El documento describe diferentes reacciones de sustitución nucleofílica para la interconversión de grupos funcionales, incluyendo la conversión de halogenuros de alquilo en éteres, ésteres, nitrilos y otros compuestos. También explica cómo convertir alcoholes en agentes alquilantes como halogenuros de alquilo, ésteres sulfonatos y otros. Por último, detalla la ruptura de enlaces C-O en éteres y ésteres mediante reacciones de sustitución.

1. Orgánica Avanzada I
Profa. Gricela Lobo
Interconversión de grupos funcionales por
reacciones de sustitución
 De halogenuros de alquilo
 De alcoholes
 De éteres
 De ácidos carboxílicos

2. Revisión sobre reacciones de
sustitución SN1 y SN2
Orgánica Avanzada I
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3. Sustitución Nucleofílica
SN2: Sustitución nucleofílica bimolecular.
Reacción de (R)-2-bromooctano con hidróxido sódico
Sustrato y reactivo nucleofílico, intervienen en el ET de la
reacción que da lugar a los productos. Etapa limitante de la
velocidad de reacción (lenta)
Transformación de un haluro en alcohol
(S)-2-octanol
80%
C Br
H
CH3(CH2)5
CH3
NaOH, DMF
reflujo
C (CH2)5CH3
CH3
HO
H
(S)-2-bromooctano
Orgánica Avanzada I
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4. Estado de
Transición
Mecanismo SN2
Etapa determinante de la
velocidad de reacción
Etapa lenta Etapa rápida
Sustrato Producto
Orgánica Avanzada I
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5. El nucleófilo debe
aproximarse por el
lado contrario del
grupo saliente.
La configuración
del carbono que ha
sufrido la reacción
se ha invertido.
Mecanismo SN2
Orgánica Avanzada I
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6. El nucleófilo debe
aproximarse por el
lado contrario del
grupo saliente.
La configuración del
carbono que ha
sufrido la reacción
se ha invertido.
El nucleófilo debe
aproximarse por el lado
contrario del grupo
saliente.
El carbono atacado
está pentacoordinado. Los
grupos R están en un
plano.
Se libera el grupo
saliente. La configuración
del carbono que ha sufrido
la reacción se ha invertido.
C Br
H
CH3(CH2)5
CH3
HO
C (CH2)5CH3
CH3
HO
H
Mecanismo SN2
(R) (S)
Orgánica Avanzada I
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7. El nucleófilo debe
aproximarse por el
lado contrario del
grupo saliente.
La configuración del
carbono que ha
sufrido la reacción
se ha invertido.
Depende de:
• La naturaleza del grupo saliente.
• La reactividad del nucleófilo.
• Los factores estéricos de los grupos R.
 El mecanismo SN2 es un proceso concertado, una única etapa
reacción en donde el sustrato y el nucleófilo están
implicados en el estado de transición.
Reactivad de SN2: metilo > primario > secundario > terciario
Facilidad de una SN2
C Br
H
CH3(CH2)5
CH3
HO
C (CH2)5CH3
CH3
HO
H
(R) (S)
+ Br
Orgánica Avanzada I
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8. El nucleófilo debe
aproximarse por el
lado contrario del
grupo saliente.
La configuración del
carbono que ha
sufrido la reacción
se ha invertido.
SN1: Sustitución nucleofílica unimolecular.
En la etapa limitante de la velocidad de reacción solo
interviene el sustrato y no el nucleófilo.
Solvólisis de cloruro de terc-butilo
C
CH3
CH3
H3C Cl C
CH3
CH3
H3C OH + HCl
H2O
o MeOH
El nucleófilo es el propio solvente
Sustitución Nucleofílica
Orgánica Avanzada I
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9. El nucleófilo debe
aproximarse por el
lado contrario del
grupo saliente.
La configuración del
carbono que ha
sufrido la reacción
se ha invertido.
Mecanismo SN1
La presencia del
disolvente polar provoca
la ruptura del enlace C―X.
Los iones resultantes
quedarán más menos
separados por el solvente.
El orbital p vacío,
perpendicular al plano del
carbocatión, puede ser
atacado con igual probabilidad
por sus dos lóbulos por un
nucleófilo.
El ataque del
nucleófilo por un lado u
otro da lugar a los dos
enantiómeros posibles.
Se obtienen una mezcla
racémica.
