ESTEREOSELECTIVIDAD

Una reaccin esestereoselectivacuando produce predominantemente un enantimero de un par posible, o un diastermero de varios posibles. Las reacciones estereoselectivas pueden ser de dos tipos:enantioselectivas, enlas quela seleccin es entre productos enantiomricos ydiastereoselectivas, en las que la seleccin es entre productos diastereomricos.Laestereoselectividades la formacin preferente de unestereoismerosobre todos los posibles. Puede ser parcial, donde la formacin de un estereoismero est favorecida sobre el resto, o puede ser total, cuando slo se forma un estereoismero de los posibles. Se habla dediastereoselectividadcuando los estereoismeros sondiasteremerosy deenantioselectividadcuando son enantimeros. Unestereoismeroes unismeroque tiene la mismafrmula moleculary la misma secuencia detomosenlazados, con los mismosenlacesentre sus tomos, pero difieren en la orientacin tridimensional de sus tomos en el espacio. Se diferencian, por tanto, de losismeros estructurales, en los cuales los tomos estn enlazados en un orden diferente dentro de lamolcula.Ismeros conformacionales,confrmeroso rotmeros, fcilmente interconvertibles entre s por la rotacin en torno a enlaces. Se puede presentar en compuestos con cadenas abiertas, y en anillos.Ismeros configuracionales, slo interconvertibles entre s mediante ruptura de enlaces.Estos, a su vez, se pueden clasificar en: Estereoismeros quirales: No son superponibles con su imagen en el espejo. Pueden ser enantimeros y diastereoismeros. Enantimeros, que son imgenes especulares no superponibles entre s. Si una molcula tiene un ismero especular no superponible se dice que es una molculaquiral, que poseequiralidado que espticamente activa. Diastereoismeroso distermeros, que son los dems estereoismeros, los que no son enantimeros, o sea, no son imgenes especulares entre s. Un compuesto puede tener como mximo un enantimero pero puede tener varios diastereoismeros.Ejemplo deatropoisomeraen el 6,6-dinitro-2,2-difenilbenzoico.Estereoismeros NO quirales: Son superponibles con su imagen en el espejo. Difieren en su mayor parte en la ordenacin de los tomos en el plano. Pueden ser formas meso, ismeros cis-trans,ismeros sin-anti, ismeros E-Z,ismeros endo-exo, eismeros in-out.Los ismeros configuracionales son aislables, ya que es necesaria una gran cantidad de energa para interconvertirlos (energa necesaria para la ruptura de enlaces), mientras que los ismeros conformacionales generalmente no son aislables, debido a la facilidad de interconversin aun a temperaturas relativamente bajas. La rama de laestereoqumicaque estudia los ismeros conformacionales que son aislables (la mayora derivados delbifenilo) se llamaatropoisomera.Isomeros conformacionales o confomeros.Laisomera conformacionales una forma de isomera que describe el fenmeno de las molculas con la mismafrmula estructuralque tienen formas diferentes debido a las rotaciones sobre uno o ms enlaces. Las conformaciones diferentes pueden tener diferentes energas, por lo general se pueden convertir internamente con facilidad, y son muy raramente aislables. Por ejemplo, elciclohexanopuede existir en una variedad de conformaciones diferentes, incluyendo una conformacin en silla y una conformacin en bote, pero para el ciclohexano, stos ismeros nunca pueden ser separados. La conformacin en bote presenta un mximo de energa (y no es un estado de transicin) en el itinerario de transformacin entre las dos formas silla equivalentes.Hay algunas molculas que pueden ser aisladas en varias conformaciones, debido a las grandes barreras de energa entre las diferentes conformaciones. Los 2,6,2',6'-bifenilos tetrasustituidos pueden encajar en esta ltima categora.Ismeros conformacionales de la molcula deetano, mostrando la diferencia de energa entre las conformaciones alternadas y eclipsada.Ismeroscisytransdel 1,2-DicloroetenoLa estereoisomera cis-trans est habitualmente ligada a la presencia dedobles enlacesC=C porque la rotacin alrededor del doble enlace est restringida, manteniendo los sustituyentes posiciones fijas respecto a los otros. Si los sustituyentes en un carbono deldoble enlaceson los mismos, entonces no existir este tipo de isomera. Tradicionalmente, los estereoismeros ligados al doble enlace se notan comocis(enlatn, de este lado) otrans(del latn, cruzado), en referencia a la posicin relativa de los sustituyentes a cada lado de un doble enlace.Trans-2-fluoro-3-metilpent-2-eno o bien, (Z)-2-fluoro-3-metilpent-2-enoLa molcula I es cis-1,2-dicloroeteno y la molcula II es trans-1,2-dicloroeteno. Debido a ocasional ambigedad, la IUPAC ha adoptado un sistema ms riguroso en el que a los sustituyentes de cada extremo del doble enlace se le asigna una prioridad en funcin de sunmero atmico. Si los sustituyentes de alta prioridad estn en el mismo lado del doble enlace, al compuesto se le asigna la letra Z (del alemn,zusammen, juntos). Si estn en lados opuestos del enlace, se le asigna la letra E (del alemn, entgegen, enfrentados). En el ejemplo anterior, el cloro tiene un nmero atmico mayor que el hidrgeno, y por ello es el grupo de mayor prioridad. Utilizando esta notacin para nombrar las molculas anteriores, la molcula I es (Z)-1,2-dicloroeteno y la molcula II es (E)-1,2-dicloroeteno. No siempre Z y cis (o bien, E y trans) son intercambiables. Veamos la molcula siguiente de fluorometilpenteno:Ismeroscisytransdel 1,2-dimetilciclopentano.El nombre correcto de esta molcula es, o bien, trans-2-fluoro-3-metilpent-2-eno, porque losgrupos alquiloque forman lacadena principal(es decir, los gruposmetiloyetilo) se encuentran en lados opuestos del doble enlace, o bien, (Z)-2-fluoro-3-metilpent-2-eno, porque los grupos de mayor prioridad que hay a cada lado del doble enlace estn en el mismo lado del doble enlace. El tomo deflores el grupo de mayor prioridad en el lado izquierdo del doble enlace, y el grupo etilo es el de mayor prioridad en el lado derecho de la molcula.Los trminoscisytransse usan tambin para describir la posicin relativa de dos sustituyentes deun anillo:cis, si estn del mismo lado;trans, si estn en lados diferentes.

