SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 139
Dr. Edgar García-Hernández. 
Instituto Tecnológico de Zacatepec.
 Adición: 
 Eliminación: 
 Sustitución: 
 Transposición 
Química Orgánica II. 2
Ocurren cuando las moléculas poseen dobles o triples 
enlaces y se le incorporan dos átomos o grupos de átomos 
disminuyendo la insaturación de la molécula original. 
Química Orgánica II. 3
Br Br 
CH3 CH CH2 + Br Br CH3 CH CH2 
propeno bromo 1,2-dibromopropano 
CH3 C C CH3 + Br Br 
Br CH3 
C C 
CH3 
Br 
2-butino bromo 2,3-dibromo-2-buteno 
Br Br 
CH3 C C CH3 + Br Br CH3 C C 
Br 
CH3 
Br 
2 
2-butino bromo 2,2,3,3-tetrabromobutano 
Química Orgánica II. 4
Son aquéllas en las que un átomo o grupo de átomos del 
sustrato son sustituidos por un átomo o grupo de átomos 
del reactivo. 
Química Orgánica II. 5
H 
Cl 
CH3 CH2 Br + KC N CH3 CH2 C N + KBr 
bromoetano cianuro 
de potasio 
propanonitrilo bromuro 
de potasio 
Luz 
CH3 CH CH3 
+ Cl Cl CH3 CH CH3 
+ H Cl 
propano cloro 2-cloropropano cloruro de 
hidrógeno 
Química Orgánica II. 6
Dos átomos o grupos de átomos que se encuentran en 
carbonos adyacentes se eliminan generándose un doble o 
triple enlace. Es la reacción opuesta a la adición. 
C C 
+ 
C C Z 
A B 
+ ZAB 
sustrato reactivo productos 
Química Orgánica II. 7
CH3 CH CH CH3 + 
Br Br 
2,3-dibromobutano 
2 KOH CH3 C C CH3 + 2 KBr + 2 HOH 
hidróxido de 2-butino 
potasio 
2-clorobutano 
etanol 
CH3 CH CH CH3 + 
Cl H 
KOH CH3 CH CH CH3 + KCl + HOH 
2-buteno 
(mayoritario) 
hidróxido de 
potasio 
Química Orgánica II. 8
Esta clase de reacciones consisten en un reordenamiento 
de los átomos de una molécula que origina otra con 
estructura distinta. 
CH3 CH2 CH2 CH3 
cat. CH3 CH 
CH3 
CH3 
 
