Reactividad en Química Orgánica Profesora: Natividad Duguet.
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Reactividad en QuímicaOrgánica
Profesora: Natividad Duguet.
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UNIONES COVALENTES POLARIZADAS:DESPLAZAMIENTOS ELECTRÓNICOS
• Al estudiar las reacciones orgánicas, buscaremos los puntos reactivos en las moléculas, que son los enlaces múltiples y los grupos funcionales.
• En estos puntos reactivos se producen desplazamientos electrónicos que hay que conocer para interpretar correctamente la reactividad de las moléculas.
• Dos son los tipos de desplazamientos electrónicos: el efecto inductivo y el efecto mesómero o de resonancia.
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EFECTO INDUCTIVO
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¿Cómo se mide la intensidad del ¿Cómo se mide la intensidad del efecto inductivo?efecto inductivo?
• El efecto inductivo se propaga a través de la cadena sólo hasta el tercer átomo de C
• Efecto inductivo del H = 0 (referencia)• Efecto inductivo positivo (+I): lo presenta
aquel sustituyente que atrae hacia si los electrones de un enlace σ con menos intensidad que el H (por ser menos electronegativo que éste). Ejemplo
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• -CH3, –CH2–CH3, –CH(CH3)2, –C(CH3)3, etc.
• Efecto inductivo negativo (- I): lo presenta un sustituyente que atrae hacia si los electrones de un enlace σ con mas intensidad que el H (por ser mas electronegativo que éste).Ejemplo
• : –NO2, – COOH, – X (halógeno), –OH..etc.
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Ejercicio B: Justifica basándote en el efecto inductivo la mayor acidez de los derivados clorados del ácido acético.
• El ácido tricloro-acetico será el más ácido pues los tres átomos de cloro producen un efecto “–I”(tiran de la nube electrónica) yprovocan una alta “+” en el áto-mo de carbono del grupo carbo-xilo (COOH). El O del OH debe suministrarle parte de sus elec-trones y se rompe con mayor facilidad el enlace más polariza-do (OH).
• Después vendrá el ácido dicloro-acético y el menos ácido será el ácido cloro acético.
Efecto Inductivo en el ácido tricloroacético
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LA CARGA FORMAL
Ejemplo: CH3NO2
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Modelos de enlace más frecuentes en química orgánica.
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RESONANCIA: Es el uso de 2 o mas estructuras de Lewis para representar una estructura en particular. La molécula real se dice que corresponde a un hibrido de resonancia de sus formas resonantes
Híbridos de resonancia
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EFECTO MESÓMERO
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1) Enlaces múltiples alternados (conjugados) en una molécula. Ejemplos:1,3-butadieno y benceno
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2) Un enlace múltiple (doble o triple) entre dos átomos de diferente electronegatividad. Por ejemplo, en la acetona:
3) Pares de electrones no enlazantes en un átomo unido a otro que soporta un doble o un triple enlace: Por ejemplo, el metilviniléter,
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• Energéticamente para que se produzca una reacción química es necesario que se cumplan los siguientes requisitos:
• Cumplir con la teoría de las colisiones.– Choques eficaces .– Orientación adecuada.
• Energía de activación.– Complejo activado
» Se rompen enlaces Proceso Endotérmico» Se forman enlaces Proceso Exotérmico.
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1.1 Ruptura de enlaces.
Destacan:Ruptura homolítica.Ruptura heterolítica.
• Ruptura homolítica: A:B → A• + B•La molécula A:B se ha dividido de tal manera que A y B conservan cada uno, un electrón del par compartido.
Es una ruptura simétrica. En este caso A y B son radicales libres (ē desapareados), por esta razón son muy reactivos.
H H H H
R ―C ÷ C ― H R ―C• + •C ―H
H H H H
- Son neutros, no poseen carga eléctrica, no poseen configuración de gas noble (octeto incompleto).
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• Ruptura heterolítica: . El enlace se rompe de manera asimétrica (uno de los átomos se queda con los
dos electrones que compartían)A : B A:– + B+
1.1 Ruptura de enlaces.
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Estabilidad
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1.2Mecanismos de reacción.» Etapas» Concertadas (1 etapa)
a) Reacciones por etapas: Ocurren en más de una etapa. Los radicales libres o iones que se forman se llaman Intermediarios. Es decir, se producen durante el proceso entre los reactantes y los productos.
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• Los intermediarios mas importantes son:a.1) Ion carbonio: (o carbocationes); son iones cargados
positivamente, que tienen un átomo de C con 3 enlaces.
a.2) Carbanión o carbaniones: iones negativos que contienen un átomo de C con 3 enlaces y un par electrónico sin compartir.
1.2Mecanismos de reacción.
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1.2Mecanismos de reacción.
a.3) Radicales o radicales libres: contiene a lo menos un ē desapareado.
a.4) Carbenos: especies neutras, contienen un átomo de C con dos enlaces y 2ē, pueden ser:
– Singlete
– Triplete
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Ejemplos:• Formación del acetato de propilo.
A. Reacción en etapas: • 1° el enlace C–Cl sufre una ruptura heterolítica.
• 2° Las cargas positivas de los fragmentos se deberían unir a las negativas.
Acetato de propiloAcetato de propilo.
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B. Reacción concertada:
Ejemplos:
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1.3 Clasificación de los reactivos:
Los reactivos por sus características y el modo como actúan en las reacciones, se clasifican en nucleofílicos y electrofílicos:
A. Reactivos nucleofílicos: (Amante de los núcleos).– Poseen alta densidad electrónica (Nu- , u) y reaccionan con
un sustrato deficiente en ē.
R+
Presenta ē π (dobles o triple enlace)
Nu-
u
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Ion hidróxido Neutro Alcohol
cargado polar
Las reacciones causadas por reactivos nucleofílicos se llaman reacciones nucleofílicas.
Ejemplo:
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B. Reactivos electrofílicos: (afinidad por los electrones) son moléculas o iones receptores de electrones; son iones positivos, moléculas con átomos sin octeto completo.
– Ejemplo:
1.3 Clasificación de los reactivos:
Ion nitronio
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Tipo de reacciones químicas
a) Reacción sustituciónb) Reacción de adiciónc) Reacción de eliminaciónd) Reacción de reordenamiento
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a) Reacción de sustitución
• <<Un átomo o grupo de átomos de una molécula o ión es reemplazado por otro átomo o grupo.>>
• Ejemplo:– CH4 + Cl2 →CH3Cl + HCl
• El mecanismo de la reacción entre el cloro y el metano es de radical libre.
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Mecanismo de reacción para la cloración de metano
• Etapa inicial (1): Cl –Cl + E → radicales cloro
• Etapa de propagación:– (2) Radical metilo
– (3)
• Ejemplo 2:
CH3–CH2–CH3 + HNO3 → CH3–CH2–CH2–NO2 + H20
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b) Reacción de adición:
• Ocurre solo en los alquenos y alquinos para cumplir con el criterio Markownikoff.
<< El sustituyente que se va a adicionar se une al C con menos H>>
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Ejemplos:1.
2.
3. Hidrogenación:
4.
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c) Reacción de eliminación:
• El sustrato sufre una disminución en el número de sustituyentes. La molécula se hace más insaturada, es decir sp3→sp2 →sp
• Ejemplo:
CH3–CH–CH–CH3 + Zn→ZnCl2 + CH3–CH= CH–CH3
Cl Cl