Ismerossinyantien compuesto con doble enlace C=NEs una isomera similar a la isomera geomtrica cis-trans, pero en vez de doble enlace C=C, tenemos otros dobles enlaces diferentes, como C=N; N=N o N=S. Es tpica deiminas,oximas,azocompuestos. Se denominasinal ismero cuyos grupos de mayor prioridad estn juntos, yantien el caso en que dichos grupos de mayor prioridad estn opuestos.

Losismeros endo-exose presentan encompuestos bicclicoscomo el 2-norborneol. El puente acta como uno de los grupos. Si dejamos el puente en una posicin fija y nos fijamos en la posicin del otro sustituyente, se pueden presentar dos situaciones: que est del mismo lado (ismeroexo, que sera similar acis), o del lado opuesto (ismeroendo, similar a trans).

Laismeros in-outtambin se presenta en el caso de anillos cuando una cadena acta como grupo sustituyente a ambos lados. Por ejemplo en las diaminas tricclicas con el tomo de nitrgeno como cabeza de puente a ambos lados y cadenas largas actuando como puente.Las reacciones de olefinacin de Wittig son un ejemplo de reacciones estereoselectivas:

Otro ejemplo de reacciones estereoselectivas lo constituyen las reacciones de Diels-Alder. El ismero endo es el mayoritario en condiciones de control cintico:

La estereoselectividad de este proceso se explica mediante los dos estados de transicin, de diferente energa, que se generan cuando el dieno y el dienfilo se aproximan en planos paralelos. El estado de transicin endo es energticamente favorable debido a una estabilizacin adicional por la formacin de una interaccin orbitlica secundaria.

