Química Orgánica 3 AReacciones de Sustitución

Equipo:Claudia Janeth Gallegos Almeida 12130268

Génesis Escobedo Morales 1213Diego A. Hernández Segovia 12130389

Tabla de contenido

INTRODUCCIÓN 3

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA LAGUNA

1

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN EN HIDROCARBUROS SATURADOS 4

ALCANOS 4COMBUSTIÓN 5REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN 5MECANISMO DE HALOGENACIÓN: 5

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA EN COMPUESTOS SATURADOS. 6

REACTIVIDAD DE LOS HALUROS 6PRIMERA PROPIEDAD 6SEGUNDA PROPIEDAD 7TERCERA PROPIEDAD 7ESTEREOQUÍMICA DE LA REACCIÓN SN1 Y SN2 7SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA UNIMOLECULAR 7SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA BIMOLECULAR 8REAGRUPAMIENTOS 9HIPERCONJUGACIÓN 10

MECANISMO DE LA SUSTITUCIÓN NUCELOFILICA EN CARBONO INSATURADO 10

ALCOHOLISIS DE HALUROS DE ALQUILO 11MECANISMO DE LA REACCIÓN 12SÍNTESIS DE WILLIAMSON 12SÍNTESIS DE GABRIEL 14MÉTODO DE OBTENCIÓN DE HALUROS DE ALQUILO A PARTIR DE: ALCOHOLES Y ALQUENOS 15DESDE ALQUENOS 15DESDE ALCOHOLES 15

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN ELECTROFILICA EN COMPUESTOS INSATURADOS 16

ADICIÓN ELECTROFÍLICA FORMANDO UN COMPLEJO Π 16ADICIÓN ELECTROFÍLICA DE UN CATIÓN H+, FORMANDO UN CARBOCATIÓN 16EFECTOS DEL SUSTITUYENTE EN LA SUSTITUCIÓN AROMÁTICA 17SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA 18EFECTOS DE GRUPOS SUSTITUYENTES 19HALOGENACION: 20SULFONACION AROMÁTICA: 21OBTENCION DE COMPUESTOS NITROAROMATICOS. 21REACCIÓN DE FRIEDEL Y CRAFTS. 22OBTENCION DE CETONAS 22APLICACIONES DE ALDHEIDOS Y CETONAS. 24

CONCLUSION 24

2

Introducción

En las reacciones de sustitución nucleófila se cambia un grupo, llamado grupo saliente, por otro, llamado nucleófilo.

[1] Sustrato - Especie que contiene el grupo saliente[2] Nucleófilo - Base de Lewis capaz de atacar a átomos con polaridad (o carga) positiva[3] Producto de la reacción[4] Grupo saliente -  Especie que abandona el sustrato, siendo sustituida por el nucleófilo Las reacciones de sustitución nucleófila permiten obtener numerosos compuestos orgánicos a partir de haluros de alquino.  Veamos algunos ejemplos:

a) La reacción de bromo etano con hidróxido de sodio produce etanol.

b) La reacción del cloruro de isopropilo con cianuro de sodio produce un nitrilo

c)  La reacción de yodo metano con metóxido de sodio produce un éter (dimetil éter)

d) Se pueden obtener aminas por reacción de amoniaco con haloalcanos

3

En estos ejemplos se representa el grupo saliente en rojo y el nucleófilo en azul.

Reacciones de sustitución en Hidrocarburos Saturados

Se denomina hidrocarburo a los compuestos orgánicos que contienen únicamente carbono e hidrogeno en sus moléculas. Conforman una estructura de carbono a la cual se unen átomos de hidrogeno.

Los hidrocarburos se clasifican en dos clases principales

Hidrocarburos Aromaticos, los cuales tienen al menos un anillo aromático (conjunto planar de seis átomos de carbono)

Hidrocarburos Alifáticos, se unen en cadenas abiertas, ya sea lineales o ramificadas.

Los Hidrocarburos Alifáticos a su vez se clasifican en:

Hidrocarburos Saturados, también conocidos como alcanos , los cuales no tienen ningún enlace doble o triple entre los átomos de carbono.

Hidrocarburos no Saturados, tienen uno o más enlaces dobles o triples entre los átomos de carbono. Según los enlaces sean dobles o triples se los clasifica en:

o alquenos : contienen uno o más enlaces dobleso alquinos : contienen uno o más enlaces triples

 

Alcanos

La familia más sencilla de este grupo es la de los alcanos que se caracteriza por la formula general (CnH2n+2). Por su estructura los alcanos se denominan también hidrocarburos saturados.

