A- SUBSTITUCION NUCLEOFILICA
Los alcoholes no pueden llevar a cabo directamente reacciones de substituci�n nucleof�lica porque el grupo OH es fuertemente b�sico y un mal grupo saliente: no puede ser desplazado por un nucleofilo: ROH + Nu ----> NR
La forma indirecta de lograr este tipo de reacci�n con los alcoholes es convirtiendo el OH en un buen grupo saliente (base d�bil). Hay varios m�todos para lograr �sto:
a) Protonaci�n: la protonaci�n convierte el grupo saliente de OH (base fuerte) en H2O (base d�bil).Esta �ltima puede ser facilmente desplazada por un nucleofilo:
ROH2+ + + Nu ----> R-Nu + H2O
Alcoholes primarios, secundarios y terciarios forman halogenuros de alquilo cuando reaccionan con HI, HBr o HCl. Por lo general, cuando se usa HCl se le a�ade ZnCl2 (reactivo de Lucas), para acelerar la reacci�n.
Alcoholes terciarios y secundarios reaccionan primordialmente por un mecanismo SN1:
Bajo este mecanismo siempre debe considerarse la posibilidad de rearreglos del carbocati�n. Alcoholes primarios reaccionan via SN2:
b) Se obtienen mejores rendimientos y se evitan los carbocationes si se usa un trihalogenuro de f�sforo: PCl3, PBr3, o PI3 (este �ltimo se forma "in situ" por la reacci�n P + I2). Tambien se puede usar cloruro de tionilo, SOCl2. Como son reacciones del tipo SN2, �stas se limitan s�lo a alcoholes primarios y secundarios. Los alcoholes terciarios dan bajos rendimientos (para �stos se usa HX):
La piridina se a�ade para capturar el HCl que se genera.
B- CONVERSION EN ESTERES DE SULFONATO
La activaci�n de un alcohol para su subsecuente reacci�n con un nucleofilo puede hacerse mediante la conversi�n del alcohol en un �ster de sulfonato:
Los cloruros de sulfonilo m�s usados son el cloruro de para-toluen sulfonilo (cloruro de tosilo: TsCl) y el cloruro de metanosulfonilo (cloruruo de mesitilo:MsCl):
Los �steres de sulfonato son muy eficiente en reacciones SN1 y SN2 porque el ani�n sulfonato es un excelente grupo saliente (base d�bil):
DESHIDRATACION DE ALCOHOLES:
Los alcoholes sufren reacciones de eliminaci�n al perder el grupo OH de un carbono y un H de un carbono adyacente. El resultado es la formaci�n de agua, por lo que la reacci�n se denomina como una deshidrataci�n y sigue un mecanismo E-1 (alcoholes terciarios y secundarios) o E-2 (alcoholes primarios). Esta requiere de un �cido fuerte (�cido sulf�rico o fosf�rico) y calentamiento. El mecanismo E-1 involucra carbocationes por lo que siempre hay la posibilidad de rearreglos de �stos.
Alternativamente, un alcohol se puede deshidratar bajo condiciones menos severas usando oxicloruro de fosforo: POCl3. En este caso, el mecanismo es primordialmente E-2, por lo que no hay formaci�n de carbocationes.
ETERES - REACCIONES DE SUBSTITUCION
Los �teres, R-O-R, son muy poco reactivos y no dan reacciones de substituci� nucleof�lica porque el grupo RO es una base muy fuerte y un mal grupo saliente. Contrario a los alcoholes, no reaccionan con PCl3, PBr3 0 SOCl2 o con cloruros de sulfonilos. S� pueden ser activados por protonaci�n, pero s�lo con HI o HBr. En este caso el producto ser� un alcohol (ROH) y un halogenuro de alquilo (RX). La reacci�n ser� SN1 o SN2 dependiendo de la estructura de los grupos R del �ter. Si uno de �stos es terciario o secundario, la reacci�n ser� por SN1 y de ese grupo R se formar� el carbocati�n que, a su vez, reaccionar� con el ion halogenuro para formar RX. Ese carbocati�n puede rearreglarse. Si ambos grupos R son primarios, el ion halogenuro atacara al menos impedido:
Si se usa un exceso de HX el alcohol que se obtiene reacciona para producir otro mol�lula de RX:
ROH + HX ----> RX + H2O
EPOXIDOS
Son �teres ciclicos de tres miembros en el anillo, mucho m�s reactivos que los �ters de cadena abierta. Las reacciones de los ep�xidos causan la apertura del anillo. La reacci�n puede ser con nucleofilos d�biles (medio �cido) o con nucleofilos fuerte (medio alcalino o b�sico).