Química Orgánica II. 9
Química Orgánica II. 10
El mecanismo de una reacción es el detalle de las 
transformaciones graduales que sufren las 
moléculas de las sustancias reaccionantes hasta 
convertirse en productos de la reacción. 
Química Orgánica II. 11
• El debilitamiento de los enlaces entre los átomos de los 
reactantes. 
• La formación de un complejo activado o intermediarios 
inestables. 
• La aparición de nuevos enlaces entre los átomos que 
forman los productos. 
• La variación de la energía del proceso (la energía 
necesaria para que se forme el complejo activado o 
intermediarios es la energía de activación Eact ) 
Química Orgánica II. 12
Función Fórmula Reacciones características 
Alcanos C–C, C–H 
Sustitución (de H, comúnmente por Cl o Br) 
Combustión (conversión a CO2 y H2O) 
Alquenos C=C–C–H 
Adición 
Sustitución (de H) 
Alquinos C≡C–H 
Adición 
Sustitución (de H) 
Haluros de alquilo H–C–C–X 
Sustitución (de X) 
Eliminación (de HX) 
Alcoholes H–C–C–O–H 
Sustitución (de H); Sustitución (de OH) 
Eliminación (of HOH); Oxidación (eliminación de 
2H) 
Éteres (α)C–O–R Sustitución (de OR); Sustitución (de α–H) 
Aminas C–NRH 
Sustitución (de H); 
Adición (a N); Oxidación (de N) 
Química Orgánica II. 13
Benceno (anillo) C6H6 Sustitución (de H) 
Aldehidos (α)C–CH=O 
Adición 
Sustitución (de H or α–H) 
Cetonas (α)C–CR=O 
Adición 
Sustitución (de α–H) 
Ácidos Carboxílicos (α)C–CO2H 
Sustitución (de H); Sustitución 
(de OH) 
Sustitución (de α–H); Adición (a 
C=O) 
Derivados Carboxílicos 
(α)C–CZ=O 
(Z = OR, Cl, NHR, etc.) 
Sustitución (de Z); Sustitución 
(de α–H) 
Adición (a C=O) 
Química Orgánica II. 14
Química Orgánica II. 
15
H 
H 
Requiere calor o luz para la iniciación. 
 La longitud de onda más efectiva es la azul, 
la cual es absorbida por el gas cloro. 
 Se obtienen muchos productos a partir de 
un solo fotón de luz (reacción en cadena). 
16 
C 
H 
H 
H + Cl2 
Calor o Luz 
C 
H 
H 
Cl + HCl 
Química Orgánica II.
1. Iniciación: Genera un intermediario (radicales, 
carbocationes o carbaniones). 
2. Propagación: El intermediario reacciona con 
una molécula estable para producir otro 
intermediario (y una molécula de uno de los 
productos). 
3. Terminación: Se destruyen los intermediarios. 
Química Orgánica II. 17
Una molécula de cloro se rompe 
homolíticamente formando dos radicales de 
cloro. 
18 
Cl Cl + photon (h) Cl + Cl 
Química Orgánica II.
Un radical cloro colisiona con un hidrógeno de 
una molécula de metano y lo remueve, 
formando un radical metilo y una molécula 
de uno de los productos (HCl). 
19 
H 
C 
H 
H 
H 
H + Cl H 
C 
H 
+ H Cl 
Química Orgánica II.
El radical metilo colisiona con otra molécula 
de cloro, obteniéndose así el producto 
principal (cloruro de metilo) y un radical de 
cloro. Así se repiten los pasos (1) y (2) de la 
propagación. 
20 
H 
C 
H 
H 
H 
+ Cl Cl H 
C 
H 
Cl + Cl 
Química Orgánica II.
21 
Cl Cl + photon (h) Cl + Cl 
H 
C 
H 
H 
H 
H + Cl H 
C 
H 
+ H Cl 
H 
C 
H 
H 
H 
+ Cl Cl H 
C 
H 
Cl + Cl 
H 
C 
H 
H 
H 
H + Cl Cl H 
C 
H 
Cl + H Cl 
Química Orgánica II.
 Se da por la colisión de dos radicales libres 
cualquiera. 
También por la combinación de los radicales 
libres con el solvente o contaminantes. 
22 
H 
C 
H 
H 
H 
+ Cl H 
C 
H 
Cl 
¿Puedes sugerir otra (s)? 
Química Orgánica II.
El rompimiento de enlaces requiere de energía 
(+EDH, proceso endotérmico). 
 La formación de enlaces libera energía (-EDH, 
proceso exotérmico). 
23 
A B A + B 
Se puede utilizar la EDH para estimar la ΔH 
de la reacción. 
Química Orgánica II.
Química Orgánica II. 24
Estime la H para cada paso utilizando las 
EDH. 
25 
CH4 + Cl CH + HCl 3 
104 
103 
CH3 + Cl2 CH3Cl + Cl 
58 84 
ó 
CH4 + Cl CH3Cl + H 
104 84 
H + Cl2 HCl + Cl 
58 103 
Química Orgánica II.
Para: A + B  C + D, velocidad = k[A]a[B]b 
a es el orden con respecto a A 
a + b es el orden global. 
Orden es el número de moléculas de 
reactantes presentes en el paso 
determinante del mecanismo de reacción. 
El valor de la constante de velocidad de 
reacción (k) depende de la temperatura de 
acuerdo con Arrhenius: ln k = -Ea + lnA 
RT 
Química Orgánica II. 26
H 
Energía Mínima requerida para alcanzar el estado de 
transición. 
A altas temperaturas, más moléculas alcanzan la energía 
requerida. 
27 
C 
H 
H 
H Cl 
Química Orgánica II.
Para una reacción de un solo paso: 
reactivos  estado de transición  productos 
Un catalizador disminuye la Ea. 
Química Orgánica II. 28
1. Reactivos  Estado de transición  intermediario 
2. Intermediario  Estado de transición  productos 
29 
=> 
Química Orgánica II.
 Si la Ea incrementa, la velocidad disminuye. 
 Si la T aumenta, la velocidad incrementa. 
 Flúor: Reacciona explosivamente. 
 Cloro: Reacciona a velocidad moderada. 
Bromo: Reacciona selectivamente. 
 Iodo: No reacciona (detectablemente). 
Química Orgánica II. 30
CH3 CH2 CH3 + Cl2 
Cl 
Cl 
 Hay 6 H´s 1 H’s y dos H´s 2. Se espera una relación 3:1 
de mezcla de los productos, es decir, 75% 1-cloropropano y 
25% 2-cloropropano. 
Experimentalmente se obtiene una mezcla de 40% 1- 
cloropropano y 60% 2-cloropropano. 
Conclusión: No todos los H’s son igualmente reactivos. 
31 
1 C 
2 C 
h 
CH2 
CH2 CH3 + CH3 CH 
CH3 
Química Orgánica II.
 La energía requerida para romper un enlace C-H decrece a 
medida que la sustitución sobre el carbono se incrementa. 
 Estabilidad: 3 > 2 > 1 > metilo 
H(kcal) 91, 95, 98, 104 
Química Orgánica II. 32
Ea más baja, velocidad más alta, dado que se forman los 
intermediarios más estables. 
Química Orgánica II. 33
heat 
CH3 CH2 CH3 + CH2 
Br 
Hay seis H´s 1 y dos H´s 2. Se esperaría una relación 3:1 
de mezcla de productos, es decir, 75% 1-bromopropano y 
25% 2-bromopropano. 
Experimentalmente se obtiene una mezcla: 3% 1- 
bromopropano y 97% 2-bromopropano !!! 
¿Por qué la –bromación es más selectiva que la cloración? 
34 
1 C 
2 C 
Br 
Br2 CH2 CH3 + 
CH3 CH 
CH3 
Química Orgánica II.
Para comparar la reactividad de los hidrógenos hay que 
determinar la cantidad de producto formada por 
hidrógeno: 3% 1-bromopropano a partir de 6 hidrógenos y 
97% 2-bromopropano a partir de 2 hidrógenos. 
3%  6 = 0.5% por hidrógeno primario y 97%  2 = 48.5% 
por hidrógeno secundario. 
Los hidrógenos secundarios son: 48.5%  0.5% = 97 veces 
más reactivos hacia la reacción de bromación que los H’s 
primarios. 
Química Orgánica II. 35
 Note la gran diferencia en la Ea 
 Por qué es endotérmico? 
Química Orgánica II. 36
Química Orgánica II. 37
Química Orgánica II. 38
Química Orgánica II. 
39
Química Orgánica II. 40
Química Orgánica II. 41
Química Orgánica II. 42
Química Orgánica II. 43
Química Orgánica II. 44
Química Orgánica II. 45
Química Orgánica II. 46
 Los carbocationes se pueden rearreglar para formar un 
carbocatión más estable. 
Migración de Hidruro (:H-) de un carbono adyacente unido 
al carbocatión C+. 
Migración de un Metiluro (:CH3 
-) de un carbono adyacente 
unido al carbocatión C+ (solo si no hay hidrógenos 
disponibles). 
Química Orgánica II. 47
Carbocatión 2o 
Carbocatión 3o 
Br 
CH3 C 
H 
H 
C 
CH3 
CH3 
CH3 C 
H 
H 
C 
CH3 
CH3 
CH3 C 
H 
H 
C 
CH3 
CH3 
CH3 C 
H 
C 
CH3 
CH3 
H 
CH3 C 
H 
C 
CH3 
CH3 
H 
Nuc 
CH3 C 
H 
C 
CH3 
CH3 
H Nuc 
Química Orgánica II. 48
Carbocatión 2o 
Carbocatión 3o 
Br 
CH3 C 
H 
CH3 
C 
CH3 
CH3 
CH3 C 
H 
CH3 
C 
CH3 
CH3 
CH3 C 
H 
CH3 
C 
CH3 
CH3 
CH3 C 
H 
C 
CH3 
CH3 
CH3 
CH3 C 
H 
C 
CH3 
CH3 
CH3 
Nuc 
CH3 Nuc 
CH3 C 
H 
C 
CH3 
CH3 
Química Orgánica II. 49
Química Orgánica II. 50
SN2 SN1 
Haluros de metilo y primarios Haluros terciarios 
Nucleófilos fuertes Nucleófilos Débiles (pueden ser 
solventes) 
Solvente polar aprótico Solvente polar prótico, sales de plata 
velocidad = k[haluro][Nuc] velocidad = k[haluro] 
Inversión total de la configuración Racemización de compuestos activos 
ópticamente 
Reacción concertada (un solo paso) Reacción en dos pasos 
Estado de transición Intermediarios 
No se presentan rearreglos Rearreglos por migración de :H- ó 
:CH3 
- 
Química Orgánica II. 51
Química Orgánica II. 52
Química Orgánica II. 53
Es común una mezcla de productos. 
Química Orgánica II. 54
Química Orgánica II. 
55
 Hidratación de alquenos. 
Hidroboración-oxidación. 
Reducción de compuestos carbonílicos. 
Hidrólisis de haluros de alquilo. 
Reacción de reactivos de Grignard y compuestos 
carbonílicos. 
 Por fermentación. 
Química Orgánica II. 56
Química Orgánica II. 57
58 
C 
H 
Br 
H 
H O HO C Br 
H 
H 
H H 
HO C 
H 
H 
H 
+ Br 
- 
SN2. 
Reacción concertada: Formación de un enlace nuevo y 
rompimiento de un enlace “viejo” al mismo tiempo. 
 Inversión total de la configuración del producto con 
respecto a la configuración del haluro (Inversión Walden) 
Química Orgánica II.
Química Orgánica II. 59
Química Orgánica II. 60
El ión hidróxido es un nucleófilo (¡y una base!) más 
fuerte que el agua y los resultados de la sustitución 
pueden ser diferentes dependiendo de la estructura 
del sustrato de partida. 
Haloalcano H2O HO-Metil 
61 
No reacciona SN 
Primario no impedido No reacciona SN 
Primario ramificado No reacciona SN, E2 
Secundario SN1 lenta, E1 SN2, E2 
Terciario SN1, E1 E2 
En general, este método no es útil para obtener 
alcoholes. 
Química Orgánica II.
62 
Nucleofilo Producto Familia 
R-X + I-  R-I Haluro de Alquilo 
R-X + OH-  R-OH Alcohol 
R-X + -OR'  R-OR' Eter 
R-X + -SH  R-SH Tiol 
R-X + -SR'  R-SR' Tioeter 
R-X + NH3  R-NH3 
+X- Sal de amina 
-  R- N3 Azida 
R-X + N3 
R-X + -CC-R'  R-CC-R' Alquino 
R-X + -CN  R-CN Nitrilo 
R-X + R-COO-  R-COO-R' Ester 
Química Orgánica II.
Química Orgánica II. 
63
 Ion Alcóxido + Bromuro de alquilo 1 (o tosilato) 
Ejemplo: 
CH3 O H + K CH3 O 
_ 
K 
+ 
CH3 O 
_ 
H 
+ CH3CH2 C 
H 
Br CH3 O CH2CH2CH3 + Br 
_ 
Química Orgánica II. 64
Los iones fenóxido se producen fácilmente mediante la 
síntesis de Williamson. 
Los haluros de fenilo o tosilatos no pueden ser utilizados 
en este método de síntesis. 
65 
O H 
+ NaOH 
O 
_ 
Na 
+ 
+ HOH 
Química Orgánica II.
Te sugiero este otro video: http://www.youtube.com/watch?v=hCxeao5X_6w 
Química Orgánica II. 66
Obtención de aminas a partir de haluros de alquilo: 
Química Orgánica II. 67
Química Orgánica II. 
68
69
70 
=> 
Química Orgánica II.
 El -OH del alcohol es protonado. 
 El grupo -OH2 
+ es un buen grupo saliente. 
 Los alcoholes 3° y 2° reaccionan con el Br- vía SN1 
 Los alcoholes 1° reaccionan vía SN2 
71 
H3O 
+ 
- 
Br 
H 
R O H R O H 
R Br 
Química Orgánica II.
 El ion cloruro es un nucleófilo más débil que el bromuro. 
El ZnCl2 se enlaza fuertemente con el -OH, para promover 
a reacción. 
 El producto clorado es insoluble. 
Test de Lucas: ZnCl2 en HCl concentrado. 
Alcoholes 1° reaccionan lentamente o no reaccionan. 
 Alcoholes 2 reaccionan en 1-5 minutos. 
 Alcoholes 3 reaccionan en menos de 1 minuto. 
Química Orgánica II. 72
 El HI no reacciona. 
Rendimientos pobres para cloruros 1° y 2°. 
 Se puede favorecer la obtención de un alqueno en lugar de 
un haluro de alquilo. 
Puede existir rearreglo del carbocatión intermediario. 
Química Orgánica II. 73
Buenos rendimientos con alcoholes 1° y 2°. 
PCl3 para cloruros de alquilo (es mejor el SOCl2). 
PBr3 para bromuros de alquilo. 
P and I2 para ioduros de alquilo (PI3 no es estable). 
Química Orgánica II. 74
 El P se enlaza con el -OH y el Br- sale. 
 El Br- ataca vía SN2 
El HOPBr2 sale. 
Química Orgánica II. 75
Produce cloruro de alquilo, SO2 y HCl 
El S se enlaza al -OH, el ion Cl- sale. 
 El ion Cl- abstrae un H+ del OH 
 El enlace C-O se rompe a medida que el Cl- es transferido 
al C. 
Química Orgánica II. 76
Química Orgánica II. 77
Química Orgánica II. 
78
 La aromaticidad no se limita al benceno, sino que se le 