En una molécula de alcano los únicos enlaces químicos existentes son los sencillos entre átomos de carbono y entre átomos de carbono e hidrogeno. Debido a la gran estabilidad de estos enlaces los alcanos son poco reactivos, por lo cual se los denomina también parafinas.

4

Los alcanos se obtienen principalmente del petróleo y del gas natural, donde se encuentran mezclados como productos de la descomposición anaeróbica de la materia viva.

Combustión

2 CnH2n+2 + 3 (n+1) O2 2nCO2 + 2(n+2) H2O + Calor

Reacción de sustitución

Bajo la influencia de la luz ultra violeta, o a 240-250 ≡C, el cloro o el bromo convierten los alcanos en cloroalcanos (cloruros de alquilo) o bromoalcanos (Bromuros de alquilo), formándose simultáneamente una cantidad equivalente de cloruro o bromuro de hidrogeno.

Mecanismo de halogenación:

Paso iniciador de la cadena

X2 2X

Pasos propagadores de la cadena

X· + RH HX + R·

R· + X2 RX + X·

5

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA EN COMPUESTOS SATURADOS.

Las sustituciones nucleofílicas son de dos tipos: reacción SN2 y reacción SN1.  La reacción SN1 ocurre cuando el sustrato se disocia de manera espontánea para formar un carbocatión en un paso limitante de la velocidad lento, seguido por un ataque rápido del nucleófilo. En consecuencia, las reacciones SN1 tienen cinética de primer orden, y ocurren con racemización de la configuración en el átomo de carbono cuando éste es quiral. Estas reacciones se ven favorecidas para los sustratos terciarios.

La reacción SN2 (conocida también como sustitución nucleofílicas bimolecular o como ataque desde atrás) es un tipo de sustitución nucleofílica, donde un par libre de un nucleófilo ataca un centro electrofílico y se enlaza a él, expulsando otro grupo denominado grupo saliente. En consecuencia, el grupo entrante reemplaza al grupo saliente en una etapa. Dado que las dos especies reaccionantes están involucradas en esta etapa limitante lenta de la reacción química, esto conduce al nombre de sustitución nucleofílica bimolecular, o SN2.

Reactividad de los haluros

Primera propiedad

La fuerza del enlace C-X disminuye a medida que aumenta el tamaño del halógeno. Los orbitales del carbono son pequeños y solapan de forma defectuosa con átomos grandes como el bromo o yodo dando enlaces débiles.

6

Segunda propiedad

Los enlaces carbono-halógeno están polarizados. Los halógenos son más electronegativos que el carbono y la densidad electrónica del enlace C-X se encuentra desplazada hacia el halógeno, formando carga parcial positiva sobre el carbono y negativa sobre el halógeno.

Tercera propiedad

Los haloalcanos poseen puntos de ebullición superiores a los de los correspondientes alcanos. Las interacciones dipolo-dipolo provocan la atracción electrostática entre moléculas.

Estereoquímica de la reacción SN1 y SN2

Sustitución nucleofílica unimolecular

La reacción SN1 transcurre  a través de un carbocatión plano, al que ataca el nucleófilo por ambas caras, dando lugar a una mezcla de estereoisómeros.

7

Etapa 1. Disociación del sustrato, formándose el carbocatión plano.

Etapa 2. Ataque del nucleófilo por ambas caras dando lugar a la formación de dos enantiómeros en igual proporción (mezcla racémica)

Los productos formados son enantiómeros y se obtienen en igual cantidad, debido a que las dos caras del carbocatión son indistinguibles para el agua.

Sustitución nucleofílica bimolecular

El ataque del nucleófilo al carbono que contiene el grupo saliente puede ocurrir de dos formas distintas.  En el primer caso el nucleófilo puede aproximarse al sustrato por el lado en que se encuentra el grupo saliente.  Esta aproximación se denomina ataque

8

frontal, en ella el nucleófilo ocupa el lugar del grupo saliente, produciéndose retención en la configuración. 