Nu-
Orgánica Avanzada I
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10. Mecanismo SN1
No se forma un
estado de transición
sino un
intermediario
carbocation estable
Etapa determinante
sólo el sustrato
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11. Mecanismo SN1 de la solvólisis del (CH3)3CCl
C
CH3
CH3
H3C Cl C
CH3
CH3
H3C + H2O
-Cl-
C
CH3
CH3
O CH3
H
H
C
CH3
CH3
O CH3
H
Cl-
HCl
Haluro de
alquilo
Alcohol
Orgánica Avanzada I
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12. Sustitución Nucleofílica
Reactividad SN1: Metilo < Primario < Secundario < Terciario
Reactividad de los haluros frente a la sustitución
Reactividad SN2: Terciario < Secundario < Primario < metilo
 Los haluros de alquenilo (haluros de vinilo) no son reactivos
bajo condiciones de SN2 ni SN1.
C C
X
Haluro de vinilo
Orgánica Avanzada I
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13. Los nucleófilos mas frecuentes en las transformaciones de los grupos
funcionales son aniones, que se utilizan como sus sales de Li, Na y K.
RONa: alcóxido metálico, fuente del anión nucleófilo RO-
Interconversión de grupos funcionales por
reacciones de sustitución
1. Interconversión de halogenuros
CH3CH2Br
(CH3)2CHCH2ONa
i-BuOH
CH3CH2OCH2CH(CH3)2
Conversión de haluro de alquilo en éter
+
Br ONa
Mecanismo SN2
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14. CH3(CH2)16COK
O
CH3CH2I
acetona/agua
CH3(CH2)16COCH2CH3
O
Conversión de haluro de alquilo en éster
RCO2K carboxilato metálico, fuente del anión nucleófilo RCOO-
RCH2 I + R'CH2COOK RCH2OCCH2R'
O
Mecanismo SN2
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
Orgánica Avanzada I
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15. CNNa: cianuro metálico, fuente del anión nucleófilo N≡C-
Reacción de Kolbe (Síntesis de nitrilos)
Conversión de haluro de alquilo en nitrilo
CH3Br
NaCN
CH3CN
MDSO
Cl NaCN
CN
SN2
SN2
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
Orgánica Avanzada I
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16. N3Na: azida metálica, fuente del anión nucleófilo N═N═N
+ -
Propanol/agua
CH4(CH2)4CH2I NaN3 CH4(CH2)4CH2N3
Conversión de haluro de alquilo en alquilazida
HSK tiolato metálico, fuente del anión nucleófilo HS-
conversión de un haluro de alquilo en tioles
CH3CH(CH2)6CH3
Br
KSH
EtOH/H 2O
CH3CH(CH2)6CH3
SH
SN2
SN2
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
Orgánica Avanzada I
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17. P(Ph)3 Trifenil fosfina, fósforo como nucleófilo
Conversión de haluro de alquilo en alquiltrifenilfosfonio
CH3CH2CH2CH2Br
Ph3P
DMSO
CH3CH2CH2CH2PPh3
Mecanismo:
Iluro de fósforo
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
Orgánica Avanzada I
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18. Interconversión de grupos funcionales por
reacciones de sustitución
 En ésteres sulfonato:
Alcohol + fuente del haluro → ester sulfonato
S
Cl
O
O
CH3
+
ROH
S
RO
O
O
CH3+ HCl
C6H6
Cloruro de tosilo
cloruro de p-toluensulfonilo
TsCl
tosilato
CH3
S
Cl
O
O
cloruro de mesilo
CF3
S
Cl
O
O
cloruro de trifluormetano
sulfonilo
Buenos grupos
salientes
2. Interconversión de alcoholes en agentes alquilantes
Orgánica Avanzada I
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19. S
O
O
R
Cl
R OH S
O
O
R
RO
H
Cl
S
O
O
R
RO
+ HCl
éster sulfonato
Interconversión de grupos funcionales por
reacciones de sustitución
 En ésteres sulfonato:
2. Interconversión de alcoholes en agentes alquilantes
Mecanismo general para la formación de esteres sulfonato a
partir de alcoholes:
Orgánica Avanzada I
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20. Orgánica Avanzada I
OH
HBr
Br
OH
PBr3
Br
Con tribromuro de fósforo
Alcoholes 3arios con HX
Interconversión de grupos funcionales por
reacciones de sustitución
 En halogenuros:
2. Interconversión de alcoholes en agentes alquilantes
C8H17
OH
C8H17
Br
Br2,Ph3P
Trifenilfosfina + bromo o cualquier otra fuente de bromo

