaleza Halometano Longitud (Å) m(D) (kcal/mol) CH3F 1.39 1.81 110 CH3Cl 1.78 1.86 85 CH3Br 1.93 1.78 71 CH3I 2.14 1.64 57 El enlace C-X está muy polarizado y, por ello, el carbono unido al halógeno en un haloalcano es un punto importante de reactividad
  • 8. Resultado del ataque con NaOH al (R)-2-Bromooctano puro Interpretación del experimento
  • 9. Estos resultados permiten hacer las siguientes deducciones lógicas: •El halógeno se ha sustituído por un grupo OH en su mayor parte. •El halógeno se ha eliminado en una pequeña parte. Este proceso parece complejo porque se forma una mezcla de varios alquenos u olefinas. •La configuración del alcohol es mayoritariamente S, la contraria del haluro de alquilo de partida. Por tanto, la reacción de sustitución se ha producido mayoritariamente con inversión de la configuración. •Se ha obtenido una pequeña cantidad de alcohol R, lo que sugiere que ha ocurrido un pequeño porcentaje de racemización. •La velocidad de reacción depende de los dos reactivos, haluro de alquilo y nucleófilo. Ambos deben intervenir en la etapa limitante de la velocidad.
  • 10. 3.1.- SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA BIMOLECULAR SN2 Formación del producto mayoritario, (S)-2-octanol El OH- (nucleófilo) ha atacado al carbono que soporta el halógeno (grupo saliente) por el lado opuesto al que se va este último. Esta es la única manera de producir inversión en la configuración
  • 11. Sustrato Nucleófilo Producto G. saliente hidróxido metanol cloruro clorometano metóxido etil metil éter ioduro iodoetano bromuro 2-bromobutano ioduro 2-iodobutano ioduro 1-iodo-2-metilpropano cianuro 3-metilbutanonitrilo bromuro bromociclohexano metilsulfuro ciclohexil metil tioéter amoníaco Ioduro de 2-(4- ioduro 2-iodo-4-metilpentano metil)pentilamonio bromometano trimetilfosfina bromuro de tetrametil- bromuro fosfonio
  • 12. Cinética, mecanismo y estereoquímica de SN2 La cinética de la reacción de sustitución nucleófila del (R)-2- bromooctano con hidróxido sódico es de segundo orden. Velocidad = k[ C8H17Br ][ OH- ] mol·L-1·s-1 Una reacción que sigue tal cinética se dice que es bimolecular porque sugiere que ambos, sustrato y reactivo nucleófilo, intervienen en el ET de la reacción que da lugar a los productos. El ataque del nucleófilo y la expulsión del grupo saliente tienen que estar sincronizados de algún modo. Estado de Transición
  • 13. En el estado de transición de SN2 el carbono que sufre el ataque está momentáneamente pentacoordinado, en hibridación sp2
  • 14. Se inicia el ataque. El nucleófilo debe aproximarse por el lado contrario del grupo saliente. Un orbital del nucleófilo interacciona con el lóbulo pequeño del orbital sp3 del carbono al que se une el grupo saliente. Sólamente esta aproximaxión da lugar a un choque efectivo. Se llega al estado de transición (ET), máximo de energía en el curso de la reacción. El carbono atacado está pentacoordinado, en hibridación sp2. Su orbital p remanente mantiene enlaces transitorios con el nucleófilo y el grupo saliente. Los grupos R están en un plano. La tensión del ET se libera al desprenderse el grupo saliente. El carbono recupera la hibridación sp3 inicial. La configuración del carbono que ha sufrido la reacción se ha invertido.