 La segunda posibilidad supone el ataque del nucleófilo por el lado opuesto al grupo saliente.  Este tipo de aproximación recibe el nombre de ataque dorsal, produciendo inversión en la configuración 

Hughes e Ingold observaron que el ión hidróxido atacaba al sustrato por el lado opuesto al grupo saliente, produciendo inversión de configuración.  La razón de que el ataque dorsal sea más favorable que el frontal radica en las repulsiones entre el nucleófilo y el grupo saliente. La cara opuesta al grupo saliente es más accesible para el nucleófilo.

La SN2 es una reacción estereoespecífica, forma un sólo estereoisómero, debido a que el ataque del nucleófilo es exclusivamente dorsal. 

 El ataque del cianuro se produce por el lado opuesto al cloro (desde el fondo) y sólo se observa la formación del diastereoisómero dibujado.

Reagrupamientos

9

Estabilidad de carbocationesLa formación del carbocatión es un paso difícil dada la gran inestabilidad de estos intermedios. Los carbocationes son tanto más estables cuanto más sustituido esté el carbono que soporta la carga positiva. Así se clasifican en primarios cuando tienen un sólo sustituyente, secundarios con dos sustituyentes y terciarios con tres.

Hiperconjugación

La hiperconjugación estabiliza la carga positiva por solapamiento del orbital vacío con un orbital molecular vecino, tal como el del enlace C-H o C-C de los sustituyentes. Este solapamiento produce una cesión de carga desde las cadenas al orbital vacío (deficiente en electrones) y por lo tanto lo estabiliza.

Mecanismo de la Sustitución Nucelofilica en Carbono Insaturado

10

En química , una sustitución nucleófila es un tipo de reacción de sustitución en la que un nucleofilo , "rico en electrones ", reemplaza en una posición electrofila , "pobre en electrones", de una molécula a un átomo o grupo, denominados grupo saliente.

Es un tipo de reacción fundamental en química orgánica , donde la reacción se produce sobre un carbono electrófilo. Aunque reacciones de sustitución nucleófila también pueden tener lugar sobre compuestos inorgánicos covalentes.

Si ignoramos las cargas formales, en química orgánica la reacción general de sustitución nucleófila consiste en:

Nu: + R-L → R-Nu + L:El nucléofilo Nu, mediante su par de electrones (:), reemplaza en el sustrato R-L, donde R es el electrófilo, al grupo saliente L, el cual se lleva consigo un par de electrones. El nucléofilo puede ser una especie neutra o un anión , mientras el sustrato puede ser neutro o tener carga positiva (catión ).

Un ejemplo de sustitución nucleófila es la hidrólisis de un bromuro de alquilo , R-Br, bajo condiciones alcalinas, donde el nucleófilo es el OH y el grupo saliente es el Br−.

R-Br + OH− → R-OH + Br−Las reacciones de sustitución nucleófila son frecuentes en química orgánica, y pueden ser categorizadas de forma general según tengan lugar sobre un carbono saturado o sobre un carbono aromáticos o instaurados.

La sustitución nucleófila vía mecanismos SN1 o SN2 no tiene lugar con haluros de arilo o vinilo , o compuestos relacionados. Bajo ciertas condiciones pueden llegar a producirse sustituciones nucleófila a través de otros mecanismos.

Cuando la sustitución sucede en el grupo carbonilo, el grupo acilo sufre lo que se conoce como una sustitución nucleofila acilica . Éste es el modo normal de sustitución con derivados de acido carboxílico tales como haluros de acilo, anhídridos carboxílico, esteres o amidas.

Alcoholisis de haluros de alquilo

El mecanismo SN1 también nos permite preparar éteres por reacción de haloalcanos secundarios o terciarios con alcoholes. Los haloalcanos primarios no forman carbocationes estables y este método no es viable debiendo emplearse la síntesis de Williamson.

11

Mecanismo de la reacción

Los haloalcanos secundarios y terciarios se ionizan para formar un carbocatión que es atacado en una etapa posterior por el alcohol, dando lugar al éter.