21. Interconversión de grupos funcionales por
reacciones de sustitución
 En halogenuros:
2. Interconversión de alcoholes en agentes alquilantes
OH
CH3
CCl4
Ph3P
Cl
CH3
N
OH
SO2Cl N
Cl
Con trifenilfosfina + CCl4
Con cloruro de tionilo
Orgánica Avanzada I
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22. Mecanismos
Alcoholes 3arios con HX:
H Br
C OH
C Br
rápido lenta
C + H2O
Br
C O
H
H
SN1
Carbocatión
3ario
Los alcoholes 3arios se convierten con
facilidad en halogenuros de alquilo por
tratamiento con HCl o HBr a 0ºC.
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
Orgánica Avanzada I
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23. Alcoholes con PBr3:
RCH2OH +
P
Br
Br
Br
Br-
RCH2 OPBr2
H
RCH2Br + HOPBr2
Buen grupo
saliente
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
Orgánica Avanzada I
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24. Alcoholes con SOCl2:
RCH2OH + RCH2 O
H
S Cl
O
S Cl
Cl
O
Cl
O
RCH2 O S Cl
Cl +
+
H
RCH2Cl + SO2 HCl
+
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
Orgánica Avanzada I
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25. Resumen de las condiciones para generar haluros a partir de
alcohol con :
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
Orgánica Avanzada I
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26. Interconversión de grupos funcionales por
reacciones de sustitución
3. Interconversión de alcoholes en Nitrilo
OH
1) CH3SO2Cl, Py
2) NaCN, DMF,
CN
CH2OH
CH2OH
1) ArSO2Cl, Py
2) NaCN, DMF,
CH2CN
CH2CN
Orgánica Avanzada I
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27. Interconversión de grupos funcionales por
reacciones de sustitución
4. Interconversión de alcoholes en azida
OH
1) CH3SO2Cl, Et3N
2) NaN3, HMPA
N3
Orgánica Avanzada I
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28. Interconversión de grupos funcionales por
reacciones de sustitución
5. Intercambio de un halógeno por otro
Fluoruros de alquilo:
CH3CH2CH2CH2Br
KF
etilenglicol
120ºC
CH3CH2CH2CH2F
Yoduros de alquilo:
CH2 CHCH2Cl
NaI
Acetona
CH2 CHCH2I
NaI
Acetona
CH3CHCH3
Br
CH3CHCH3
I
Reacción conocida como intercambio haluro-haluro
Usada para preparar fluoruros de alquilo y yoduros de alquilo
Orgánica Avanzada I
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29. Ruptura de enlaces C─O en éteres a través de
una reacción de sustitución
R O CH3 + Nu RO + CH3 Nu
RC O
O
CH3
+ Nu RCO2 + CH3 Nu
Ruptura nucleofílica de un enlace C-O de un éter
Ruptura nucleofílica de un enlace C-O de un éster
Las condiciones clásicas utiliza ácido hidrácidos, pero son muy drásticas
para la mayoría de las moléculas polifuncionales.
Así que se han desarrollado reactivos más suaves:
BBr3, (CH3)2BBr, BF3……en
presencia de tioles
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
Orgánica Avanzada I
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30. Orgánica Avanzada I
Ruptura de enlaces C─O en éteres a través de
una reacción de sustitución
Mecanismo general:
R O R + B Br
Br
Br
R O R
BBr2
+ Br
R O BBr2
+ RBr
Br
+
R O R
BBr2
R O BBr2 + H2O
3 B(OH)3
R OH +
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución

31. Orgánica Avanzada I
Ruptura de enlaces C─O en éteres a través de
una reacción de sustitución
Ejemplos
H3CO OCH3
BBr3
1)
2) H2O
HO OH
H3C
Br
O CH2
BF3
C2H5SH
H3C
Br
OH
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución

32. Transformación de ácidos carboxílicos
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
R C OH
O
ácido
carboxílico
SOCl2
R C Cl
O
cloruro de ácido
R OH
Py
R C O
O
R éster
Py
R C
O
OH
R C O
O
C
O
R anhídrido
H2O
ácido
R C OH
O
amida
R C NR2
O
R2NH
base
Tipo de reacción: Sustitución nucleofílica acílica
Los cloruros de ácido son más
reactivos que los derivados ácidos
carboxílicos, por lo que pueden
convertirse rápidamente en otros
derivados de ácido.
El HCl de producto se neutraliza con
bases como Py o Et3N
Orgánica Avanzada I
Profa. Gricela Lobo

33. Orgánica Avanzada I
Mecanismo de formación de cloruro de ácido
Interconversión de grupos funcionales por reacciones de sustitución
S
O
Cl
Cl
R C
O
O H
+
R C
O
O H
S
O
Cl
Cl
R C
O
O
S
O
Cl
Cl
H
R C
O
O
S
O
Cl
+ HCl
SNi
+
SO2 R C
O
Cl
cloruro de ácido

34. Orgánica Avanzada I
GRUPOS PROTECTORES
Cuando se requiere efectuar la reacción de un grupo funcional en
presencia de otro u otros grupos más reactivos, se utiliza la estrategia
sintética denominada protección de grupos. Se protege el grupo más
reactivo.
Ilustremos con un ejemplo. Se requiere realizar la siguiente transformación:
GRUPOS PROTECTORES
OEt
O O
OH
O
Es decir, se requiere reducir el grupo éster hasta el alcohol. Si se hace
directamente con NaBH4 o LiAlH4 por ejemplo, también se reducirá el grupo
carbonilo de la cetona por ser más reactiva. Entonces, antes de reducir se
procede a proteger el grupo cetónico.

35. GRUPOS PROTECTORES
GRUPOS PROTECTORES
OR
O O
OR
O
O
O
Protección del grupo
carbonilo cetónico
1. Protección del grupo b- ceto
2. Reducción del grupo éster hasta el alcohol
OR
O
O
O Reducción del grupo
éster
OH
O
O
3. Reducción del grupo éster hasta el alcohol
OH
O
O Desprotección
OH
O
Orgánica Avanzada I
Profa. Gricela Lobo