Por el contrario, el estado de transicin exo no puede establecer la interaccin orbitlica secundaria y su energa es mayor que la del estado de transicin endo. En condiciones de control cintico la reaccin forma mayoritariamente el producto endo.

Queda claro en la reaccin de Diels-Alder, que el mecanismo de una reaccin estereoselectiva tiene al menos dos vas alternativas aunque una de ellas est claramente favorecida. Otro ejemplo de reacciones estereoselectivas lo constituye la adicin de bromuro de vinilmagnesio al (R)-lactaldehdo O-bencilado. La reaccin proporciona una mezcla, en relacin 85:15, de los dos posibles diastereoismeros. Como en este caso la reaccin selecciona diastereoismeros el proceso es diastereoselectivo.

La formacin preferente del diastereoismero sin se explica mediante el modelo de Felkin-Anh, pero en trminos generales es claro que el Grignard atacara al aldehdo por la cara menos impedida, generando mayoritariamente el compuesto sin. Esta imagen nos muestra que realmente quien est ejerciendo el impedimento estrico es el CH3 y no el o-bencilo como se observa en la estructura bidimensional, por lo tanto el ataque del Grignard se dar por la cara interna del aldehdo, generando el producto de adicin sin:

Con esto quiero sealar que en muchas ocasiones, sobre todo cuando se habla de estereoisomeria, la representacin de las molculas en dos planos puede llevar a resultados, que en principio no corresponden a la lgica. Es posible favorecer la estereoqumica del producto con una apropiada seleccin del reactivo, como en el siguiente ejemplo, en donde se da una reaccin estereoselectiva sobre la siguiente cetona cclica, que como sabemos tiene dos caras susceptibles de ataque nucleoflico (H-) y en principio es de esperarse mezclas racemicas:

El hidruro proveniente del burohidruro de sodio atacara por la cara axial favoreciendo la formacin del alcohol ecuatorial, termodinmicamente ms estable, a diferencia del ataque ecuatorial que presenta el tri-terc-butoxi hidruro de litio y aluminio, simplemente por impedimento estrico.

Al contrario de una reaccin estereoselectiva, la reaccin estereoespecfica es aquella en la que la estereoqumica del reactivo de partida determina la estereoqumica del producto y esto se da porque el mecanismo no ofrece alternativas y por lo tanto se forma nicamente un solo estereoismero. El ejemplo tpico de una reaccin estereoespecfica es la que transcurre mediante un mecanismo SN2. La reaccin slo puede ocurrir mediante el ataque dorsal del nuclefilo al grupo saliente y siempre se produce inversin de la configuracin del carbono atacado. El mecanismo SN2 impide la formacin de estereoismeros. Por ejemplo, la reaccin del tosilato de (2R,3S)-2-fenilheptan-2-ol con azida sdica proporciona nicamente el (2R,3R)-2-fenil-4-azidoheptano. En esta reaccin nunca se forma el otro diastereoismero, el (2R,3S)-2-fenil-4-azidoheptano, porque el mecanismo SN2 lo impide.

En la siguiente eliminacin, la estereoqumica del reactivo determina la estereoqumica del producto:

Para que se genere el alqueno, los grupos a ser eliminados deben estar en posicin anti-periplanar, por lo que en el primer ejemplo, uno de los carbonos que formaran el doble enlace, debe girar 120 permitiendo la formacin del alqueno Z. La Bromacin de un doble enlace tambin es estereoespecfica:

Veamos algunos ejemplos prcticos, en donde se aplican reacciones estereoespecficas:

Los epxidos son importantsimos intermedios en sntesis orgnica y pueden ser formados a travs de reacciones estereoespecficas, en donde el alqueno cis genera epxidos cis sin, y el alqueno trans produce epxidos trans anti:

Hay que sealar que una reaccin estereoespecfica no tiene por qu ser enantioselectiva. Por ejemplo, la reaccin de epoxidacin del trans-2-buteno genera una mezcla de dos compuestos en cantidades exactamente iguales: el (2R,3R)-2,3-epoxibutano y el (2S,3S)-2,3-epoxibutano. Como estos dos compuestos son enantiomricos y se forman en cantidades iguales la mezcla de reaccin es una mezcla racmica y carece de actividad ptica.