asocia con ciertas moléculas que presentan cuatro 
características comunes: 
1.Son estructuras cíclicas que contienen cierto número de enlaces 
. 
2.Son estructuras planas o por lo menos muy cercanas a las 
planas. 
3.Cada átomo en el anillo debe tener hibridación sp2, (en algunos 
casos sp). 
4.Puede ocurrir deslocalización de los electrones  
Química Orgánica II. 79
80 
“Estaba sentado, escribiendo mi libro, pero el trabajo no 
progresaba. Mis pensamientos estaban lejos. Moví la silla 
hacia el fuego y dormité. Los átomos nuevamente brincaban 
ante mis ojos. Esta vez, los grupos más pequeños se 
mantenían modestamente al fondo. Mi ojo mental, agudizado 
por las repetidas visiones de este tipo, podía ahora distinguir 
estructuras mayores de muchas conformaciones: largas filas, 
a veces apretadas, girando y retorciéndose como serpientes. 
Pero, ¿qué fue eso? Una de las serpientes había logrado asir 
su propia cola y la figura danzaba burlonamente ante mis 
ojos. Desperté como por el destello de un relámpago;... pasé 
el resto de la noche desarrollando las consecuencias de la 
hipótesis. Señores, aprendamos a soñar y quizás 
entonces, aprendamos la verdad” -August Kekulé, 1890. 
Química Orgánica II.
Química Orgánica II. 81
Cada C sp2 hibridizado en el anillo tiene un orbital p sin 
hibridizar, perpendicular al anillo, los cuales se traslapan 
alrededor del anillo. 
Química Orgánica II. 82
Dado que el benceno es un trieno conjugado 
cíclico se podría esperar que participara en las 
reacciones típicas de los polienos, sin embargo se 
observa que: 
Br2/CCl4 
Oscuridad, 25°C 
KMnO4/H2O 
25°C 
H3O+/H2O 
Calor 
H2/Ni 
No hay adición de bromo 
No hay oxidación 
No hay hidratación 
Adición lenta a 
temperatura y 
presión altas 
Química Orgánica II. 83
Los seis orbitales p que se traslapan deben formar seis 
orbitales moleculares. 
Tres serán de enlace y tres de antienlace. 
La energía más baja de los OM tendrá todas las 
interacciones de enlace, no hay nodos!. 
A medida que la energía de los OM aumenta, el número de 
nodos se incrementa. 
Química Orgánica II. 84
Química Orgánica II. 85
Los seis electrones llenan tres orbitales pi de 
enlace. 
Todos los orbitales se llenan (“closed shell”), un 
arreglo extremadamente estable. 
Química Orgánica II. 86
El electrófilo sustituye a un hidrógeno en el anillo de 
benceno. 
Química Orgánica II. 87
Paso 1: El ataque al electrófilo forma el complejo sigma 
Complejo sigma (ion arenuro 
Paso 2: La pérdida de un protón da el producto de sustitución 
Química Orgánica II. 88
Química Orgánica II. 89
Reacciones de sustitución electrofílica aromática 
Halogenación 
Nitración 
Sulfonación 
Alquilación de Friedel-Crafts 
Acilación de Friedel-Crafts 
Química Orgánica II. 90
La evidencia experimental indica que el ataque 
electrofílico al sistema  del benceno forma un carbocatión 
no aromático conocido como un ión arenio, ión becenonio o 
algunas veces llamado complejo sigma. 
Ion arenio 
Química Orgánica II. 91
Paso 1. El electrófilo toma dos electrones de los seis 
electrones  del sistema para formar un enlace σ con una 
de los carbones del benceno. 
Paso 2. El ión arenio pierde el protón del carbón que tiene 
unido al electrófilo, restableciéndose entonces los seis 
electrones  del sistema. 
Reacción lenta, 
determina la velocidad de 
la reacción. 
Reacción rápida 
Química Orgánica II. 92
El ion arenio es un 
intermediario que cae 
entre los estados de 
transición 1 y 2. En el 
estado de transición 1 el 
enlace entre el electrófilo y 
el carbón del benceno 
está solo parcialmente 
formado. En el estado de 
transición 2 el enlace entre 
el carbón del benceno y su 
átomo de hidrógeno está 
parcialmente roto. 
Química Orgánica II. 93
Química Orgánica II. 94
 Reaccionan en presencia de ácidos de Lewis. 
Buenos rendimientos 
95 
Clorobenceno (90%) 
Bromobenceno (75%) 
calor 
Química Orgánica II.
Mecanismo para la reacción 
Paso 1 
Paso 2 
Paso 3 
El bromo se combina con el FeBrpara formar un complejo que se 
3 disocia para formar un ion bromuro positivo y FeBr-. 
4 
ION ARENIO 
El ion bromuro ataca al benceno para formar un ion arenio. 
El ion arenio pierde un protón para convertirse en bromobenceno. 
Química Orgánica II. 96
El fluor reacciona tan rápido con el benceno que la 
fluoración aromática requiere condiciones especiales 
y tipos de aparatos especiales. Más aún, es difícil 
limitar la reacción a la monofluoración. 
Por otro lado, el yodo es tan poco reactivo que se 
requieren técnicas especiales para efectuar la 
yodación directa; la reacción se efectúa en presencia 
de un agente oxidante como el ácido nítrico. 
Química Orgánica II. 97
Química Orgánica II. 98
El benceno reacciona lentamente con ácido nítrico 
concentrado (caliente) para dar nitrobenceno. La reacción 
es mucho más rápida si se efectúa con calentamiento y 
utilizando una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico 
concentrados. 
Química Orgánica II. 99
Mecanismo para la reacción 
Paso 1 
Paso 2 
En este paso el ácido nítrico acepta un protón del ácido más fuerte, el 
ácido sulfúrico. 
Una vez protonado, el ácido nítrico se disocia para formar un ion 
nitronio. 
Química Orgánica II. 100
Paso 3 
Paso 4 
Ión arenuro 
El ion nitrónio es el electrófilo en la nitración; el cual reacciona con el 
benceno para formar un ión arenuro estabilizado por resonancia. 
El ion arenuro transfiere un protón a la base para convertirse en 
nitrobenceno. 
Química Orgánica II. 101
Química Orgánica II. 102
El benceno reacciona con ácido sulfúrico fumante (solución 
al 7% de SO3 en H2SO4) a temperatura ambiente para 
producir ácido bencensulfónico. 
Trióxido 
de azufre 
Ácido becensulfónico 
(56%) 
Química Orgánica II. 103
Mecanismo para la reacción 
Paso 1 
Paso 2 
Paso 3 
Este equilibrio produce SO3 en H2SO4 concentrado. 
Otras estructuras resonantes 
El SO3 es el electrófilo que reacciona con el benceno para formar el 
ion arenuro. 
El ion arenio pierde un protón para formar el ion bencensulfonato. 
Química Orgánica II. 104
Paso 4 
El ion bencensulfónico acepta un protón para convertirse en ácido 
bencensulfónico. 
Química Orgánica II. 105
Química Orgánica II. 106
En 1877 Charles Friedel (francés) y James M. Crafts 
(USA), descubrieron un método para la preparación de 
alquilbencenos (ArR) y acilbencenos (ArCOR). 
Una ecuación general para una reacción de alquilación de 
Friedel-Crafts es la siguiente: 
Química Orgánica II. 107
Mecanismo para la reacción 
Esta es una reacción ácido-base de Lewis. 
Paso 1 
-. 
El ion se dissocia para formar un carbocatión y AlCl4 
Química Orgánica II. 108
Paso 2 
Paso 3 
Otras estructuras resonantes 
El carbocatión, actúa como un electrófilo, reaccionando con el 
benceno para producir un ion arenio. 
El ion arenio pierde un protón para formar isopropilbenceno. 
Este paso regenrado el AlCl3 y libera HCl. 
Química Orgánica II. 109
Mecanismo para la reacción 
Paso 3 
Paso 4 
Paso 5 
Química Orgánica II. 110
En el último paso, el cloruro de aluminio (ácido 
de Lewis) forma un complejo con la cetona (una 
base de Lewis). Para finalizar la reacción, el 
complejo es tratado con agua, liberando así a la 
cetona. 
Paso 6 
Química Orgánica II. 111
Limitaciones de las reacciones de Friedel-Crafts 
1. Cuando se forma un carbocatión a partir de un 
haluro de alquilo, alqueno o un alcohol, este puede 
rearreglarse a un carbocatión más estable, obteniéndose 
como producto principal entonces el de carbocatión más 
estable. 
Butilbenceno 
Química Orgánica II. 112 
(32-36% de la mezcla) 
sec-butilbenceno 
(64-68% de la mezcla)
2. Las reacciones de Friedel-Crafts generalmente dan 
pobres rendimientos cuando están presentes en el anillo 
grupos electroatractores fuertes o cuando el anillo tiene 
grupos –NH2, -NHR, o -NR2. Esto aplica para las 
reacciones de acilación y de alquilación. 
Estos grupos generalmente dan pobres 
rendimientos en las reacciones Friedel- 
Crafts 
Química Orgánica II. 113
3. Los haluros de arilo y vinilo no se utilizan debido a 
que no forman carbocationes rápidamente 
No hay reacción de Friedel-Crafts 
No hay reacción de Friedel-Crafts 
Química Orgánica II. 114
4. Frecuentemente ocurren polialquilaciones: 
Química Orgánica II. 115
Química Orgánica II. 116
Química Orgánica II. 
117
Química Orgánica II. 118
Química Orgánica II. 119
Química Orgánica II. 120
 El grupo metilo es un grupo activante y un director orto-para. 
El tolueno reacciona considerablemente más rápido 
que el benceno (25 veces más rápido), en todas las 
reacciones de sustitución electrofílica. 
Grupo activante 
Más reactivo que el 
benceno en sustituciones 
electrofílicas 
Química Orgánica II. 121
Cuando el tolueno tiene una reacción de 
sustitución electrofílica, la mayoría de las 
sustituciones toman lugar en las posiciones orto y 
para. Cuando el tolueno se nitra con ácido nítrico 
y ácido sulfúrico, se obtiene una mezcla de 
mononitrotoluenos en las siguientes proporciones: 
o-nitrotolueno p-nitrotolueno m-nitrotouleno 
(59%) (37%) (4%) 
Química Orgánica II. 122
El grupo hidroxilo y el grupo amino son activantes 
poderosos y también son poderosos directores orto-para. 
El fenol y la anilina reaccionan con bromo en 
agua (no se requiere catalizador) para generar 
productos en los cuales ambas posiciones están 
sustituidas. Estos producto tribromados se obtienen 
en cantidades muy altas. 
2,4,6-tribromofenol 
(~ 100%) 
2,4,6-tribromoanilina 
(~ 100%) 
Química Orgánica II. 123
El grupo nitro es un grupo desactivante muy fuerte. El 
nitrobenceno sometido a una nitración tiene una velocidad 
de reacción solo de 10-4 veces más que el benceno. El 
grupo nitro es un grupo director meta. 
Química Orgánica II. 124
El cloro y el bromo son desactivantes débiles, la 
velocidades de reacción del clorobenceno y bromobenceno 
en una nitración son 33 y 30 veces más lentas que la del 
benceno, respectivamente. Además estos grupos halo son 
directores orto-para. 
Sustituciones electrofílicas del clorobenceno 
Química Orgánica II. 125
Química Orgánica II. 126
El efecto inductivo de un sustituyente S se presenta por 
las interacciones electrostáticas del grupo S polarizado 
unido al anillo. Por ejemplo, si S es un átomo (o grupo) 
más electronegativo que el carbono, entonces el anillo 
tendrá la parte positiva del dipolo. 
Química Orgánica II. 127
Ejemplos de otros grupos electroatractores que 
tienen un efecto inductivo al estar unidos 
directamente al anillo de benceno: 
Química Orgánica II. 128
Se refiere a la posibilidad de que la presencia del grupo S 
pueda incrementar o disminuir la estabilización por 
resonancia del ion arenuro intermediario. 
Química Orgánica II. 129
Todos los grupos directores meta tienen en el átomo que se 
encuentra unido directamente al anillo: 
Una carga parcial positiva, o 
 Una carga positiva completa. 
Química Orgánica II. 130
Contribuyente 
altamente inestable 
Ataque orto 
Ataque meta 
Química Orgánica II. 131
Contribuyente 
altamente inestable 
Ataque para 
Química Orgánica II. 132
Excepto para los sustituyentes alquilo y fenilo, todos los 
directores orto-para tienen al menos un par de electrones 
no compartidos en el átomo unido al anillo de benceno. 
Par de electrones 
libres Como 
en 
Anilina Fenol 
Clorobenceno 
Química Orgánica II. 133
Ataque orto 
Ataque meta 
Contribuyente 
relativamente estable 
Química Orgánica II. 134
Ataque para 
Contribuyente relativamente 
estable 
Química Orgánica II. 135
Resumen del efecto de los sustituyentes en la 
orientación y reactividad: 
Química Orgánica II. 136
Química Orgánica II. 137
Química Orgánica II. 138
Química Orgánica II. 
139