METODO PARA LA OBTENCION DE ETERES: SINTESIS DE WILLIAMSON Y SINTESIS DE GABRIL

SÍNTESIS DE WILLIAMSON

12

La síntesis de Williamson es una reacción orgánica que transcurre a través del mecanismo SN2 reaction, por la cual se forma un éter a partir de un haloalcano primario y un alcóxido (o un alcohol en un medio básico) . Fue desarrollada por el químico inglés Alexander Williamson en 1850 y es muy importante ya que ayudó a probar la estructura de los éteres, además de que es el método más sencillo para formar estos. Esta reacción implica el ataque de un ion de alcóxido hacia el haloalcano. Como disolvente se puede emplear el alcohol del que deriva el alcóxido, pero mejora el rendimiento de la reacción si utilizamos disolventes apróticos como DMF, DMSO.El mecanismo general de la reacciones el siguiente:3

Un ejemplo es la reacción de etóxido de sodio con cloroetano para formar éter etílico y cloruro de sodio:

Na+C2H5O− + C2H5Cl → C2H5OC2H5 + Na+Cl−

La reacción de Williamson cubre un vasto campo, es ampliamente usada tanto en síntesis industriales como de laboratorio, y se mantiene como el método más simple y popular de preparar éteres, ya sea si se trata de éteres simétricos o asimétricos. La reacción intramolecular de las halohidrinas en particular, produce epóxidos.En el caso de éteres asimétricos hay dos posibilidades para la eleccción de los reactivos, y una es usualmente preferible en lugar de las bases de disponibilidad o rectividad. La reacción de Williamson es también usada frecuentemente para preparar un éter indirectamente a partir de dos alcoholes. Uno de los alcoholes es primeramente convertido en un grupo saliente (generalmentetosilo), luego ambos reaccionan juntos.El alcóxido puede ser primario, secundario o terciario, mientras que por otro lado se prefiere que el agente alquilante sea primario. Los agentes alquilantes secundarios también reaccionan, pero los terciarios son usualmente muy propensos a provocar reacciones secundarios como para ser de uso práctico. Lo normal es que el grupo saliente sea un haluro o un éster de sulfonato que esté sintetizado para el cumplir el propósito de la reacción. Debido a que las condiciones de la reacción son bastante fuertes, se usan con frecuencia grupos protectores que pacifican otras partes de las moléculas que reaccionan. (Como alcoholes, aminas, etc.)En términos mecanísticos esta reacción es simplemente un desplazamiento SN2 del ión halogenuro por un anión alcóxido, que actúa como nucleófilo. De esta manera, la síntesis de Williamson está sujeta a todas las restricciones normales de las reacciones SN2. Se prefieren halogenuros primarios ya que con sustratos más impedidos, pueden ocurrir reacciones de eliminación de HX, debido a que los alcóxidos también se pueden comportar como bases. Por esta causa, los éteres asimétricos deben sintetizarse a través del alcóxido más impedido y el halogenuro menos impedido, y no a la inversa.

13

SÍNTESIS DE GABRIEL

La desconexión de una amina primaria en el enlace C-N conduce a dos sintones, uno de los cuales es el anión amiduro (NH2).

El anión amiduro tiene existencia real en forma de sales metálicas, como en el NaNH2 (amiduro de sodio). Sin embargo, el anión amiduro no se emplea como equivalente sintético en la síntesis de aminas por dos motivos. Uno de ellos es el ya comentado de la falta de quimioselectividad del proceso. El otro inconveniente del anión amiduro es su elevada basicidad que le hace participar muy a menudo en reacciones de eliminación y no en reacciones de sustitución. La síntesis de Gabriel es una metodología empleada en la síntesis de aminas primarias que emplea la ftalimida de sodio o potasio como equivalente sintético del anión amiduro. Este anión se genera fácilmente por reacción de la ftalimida con hidróxido sódico o potásico. El anión ftalimida se hace reaccionar con un haluro de alquilo en una reacción SN2. El producto de la reacción es una Nalquilftalimida. La reacción se detiene en el proceso de monoalquilación porque la N-alquilftalimida resultante es muy poco nucleofílica y no puede atacar a un segundo equivalente de haluro de alquilo. Finalmente se hace reaccionar con hidrazina generándose la amina primaria.

14

MÉTODO DE OBTENCIÓN DE HALUROS DE ALQUILO A PARTIR DE: ALCOHOLES Y ALQUENOS

DESDE ALQUENOS

Un alqueno reacciona con un haluro de hidrógeno (HX) como el cloruro de hidrógeno (HCl) o el bromuro de hidrógeno (HBr) para formar un haloalcano. El doble enlace del alqueno es reemplazado por dos nuevos enlaces, uno con el halógeno y el otro con el átomo de hidrógeno del hidrácido del halógeno. La regla de Markonikov establece que en esta reacción lo más probable es que el halógeno quede unido al carbono más sustituido. Por ejemplo:

H3C-CH=CH2 + HCl → H3C-CHCl-CH3 pero no H3C-CH2-CH2Cl

Los alquenos también reaccionan con halógenos (X2) para formar haloalcanos con dos átomos de halógeno vecinales. Esto a veces se conoce como "decoloración" del halógeno, ya que el reactivo X2 es coloreado y el producto es habitualmente incoloro. Por ejemplo:

H3C-CH=CH2 + Br2 → H3C-CHBr-CH2Br

DESDE ALCOHOLES

Los alcoholes terciarios reaccionan con ácido clorhídrico directamente para producir el cloroalcano terciario, pero si se usa un alcohol primario o secundario es necesaria la presencia de un ácido de Lewis, un "activador", como el cloruro de zinc. Como alternativa la conversión puede ser llevada a cabo directamente usando cloruro de tionilo (SOCl2). Un alcohol puede también ser convertido a bromoalcano usando ácido bromhídrico o tribromuro de fósforo (PBr3), o a yodoalcano usandofósforo rojo y yodo para generar "in situ" el triyoduro de fósforo. Dos ejemplos:

(H3C)3 C-OH + HCl → (H3C)3 C-Cl + H2O

15

CH3-(CH2)6-OH + SOCl2 → CH3-(CH2)6-Cl + SO2 + HCl

Reacciones de sustitución electrofilica en compuestos insaturados

La fuerza motriz de la reacción es la formación de un enlace covalente entre el electrófilo (que tiene un LUMO de baja energía) con los átomos de carbono insaturados, por medio del orbital que los une, formando un enlace de 2-π πelectrones-3-centros.Si el electrófilo tiene carga positiva, parte de ella es transferida a los átomos de carbono.

Adición electrofílica formando un complejo π

Cuando el electrófilo es un átomo pequeño, como el ion hidronio (H+), no es posible un buen traslape entre el pequeño orbital 1s y el orbital pi del sustrato, el producto de la reacción es un carbocatión, con enlace de 2-electrones-2-centros entre un átomo de σcarbono y el átomo de hidrógeno.

Adición electrofílica de un catión H+, formando un carbocatión

16

En la etapa 2 de una Adición Electrofílica, el intermediario con carga positiva se combina con un nucleófilo, para formar un segundo enlace covalente.

Segundo paso en la adición electrofílica, involucrando intermediarios de 3-centros

Segundo paso en la adición electrofílica, involucrando carbocationes

En las reacciones de adición electrofílica a carbono con un reactivo electrófilo asimétrico, la regioselectividad es importante, y suele estar determinada por la regla de Markovnikov.El ataque de un electrófilo al sistema de un anilloπ  aromático suele conducir a la sustitución electrofílica aromática en vez de una reacción de adición.

Efectos del sustituyente en la sustitución aromática

Los métodos descritos en las dos últimas secciones han sido utilizados para determinar los efectos de gran número de grupos sobre la sustitución electrofílica. Como se ilustra en la tabla 14.3, casi todos los grupos caen en una de dos clases: activantes y directores orto-para, o desactivantes y directores meta. Los halógenos forman una clase aparte, pues son desactivantes, pero directores orto y para.

17

Sustitución electrofílica aromática 

La sustitución electrofílica aromática es la reacción más importante de los compuestos aromáticos. Es posible introducir al anillo muchos sustituyentes distintos por este proceso. Si se elige el reactivo apropiado pueden efectuarse reacciones de bromación, cloración, nitración, sulfonación, alquilación y acilación, estas seis son reacciones directas, y a partir de ellas se pueden introducir otros grupos.En este capítulo estudiaremos estas seis reacciones, más las que se puedan obtener a partir de ellas, como así mismo la introducción de un segundo sustituyente.La reacción más importante de los compuestos aromáticos es la sustitución electrofílica aromática. Es decir la introducción de un electrófilo (E+).

18

Seleccionando las condiciones y los reactivos apropiados, el anillo aromático se puede halogenar, nitrar, sulfonar, acilar y alquilar. Todas estas reacciones y muchas otras proceden a través de un mecanismo similar.

Efectos de grupos sustituyentes

 Como el benceno, el tolueno experimenta sustitución electrofílica aromática: sulfonación, por ejemplo, Aunque son posibles tres productos monosulfonados, en realidad esta reacción sólo da cantidades apreciables de dos de ellos: los isómeros orto y para.   

