Reacciones de sustitución

Las reacciones de sustitución son reacciones químicas en las que algunos grupos funcionales que componen un compuesto químico se transforman en otros grupos . Las reacciones de sustitución se indican con la letra inglesa "S" .

Vista general de las reacciones de sustitución:

${\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y\!\!-\!\!Z}}\rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X\! \!-\!\!Z}}$

Por lo general, uno de los reactivos en los que se produce la sustitución ( "RX" ) se denomina sustrato , y el otro ( "YZ" ) se denomina reactivo de ataque . El grupo "X" se llama saliendo y el grupo "Y" entrando [1] .

Un ejemplo de reacción de sustitución es la cloración fotolítica del metano :

Dependiendo del método de ruptura del enlace, las reacciones de sustitución se dividen en homolíticas (radicales) y heterolíticas. Estas últimas, a su vez, por el tipo de reactivo atacante, se denominan reacciones nucleofílicas o electrófilas [2] .

En química orgánica , las reacciones de sustitución son de suma importancia. Un estudio detallado de un mecanismo de reacción típico permite no solo predecir su resultado para reactivos específicos, sino también tener una idea sobre la elección de las condiciones de temperatura óptimas para su curso, la selección de un solvente o un posible catalizador.

Reacciones de sustitución nucleófila

En las reacciones de sustitución nucleófila, la partícula atacante es el nucleófilo , es decir, una partícula cargada negativamente o una partícula con un par de electrones libres . El grupo saliente se llama nucleófugo .

Las reacciones de sustitución nucleófila son más características de los sistemas alifáticos.

Vista general de las reacciones de sustitución nucleófila:

${\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y^{-}}}\rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X^{-}} }$

Las reacciones de sustitución nucleófila se denominan "S N " . Por lo general, las reacciones de sustitución nucleofílica alifática ( S N ) y aromática ( S N Ar ) se separan.

Los más comunes son dos tipos de mecanismos de reacciones de sustitución nucleófila [3] :

S N 1 - sustitución nucleofílica monomolecular: un proceso de dos etapas: en la primera etapa (lenta), se forma un carbocatión intermedio , que reacciona con el nucleófilo en la segunda etapa (rápida).
S N 2 - Sustitución nucleófila bimolecular: un proceso de un solo paso sin la formación de un intermediario .

Un ejemplo de una reacción de sustitución nucleófila es la hidrólisis de haluros de alquilo:

${\mathsf {C_{2}H_{5}\!\!-\!\!Br+OH^{-}}}\rightarrow {\mathsf {C_{2}H_{5}\!\ !-\!\!OH+Br^{-}}}$

Los grupos nucleofílicos más comunes [4] :

${\mathsf {HO^{-},RO^{-},RCOO^{-},NH_{2}^{-},RNH^{-},R_{2}N^{-}, SA^{-},RS^{-},F^{-},Cl^{-},Br^{-},I^{-}.}}$

${\mathsf {H_{2}O,\ NH_{3},\ R_{3}N,\ R_{2}S,\ R_{3}P,\ ROH,\ RCOOH.))$

Reacciones de sustitución electrofílica

En las reacciones de sustitución electrofílica, la partícula atacante es una electrófila , es decir, una partícula cargada positivamente o deficiente en electrones. La partícula saliente se llama electrofuga .

Las reacciones de sustitución electrofílica son más características de los sistemas aromáticos.

Vista general de las reacciones de sustitución electrofílica:

${\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y^{+}}}\rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X^{+}}}$

Las reacciones de sustitución electrófila se denominan "S E " .

Para los sistemas aromáticos, solo existe un mecanismo (principal) de sustitución electrofílica S E Ar , que incluye la formación de un intermedio cargado positivamente, en el que el grupo saliente se separa en la segunda etapa [3] .

Los compuestos alifáticos tienen mecanismos S E 1 y S E 2 similares a los mecanismos S N 1 y S N 2 .

Un ejemplo de una reacción de sustitución electrofílica:

Los grupos electrofílicos más comunes son:

${\mathsf {H^{+},RCO^{+},R^{+},RN_{2}^{+},R_{2}NH^{+},NO_{2}^{ +},Li^{+},Cl^{+},Br^{+},I^{+}.}}$

Reacciones de sustitución radical

En las reacciones de sustitución de radicales, las especies atacantes son los radicales libres .

Vista general de las reacciones de sustitución de radicales:

${\mathsf {R\!\!-\!\!X+Y}}\cdot \rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!Y+X}}\cdot$

Las reacciones de sustitución por radicales se denominan "S R " .

Un ejemplo de una reacción de sustitución de radicales es la reacción de cloración de metano anterior.

Notas

↑ Traven V. F. Organic Chemistry, M.: ICC "Akademkniga", 2004. - ISBN 5-94628-068-6 .
↑ [www.xumuk.ru/encyklopedia/1559.html XuMuK.ru - SUSTITUCIONES DE REACCIÓN - Enciclopedia química]
↑ 1 2 de marzo J. Organic Chemistry, trad. del inglés, volumen 2, - M .: Mir, 1988
↑ Reactivos nucleófilos y electrofílicos // Gran enciclopedia soviética : [en 30 volúmenes] / cap. edición A. M. Projorov . - 3ra ed. - M. : Enciclopedia soviética, 1969-1978. (Consulta: 18 de octubre de 2012)

Reacciones químicas en química orgánica.
Reacciones de sustitución	Reacciones de sustitución nucleófila Reacciones de sustitución electrofílica Reacciones de sustitución de radicales
Reacciones de adición	Reacciones de adición nucleófila Reacciones de adición electrofílica Reacciones de adición de radicales Reacciones de cicloadición
Reacciones de eliminación	Reacciones de eliminación heterolítica Reacciones de eliminación pericíclicas Reacciones de eliminación de radicales
reacciones de reordenamiento	Reordenamientos nucleófilos Reordenamientos electrofílicos Reordenamientos radicales
Reacciones de oxidación y reducción .	Reacciones de oxidación Reacciones de recuperación
Otro	Reacciones nominales en química orgánica