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Mecanismos de reacción de los alcoholes
Mecanismos de reacción de los alcoholesMecanismos de reacción de los alcoholes
Mecanismos de reacción de los alcoholesHober NM
 
Nomenclatura, Mecanismo y Reacciones_ Quimica Organica II
Nomenclatura, Mecanismo y Reacciones_ Quimica Organica IINomenclatura, Mecanismo y Reacciones_ Quimica Organica II
Nomenclatura, Mecanismo y Reacciones_ Quimica Organica IIGRATestrella
 
Tabla grupos funcionales
Tabla grupos funcionalesTabla grupos funcionales
Tabla grupos funcionalesQuo Vadis
 
Las reacciones químicas y la estequiometría en general
Las reacciones químicas y la estequiometría en generalLas reacciones químicas y la estequiometría en general
Las reacciones químicas y la estequiometría en generalcbtis 71 dgeti sems sep
 
Mecanismos de reacción Sn1, Sn2, E1 y E2
Mecanismos de reacción Sn1, Sn2, E1 y E2Mecanismos de reacción Sn1, Sn2, E1 y E2
Mecanismos de reacción Sn1, Sn2, E1 y E2Hober NM
 
Práctica 3 (Obtención y reconocimiento de alcanos, alquenos y alquinos)
Práctica 3 (Obtención y reconocimiento de alcanos, alquenos y alquinos)Práctica 3 (Obtención y reconocimiento de alcanos, alquenos y alquinos)
Práctica 3 (Obtención y reconocimiento de alcanos, alquenos y alquinos)Luis Morillo
 
Obtención de Cloruro de t-butilo
Obtención de Cloruro de t-butiloObtención de Cloruro de t-butilo
Obtención de Cloruro de t-butiloAngy Leira
 
Tabla de iones más comunes
Tabla de iones más comunesTabla de iones más comunes
Tabla de iones más comunesFernando Antonio
 
Propiedades físicas y quimicas de hidrocarburos
Propiedades físicas y quimicas de hidrocarburosPropiedades físicas y quimicas de hidrocarburos
Propiedades físicas y quimicas de hidrocarburosEfraìn Basmeson
 
Mol y calculos químicos
Mol  y  calculos químicosMol  y  calculos químicos
Mol y calculos químicosGonzalo Matus
 
Problemas resueltos de Cinetica Quimica
Problemas resueltos de Cinetica QuimicaProblemas resueltos de Cinetica Quimica
Problemas resueltos de Cinetica QuimicaJosé Miranda
 

La actualidad más candente (20)

Reporte de Práctica-Obtención y Propiedades del Acetileno.
Reporte de Práctica-Obtención y Propiedades del Acetileno.Reporte de Práctica-Obtención y Propiedades del Acetileno.
Reporte de Práctica-Obtención y Propiedades del Acetileno.
 
Mecanismos de reacción de los alcoholes
Mecanismos de reacción de los alcoholesMecanismos de reacción de los alcoholes
Mecanismos de reacción de los alcoholes
 
Nomenclatura, Mecanismo y Reacciones_ Quimica Organica II
Nomenclatura, Mecanismo y Reacciones_ Quimica Organica IINomenclatura, Mecanismo y Reacciones_ Quimica Organica II
Nomenclatura, Mecanismo y Reacciones_ Quimica Organica II
 
1. nomenclatura de alcanos
1. nomenclatura de alcanos1. nomenclatura de alcanos
1. nomenclatura de alcanos
 
Tabla grupos funcionales
Tabla grupos funcionalesTabla grupos funcionales
Tabla grupos funcionales
 
Las reacciones químicas y la estequiometría en general
Las reacciones químicas y la estequiometría en generalLas reacciones químicas y la estequiometría en general
Las reacciones químicas y la estequiometría en general
 
Alquinos
AlquinosAlquinos
Alquinos
 
Reacciones de alquenos
Reacciones de alquenosReacciones de alquenos
Reacciones de alquenos
 
Mecanismos de reacción Sn1, Sn2, E1 y E2
Mecanismos de reacción Sn1, Sn2, E1 y E2Mecanismos de reacción Sn1, Sn2, E1 y E2
Mecanismos de reacción Sn1, Sn2, E1 y E2
 
Cap. 8 Reacción de hidrocarburos
Cap. 8 Reacción de hidrocarburosCap. 8 Reacción de hidrocarburos
Cap. 8 Reacción de hidrocarburos
 
04. alcanos
04. alcanos04. alcanos
04. alcanos
 
Estructura De Los Alcanos
Estructura De Los AlcanosEstructura De Los Alcanos
Estructura De Los Alcanos
 
Práctica 3 (Obtención y reconocimiento de alcanos, alquenos y alquinos)
Práctica 3 (Obtención y reconocimiento de alcanos, alquenos y alquinos)Práctica 3 (Obtención y reconocimiento de alcanos, alquenos y alquinos)
Práctica 3 (Obtención y reconocimiento de alcanos, alquenos y alquinos)
 
Obtención de Cloruro de t-butilo
Obtención de Cloruro de t-butiloObtención de Cloruro de t-butilo
Obtención de Cloruro de t-butilo
 
Aminas aminoacidos y proteinas
Aminas aminoacidos y proteinasAminas aminoacidos y proteinas
Aminas aminoacidos y proteinas
 
Tabla de iones más comunes
Tabla de iones más comunesTabla de iones más comunes
Tabla de iones más comunes
 
Propiedades físicas y quimicas de hidrocarburos
Propiedades físicas y quimicas de hidrocarburosPropiedades físicas y quimicas de hidrocarburos
Propiedades físicas y quimicas de hidrocarburos
 
Mol y calculos químicos
Mol  y  calculos químicosMol  y  calculos químicos
Mol y calculos químicos
 
Problemas resueltos de Cinetica Quimica
Problemas resueltos de Cinetica QuimicaProblemas resueltos de Cinetica Quimica
Problemas resueltos de Cinetica Quimica
 
AMINAS
AMINASAMINAS
AMINAS
 

Destacado

Destacado (7)

Presentacion halogenuros
Presentacion halogenurosPresentacion halogenuros
Presentacion halogenuros
 
Haluros de alquilo
Haluros de alquiloHaluros de alquilo
Haluros de alquilo
 
Alcoholes - Grupo funcional - Compuesto orgánico
Alcoholes - Grupo funcional - Compuesto orgánico Alcoholes - Grupo funcional - Compuesto orgánico
Alcoholes - Grupo funcional - Compuesto orgánico
 
Halogenuros-de-alquilo
Halogenuros-de-alquiloHalogenuros-de-alquilo
Halogenuros-de-alquilo
 
2 cloroetanol
2 cloroetanol2 cloroetanol
2 cloroetanol
 
Haluros
HalurosHaluros
Haluros
 
química orgánica
química orgánicaquímica orgánica
química orgánica
 

Similar a Reacciones de sustitución

Ejercicios para el tercer examen parcial
Ejercicios para el tercer examen parcialEjercicios para el tercer examen parcial
Ejercicios para el tercer examen parcialRodolfo Alvarez Manzo
 
Fuentes y reacciones_de_hc
Fuentes y reacciones_de_hcFuentes y reacciones_de_hc
Fuentes y reacciones_de_hcestudia medicina
 
Adición electrofílica a alquenos y alquinos
Adición electrofílica a alquenos y alquinosAdición electrofílica a alquenos y alquinos
Adición electrofílica a alquenos y alquinosqcaorg1
 
Curso basico de quimica organica 04 - propiedades y reactividad de hidrocar...
Curso basico de quimica organica   04 - propiedades y reactividad de hidrocar...Curso basico de quimica organica   04 - propiedades y reactividad de hidrocar...
Curso basico de quimica organica 04 - propiedades y reactividad de hidrocar...Triplenlace Química
 
Reactivo limite y rendimiento porcentual
Reactivo limite y rendimiento porcentualReactivo limite y rendimiento porcentual
Reactivo limite y rendimiento porcentual19msn
 
Reactivo limitante y rendimiento porcentual
Reactivo limitante y rendimiento porcentualReactivo limitante y rendimiento porcentual
Reactivo limitante y rendimiento porcentualLaura Camila Daza Cortes
 
Tema 7. Haluros de alquilo. Nomenclatura, Propiedades y preparación
Tema 7. Haluros de alquilo. Nomenclatura, Propiedades y preparaciónTema 7. Haluros de alquilo. Nomenclatura, Propiedades y preparación
Tema 7. Haluros de alquilo. Nomenclatura, Propiedades y preparaciónGricela Lobo
 
Adición nucleofílica al grupo carbonilo
Adición nucleofílica al grupo carboniloAdición nucleofílica al grupo carbonilo
Adición nucleofílica al grupo carboniloqcaorg1
 
Quimica semana 7 unidad iv cinetica quimica
Quimica semana 7 unidad iv cinetica quimicaQuimica semana 7 unidad iv cinetica quimica
Quimica semana 7 unidad iv cinetica quimicaJenny Fernandez Vivanco
 
Mecanismos de reacción
Mecanismos de reacciónMecanismos de reacción
Mecanismos de reacciónqcaorg1
 

Similar a Reacciones de sustitución (20)

Reacciones de Eliminación
Reacciones de EliminaciónReacciones de Eliminación
Reacciones de Eliminación
 
Química Orgánica
Química OrgánicaQuímica Orgánica
Química Orgánica
 
Ejercicios para el tercer examen parcial
Ejercicios para el tercer examen parcialEjercicios para el tercer examen parcial
Ejercicios para el tercer examen parcial
 
Fuentes y reacciones_de_hc
Fuentes y reacciones_de_hcFuentes y reacciones_de_hc
Fuentes y reacciones_de_hc
 
Adición electrofílica a alquenos y alquinos
Adición electrofílica a alquenos y alquinosAdición electrofílica a alquenos y alquinos
Adición electrofílica a alquenos y alquinos
 
Semana 7 cinetica quimica
Semana 7 cinetica quimicaSemana 7 cinetica quimica
Semana 7 cinetica quimica
 
Química orgánica
Química orgánicaQuímica orgánica
Química orgánica
 
Curso basico de quimica organica 04 - propiedades y reactividad de hidrocar...
Curso basico de quimica organica   04 - propiedades y reactividad de hidrocar...Curso basico de quimica organica   04 - propiedades y reactividad de hidrocar...
Curso basico de quimica organica 04 - propiedades y reactividad de hidrocar...
 