 

 

El benceno y el tolueno son insolubles en ácido sulfúrico, mientras que los ácidos sulfónicos son muy solubles. La desaparición de la capa de hidrocarburo indica que se ha completado la reacción. Al ser agitado a temperatura ambiente con ácido sulfúrico fumante, el benceno reacciona completamente entre 20 y 30 minutos, mientras que el tolueno lo hace entre uno y dos minutos.El estudio de la nitración, halogenación y alquilación de Friedel-Crafts da resultados análogos. De alguna manera, el grupo alquilo hace más reactivo al anillo bencénico y que el benceno no sustituido, y dirige el reactivo  ataque a las posiciones anulares orto y para.Por otra parte, y para considerar un ejemplo diferente, se ha encontrado que el nitrobenceno se sustituye de forma más lenta que el benceno, y que produce principalmente el isómero meta. Como el metilo o el nitro, cualquier  grupo unido a un anillo bencénico lo afecta en su reactividad y determina la orientación de la sustitución. Cuando un reactivo electrófilo ataca un anillo aromático, el grupo  ya enlazado determina lo fácil que será el ataque, y dónde sucederá.

19

Cuando un grupo hace que un anillo sea más reactivo que el benceno, se llama grupo activante; si produce el resultado  contrario, se conoce como grupo desactivante.Un grupo que motiva un ataque en las posiciones orto y para es un director orto-para; uno que ocasiona lo mismo en las posiciones meta, se denomina director meta.En este capítulo examinaremos los métodos que se emplean para medir estos efectos sobre la reactividad y la orientación, sus resultados y una teoría que justifica dichos resultados. Evidentemente, la teoría se basa en el mecanismo más probable para la sustitución electrofílica aromática. Veremos cuál es este mecanismo y, también, algunas pruebas que lo apoyan. Primero examinemos los hechos.

La reacción mas importante de los compuestos aromáticos es la sustitución electrofílica aromática. Esto es, un electrófilo (E+) reacciona con un anillo aromático y sustituye uno de los hidrógenos.Mediante este tipo de reacción es posible anexar distintos sustituyentes al anillo aromático. Se le puede Halogenar (sustituir con halógeno: -F, -Cl, -I, -Br, -At), Nitrar (sustituir por un grupo nitro: -NO2), Sulfonar (sustituir por un grupo ácido sulfonico -SO3H), Alquilar (sustituir por un grupo alquilo: -R), etc.Todas estas reacciones pueden ser llevadas a cabo seleccionando los reactivos y condiciones apropiadas.

Halogenacion:

a) Bromación de anillos aromáticos: Se hacen reaccionar los anillos aromáticos con bromo, con FeBr3 como catalizador dando como resultado bromobenceno como producto de sustitución.b) Cloración y Yodación: El cloro y el yodo pueden introducirse en el anillo aromático mediante una reacción electrofilica en las condiciones apropiadas. Los anillos aromáticos reaccionan en presencia de FeCl3 como catalizador, para producir clorobencenos.El yodo por si mismo no reacciona con los anillos aromáticos y se necesita un promotor para que efectúe adecuadamente la reacción. Los mejores promotores son los oxidantes como el peróxido de hidrogeno H2O2, o sales de cobre como CuCl2. Estos promotores actúan oxidando el yodo, convirtiéndola en una empresa electrófila más potente que reacciona como si fuera I+. Entonces el anillo aromático ataca el I+, con lo que forma un producto de sustitución normal.Nitración Aromática: Los anillos se pueden nitrar con una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrados. Se piensa que el electrofílo es el ion nitronio, NO2

+, que se genera del ácido nítrico, por protonacion y perdida de agua. Este ion genera un carbocatión intermediario, cuando este pierde un protón se genera el nitrobenceno como producto de sustitución.Este proceso es realmente importante para la industria de explosivos, pigmentos y farmacia.  

20

Sulfonacion aromática:

Los anillos aromáticos pueden sulfonarse por reacción con ácido sulfúrico fumante (H2SO4 + SO3). El electrófilo reactivo es HSO3+ o SO3, dependiendo de las condiciones de reacción.Este proceso ocurre similar a la bromación y nitración pero tiene la característica de que es reversible.Esta reacción tiene importancia en la elaboración de colorantes y productos farmacéuticos.

OBTENCION DE COMPUESTOS NITROAROMATICOS.