La formacin de los dos epxidos enantiomricos se explica por el ataque del percido a las dos caras del doble enlace:

Al contrario que en una reaccin estereoselectiva, como la reaccin de Diels-Alder que se acaba de comentar o la del lactaldehdo O-bencilado, la reaccin de epoxidacin anterior tiene lugar a travs de dos estados de transicin que tienen exactamente la misma energa. La reaccin no los puede diferenciar y por tanto se forman cantidades iguales de cada uno de los enantimeros.

La reaccin de epoxidacin del trans-2-buteno con cido m-cloroperoxibenzoico no puede seleccionar enantimeros (no es enantioselectiva), pero sin embargo si es estereoespecfica porque no hay una va de reaccin alternativa que lleve a la formacin del otro diastereoismero: el (2R,3S)-2,3-epoxibutano.ENANTIOSELECTIVIDAD.

Losenantimerosllamadosismeros pticos, son una clase de estereoismerostales que en la pareja de compuestos uno es imagen especular del otro y no son superponibles, es decir, cada uno es una imagen especular no superponible con la otra, lo mismo que una mano respecto a la otra. Cada uno de ellos tiene, en su nombre, la letra correspondiente:R(del latnrectus, derecho) oS(del latnsinister, izquierdo).1Los compuestos enantiopuros son muestras que poseen, dentro de los lmites de deteccin, slo una de las dos molculas quirales.Dos enantimeros o ismeros pticos de un compuesto orgnicoconcarbonos asimtricos, laglucosaLas dos formas enantimeras tienen las mismaspropiedades fsicasexcepto la interaccin con laluz polarizadaen un plano: unismerodesva el plano de polarizacin hacia la derecha, mientras el otro ismero lo desva en la direccin contraria.Los dos enantimeros de latalidomida: la (R)-(+)-talidomida es sedante y no teratgena; su ismero ptico, la (S)-()-talidomida presenta accin teratgena.Tambin tienen las mismaspropiedades qumicas, excepto si reaccionan con otras molculas quirales. De hecho, los enantimeros son molculasquirales. Por eso, presentan muy diferente actividad biolgica ya que la mayora de las molculas presentes en los seres vivos son quirales. Por ejemplo, la R(-)adrenalina es ms potente que la S(+)adrenalina.La mezcla en cantidades equimolares de cada enantimero en una solucin se denominamezcla racmicay es pticamente inactiva.Las molculas que contienen unestereocentro(carbono asimtrico, centro esterognico o centro quiral) son siempre pticamente activas (quirales). Aunque esto no es cierto necesariamente para algunas molculas con ms de un estereocentro. ste es el caso de las formasmeso. Los enantimeros tienen las mismas propiedades qumicas y fsicas, a excepcin de su respuesta ante la luz polarizada (actividad ptica). Por ello se los denominaismeros pticos.Las molculas aquirales, sin estereocentros, son pticamente inactivas.Larotacin especficade la luz polarizada, que se mide por medio de unpolarmetro, es una propiedad fsica caracterstica de la estructura de cada enantimero, de su concentracin y del disolvente empleado en la medicin.La medida de la rotacin especfica indica la composicin enantiomrica del productoPor comodidad, los enantimeros se suelen representar mediante laproyeccin de Fischer. sta consiste en imaginar que se observa lamolculade tal manera que dos de los enlaces (representados horizontalmente) estn hacia adelante y los otros dos (representados verticalmente) hacia atrs. De esta manera se forma una especie de cruz, con el carbono asimtrico en el centro, mostrndose como la interseccin de las lneas. Los grupos que se encuentren en la lnea horizontal (X, Z) estn hacia delante, y los verticales (W, Y) en la parte de atrs.Induccin enantioselectivaLo que muchas estrategias en la sntesis quiral tienen en comn es la induccin asimtrica . El objetivo es hacer que los enantimeros en diastereoismeros , ya que tienen diferente reactividad diasteremeros, enantimeros, pero no lo hacen. Para hacer enantimeros en diasteremeros, los reactivos o el catalizador necesario incorporar con un centro quiral enantiopuro. La reaccin proceder ahora de forma diferente para diferentes enantimeros, porque el estado de transicin de la reaccin pueden existir en dos diasteremeros con respecto al centro enantiopuro, y estos diasteremeros reaccionan de manera diferente.Induccin enantioselectiva tambin puede ocurrir cuando se administra intramolecularmente un material de partida quiral. Esta enantioinduction puede ser explotado, especialmente cuando el objetivo es hacer varios centros quirales consecutivos para dar un enantimero especfico de un diastereoismero especfico. Una reaccin aldlica , por ejemplo, es inherentemente diastereoselectiva; si el aldehdo es enantiopuro, el aducto resultante aldlica es diastereomricamente y enantiomricamente puro.Catlisis enantioselectivaEl ms antiguo es la sntesis enantioselectiva enantioselectiva descarboxilacin del cido malnico de 2-etil-2-cido metilmalnico mediada por brucina (formando la sal) segn lo informado por Willy Marckwald en 1904.Pequeas cantidades de quirales, enantiomricamente puro (o enriquecido) catalizadores y promover reacciones conducen a la formacin de grandes cantidades de productos enantiomricamente puros o enriquecidos. Mayormente, muchos tipos diferentes de catalizadores quirales se emplean:1. complejos metlicos de ligandos derivados de ligandos quirales2. quirales organocatalizadores3. biocatalizadores .4. cidos de Lewis quiralesLos primeros mtodos fueron por primera vez por William S. Knowles y Ryoji Noyori ( Premio Nobel de Qumica 2001). Knowles en 1968 [9] sustituye los aquirales trifenilfosfina ligandos en catalizador de Wilkinson por los ligandos de fosfina quirales P (Ph) (Me) (propilo), creando as el catalizador asimtrico primero. Este catalizador experimental se emplea en una asimtrica hidrogenacin con un modesto 15% de exceso enantiomrico resultado. La metodologa se utiliz en ltima instancia por l (mientras trabajaba para la empresa Monsanto de la empresa) en una etapa de hidrogenacin enantioselectiva en la produccin industrial de L-DOPA :