Alquinos 2015
Alquinos 2015Alquinos 2015
Alquinos 2015
 
Reactivo limite y rendimiento porcentual
Reactivo limite y rendimiento porcentualReactivo limite y rendimiento porcentual
Reactivo limite y rendimiento porcentual
 
Reactivo limitante y rendimiento porcentual
Reactivo limitante y rendimiento porcentualReactivo limitante y rendimiento porcentual
Reactivo limitante y rendimiento porcentual
 
Alquenos
AlquenosAlquenos
Alquenos
 
Tema 7. Haluros de alquilo. Nomenclatura, Propiedades y preparación
Tema 7. Haluros de alquilo. Nomenclatura, Propiedades y preparaciónTema 7. Haluros de alquilo. Nomenclatura, Propiedades y preparación
Tema 7. Haluros de alquilo. Nomenclatura, Propiedades y preparación
 
Adición nucleofílica al grupo carbonilo
Adición nucleofílica al grupo carboniloAdición nucleofílica al grupo carbonilo
Adición nucleofílica al grupo carbonilo
 
Quimica semana 7 unidad iv cinetica quimica
Quimica semana 7 unidad iv cinetica quimicaQuimica semana 7 unidad iv cinetica quimica
Quimica semana 7 unidad iv cinetica quimica
 
Alquenos
AlquenosAlquenos
Alquenos
 
Termoquímica
TermoquímicaTermoquímica
Termoquímica
 
Mecanismos de reacción
Mecanismos de reacciónMecanismos de reacción
Mecanismos de reacción
 
Quimica organica
Quimica organicaQuimica organica
Quimica organica
 
Alquenos
AlquenosAlquenos
Alquenos
 

Más de Edgar García-Hernández

El ingenio de los genios de la ingeniería
El ingenio de los genios de la ingenieríaEl ingenio de los genios de la ingeniería
El ingenio de los genios de la ingenieríaEdgar García-Hernández
 
Wade04 el estudio de las reacciones quimicas
Wade04 el estudio de las reacciones quimicasWade04 el estudio de las reacciones quimicas
Wade04 el estudio de las reacciones quimicasEdgar García-Hernández
 
Wade03 estructura y estereoquimica de alcanos
Wade03 estructura y estereoquimica de alcanosWade03 estructura y estereoquimica de alcanos
Wade03 estructura y estereoquimica de alcanosEdgar García-Hernández
 

Más de Edgar García-Hernández (20)

Aminas
AminasAminas
Aminas
 
Ácidos carboxílicos y derivados
Ácidos carboxílicos y derivados Ácidos carboxílicos y derivados
Ácidos carboxílicos y derivados
 
Aldehídos y Cetonas
Aldehídos y CetonasAldehídos y Cetonas
Aldehídos y Cetonas
 
El ingenio de los genios de la ingeniería
El ingenio de los genios de la ingenieríaEl ingenio de los genios de la ingeniería
El ingenio de los genios de la ingeniería
 
Alcoholes, fenoles y éteres
Alcoholes, fenoles y éteresAlcoholes, fenoles y éteres
Alcoholes, fenoles y éteres
 
Wade04 el estudio de las reacciones quimicas
Wade04 el estudio de las reacciones quimicasWade04 el estudio de las reacciones quimicas
Wade04 el estudio de las reacciones quimicas
 
Wade03 estructura y estereoquimica de alcanos
Wade03 estructura y estereoquimica de alcanosWade03 estructura y estereoquimica de alcanos
Wade03 estructura y estereoquimica de alcanos
 
Alquenos
AlquenosAlquenos
Alquenos
 
Formato protocolo
Formato protocoloFormato protocolo
Formato protocolo
 
Ejercicios de Reacciones de Sustitución
Ejercicios de Reacciones de SustituciónEjercicios de Reacciones de Sustitución
Ejercicios de Reacciones de Sustitución
 
Ejercicios Unidad III. Isomería
Ejercicios Unidad III. IsomeríaEjercicios Unidad III. Isomería
Ejercicios Unidad III. Isomería
 
Unidad IV QOI Reacciones de oxidación
Unidad IV QOI Reacciones de oxidaciónUnidad IV QOI Reacciones de oxidación
Unidad IV QOI Reacciones de oxidación
 
Unidad III curso QOI
Unidad III curso QOIUnidad III curso QOI
Unidad III curso QOI
 
Taller: Protocolo de Investigacion
Taller: Protocolo de InvestigacionTaller: Protocolo de Investigacion
Taller: Protocolo de Investigacion
 
Ejemplo PROTOCOLO
Ejemplo PROTOCOLOEjemplo PROTOCOLO
Ejemplo PROTOCOLO
 
La Revolución que podemos hacer
La Revolución que podemos hacerLa Revolución que podemos hacer
La Revolución que podemos hacer
 
Docaii edgar
Docaii edgarDocaii edgar
Docaii edgar
 
Conferencia reciclamiento de plasticos
Conferencia reciclamiento de plasticosConferencia reciclamiento de plasticos
Conferencia reciclamiento de plasticos
 
Conferencia no es lo mismo 19 sn_cy_t
Conferencia no es lo mismo 19 sn_cy_tConferencia no es lo mismo 19 sn_cy_t
Conferencia no es lo mismo 19 sn_cy_t
 
Unidad II curso QOI Bio 2010
Unidad II curso QOI Bio 2010Unidad II curso QOI Bio 2010
Unidad II curso QOI Bio 2010
 

Último

6°_GRADO_-_MAYO_06 para sexto grado de primaria
6°_GRADO_-_MAYO_06 para sexto grado de primaria6°_GRADO_-_MAYO_06 para sexto grado de primaria
6°_GRADO_-_MAYO_06 para sexto grado de primariaWilian24
 
Tema 17. Biología de los microorganismos 2024
Tema 17. Biología de los microorganismos 2024Tema 17. Biología de los microorganismos 2024
Tema 17. Biología de los microorganismos 2024IES Vicent Andres Estelles
 
FUERZA Y MOVIMIENTO ciencias cuarto basico.ppt
FUERZA Y MOVIMIENTO ciencias cuarto basico.pptFUERZA Y MOVIMIENTO ciencias cuarto basico.ppt
FUERZA Y MOVIMIENTO ciencias cuarto basico.pptNancyMoreiraMora1
 
Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024
Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024
Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024IES Vicent Andres Estelles
 
Prueba libre de Geografía para obtención título Bachillerato - 2024
Prueba libre de Geografía para obtención título Bachillerato - 2024Prueba libre de Geografía para obtención título Bachillerato - 2024
Prueba libre de Geografía para obtención título Bachillerato - 2024Juan Martín Martín
 
Análisis de los Factores Externos de la Organización.
Análisis de los Factores Externos de la Organización.Análisis de los Factores Externos de la Organización.
Análisis de los Factores Externos de la Organización.JonathanCovena1
 
ACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
ACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLAACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
ACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLAJAVIER SOLIS NOYOLA
 
Procedimientos para la planificación en los Centros Educativos tipo V ( multi...
Procedimientos para la planificación en los Centros Educativos tipo V ( multi...Procedimientos para la planificación en los Centros Educativos tipo V ( multi...
Procedimientos para la planificación en los Centros Educativos tipo V ( multi...Katherine Concepcion Gonzalez
 
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docxEliaHernndez7
 
Abril 2024 - Maestra Jardinera Ediba.pdf
Abril 2024 -  Maestra Jardinera Ediba.pdfAbril 2024 -  Maestra Jardinera Ediba.pdf
Abril 2024 - Maestra Jardinera Ediba.pdfValeriaCorrea29
 
Los avatares para el juego dramático en entornos virtuales
Los avatares para el juego dramático en entornos virtualesLos avatares para el juego dramático en entornos virtuales
Los avatares para el juego dramático en entornos virtualesMarisolMartinez707897
 
SEXTO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO.pptx
SEXTO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO.pptxSEXTO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO.pptx
SEXTO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO.pptxYadi Campos
 
ACERTIJO DE POSICIÓN DE CORREDORES EN LA OLIMPIADA. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
ACERTIJO DE POSICIÓN DE CORREDORES EN LA OLIMPIADA. Por JAVIER SOLIS NOYOLAACERTIJO DE POSICIÓN DE CORREDORES EN LA OLIMPIADA. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
ACERTIJO DE POSICIÓN DE CORREDORES EN LA OLIMPIADA. Por JAVIER SOLIS NOYOLAJAVIER SOLIS NOYOLA
 
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURA
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURAFORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURA
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURAEl Fortí
 
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO .pptx
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO   .pptxINSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO   .pptx
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO .pptxdeimerhdz21
 
SEPTIMO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO VS
SEPTIMO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO VSSEPTIMO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO VS
SEPTIMO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO VSYadi Campos
 
NUEVAS DIAPOSITIVAS POSGRADO Gestion Publica.pdf
NUEVAS DIAPOSITIVAS POSGRADO Gestion Publica.pdfNUEVAS DIAPOSITIVAS POSGRADO Gestion Publica.pdf
NUEVAS DIAPOSITIVAS POSGRADO Gestion Publica.pdfUPTAIDELTACHIRA
 
Revista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdf
Revista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdfRevista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdf
Revista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdfapunteshistoriamarmo
 
Biografía de Charles Coulomb física .pdf
Biografía de Charles Coulomb física .pdfBiografía de Charles Coulomb física .pdf
Biografía de Charles Coulomb física .pdfGruberACaraballo
 

Último (20)

6°_GRADO_-_MAYO_06 para sexto grado de primaria
6°_GRADO_-_MAYO_06 para sexto grado de primaria6°_GRADO_-_MAYO_06 para sexto grado de primaria
6°_GRADO_-_MAYO_06 para sexto grado de primaria
 
Tema 17. Biología de los microorganismos 2024
Tema 17. Biología de los microorganismos 2024Tema 17. Biología de los microorganismos 2024
Tema 17. Biología de los microorganismos 2024
 
FUERZA Y MOVIMIENTO ciencias cuarto basico.ppt
FUERZA Y MOVIMIENTO ciencias cuarto basico.pptFUERZA Y MOVIMIENTO ciencias cuarto basico.ppt
FUERZA Y MOVIMIENTO ciencias cuarto basico.ppt
 
Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024
Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024
Tema 19. Inmunología y el sistema inmunitario 2024
 
Prueba libre de Geografía para obtención título Bachillerato - 2024
Prueba libre de Geografía para obtención título Bachillerato - 2024Prueba libre de Geografía para obtención título Bachillerato - 2024
Prueba libre de Geografía para obtención título Bachillerato - 2024
 
Análisis de los Factores Externos de la Organización.
Análisis de los Factores Externos de la Organización.Análisis de los Factores Externos de la Organización.
Análisis de los Factores Externos de la Organización.
 
ACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
ACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLAACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
ACRÓNIMO DE PARÍS PARA SU OLIMPIADA 2024. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
 
Procedimientos para la planificación en los Centros Educativos tipo V ( multi...
Procedimientos para la planificación en los Centros Educativos tipo V ( multi...Procedimientos para la planificación en los Centros Educativos tipo V ( multi...
Procedimientos para la planificación en los Centros Educativos tipo V ( multi...
 
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
🦄💫4° SEM32 WORD PLANEACIÓN PROYECTOS DARUKEL 23-24.docx
 
Interpretación de cortes geológicos 2024
Interpretación de cortes geológicos 2024Interpretación de cortes geológicos 2024
Interpretación de cortes geológicos 2024
 
Abril 2024 - Maestra Jardinera Ediba.pdf
Abril 2024 -  Maestra Jardinera Ediba.pdfAbril 2024 -  Maestra Jardinera Ediba.pdf
Abril 2024 - Maestra Jardinera Ediba.pdf
 
Los avatares para el juego dramático en entornos virtuales
Los avatares para el juego dramático en entornos virtualesLos avatares para el juego dramático en entornos virtuales
Los avatares para el juego dramático en entornos virtuales
 
SEXTO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO.pptx
SEXTO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO.pptxSEXTO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO.pptx
SEXTO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO.pptx
 
ACERTIJO DE POSICIÓN DE CORREDORES EN LA OLIMPIADA. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
ACERTIJO DE POSICIÓN DE CORREDORES EN LA OLIMPIADA. Por JAVIER SOLIS NOYOLAACERTIJO DE POSICIÓN DE CORREDORES EN LA OLIMPIADA. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
ACERTIJO DE POSICIÓN DE CORREDORES EN LA OLIMPIADA. Por JAVIER SOLIS NOYOLA
 
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURA
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURAFORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURA
FORTI-MAYO 2024.pdf.CIENCIA,EDUCACION,CULTURA
 
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO .pptx
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO   .pptxINSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO   .pptx
INSTRUCCION PREPARATORIA DE TIRO .pptx
 
SEPTIMO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO VS
SEPTIMO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO VSSEPTIMO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO VS
SEPTIMO SEGUNDO PERIODO EMPRENDIMIENTO VS
 
NUEVAS DIAPOSITIVAS POSGRADO Gestion Publica.pdf
NUEVAS DIAPOSITIVAS POSGRADO Gestion Publica.pdfNUEVAS DIAPOSITIVAS POSGRADO Gestion Publica.pdf
NUEVAS DIAPOSITIVAS POSGRADO Gestion Publica.pdf
 
Revista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdf
Revista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdfRevista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdf
Revista Apuntes de Historia. Mayo 2024.pdf
 
Biografía de Charles Coulomb física .pdf
Biografía de Charles Coulomb física .pdfBiografía de Charles Coulomb física .pdf
Biografía de Charles Coulomb física .pdf
 