Gran parte de los compuestos xenobioticos poseen el anillo aromático que les confiere una gran estabilidad sobre todo si poseen sustituyentes que extraen carga electrónica del anillo los compuestos nitroaromaticos que en una inmensa mayoría tienen un origen humano derivado de las industrias de explosivos TNT acido pícrico la estabilidad de estos compuestos les hace especialmente persistentes en el medio ambiente, donde pueden permanecer prácticamente inalterados durante siglos los compuestos nitroaromaticos y sus productos de condensación se pueden adsorber ala superficie de las fases inorgánica y orgánica (humus) del suelo mediante enlaces covalentes dado que los compuestos nitroaromaticos son muy resistentes ala degradación tanto por agentes bióticos como abióticos la eliminación de los excedentes (por ejemplo de explosivos)

21

Reacción de Friedel y Crafts.

Se emplea para la obtención de aldehídos y cetonas aromáticas. Consiste en hacer reaccionar un cloruro de ácido o un anhídrido con un compuesto aromático apropiado.

OBTENCION DE CETONAS

En presencia de sulfato mercúrico y ácido sulfúrico diluido, como catalizadores, se adiciona una molécula de agua al triple enlace de un alquino, con lo que se forma primero un enol que, al ser inestable, se isomeriza por reagrupamiento en un compuesto carbonílico. Únicamente cuando se utiliza acetileno como producto de partida se obtiene acetaldehído, según la reacción:

22

Este es el procedimiento industrial más utilizado en la actualidad para la fabricación deacetaldehído, que es la materia prima de un gran número de importantes industrias orgánicas. Cuando se utilizan acetilenos alquil sustituidos el producto final es una cetona.Los nombres de las cetonas se forman de manera análoga, pero cambiando por ona la o terminal del hidrocarburo progenitor e indicando, si es preciso, la posición del grupo —CO— con un número (el más bajo posible). Las cetonas suelen nombrarse también corrientemente mediante los nombres de los dos radicales unidos al grupo carbonilo, seguidos de la palabra cetona. Ejemplos:

4Cloro-2-metilbutanal 4-ciclohexil-1-fenil-2-pentanona

Para obtener una cetona se procederá así:

Ozonización de alquenos.La ozonización de alquenos da lugar a aldehídos o cetonas, según que el carbono olefínico tenga uno o dos sustituyentes hidrocarbonados. Esta reacción no suele utilizarse con fines preparativos, sino más bien en la determinación de estructuras para localizar la posición de los dobles enlaces.

APLICACIONES DE ALDHEIDOS Y CETONAS.

23

Se ha aislado una gran variedad de aldehídos y cetonas a partir de plantas y animales; muchos de ellos, en particular los de peso molecular elevado, tienen olores fragantes o penetrantes. Por lo general, se les conoce por sus nombres comunes, que indican su fuente de origen o cierta propiedad característica. A veces los aldehídos aromáticos sirven como agentes saborizantes. El benzaldehído (también llamado "aceite de almendra amargas")es un componente de la almendra; es un liquido incoloro con agradable olor a almendra. El cinamaldehído da el olor característico a la esencia de canela. La vainilla -que produce el popular sabor a vainilla- durante un tiempo se obtuvo solo a partir de las cápsulas con formas de vainas de ciertas orquídeas trepadoras. Hoy día, la mayor parte de la vainilla se produce sintéticamente

Conclusión

Una reacción química es el resultado de unas secuencia compleja de procesos moleculares elementales. Cada molécula es una mezcla de reacción experimenta cambios continuos en su estado , en su energía, geometría, etc. Generalmente, las reacciones orgánicas ocurren por la vía mecánica de etapas consecutivas, aunque existen también las reacciones concertadas y simultáneas. Estos procesos se acompañan por la formación de diferentes intermediarios tales como: carbocationes (R+), carboaniones (R-), radicales libres (R·), catión-radicales (R+), anión-radicales (R-), carbenos (R1R2C:), nitrenos (R-N:) y otras partículas no estables, cuyos tiempos de vida son fracciones de segundo. Un mecanismo de reacción desde nuestra perspectiva de es un impulso paso por paso hacia el equilibrio. El Mecanismo muestra cuáles enlaces se rompen y cuáles se forman, y el orden en el que se presentan estos cambios. Es un esfuerzo por descubrir los cambios que ocurren en el estado, hibridación, esqueleto de carbono, grupo funcional y geometría que ocurre.

24