36. GRUPOS PROTECTORES
En resumen:
Para conseguir este tipo de transformación se procede:
1. Proteger el grupo o los grupos más reactivos.
2. Efectuar la reacción sobre el grupo funcional libre.
3. Liberar o desproteger los grupos funcionales.
 Una reacción de protección, es una reacción quimioselectiva
Un grupo funcional se transforma en otro
Intercambio de grupo funcional (IGF o FGI)
GRUPOS PROTECTORES
Orgánica Avanzada I
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37. GRUPOS PROTECTORES
En resumen:
Para conseguir este tipo de transformación se procede:
1. Proteger el grupo o los grupos más reactivos.
2. Efectuar la reacción sobre el grupo funcional libre.
3. Liberar o desproteger los grupos funcionales.
GRUPOS PROTECTORES
OR
O O
OH
O
1) HOCH2CH2OH
2) NaBH4
3) H2O, H
+
Orgánica Avanzada I
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38. GRUPOS PROTECTORES
GRUPOS PROTECTORES
Condiciones que debe poseer un grupo protector:
1. Se debe introducir en el sistema polifuncional de manera
quimioselectiva.
2. Debe ser estable a las condiciones de reacción a la que se
debe someter el grupo funcional libre.
3. Se debe poder eliminar en condiciones quimioselectivas
suaves.
Orgánica Avanzada I
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39. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
Los grupos OH de los alcoholes se pueden proteger como:
 Esteres de bencilo
 Acetales
 Siliéteres

40. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
Como éteres de bencilo
CH2
O
R
Bn
≡ ROBn
Protección de alcoholes con BnBr
BnBr
Bromuro de bencilo
abreviatura

41. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
Desprotección de éteres de bencilo

42. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
Otros éteres de bencilo
CH3O CH2OR p-Metoxibencil PMB
CH3O OR p-Metoxifenil PMP

43. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
Como acetales
El dihidropirano (DHP) es el reactivo que se utiliza para convertir
alcoholes en acetales. Como el alcohol se convierte en acetal, la
desprotección se efectúa por hidrólisis ácida.

44. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
RO─THP THP
O
RO
H2O/H+
O
HO
+
ROH
Desprotección de acetales
alcohol
CH3OCH2OR Metoximetil MOM
(CH3)2COR 2-metoxi-2propil MOP
CH3OCH2CH2OCH2OR MEM
OCH3
Otros acetales

45. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
Los dioles representan un caso especial de protección de grupos.:
1,2-dioles y 1,3-dioles forman fácilmente acetales cíclicos con
aldehídos y cetonas. Los dioles representan un caso especial de
protección de grupos:
R CH CH R'
OH OH
CH3CCH3
O
R CH CH R'
O O
H3C CH3
H+

46. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
Como sililéteres

47. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
Como sililéteres

48. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
La desprotección de los siliéteres, se realiza mediante sales que contienen el
anión F-. Debido a que el enlace Si─F es el más fuerte, la reacción está
favorecidad hacia la formación del fluorsilano correspondiente. El otro producto es
una sal del ion alcóxido (RO-M+). El alcohol se obtiene mediante la hidrólisis que
protona al ion alcóxido.

49. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de grupos OH
GRUPOS PROTECTORES
Como ésteres
Uno de los ésteres más comunes es la estrategia de protección-
desprotección de alcoholes es el éster del ácido acético (acetato)

50. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de aminas
GRUPOS PROTECTORES
El grupo amino se protege convirtiendo a la amina a la amida
correspondiente.

51. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de aminas
GRUPOS PROTECTORES
Uno de los reactivo usados para la protección de aminas es el
cloruro de terbutiloxicarbonilo. Los uretanos con este reactivo se
abrevian como RNHBoc

52. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de aminas
GRUPOS PROTECTORES

53. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de aminas
GRUPOS PROTECTORES
Otro tipo de uretanos empleados en la protección de aminas son
los que se obtiene mediante la reacción de aminas con cloruro de
benciloxicarbonilo. La aminas protegidas así se abrevian RNHCBz
Estos uretanos se desprotegen en condiciones neutras mediante
una reacción de Hidrogenólisis:

54. Orgánica Avanzada I
Grupos protectores de aminas
GRUPOS PROTECTORES
Estos uretanos se desprotegen en condiciones neutras mediante
una reacción de Hidrogenólisis:

55. Orgánica Avanzada I
Fin