Reacciones de sustitución

  • 1. Dr. Edgar García-Hernández. Instituto Tecnológico de Zacatepec.
  • 2.  Adición:  Eliminación:  Sustitución:  Transposición Química Orgánica II. 2
  • 3. Ocurren cuando las moléculas poseen dobles o triples enlaces y se le incorporan dos átomos o grupos de átomos disminuyendo la insaturación de la molécula original. Química Orgánica II. 3
  • 4. Br Br CH3 CH CH2 + Br Br CH3 CH CH2 propeno bromo 1,2-dibromopropano CH3 C C CH3 + Br Br Br CH3 C C CH3 Br 2-butino bromo 2,3-dibromo-2-buteno Br Br CH3 C C CH3 + Br Br CH3 C C Br CH3 Br 2 2-butino bromo 2,2,3,3-tetrabromobutano Química Orgánica II. 4
  • 5. Son aquéllas en las que un átomo o grupo de átomos del sustrato son sustituidos por un átomo o grupo de átomos del reactivo. Química Orgánica II. 5
  • 6. H Cl CH3 CH2 Br + KC N CH3 CH2 C N + KBr bromoetano cianuro de potasio propanonitrilo bromuro de potasio Luz CH3 CH CH3 + Cl Cl CH3 CH CH3 + H Cl propano cloro 2-cloropropano cloruro de hidrógeno Química Orgánica II. 6
  • 7. Dos átomos o grupos de átomos que se encuentran en carbonos adyacentes se eliminan generándose un doble o triple enlace. Es la reacción opuesta a la adición. C C + C C Z A B + ZAB sustrato reactivo productos Química Orgánica II. 7
  • 8. CH3 CH CH CH3 + Br Br 2,3-dibromobutano 2 KOH CH3 C C CH3 + 2 KBr + 2 HOH hidróxido de 2-butino potasio 2-clorobutano etanol CH3 CH CH CH3 + Cl H KOH CH3 CH CH CH3 + KCl + HOH 2-buteno (mayoritario) hidróxido de potasio Química Orgánica II. 8
  • 9. Esta clase de reacciones consisten en un reordenamiento de los átomos de una molécula que origina otra con estructura distinta. CH3 CH2 CH2 CH3 cat. CH3 CH CH3 CH3  Química Orgánica II. 9
  • 11. El mecanismo de una reacción es el detalle de las transformaciones graduales que sufren las moléculas de las sustancias reaccionantes hasta convertirse en productos de la reacción. Química Orgánica II. 11
  • 12. • El debilitamiento de los enlaces entre los átomos de los reactantes. • La formación de un complejo activado o intermediarios inestables. • La aparición de nuevos enlaces entre los átomos que forman los productos. • La variación de la energía del proceso (la energía necesaria para que se forme el complejo activado o intermediarios es la energía de activación Eact ) Química Orgánica II. 12
  • 13. Función Fórmula Reacciones características Alcanos C–C, C–H Sustitución (de H, comúnmente por Cl o Br) Combustión (conversión a CO2 y H2O) Alquenos C=C–C–H Adición Sustitución (de H) Alquinos C≡C–H Adición Sustitución (de H) Haluros de alquilo H–C–C–X Sustitución (de X) Eliminación (de HX) Alcoholes H–C–C–O–H Sustitución (de H); Sustitución (de OH) Eliminación (of HOH); Oxidación (eliminación de 2H) Éteres (α)C–O–R Sustitución (de OR); Sustitución (de α–H) Aminas C–NRH Sustitución (de H); Adición (a N); Oxidación (de N) Química Orgánica II. 13
  • 14. Benceno (anillo) C6H6 Sustitución (de H) Aldehidos (α)C–CH=O Adición Sustitución (de H or α–H) Cetonas (α)C–CR=O Adición Sustitución (de α–H) Ácidos Carboxílicos (α)C–CO2H Sustitución (de H); Sustitución (de OH) Sustitución (de α–H); Adición (a C=O) Derivados Carboxílicos (α)C–CZ=O (Z = OR, Cl, NHR, etc.) Sustitución (de Z); Sustitución (de α–H) Adición (a C=O) Química Orgánica II. 14
  • 16. H H Requiere calor o luz para la iniciación.  La longitud de onda más efectiva es la azul, la cual es absorbida por el gas cloro.  Se obtienen muchos productos a partir de un solo fotón de luz (reacción en cadena). 16 C H H H + Cl2 Calor o Luz C H H Cl + HCl Química Orgánica II.
  • 17. 1. Iniciación: Genera un intermediario (radicales, carbocationes o carbaniones). 2. Propagación: El intermediario reacciona con una molécula estable para producir otro intermediario (y una molécula de uno de los productos). 3. Terminación: Se destruyen los intermediarios. Química Orgánica II. 17
  • 18. Una molécula de cloro se rompe homolíticamente formando dos radicales de cloro. 18 Cl Cl + photon (h) Cl + Cl Química Orgánica II.
  • 19. Un radical cloro colisiona con un hidrógeno de una molécula de metano y lo remueve, formando un radical metilo y una molécula de uno de los productos (HCl). 19 H C H H H H + Cl H C H + H Cl Química Orgánica II.
  • 20. El radical metilo colisiona con otra molécula de cloro, obteniéndose así el producto principal (cloruro de metilo) y un radical de cloro. Así se repiten los pasos (1) y (2) de la propagación. 20 H C H H H + Cl Cl H C H Cl + Cl Química Orgánica II.
  • 21. 21 Cl Cl + photon (h) Cl + Cl H C H H H H + Cl H C H + H Cl H C H H H + Cl Cl H C H Cl + Cl H C H H H H + Cl Cl H C H Cl + H Cl Química Orgánica II.
  • 22.  Se da por la colisión de dos radicales libres cualquiera. También por la combinación de los radicales libres con el solvente o contaminantes. 22 H C H H H + Cl H C H Cl ¿Puedes sugerir otra (s)? Química Orgánica II.
  • 23. El rompimiento de enlaces requiere de energía (+EDH, proceso endotérmico).  La formación de enlaces libera energía (-EDH, proceso exotérmico). 23 A B A + B Se puede utilizar la EDH para estimar la ΔH de la reacción. Química Orgánica II.
  • 25. Estime la H para cada paso utilizando las EDH. 25 CH4 + Cl CH + HCl 3 104 103 CH3 + Cl2 CH3Cl + Cl 58 84 ó CH4 + Cl CH3Cl + H 104 84 H + Cl2 HCl + Cl 58 103 Química Orgánica II.
  • 26. Para: A + B  C + D, velocidad = k[A]a[B]b a es el orden con respecto a A a + b es el orden global. Orden es el número de moléculas de reactantes presentes en el paso determinante del mecanismo de reacción. El valor de la constante de velocidad de reacción (k) depende de la temperatura de acuerdo con Arrhenius: ln k = -Ea + lnA RT Química Orgánica II. 26
  • 27. H Energía Mínima requerida para alcanzar el estado de transición. A altas temperaturas, más moléculas alcanzan la energía requerida. 27 C H H H Cl Química Orgánica II.
  • 28. Para una reacción de un solo paso: reactivos  estado de transición  productos Un catalizador disminuye la Ea. Química Orgánica II. 28
  • 29. 1. Reactivos  Estado de transición  intermediario 2. Intermediario  Estado de transición  productos 29 => Química Orgánica II.
  • 30.  Si la Ea incrementa, la velocidad disminuye.  Si la T aumenta, la velocidad incrementa.  Flúor: Reacciona explosivamente.  Cloro: Reacciona a velocidad moderada. Bromo: Reacciona selectivamente.  Iodo: No reacciona (detectablemente). Química Orgánica II. 30
  • 31. CH3 CH2 CH3 + Cl2 Cl Cl  Hay 6 H´s 1 H’s y dos H´s 2. Se espera una relación 3:1 de mezcla de los productos, es decir, 75% 1-cloropropano y 25% 2-cloropropano. Experimentalmente se obtiene una mezcla de 40% 1- cloropropano y 60% 2-cloropropano. Conclusión: No todos los H’s son igualmente reactivos. 31 1 C 2 C h CH2 CH2 CH3 + CH3 CH CH3 Química Orgánica II.
  • 32.  La energía requerida para romper un enlace C-H decrece a medida que la sustitución sobre el carbono se incrementa.  Estabilidad: 3 > 2 > 1 > metilo H(kcal) 91, 95, 98, 104 Química Orgánica II. 32
  • 33. Ea más baja, velocidad más alta, dado que se forman los intermediarios más estables. Química Orgánica II. 33
  • 34. heat CH3 CH2 CH3 + CH2 Br Hay seis H´s 1 y dos H´s 2. Se esperaría una relación 3:1 de mezcla de productos, es decir, 75% 1-bromopropano y 25% 2-bromopropano. Experimentalmente se obtiene una mezcla: 3% 1- bromopropano y 97% 2-bromopropano !!! ¿Por qué la –bromación es más selectiva que la cloración? 34 1 C 2 C Br Br2 CH2 CH3 + CH3 CH CH3 Química Orgánica II.
  • 35. Para comparar la reactividad de los hidrógenos hay que determinar la cantidad de producto formada por hidrógeno: 3% 1-bromopropano a partir de 6 hidrógenos y 97% 2-bromopropano a partir de 2 hidrógenos. 3%  6 = 0.5% por hidrógeno primario y 97%  2 = 48.5% por hidrógeno secundario. Los hidrógenos secundarios son: 48.5%  0.5% = 97 veces más reactivos hacia la reacción de bromación que los H’s primarios. Química Orgánica II. 35
  • 36.  Note la gran diferencia en la Ea  Por qué es endotérmico? Química Orgánica II. 36
  • 47.  Los carbocationes se pueden rearreglar para formar un carbocatión más estable. Migración de Hidruro (:H-) de un carbono adyacente unido al carbocatión C+. Migración de un Metiluro (:CH3 -) de un carbono adyacente unido al carbocatión C+ (solo si no hay hidrógenos disponibles). Química Orgánica II. 47
  • 48. Carbocatión 2o Carbocatión 3o Br CH3 C H H C CH3 CH3 CH3 C H H C CH3 CH3 CH3 C H H C CH3 CH3 CH3 C H C CH3 CH3 H CH3 C H C CH3 CH3 H Nuc CH3 C H C CH3 CH3 H Nuc Química Orgánica II. 48
  • 49. Carbocatión 2o Carbocatión 3o Br CH3 C H CH3 C CH3 CH3 CH3 C H CH3 C CH3 CH3 CH3 C H CH3 C CH3 CH3 CH3 C H C CH3 CH3 CH3 CH3 C H C CH3 CH3 CH3 Nuc CH3 Nuc CH3 C H C CH3 CH3 Química Orgánica II. 49
  • 51. SN2 SN1 Haluros de metilo y primarios Haluros terciarios Nucleófilos fuertes Nucleófilos Débiles (pueden ser solventes) Solvente polar aprótico Solvente polar prótico, sales de plata velocidad = k[haluro][Nuc] velocidad = k[haluro] Inversión total de la configuración Racemización de compuestos activos ópticamente Reacción concertada (un solo paso) Reacción en dos pasos Estado de transición Intermediarios No se presentan rearreglos Rearreglos por migración de :H- ó :CH3 - Química Orgánica II. 51
  • 54. Es común una mezcla de productos. Química Orgánica II. 54
  • 56.  Hidratación de alquenos. Hidroboración-oxidación. Reducción de compuestos carbonílicos. Hidrólisis de haluros de alquilo. Reacción de reactivos de Grignard y compuestos carbonílicos.  Por fermentación. Química Orgánica II. 56
  • 58. 58 C H Br H H O HO C Br H H H H HO C H H H + Br - SN2. Reacción concertada: Formación de un enlace nuevo y rompimiento de un enlace “viejo” al mismo tiempo.  Inversión total de la configuración del producto con respecto a la configuración del haluro (Inversión Walden) Química Orgánica II.
  • 61. El ión hidróxido es un nucleófilo (¡y una base!) más fuerte que el agua y los resultados de la sustitución pueden ser diferentes dependiendo de la estructura del sustrato de partida. Haloalcano H2O HO-Metil 61 No reacciona SN Primario no impedido No reacciona SN Primario ramificado No reacciona SN, E2 Secundario SN1 lenta, E1 SN2, E2 Terciario SN1, E1 E2 En general, este método no es útil para obtener alcoholes. Química Orgánica II.
  • 62. 62 Nucleofilo Producto Familia R-X + I-  R-I Haluro de Alquilo R-X + OH-  R-OH Alcohol R-X + -OR'  R-OR' Eter R-X + -SH  R-SH Tiol R-X + -SR'  R-SR' Tioeter R-X + NH3  R-NH3 +X- Sal de amina -  R- N3 Azida R-X + N3 R-X + -CC-R'  R-CC-R' Alquino R-X + -CN  R-CN Nitrilo R-X + R-COO-  R-COO-R' Ester Química Orgánica II.
  • 64.  Ion Alcóxido + Bromuro de alquilo 1 (o tosilato) Ejemplo: CH3 O H + K CH3 O _ K + CH3 O _ H + CH3CH2 C H Br CH3 O CH2CH2CH3 + Br _ Química Orgánica II. 64
  • 65. Los iones fenóxido se producen fácilmente mediante la síntesis de Williamson. Los haluros de fenilo o tosilatos no pueden ser utilizados en este método de síntesis. 65 O H + NaOH O _ Na + + HOH Química Orgánica II.
  • 66. Te sugiero este otro video: http://www.youtube.com/watch?v=hCxeao5X_6w Química Orgánica II. 66
  • 67. Obtención de aminas a partir de haluros de alquilo: Química Orgánica II. 67
  • 69. 69
  • 70. 70 => Química Orgánica II.
  • 71.  El -OH del alcohol es protonado.  El grupo -OH2 + es un buen grupo saliente.  Los alcoholes 3° y 2° reaccionan con el Br- vía SN1  Los alcoholes 1° reaccionan vía SN2 71 H3O + - Br H R O H R O H R Br Química Orgánica II.
  • 72.  El ion cloruro es un nucleófilo más débil que el bromuro. El ZnCl2 se enlaza fuertemente con el -OH, para promover a reacción.  El producto clorado es insoluble. Test de Lucas: ZnCl2 en HCl concentrado. Alcoholes 1° reaccionan lentamente o no reaccionan.  Alcoholes 2 reaccionan en 1-5 minutos.  Alcoholes 3 reaccionan en menos de 1 minuto. Química Orgánica II. 72
  • 73.  El HI no reacciona. Rendimientos pobres para cloruros 1° y 2°.  Se puede favorecer la obtención de un alqueno en lugar de un haluro de alquilo. Puede existir rearreglo del carbocatión intermediario. Química Orgánica II. 73