  • 15. Grupo saliente La reacción SN2 será más fácil si se efectúa sobre un sustrato que contiene un buen grupo saliente Un grupo buen saliente debe poseer una basicidad muy moderada Grupo pKb Grupo pKb I- 19.2 CN- 4.8 Buenos RSO3- 16-19 CH3S- 4.0 Br- 18.7 CH3O- -1.5 Cl- 16.2 HO- -1.7 H2O 15.7 NH2- -21 F- 10.8 CH3- -36 CH3COO- 9.3 Malos Muy malos
  • 16. ¿Por qué un grupo es más o menos básico?. Un grupo que sea capaz de acomodar su densidad electrónica será poco básico y, por tanto, buen grupo saliente Los factores que aumentan la estabilidad electrónica de una especie son: Cuanto mayor es el tamaño del átomo que soporta la carga negativa, más dispersada y estable se encuentra ésta y menos básica es la especie. Este es el factor que predomina en los haluros: •El tamaño mayor tamaño I- > Br- > Cl- > F- menor tamaño base débil I- < Br- < Cl- < F- base fuerte mejor saliente I- > Br- > Cl- > F- peor saliente Comparando átomos de la misma fila del sistema periódico, cuanto mayor es la electronegatividad del átomo que soporta la carga negativa, menos básico y mejor grupo saliente (en los haluros predomina el efecto de tamaño porque de •La electronegatividad uno a otro cambiamos de fila del sistema periódico). mal saliente F- > HO- > NH2- > CH3- pésimo saliente La resonancia permite la deslocalización de la carga y su estabilización. Por ello los sulfonatos son bases muy débiles y buenos grupos salientes. •La deslocalización por resonancia
  • 17. La reacción SN2 será más fácil si se efectúa con un buen nucleófilo atacante. ¿Qué hace que un nucleófilo sea bueno?. Entre un par de nucleófilos que contienen el mismo átomo reactivo, la especie con carga negativa neta es la más reactiva: •La carga La nucleofilia aumenta al disminuir la electronegatividad del átomo reactivo: •La electronegatividad La solvatación, es decir, la interacción entre el nucleófilo y el disolvente, •La solvatación modifica e invierte incluso la relación aparente nucleofilia-basicidad.
  • 18. A primera vista, nucleofilia y basicidad parecen estar directamente relacionadas, pero: La habilidad para ser buen grupo saliente sí se puede relacionar con la basicidad porque los dos son procesos termodinámicos. Sin embargo, la nucleofilia es un proceso cinético.
  • 19. Efecto del disolvente en la SN2 Cuanto más concentrada esté la carga en el átomo reactivo, mayor será en principio su nucleofilia, pero mayor su interacción con el disolvente, y éste actúa como pantalla disminuyendo la nucleofilia Por tanto, la naturaleza del disolvente es de primordial importancia en una reacción de sustitución nucleófila. Hay dos tipos fundamentales de disolventes: Tienen hidrógenos unidos a oxígeno o nitrógeno y, por ello, forman enlaces de hidrógeno con el nucleófilo. Dan lugar a solvatación •Próticos fuerte, enmascaran la nucleofilia y las reacciones se ralentizan. No tienen hidrógenos unidos a oxígeno o nitrógeno y, por ello,no forman enlaces de hidrógeno. La solvatación es débil y las •Aproticos reacciones se aceleran.
  • 20. Disolvente Carácter Vel. relativa CH3OH prótico 1 metanol HCONH2 prótico 12.5 formamida HCONHCH3 prótico 45.3 N-metilformamida HCON(CH3)2 N,N-dimetilformamida aprótico 1.2·106 (DMF) La reacción se produce mucho más rapidamente en DMF, disolvente que no contiene hidrógenos que pueden asociarse con el disolvente. Los hidrógenos de la formamida, su N-metilderivado y del metanol se asocian fuertemente por enlace de hidrógeno al cloruro, retardando considerablemente la reacción.
  • 21. POLAR Disolventes Cte. Dieléctrica a Disolventes Próticos 25ºC apróticos. H2O 81 HCO2H 59 45 (CH3)2SO (DMSO) 39 CH3CN 37 HCON(CH3)2 (DMF) CH3OH 33 30 HMPA CH3CH2OH 24 23 (CH3)2CO (Acetona) (CH3)2CHOH 18 (CH3)3COH 11 7 THF CH3CO2H 6 4 (C2H5)2O (éter) 2 n-C5H12; C6H6; Ccl4 NO POLAR (APOLAR)
  • 22. Efecto estéricos en la SN2 La reacción SN2 es muy sensible a impedimentos estéricos ya que su ET es una bipirámide trigonal y hay, por tanto, cinco grupos muy próximos entre sí. El aumento de los sutituyentes en el R1 R2 R3 krel carbono reaccionante ocasiona una disminución drástica de la velocidad de H H H 145 reacción. H H CH3 1 H CH3 CH3 7.8·10-3 El alargamiento lineal de la cadena de uno de los sustituyentes del carbono reaccionante disminuye sólo ligeramente CH3 CH3 CH3 < 5·10-4 la velocidad. La ramificación de una de las cadenas H H CH2CH3 0.80 sustituyentes en posición contigua al H H CH2CH2CH3 0.82 centro reactivo disminuye severamente la velocidad de reacción. H H CH(CH3)2 3.6·10-3 H H C(CH3)3 1.3·10-5
  • 23. 3.2.- SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA UNIMOLECULAR SN1 La sustitución nucleófila unimolecular (SN1) explica la formación de una pequeña cantidad de (R)-2-octanol. ¿Cómo se obtiene la pequeña cantidad de (R)-2-octanol? El enlace C-Br del 2-bromooctano esta muy polarizado hacia el bromo, más electronegativo. La presencia del disolvente polar puede provocar la ruptura de este enlace. Los iones resultantes quedarán más o menos separados por el disolvente. El carbocatión formado es plano. El carbono está hidridado sp2. El orbital p vacío, perpendicular al plano del carbocatión, puede ser atacado con igual probabilidad por sus dos lóbulos. El ataque del nucleófilo por un lado u otro da lugar a los dos enantiómeros posibles. Como el ataque a un lado u otro tiene igual probabibilidad de darse, los enantiómeros se producen en igual proporción, obteniéndose una mezcla racémica.