En medio �cido el nucleofilo d�bil ataca al carbon m�s substitu�do del epoxido por ser una reacci�n tipo SN1. Ese carbono es el que mejor puede portar unas carga positiva (tipo carbocati�n):
En medio b�sico el nucleofilo fuerte ataca al carbon menos substitu�do del epoxido por ser una reacci�n tipo SN2. Ese carbono es el menos impedido:
Los �xidos de arenos son ep�xidos formados a partir de hidrocarburos arom�ticos por medio de conversiones enzim�ticas. Estos reaccionan en dos formas: por un ataque nucleof�lico al epoxido para formar un producto de adici�n, o se pueden rearreglar para formar un fenol:
En medio �cido el nucleofilo d�bil ataca al carbon m�s substitu�do del epoxido por ser una reacci�n tipo SN1. Ese carbono es el que mejor puede portar unas carga positiva (tipo carbocati�n):
COMPUESTOS ORGANOMETALICOS
Son compuestos que contienen eun enlaca carbono-metal. Este enlace es altamente polar y el carbono porta la carga parcial negativa porque el metal es menos electronegativo. El carbono enlazado al metal es nucleof�lico (se comporta como un carbani�n).
Ejemplo de estos son los organolitios (RLi) y los organomagnesios (reactivos de Grignard) RMgX. Estos se producen de un halogenuro de alquilo, arilo o vinilo de acuerdo a las siguientes reacciones:
2 RX + 2 Li ---> R2Li + X RX + Mg (en �ter) -----> RMgX Estos compuestos organomet�licos se pueden descomponer si reaccionan con agua o con un compuesto que contenga los siguientes grupos: OH, NH2, NHR, SH, COOH. Con epoxidos, los organolitios o el Grignard reaccionan atacando al carbono menos impedido, formando un alcohol primario con dos carbonos adicionales al grupo R del organoimet�lico:
Otro tipo de organomet�lico es el cuprato o reactivo de Gilman, que se produce de la reacci�n entre un alquil litio con yoduro cuproso:
La reacci�n t�pica de los cupratos es la del acoplamiento:
TIOLES
Son los an�logos sulfurados de los alcoholes: RSH. Originalmente se conoc�an como mercaptanos por su capacidad para formar complejos con mercurio (reacci�n 1). El grupo -SH se conoce como mercapto.
Los sulfuros o tio�teres son los an�logos sulfurados de los �teres: R-S-R. Se forman por la reacci�n SN2 entre un ani�n tiolato (RS) y un RX (reacci�n 2). Los sulfuros reaccionan con halogenuros de alquilo para formar sales de sulfonilo. Estas sales reaccionan con nucleofilos via SN2 ya que el ion sulfonio es un buen grupo saliente (reacci�n 3)
ELIMINACION DE HOFMANN
Reacci�n de eliminaci�n beta de un hidr�xido cuaternario de amonio. El producto es un alqueno (el menos substitu�do), una amina terciaria y agua.
El hidr�xido cuaternario de amonio se puede obtener de la reacci�n de una sal cuaternaria ( yoduro cuaternario de amonio) con Ag2O. El yoduro cuaternario se obtiene de la metilaci�n exhaustiva de una amina:
El calentamiento de este hidr�xido genera los productos indicados al eliminarse un H del carbono beta menos substitu�do (con m�s hidr�genos) con respecto al nitr�geno:
ELIMINACION DE COPE
Eliminaci�n beta del �xido de una amina terciaria (solamente). Este reactante se obtiene de la reacci�n entre la amina terciaria y per�xido de hidr�geno.