En el mismo ao y de forma independiente, Noyori [10] public su ligando quiral para un ciclopropanacin reaccin de estireno . Al igual que con los hallazgos Knowles, Noyori los resultados del exceso enantiomrico para este ligando de primera generacin fue decepcionantemente bajo: 6%.

Los ejemplos de catlisis enantioselectiva incluyen:* BINAP , un quiral de fosfina , que se utiliza en combinacin con los compuestos de rutenio o rodio . Estos complejos de catalizar la hidrogenacin de funcionalizados alquenos bien slo en una cara de la molcula. Este proceso tambin desarrollado por Ryoji Noyori se comercializa como la sntesis industrial de mentol usando un quiral BINAP- rodio complejo.* La otra parte de ese premio Nobel se refera a la bishydroxylation Sharpless* El naproxeno se sintetiza con un ligando de fosfina quiral en una hidrocianacin reaccin* reduccin cataltica asimtrica y la oxidacin

La reaccin aza-Baylis-Hillman o reaccin aza-BH en qumica orgnica es una variacin de la reaccin de Baylis-Hillman y describe la reaccin de un deficiente de electrones alqueno generalmente un , -insaturado compuesto de carbonilo con una imina en presencia de un nuclefilo . El producto de reaccin es un allico amina . La reaccin puede llevarse a cabo en exceso enantiomrico de hasta el 90% con la ayuda de bifuncional quiral derivados de BINOL y fosfinil BINOLes compuestos, por ejemplo, en la reaccin de N-(4-cloro-bencilideno)-bencenosulfonamida con metil vinil cetona (MVK) en ter metil ciclopentilo y tolueno a -15 C.En un estudio de un mecanismo de reaccin para un especfico aza-BH reaccin se propone. Dado un conjunto de condiciones de reaccin se han encontrado que la reaccin de primer orden en la trifenilfosfina nuclefilo, MVK y la concentracin tosylimine en el paso determinante de la velocidad en la presencia de un cido de Brnsted tal como fenol o cido benzoico. La presencia de un cido facilita la reaccin de eliminacin en el zwitterion por transferencia de protones que se convierte en mucho ms rpido y ya no determina la velocidad. A 6 miembros cclico estado de transicin se propone para esta etapa de reaccin. Debido a que este paso es tambin reversible la presencia de cido provoca una racemizacin proceso simplemente mezclando quiral aza-BH aducto, fosfina y cido.

