Sin ttulo de diapositiva

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Reacciones de Nucleofilos con Compuestos
Carbonílicos
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Las reacciones de los compuestos carbonilicos son
de las mas útiles en Q. Orgánica El grupo C0O
esta presente en aldehidos, cetonas, ácidos y
derivados (esteres, anhidridos, amidas, etc.)
Unión no directa del grupo CO y del
nucleófogo R. de adición o condensación
Unión directa del grupo CO y del nucleófogo R.
de sustitución de X
Las reacciones suponen el ataque de un nucleófilo
Y-H al carbono CO
En ciertos casos la complejación de un
electrófilo ( ej. H) al par de e- del oxigeno
lleva a una catálisis electrófila
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1. MODOS DEL ATAQUE INICIAL DEL NUCLEOFILO (Y-H)
AL GRUPO CO
1.1 Adicion de Y-H no catalizada
Formación de un intermedio zwiterionico
tetraédrico Su vida media depende de la
naturaleza de Y, R y X La ruta seguida depende
de la naturaleza del compuesto carbonílico y de
la naturaleza de YH
1.2.. Adicón de Y-H catalizada por ácidos
La presencia de un ácido protónico lleva a la
formación del compuesto carbonílico protonado el
cual actúa como un reactivo mucho más
electrófilo . Las condiciones deben ser tales
que produzcan la protonación del compuesto
carbonílico pero no la protonación total del
Nucleofilo
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1.3. Adición de Y-H catalizada por bases
La presencia de una base conduce a un
preequilibrio de deprotonación del nucleófilo YH
generando un nucleófilo Y- más reactivo
En una solución acuosa no pueden coexistir altas
concentraciones de H3O y OH- Es posible
catalizar estas reacciones por otros
catalizadores distintos de H3O y OH- los cuales
pueden coexistir simultáneamente o con H3O y OH-
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2. REACCIONES DE LOS INTERMEDIOS TETRAEDRICOS
2.1. A partir de aldehidos y cetonas
A) Formación de cianohidrinas (YH HCN)
B) Reducción por hidruros (YH H)
La adición del donor de protones (acido
diluido) se lleva a cabo en una segunda etapa El
proceso es irreversible
Adición simultánea del Nucleofilo (KCN) y del
ácido Proceso reversible
C) Formación de hemiacetales y acetales (YH ROH)
Formación de hemiacetales Catalizada por ácidos
y bases Formación de acetales Catalizada por
ácidos Procesos reversibles el equilibrio se
desplaza hacia la derecha usando disolventes no
acuosos y eliminación azeotrópica de agua
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D) Reacciones de Condensación (YH ZNH2)
Son procesos de adición-eliminación
(deshidratación). Puede conducir a una mezcla
diasteromérica E/Z. Suele obtenerse un único
isómero
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2.2. A partir de derivados de ácidos carboxilicos
Los derivados de los ácidos carboxilicos pueden
sufrir un proceso de adición-eliminación cuando
son tratados con un Nucleofilo Y-. El resultado
es la substitución de X- por Y-
A) Reducción con donores de H-
El tratamiento con hidruro (Hna, HAlLi4) produce
el correspondiente aldehido el cual tras el
tratamiento con ácidos lleva al correspondiente
alcohol
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3. HIDRÓLISIS DE ESTERES
Proceso apuesto a la formación de
esteres Reacción reversible Normalmente se usa
catálisis para que el equilibrio se alcance en
tiempos razonables
3.1. Hidrólisis básica de esteres simples
Proceso irreversible
A) Cinética Reacción de segundo orden sujeta a
impedimentos estéricos Consecuencias Proceso
bimolecular con una etapa determinante de la
reacción
V. de reacción k2RCO2R HO-
B) Estudios con marcaje isotópico Usando de D2O,
el marcaje aparece en el ion carboxilato y no en
el alcohol Consecuencia Se produce
exclusivamente la fisión acilica
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C) Mecanismo Mecanismo B2 En realidad, el OH-
es consumido por lo que propiamente no actúa como
catalizador
El valor exacto de las E. De activación que
conducen a los estados de transición 1 y 2
dependen de cada sustrato por lo que la etapa
determinante de la reacción puede ser una u otra
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3.2. Hidrólisis ácida de esteres simples
A) Cinética Reacción de segundo orden sujeta a
impedimentos estéricos Consecuencias Proceso
bimolecular con una etapa determinante de la
reacción
V. de reacción k2RCO2R H3O
B) Estudios con marcaje isotópico Se produce
exclusivamente la fisión acilica
C) Mecanismo Mecanismo A2 . Todas las etapas
son reversibles
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3.3. Hidrólisis de esteres de terc-alquilo,
bencilo y allilo
Cuando el resto alquílico del ester es capaz de
formar un ion carbenio estable la hidrólisis
sigue otro mecanismo
A) Cinética Reacción de segundo orden NO sujeta
a impedimentos estéricos Consecuencias Proceso
bimolecular con una etapa determinante de la
reacción
B) Estudios con marcaje isotópico Usando de D2O,
el marcaje aparece en el alcohol y no en el ácido
carboxílico Consecuencia Se produce
exclusivamente la fisión alquílica
C) Mecanismo. Mecanismo A1 Después de la
protonación se produce la rotura unimolecular del
sustrato protonado No hay reacción de un
nucleófilo con el grupo carbonilo
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4.- OTRAS REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE ACILO Y
SUS MECANISMOS
Catión acilio
Transferencias concertadas
Intermedio tetraédrico
A) A través de Intermedios tetraédricos
Es la más usual de las r. de transferencia de
grupos acilo
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(No Transcript)
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B) A través de Cationes acilio
Aunque menos frecuente se presenta cuando X es un
buen grupo saliente, Y un mal nucleófilo y las
características estéricas y/o electrónicas
estabilizan un catión acilio linear
C) Transferencias de acilo concertadas
Se presenta cuando X es un buen grupo saliente, Y
un mal nucleófilo y las características estéricas
y/o electrónicas estabilizan un estado de
transición similar al catión acilio
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5.- ADICION NUCLEOFILICA FRENTE A ABSTRACCION DEL
PROTON a
Dado que los ácidos de Lewis a parte de actuar
como nucleófilos pueden tener propiedades como
Bases de Bronsted si el compuesto carbonílico
presenta un protón en el C a su abstracción puede
competir con la adición
Factores que determinan la quimioselectividad Fa
ctores termodinámicos y cinéticos a) acidez
del H en a comparada con la de XH y la de los
productos b) Estabilidad del intermedio
tetraédrico potencial c) Reversibilidad de las
etapas Factores estéricos y electrónicos t-BuO-
actúa solo como base MeO- y EtO- actúa como
bases y nucleófilos hidroxilamina e hidrazina
actúan como nucleófilos
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5.1. Reacción de etanoato de etilo con un
alcoxido como base
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5.2. Reacción de haloformo