  • 24. Las reacciones SN1, como la solvolisis de cloruro de terc-butilo, tienen una cinética de primer orden. Velocidad = k[(CH3)3CCl] mol·L-1·s-1 Esto quiere decir que en la etapa limitante de la velocidad sólo interviene el haluro y no el nucleófilo, al contrario de lo que ocurría en el mecanismo SN2
  • 25. SN2 SN1 El carbocatión es atacado por el nucleófilo: En la solvolisis del cloruro de terc-butilo el nucleófilo es el propio disolvente que colapsa con el carbocatión. Otra molécula de disolvente abstrae el protón que sobra.
  • 26. Los perfiles de energía de ambos procesos SN1 y SN2 son: SN1
  • 27. La reacción SN1 carece de estereoespecificidad al transcurrir a través de un intermedio carbocatiónico plano. SN2
  • 28. 3.3.- COMPETENCIA ENTRE SN1 Y SN2 SN1 SN2 Los disolventes polares favorecen el mecanismo Los disolventes polares dificultan el mecanismo SN2. SN1. El intermedio carbocatión tiene una carga neta y se El ET tiene un desarrollo de cargas mínimo y no se estabiliza por solvatación. El ET se parece más al favorece especialmente por la polaridad del disolvente. carbocatión que a los reactivos y disfruta de esta Sin embargo, el nucleófilo puede estar solvatado por un estabilización parcialmente. disolvente polar y dificultarse el mecanismo SN2. La presencia de grupos salientes buenos favorece el La presencia de grupos salientes buenos favorece el mecanismo SN1. mecanismo SN2. La fortaleza del nucleófilo no afecta a la velocidad La fortaleza del nucleófilo aumenta la velocidad del del mecanismo SN1. mecanismo SN2. La sustitución en el carbono reaccionante favorece La sustitución en el carbono reaccionante impide el el mecanismo SN1. mecanismo SN2.
  • 29. Los carbocationes, al igual que los radicales, tienen mayor estabilidad a medida que son más sustituídos.
  • 30. La razón es la misma que para los radicales: Los orbitales s enlazantes vecinos al orbital p vacío pueden dar lugar a un solapamiento lateral distorsionado (parecido al de un enlace p pero mucho menos efectivo) y deslocalizar así el defecto de densidad electrónica. Cuantos más enlaces s haya alrededor del centro carbocatiónico, mayor será la estabilización. De esta forma tan sencilla entendemos por qué un carbocatión terciario es el menos inestable.
  • 31. La proporción de moléculas que reaccionarán según los mecanismos SN1 ó SN2, con las implicaciones estereoquímicas que ello conlleva (racemización o inversión), depende de su estructura: R-X SN1 SN2 Muy rápida con buenos metil Nunca se da en disolución. nucleófilos y buenos grupos salientes. Igual al anterior. Difícil cuando el primario Nunca se da en disolución. carbono contiguo está ramificado. Lenta. Se acelera con una Lenta. Se acelera con un buen concen-tración alta de un buen secundario grupo saliente y en disolventes nucleófilo y en disolventes próticos. apróticos. Muy rápida, sobre todo en terciario disolventes polares próticos y con Extremadamente lenta. buenos grupos salientes.
  • 32. 3.4.- ELIMINACIÓN UNIMOLECULAR E1 ¿Cómo se produjeron las olefinas en el experimento que venimos comentando? El carbocatión puede sufrir otro proceso alternativo: El nucleófilo, actuando como base, puede extraer un protón del carbono adyacente al carbocatión, dando lugar a una olefina.
  • 33. Evoluciones posibles del carbocatión La proporción entre sustitución y eliminación no depende del grupo saliente porque el carbocatión formado es el mismo, pero sí de la relación basicidad- nucleofilia de la base-nucleófilo atacante.