Aza-BH reacciones se conocen en la sntesis asimtrica mediante el uso de ligandos quirales. En un estudio, por primera vez, el uso exitoso fue hecho de un disolvente quiral basado en un lquido inico (IL).

Este disolvente es un producto de condensacin de L-(-) - cido mlico (disponible en la piscina quiral ), cido brico catalizada por hidrxido de sodio . Cuando el contra-in sodio es reemplazado por un voluminoso sal de amonio del lquido inico resultante tiene un punto de fusin de -32 C.

Este IL sirve como disolvente quiral para la reaccin aza-BH entre N-(4-bromobenzylidene)-4-toluenosulfonamida y metilvinil cetona catalizada por trifenilfosfina con rendimiento qumico 34-39% y exceso enantiomrico de 71-84%.

Un ejemplo de reaccin enantioselectiva lo constituye la epoxidacin de alcoholes allicos mediante la reaccin con hidroperxido de t-butilo (t-BuOOH) en presencia de Ti(iPrO)4 y de un diester quiral, que puede ser el (R,R)-tartrato de dietilo (o su enantimero el (S,S)-tartrato de dietilo). Esta clase de reacciones de epoxidacin fueron descritas por primera vez por el qumico norteamericano K. B. Sharpless en el ao 1981. El impacto de esta reaccin en la sntesis orgnica ha sido tan notable que K. B. Sharpless ha sido galardonado con el premio Nbel de Qumica del ao 2001. La epoxidacin asimtrica de Sharpless es una de las reacciones orgnicas ms importantes de los ltimos 30 aos. Esta reaccin presenta generalmente una enantioselectividad de mas del 95 % de exceso enantiomrico (95 % ee). Esta poderosa reaccin puede ser aplicada a la mayora de los alcoholes vinlicos. La epoxidacin del (E)-2,3-difenil-2-propen-1-ol con el mtodo de Sharpless, empleando como fuente de quiralidad el (R,R)-tartrato de dietilo, proporciona una mezcla constituida por un 2% del (2R,3R)-2,3-difeniloxiran-2- ilmetanol (compuesto I) y de un 98% de su enantimero, el (2S,3S)-2,3-difeniloxiran-2-ilmetanol (compuesto II).

La reaccin anterior origina una mezcla de dos epxidos enantiomricos pero en proporciones claramente desiguales y por tanto, la mezcla de reaccin no es una mezcla racmica sino una mezcla que tendr actividad ptica. Hay que tener presente que la epoxidacin de trans-2-buteno (compuesto pticamente inactivo) se efecta con cido m-cloroperoxibenzoico (compuesto pticamente inactivo). Como no hay una fuente de quiralidad la mezcla de reaccin carece, globalmente, de actividad ptica, puesto que se genera una mezcla racmica. Por el contrario, la epoxidacin del (E)-2,3-difenil-2-propen-1-ol se efecta con t-butilhidroperxido (pticamente inactivo), con tetraisopropxido de titanio (pticamente inactivo) pero en presencia del (R,R)-tartrato de dietilo, que es un compuesto pticamente activo. Este compuesto constituye una fuente de quiralidad que es capaz de trasmitir su asimetra al producto de reaccin.

El mecanismo de este tipo de epoxidaciones en bastante complejo, pero se puede indicar que en el estado de transicin participa el (R,R)-tartrato de dietilo. De este modo, las dos caras del doble enlace quedan diferenciadas.

