Reacciones orgánicas y mecanismos

Un mecanismo de reacción es la secuencia paso a paso de rupturas y formaciones de enlaces que explica cómo los reactivos se convierten en productos. Describir el mecanismo permite predecir productos, regio- y estereoquímica y velocidades.

Ruptura de enlaces

RupturaReparto de electronesIntermedios
HomolíticaCada átomo se lleva un electrónRadicales (·)
HeterolíticaUn átomo se lleva ambos electronesCationes y aniones

Las flechas curvas representan el movimiento de electrones: la doble (↷) un par; la sencilla (medio anzuelo) un solo electrón.

Nucleófilos, electrófilos e intermedios

  • Nucleófilo: rico en electrones, ataca centros pobres (OH⁻, NH₃, CN⁻; base de Lewis).
  • Electrófilo: deficiente en electrones, acepta electrones (H⁺, carbocationes, Br₂ polarizado; ácido de Lewis).
  • Intermedios reactivos:
    • Carbocationes (C⁺): estabilidad 3° > 2° > 1°.
    • Carbaniones (C⁻).
    • Radicales (C·): estabilidad 3° > 2° > 1°.

Sustitución nucleófila

R–X + Nu⁻ → R–Nu + X⁻

SN2SN1
Etapas1 (concertada)2 (vía carbocatión)
Cinética2º orden, v = k[R-X][Nu]1er orden, v = k[R-X]
Sustrato favorablePrimarioTerciario
EstereoquímicaInversión (Walden)Racemización
DisolventeAprótico polarPrótico polar

Eliminación

Pérdida de dos grupos vecinos → formación de un doble enlace (alqueno).

E2E1
Etapas1 (concertada)2 (vía carbocatión)
Cinética2º orden1er orden
BaseFuerteDébil
RegioselectividadProducto Zaitsev (alqueno más sustituido)Zaitsev
  • SN/E compiten: sustrato, fuerza/voluminosidad de la base y temperatura deciden.

Adición a alquenos

El doble enlace (rico en electrones) es atacado por electrófilos.

CH₂=CH₂ + HBr → CH₃–CH₂Br

  • Adición electrofílica: el H⁺ se adiciona primero formando el carbocatión más estable.
  • Regla de Markovnikov: el H se une al carbono que ya tiene más hidrógenos (el carbocatión más estable manda).
  • Anti-Markovnikov: con peróxidos (mecanismo radicalario) se invierte la orientación.
  • Otras adiciones: hidrogenación (H₂/Pt), halogenación (Br₂), hidratación (H₂O/H⁺).

Reacciones radicalarias

Mecanismo en tres fases:

  1. Iniciación: ruptura homolítica (luz o calor) → radicales (Cl· ).
  2. Propagación: el radical reacciona y genera otro radical.
  3. Terminación: dos radicales se combinan.

Ejemplo: halogenación de alcanos CH₄ + Cl₂ →(hν) CH₃Cl + HCl. Base también de la polimerización radicalaria.

Oxidación y reducción en orgánica

  • Oxidación: gana enlaces a O o pierde enlaces a H. alcohol 1° → aldehído → ácido carboxílico
  • Reducción: gana enlaces a H o pierde enlaces a O. aldehído/cetona → alcohol (con H₂, LiAlH₄, NaBH₄).
  • Estados de oxidación del carbono según sus enlaces a heteroátomos.

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