  • 34. Cualquier hidrógeno contiguo al carbono que soporta el grupo saliente puede participar en la reacción E1. Por tanto, en el carbocatión generado a partir del 2-bromooctano se pueden obtener dos olefinas, el 1- y el 2-octeno Mayor proporción
  • 35. 3.5.- ELIMINACIÓN BIMOLECULAR E2 La eliminación bimolecular E2 transcurre sin intermedios y consta de un único ET, en el que la base abstrae el protón, el grupo saliente se va y los dos carbonos implicados se rehibridan desde la sp3 a la sp2. La reacción E2 tiene lugar con una La cinética depende del haluro y estereoquímica definida: el grupo de la base/nucleófilo y es, por saliente y el hidrógeno sobre el tanto, de segundo orden. La carbono en posición contigua han reacción E2 es bimolecular de estar en disposición antiperiplanar
  • 36. 3.6.- COMPETENCIA SUSTITUCIÓN-ELIMINACIÓN El camino más rápido y, por tanto, el que prevalezca será el que conlleve el estado de transición más bajo en energía. La altura relativa de los ET depende de: a) la estructura del producto de partida b) la nucleofilia-basicidad del nucleófilo-base c) la polaridad del disolvente.
  • 37. Reglas generales sustitución-eliminación Nu fuerte Nu débil Nu fuerte Nu fuerte Base fuerte Base débil Base débil Base fuerte (impedidos) I-, Br-, RS-, N3-, HO-, CH3O-, EtO-, (CH3)3CO-, Grupo saliente H2O, ROH RCOO-, PR3 H2N- [(CH3)2CH]2N- Metil No reacciona SN2 SN2 SN2 Primario no No reacciona SN2 SN2 E2 impedido Primario ramificado No reacciona SN2 lenta E2 E2 SN2 Secundario SN1 lenta, E1 SN2 E2 SN1, E1, E2 Terciario SN1, E1 SN1, E1 E2 E2 En el caso de los nucleófilos HO-, CH3O-, EtO-, H2N-,(CH3)3CO-, el disolvente suele ser el correspondiente ácido conjugado. En los demás casos se supone un disolvente polar aprótico como la dimetilformamida, el dimetilsulfóxido o la acetona.
  • 38. 3.7.- EJEMPLOS Reacción entre halogenoalcanos y el ión hidróxido Nucleófilo fuerte-Base fuerte Tipo de Sustitución o halogenoalcano eliminación primario Sólo sustitución Ambas sustitución y secundario eliminación terciario Sólo eliminación Calentamiento a reflujo en mezcla 50% de etanol Calentamiento a reflujo con una disolución y agua concentrada de NaOH o KOH en etanol. El propeno pasa por el condensador (gas) y debe ser recogido posteriormente La proporción de agua en el disolvente. Altas temperaturas favorecen la eliminación •Agua favorece la sustitución •Etanol favorece la eliminación Altas concentración de NaOH favorece la eliminación
  • 39. Reacción entre halogenoalcanos y el ión CN- Nucleófilo fuerte-Base media Halogenoalcanos primarios: SN2 Calentamiento a reflujo con una disolución de cianuro de sodio o potasio en etanol (no usar agua) El halógeno es reemplazado por el grupo –CN dando lugar a un nitrilo Esta reacción permite alargar la cadena carbonada, además resulta fácil cambiar el grupo CN situado al final de la cadena dando lugar a otras funciones orgánicas
  • 40. Halogenoalcanos secundarios SN1 y SN2 Halogenoalcanos terciarios SN1
  • 41. Reacción entre halogenoalcanos y agua Nucleófilo Débil-Base Débil Halogenoalcanos primarios SN2 Sustitución lenta del halógeno por OH dando lugar a un alcohol Lenta, el agua es un nucleófilo débil y una base débil
  • 42. Halogenoalcanos terciarios SN1 Calentamiento a reflujo con agua. La reacción es mucho más rápida que en los halogenoalcanos primarios
  • 43. Reacción entre halogenoalcanos y amoniaco El halogenoalcano es calentado con una solución concentrada de amoniaco en etanol (recipiente cerrado) Halogenoalcanos primarios SN2 Formación del bromuro de etilamonio Formación de la amina Mecanismo: 1era etapa: SN2 2da etapa: equilibrio Problema: la etilamina puede atacar al bromoetano
  • 45. 3.7.- REACCIÓN CON METALES ACTIVOS R3C-X + 2Li ——> R3C-Li + LiX Reactivo alquil litio R3C-X + Mg ——> R3C-MgX Reactivo de Grignard Carbono con gran carácter nucleofílico y básico
  • 46. Preparación de reactivos de Grignard (RMgX) Se adiciona el halogenoalcano sobre pequeñas cantidades de magnesio en un matraz que contiene dietiléter. La mezcla se calienta a reflejo y posteriormente se enfría sobre agua durante 20 o 30 minutos Los metales son insolubles en disolventes orgánicos, por ello estas reacciones son heterogéneas. Las condiciones para que tengan lugar son: Primero, el metal debe estar limpio y finamente dividido para proporcionar gran superficie de reacción. Segundo, debe usarse un disolvente adecuado. En la formación de laquil litio debe usarse pentano, hexano o etiléter. En la sístesis de reactivos de Grignard puede usarse etiléter o THF . Tercero, como el compuesto organometálico es muy reactivo deben evitarse contaminates tales como el agua, alcoholes y oxígeno.