El estado de transicin propuesto tiene la fuente de oxigeno (TBHP) y el sustrato coordinado a un centro de titanio; el ligando del tartrato crea un ambiente quiral, exponiendo una cara del doble enlace a la oxidacin.

Los estados de transicin en el ataque a una cara y a otra no son enantiomricos sino diastereoisomricos y tienen por tanto diferentes energas. El proceso se lleva a cabo a baja temperatura de modo que el estado de transicin que implica un menor consumo energtico es el que resulta seleccionado por la reaccin. La siguiente figura predice la orientacin del epxido a formarse:

Hoy en da hay numerosos compuestos enantioselectivos con aplicaciones en muchos campos de nuestras vidas. Adems de ejemplos de frmacos, podemos encontrarlos como insecticidas o fungicidas.Como hemos visto en los ejemplos anteriores, generalmente, solamente nos interesan las propiedades de uno de los enantimeros, ya que el otro o no presenta esa propiedad deseada o en una proporcin mucho menor por lo que es necesario mucha ms cantidad de compuesto para alcanzar los mismos resultados.Por este motivo conseguir la preparacin selectiva de uno de los compuestos es de gran inters. Este es un campo de investigacin totalmente abierto puesto que en ms de la mitad de los casos todava no se ha podido lograr preparar solamente uno de los enantimeros.

REGIOSELECTIVIDAD

En 1865, el qumico ruso Vladimir Markovnikov, public untrabajoen el que predeca la posicin que ocupaba el protn cuando se adicionaba a alquenos asimtricos. El mrito de Markovnikov est en predecir mediante una sencilla regla, la regioselectividad de las adiciones electrfilas, en una poca en la que an no se conoca la existencia de los carbocationes.Enlaqumica, laregioselectividades la preferencia de una direccin deenlace qumicohacer o deshacer entodas lasdirecciones posibles. A menudo se pueden aplicar a cul de las muchas posiciones posibles de un reactivo afectar, por ejemplo, quprotonesuna fuertebase dela voluntad abstracta de una molcula orgnica, o cuando en una sustituidobencenoanillo de un nuevosustituyentese sumar. dicho de otra forma: Regioselectividad: Reaccin en la que pudindose originar dos productos que son regioismeros entre s (ismeros de posicin), slo se origina uno (adiccin de HBr al doble enlace, Markonicov).

Un ejemplo especfico es unareaccin de formacin de halohidrinacon2-propenylbenzene:Debido a la preferencia por la formacin de un producto sobre otro, la reaccin es selectiva. Esta reaccin es regioselectiva porque selectivamente genera unismero constitucionalantes que el otro.Algunos ejemplos de regioselectividad han sido formuladoscomoreglas para ciertas clases de compuestos, bajo ciertas condiciones, muchos delos quese nombran. Entre la primera presentacin a los estudiantes de qumica sonregla de Markovnikovpara la adicin de prticoscidosaalquenos, y laregla Frst-Plattnerpara la adicin denuclefilosa derivados deciclohexeno, especialmenteepxidoderivados.Regioselectividad enreacciones de cierre de anilloest sujeto alas reglas de Baldwin.En el caso de una molcula de benceno con un nico sustituyente, existen tres posiciones donde puede producirse la sustitucin electrfila. Estasson lasposiciones relativas 2 u orto, 3 o meta y 4 o para. Que se obtenga como producto, o mezcla de productos, el orto, el meta o el para depender del sustituyente ya presente en el anillo aromtico.

Gruposque dirigen a orto y para.En un benceno sustituido con un grupo dador de electrones, ya sea por efecto inductivo o resonante, una reaccin de sustitucin electrfila dar lugar principalmente a una mezcla de productos orto y para, siendo el productometaminoritario.

Los grupos dadores por induccin orientan a orto y para. Las formas sealadas con un * son particularmente estables. - Grupos dadores por induccin:Analizando el intermedio de reaccin para los distintosataques, en el caso de las posiciones orto o para existe una forma resonante especialmente estable donde la carga positiva est situada adyacente al sustituyente dador de electrones, y por tanto resulta estabilizada.