  • 74. Buenos rendimientos con alcoholes 1° y 2°. PCl3 para cloruros de alquilo (es mejor el SOCl2). PBr3 para bromuros de alquilo. P and I2 para ioduros de alquilo (PI3 no es estable). Química Orgánica II. 74
  • 75.  El P se enlaza con el -OH y el Br- sale.  El Br- ataca vía SN2 El HOPBr2 sale. Química Orgánica II. 75
  • 76. Produce cloruro de alquilo, SO2 y HCl El S se enlaza al -OH, el ion Cl- sale.  El ion Cl- abstrae un H+ del OH  El enlace C-O se rompe a medida que el Cl- es transferido al C. Química Orgánica II. 76
  • 79.  La aromaticidad no se limita al benceno, sino que se le asocia con ciertas moléculas que presentan cuatro características comunes: 1.Son estructuras cíclicas que contienen cierto número de enlaces . 2.Son estructuras planas o por lo menos muy cercanas a las planas. 3.Cada átomo en el anillo debe tener hibridación sp2, (en algunos casos sp). 4.Puede ocurrir deslocalización de los electrones  Química Orgánica II. 79
  • 80. 80 “Estaba sentado, escribiendo mi libro, pero el trabajo no progresaba. Mis pensamientos estaban lejos. Moví la silla hacia el fuego y dormité. Los átomos nuevamente brincaban ante mis ojos. Esta vez, los grupos más pequeños se mantenían modestamente al fondo. Mi ojo mental, agudizado por las repetidas visiones de este tipo, podía ahora distinguir estructuras mayores de muchas conformaciones: largas filas, a veces apretadas, girando y retorciéndose como serpientes. Pero, ¿qué fue eso? Una de las serpientes había logrado asir su propia cola y la figura danzaba burlonamente ante mis ojos. Desperté como por el destello de un relámpago;... pasé el resto de la noche desarrollando las consecuencias de la hipótesis. Señores, aprendamos a soñar y quizás entonces, aprendamos la verdad” -August Kekulé, 1890. Química Orgánica II.
  • 82. Cada C sp2 hibridizado en el anillo tiene un orbital p sin hibridizar, perpendicular al anillo, los cuales se traslapan alrededor del anillo. Química Orgánica II. 82
  • 83. Dado que el benceno es un trieno conjugado cíclico se podría esperar que participara en las reacciones típicas de los polienos, sin embargo se observa que: Br2/CCl4 Oscuridad, 25°C KMnO4/H2O 25°C H3O+/H2O Calor H2/Ni No hay adición de bromo No hay oxidación No hay hidratación Adición lenta a temperatura y presión altas Química Orgánica II. 83
  • 84. Los seis orbitales p que se traslapan deben formar seis orbitales moleculares. Tres serán de enlace y tres de antienlace. La energía más baja de los OM tendrá todas las interacciones de enlace, no hay nodos!. A medida que la energía de los OM aumenta, el número de nodos se incrementa. Química Orgánica II. 84
  • 86. Los seis electrones llenan tres orbitales pi de enlace. Todos los orbitales se llenan (“closed shell”), un arreglo extremadamente estable. Química Orgánica II. 86
  • 87. El electrófilo sustituye a un hidrógeno en el anillo de benceno. Química Orgánica II. 87
  • 88. Paso 1: El ataque al electrófilo forma el complejo sigma Complejo sigma (ion arenuro Paso 2: La pérdida de un protón da el producto de sustitución Química Orgánica II. 88
  • 90. Reacciones de sustitución electrofílica aromática Halogenación Nitración Sulfonación Alquilación de Friedel-Crafts Acilación de Friedel-Crafts Química Orgánica II. 90
  • 91. La evidencia experimental indica que el ataque electrofílico al sistema  del benceno forma un carbocatión no aromático conocido como un ión arenio, ión becenonio o algunas veces llamado complejo sigma. Ion arenio Química Orgánica II. 91
  • 92. Paso 1. El electrófilo toma dos electrones de los seis electrones  del sistema para formar un enlace σ con una de los carbones del benceno. Paso 2. El ión arenio pierde el protón del carbón que tiene unido al electrófilo, restableciéndose entonces los seis electrones  del sistema. Reacción lenta, determina la velocidad de la reacción. Reacción rápida Química Orgánica II. 92
  • 93. El ion arenio es un intermediario que cae entre los estados de transición 1 y 2. En el estado de transición 1 el enlace entre el electrófilo y el carbón del benceno está solo parcialmente formado. En el estado de transición 2 el enlace entre el carbón del benceno y su átomo de hidrógeno está parcialmente roto. Química Orgánica II. 93
  • 95.  Reaccionan en presencia de ácidos de Lewis. Buenos rendimientos 95 Clorobenceno (90%) Bromobenceno (75%) calor Química Orgánica II.
  • 96. Mecanismo para la reacción Paso 1 Paso 2 Paso 3 El bromo se combina con el FeBrpara formar un complejo que se 3 disocia para formar un ion bromuro positivo y FeBr-. 4 ION ARENIO El ion bromuro ataca al benceno para formar un ion arenio. El ion arenio pierde un protón para convertirse en bromobenceno. Química Orgánica II. 96
  • 97. El fluor reacciona tan rápido con el benceno que la fluoración aromática requiere condiciones especiales y tipos de aparatos especiales. Más aún, es difícil limitar la reacción a la monofluoración. Por otro lado, el yodo es tan poco reactivo que se requieren técnicas especiales para efectuar la yodación directa; la reacción se efectúa en presencia de un agente oxidante como el ácido nítrico. Química Orgánica II. 97
  • 99. El benceno reacciona lentamente con ácido nítrico concentrado (caliente) para dar nitrobenceno. La reacción es mucho más rápida si se efectúa con calentamiento y utilizando una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico concentrados. Química Orgánica II. 99
  • 100. Mecanismo para la reacción Paso 1 Paso 2 En este paso el ácido nítrico acepta un protón del ácido más fuerte, el ácido sulfúrico. Una vez protonado, el ácido nítrico se disocia para formar un ion nitronio. Química Orgánica II. 100
  • 101. Paso 3 Paso 4 Ión arenuro El ion nitrónio es el electrófilo en la nitración; el cual reacciona con el benceno para formar un ión arenuro estabilizado por resonancia. El ion arenuro transfiere un protón a la base para convertirse en nitrobenceno. Química Orgánica II. 101
  • 103. El benceno reacciona con ácido sulfúrico fumante (solución al 7% de SO3 en H2SO4) a temperatura ambiente para producir ácido bencensulfónico. Trióxido de azufre Ácido becensulfónico (56%) Química Orgánica II. 103
  • 104. Mecanismo para la reacción Paso 1 Paso 2 Paso 3 Este equilibrio produce SO3 en H2SO4 concentrado. Otras estructuras resonantes El SO3 es el electrófilo que reacciona con el benceno para formar el ion arenuro. El ion arenio pierde un protón para formar el ion bencensulfonato. Química Orgánica II. 104
  • 105. Paso 4 El ion bencensulfónico acepta un protón para convertirse en ácido bencensulfónico. Química Orgánica II. 105
  • 107. En 1877 Charles Friedel (francés) y James M. Crafts (USA), descubrieron un método para la preparación de alquilbencenos (ArR) y acilbencenos (ArCOR). Una ecuación general para una reacción de alquilación de Friedel-Crafts es la siguiente: Química Orgánica II. 107
  • 108. Mecanismo para la reacción Esta es una reacción ácido-base de Lewis. Paso 1 -. El ion se dissocia para formar un carbocatión y AlCl4 Química Orgánica II. 108
  • 109. Paso 2 Paso 3 Otras estructuras resonantes El carbocatión, actúa como un electrófilo, reaccionando con el benceno para producir un ion arenio. El ion arenio pierde un protón para formar isopropilbenceno. Este paso regenrado el AlCl3 y libera HCl. Química Orgánica II. 109
  • 110. Mecanismo para la reacción Paso 3 Paso 4 Paso 5 Química Orgánica II. 110
  • 111. En el último paso, el cloruro de aluminio (ácido de Lewis) forma un complejo con la cetona (una base de Lewis). Para finalizar la reacción, el complejo es tratado con agua, liberando así a la cetona. Paso 6 Química Orgánica II. 111
  • 112. Limitaciones de las reacciones de Friedel-Crafts 1. Cuando se forma un carbocatión a partir de un haluro de alquilo, alqueno o un alcohol, este puede rearreglarse a un carbocatión más estable, obteniéndose como producto principal entonces el de carbocatión más estable. Butilbenceno Química Orgánica II. 112 (32-36% de la mezcla) sec-butilbenceno (64-68% de la mezcla)
  • 113. 2. Las reacciones de Friedel-Crafts generalmente dan pobres rendimientos cuando están presentes en el anillo grupos electroatractores fuertes o cuando el anillo tiene grupos –NH2, -NHR, o -NR2. Esto aplica para las reacciones de acilación y de alquilación. Estos grupos generalmente dan pobres rendimientos en las reacciones Friedel- Crafts Química Orgánica II. 113
  • 114. 3. Los haluros de arilo y vinilo no se utilizan debido a que no forman carbocationes rápidamente No hay reacción de Friedel-Crafts No hay reacción de Friedel-Crafts Química Orgánica II. 114
  • 115. 4. Frecuentemente ocurren polialquilaciones: Química Orgánica II. 115
  • 121.  El grupo metilo es un grupo activante y un director orto-para. El tolueno reacciona considerablemente más rápido que el benceno (25 veces más rápido), en todas las reacciones de sustitución electrofílica. Grupo activante Más reactivo que el benceno en sustituciones electrofílicas Química Orgánica II. 121
  • 122. Cuando el tolueno tiene una reacción de sustitución electrofílica, la mayoría de las sustituciones toman lugar en las posiciones orto y para. Cuando el tolueno se nitra con ácido nítrico y ácido sulfúrico, se obtiene una mezcla de mononitrotoluenos en las siguientes proporciones: o-nitrotolueno p-nitrotolueno m-nitrotouleno (59%) (37%) (4%) Química Orgánica II. 122
  • 123. El grupo hidroxilo y el grupo amino son activantes poderosos y también son poderosos directores orto-para. El fenol y la anilina reaccionan con bromo en agua (no se requiere catalizador) para generar productos en los cuales ambas posiciones están sustituidas. Estos producto tribromados se obtienen en cantidades muy altas. 2,4,6-tribromofenol (~ 100%) 2,4,6-tribromoanilina (~ 100%) Química Orgánica II. 123
  • 124. El grupo nitro es un grupo desactivante muy fuerte. El nitrobenceno sometido a una nitración tiene una velocidad de reacción solo de 10-4 veces más que el benceno. El grupo nitro es un grupo director meta. Química Orgánica II. 124
  • 125. El cloro y el bromo son desactivantes débiles, la velocidades de reacción del clorobenceno y bromobenceno en una nitración son 33 y 30 veces más lentas que la del benceno, respectivamente. Además estos grupos halo son directores orto-para. Sustituciones electrofílicas del clorobenceno Química Orgánica II. 125
  • 127. El efecto inductivo de un sustituyente S se presenta por las interacciones electrostáticas del grupo S polarizado unido al anillo. Por ejemplo, si S es un átomo (o grupo) más electronegativo que el carbono, entonces el anillo tendrá la parte positiva del dipolo. Química Orgánica II. 127
  • 128. Ejemplos de otros grupos electroatractores que tienen un efecto inductivo al estar unidos directamente al anillo de benceno: Química Orgánica II. 128
  • 129. Se refiere a la posibilidad de que la presencia del grupo S pueda incrementar o disminuir la estabilización por resonancia del ion arenuro intermediario. Química Orgánica II. 129
  • 130. Todos los grupos directores meta tienen en el átomo que se encuentra unido directamente al anillo: Una carga parcial positiva, o  Una carga positiva completa. Química Orgánica II. 130
  • 131. Contribuyente altamente inestable Ataque orto Ataque meta Química Orgánica II. 131
  • 132. Contribuyente altamente inestable Ataque para Química Orgánica II. 132
  • 133. Excepto para los sustituyentes alquilo y fenilo, todos los directores orto-para tienen al menos un par de electrones no compartidos en el átomo unido al anillo de benceno. Par de electrones libres Como en Anilina Fenol Clorobenceno Química Orgánica II. 133
  • 134. Ataque orto Ataque meta Contribuyente relativamente estable Química Orgánica II. 134
  • 135. Ataque para Contribuyente relativamente estable Química Orgánica II. 135
  • 136. Resumen del efecto de los sustituyentes en la orientación y reactividad: Química Orgánica II. 136