  • 47. Usos de los reactivos de Grignard Reacciona con CO2 para dar ácidos carboxílicos Reacciona con agua para dar alcanos con un carbono adicional
  • 48. Reacciona con compuestos carbonílicos para dar alcoholes Adición al doble enlace Hidrólisis El alcohol formado depende del compuesto carbonílico utilizado
  • 49. •Cambiando el reactivo Grignard podemos cambiar el grupo CH3CH2 por otros grupos alquilo •Cambiando la naturaleza del aldehido podemos cambiar el grupo CH3 por otro grupo alquilo que estuvieran en el aldehido original •Cambiando el reactivo Grignard podemos cambiar el grupo CH3CH2 por otros grupos alquilo •Cambiando la naturaleza de la cetona podemos cambiar los grupos CH3 por otros grupos alquilo que estuvieran en la cetona original
  • 50. 4.- SINTESIS DE HALUROS DE ALQUILO
  • 51. 4.1.- SUSTITUCIÓN DE ALCOHOLES El grupo hidroxilo es un mal grupo saliente: Es necesario tratar el alcohol previamente con un ácido para que se protone y el grupo saliente sea, en realidad, una molécula de agua:
  • 52. La fuerte polarización del enlace C-O que provoca la protonación hace que se debilite, facilitando la ruptura heterolítica espontánea. Por ello el mecanismo más probable es el unimolecular. Como es habitual, la eliminación siempre estará en competencia con la sustitución: Ion alquiloxonio Nucleófilo fuerte (Br-, I-) Nucleófilo débil (Cl-, HSO4-) primario SN2 SN2 lenta, E1 secundario SN1 E1 terciario SN1, E1 E1 La muy probable producción del carbocatión plantea problemas de transposición, es decir, la obtención de productos inesperados.
  • 53. Transposición de carbocationes La reacción siguiente tiene un resultado sorpresa: Se ha producido una transposición de hidrógeno a través del mecanismo siguiente:
  • 54. Recordemos que la estabilidad relativa de carbocationes es: Terciario > Secundario > Primario
  • 55. También pueden producirse migraciones de grupos alquilo:
  • 56. La conversión haluro de alquilo/alcohol es reversible y el desplazamiento del equilibrio dependerá de qué reactivo se encuentra en exceso: Reactivos útiles para la sustitución de alcoholes por halógeno: •Cloruro de tionilo (Cl2SO): •Tribromuro de fósforo (PBr3)
  • 57. •Cloruro de tionilo (Cl2SO): Tribromuro de fósforo (PBr3):
  • 58. 4.2.- ADICIÓN A ALQUENOS HALUROS DE HIDRÓGENO Los haluros de hidrógeno sufren ruptura heterolítica con facilidad. El protón resultante es fuertemente electrófilo y es atacado por el doble enlace, formándose un carbocatión (¡el menos inestable posible!), con el que colapsa el anión haluro:
  • 59. Regla de Markovnikov: El protón del haluro de hidrógeno se une al carbono menos sustituído. Cualquiera de los cuatro haluros de hidrógeno (HI, HBr, HCl ó HF) da la reacción que es regioselectiva: El producto formado depende de la estabilidad relativa de los carbocationes intermedios. La protonación inicial de la olefina se produce de forma que se obtenga el carbocatión menos inestable.
  • 60. Pero, ¿qué ocurre si en el medio de reacción agregamos un peróxido?. La regioquímica de la reacción cambia. El mecanismo debe ser, por tanto, diferente El mecanismo de esta reacción no transcurre mediante carbocationes sino a través de radicales libres.
  • 61. HALÓGENOS La nube p del doble enlace puede provocar la ruptura heterolítica de la molécula de bromo, formándose un intermedio reactivo con estructura de catión heterociclopropano, que se abre por ataque del contraión haluro, dando lugar a un dihaloderivado vecinal de estereoquímica anti. La reacción sólo tiene utilidad práctica con Cl2 y Br2.