As pues el ataque orto o para conduce a un intermedio ms estable que el ataque en meta. Laenerga de activacinde la primera etapa, la determinante de la velocidad, ser menor en aqullos y por tanto sern los productos que se formarn mayoritariamente dando una mezcla de los mismos.

Los grupos dadores por resonancia orientan a orto y para. - Grupos dadores por resonancia:Al construir las formas resonantes para los distintos intermedios, la sustitucin en orto y para est favorecida, ya que es posible formular una forma resonantems quepara el ataque electrfilo en meta.Por tanto el intermedio de reaccin es ms estable cuando el sustituyente entra por la posicin orto o para. Esto baja la energa delestado de transicinde la primera etapa, que es la que controla la velocidad de la reaccin. As pues est favorecida una mezcla de productos orto y para, mientras que el producto meta ser minoritario.-Halobencenos:A pesar que los halgenos son desactivantes dbiles orientan a orto y para. Esto es debido a los pares de electrones no enlazantes que poseen que pueden deslocalizarse por resonancia. Por tanto en los halobencenos el efecto inductivo domina en la reactividad y en cambio el efecto de la resonancia es el que predomina en la orientacin, laregioselectividad, de la sustitucin electrfila.Globalmente, si un grupo que dirige a orto o para es muy voluminoso, (impedimento estrico), el compuesto que se forme ser mayoritariamente el para, ya que las posiciones orto estarn ms impedidas (menos accesibles). En cambio si es poco voluminoso, el compuesto orto ser estadsticamente favorecido, (2 posiciones orto por una para).

Grupos que dirigen a meta

Tanto los grupos aceptores por induccincomopor resonancia orientan a meta. Esto es as porque al construir las formas resonantes del intermedio para los distintos ataques, (orto, meta o para), el ataque en meta evita que la carga positiva se site en el carbono unido al grupo atrayente de electrones, que es una situacin desfavorable.

Los grupos aceptores orientan a meta. Las formas sealadas con un son particularmente inestables.As pues con sustituyentes desactivantes el ataque se produce preferentemente en meta ya que es el intermedio menos inestable, aunque la reaccin sea desfavorable debido a que el anillo aromtico est empobrecido electrnicamente, (la sustitucin ser ms lenta que en el benceno).

Cuandoun alqueno no tiene los mismos sustituyentes en sus carbonos sp2puede formar dos tipos de productos en reacciones de sustitucin electrfila. El producto mayoritario es el que se obtiene por adicin del protn al carbono sp2, quegenerael carbocatin de mayor estabilidad.Por ejemplo, cuando el propeno reacciona con HBr, el protn puede unirse al carbono1formndose el carbocatin en el carbono2. Este carbocatin es secundario y la hiperconjugacin le da una importante estabilidad.Si el protn se une al carbono2, se obtiene un carbocatin primario sobre el carbono1. La estabilidad del carbocatin primario es muy inferior a la del secundario y se formar ms lentamente, dando lugar a un pequeo porcentaje del1-bromopropano.

El 1-bromopropano y el 2-bromopropano son ismeros estructurales, tambin llamados regioismeros. Cuando una reaccin genera un ismero estructural, en ms proporcin que el otro, se dice que es regioselectiva.Existen diferentes grados de regioselectividad, segn la proporcin en la que se obtienen los productosfinales. Una reaccin que da proporciones similares de ambos productos es poco regioselectiva. Una reaccin que genera casi el 100% de un regioismero tendr una elevada regioselectividad.Los mnimos porcentajes obtenidos del 1-bromopropano, hacen que la reaccin anteriorseaaltamenteregioselectiva.La adicin de HI al 2-penteno, tiene una regioselectividad muy baja, puesto que ambos productos se obtienen en una proporcin similar.

Tanto la formacin del 3-yodopentano como la del 2-yodopentano, transcurren a travs de carbocationes secundarios, con una estabilidad muy prxima, que explica un rendimiento similar en ambos productos.