Adición nucleófila
En química orgánica , una reacción de adición nucleofílica ( A N ) es una reacción de adición en la que un compuesto químico con un enlace doble o triple electrófilo reacciona con un nucleófilo , de modo que el enlace doble o triple se rompe. Las adiciones nucleofílicas se diferencian de las adiciones electrófilas en que las primeras reacciones implican que el grupo al que se añaden los átomos acepte pares de electrones, mientras que las últimas reacciones implican que el grupo done pares de electrones.
Adición a dobles enlaces carbono-heteroátomo
Las reacciones de adición nucleofílica de nucleófilos con enlaces dobles o triples electrofílicos (enlaces π) crean un nuevo centro de carbono con dos enlaces simples adicionales, o enlaces σ. [1] La adición de un nucleófilo a enlaces dobles o triples carbono-heteroátomo como >C=O o -C≡N muestra una gran variedad. Estos tipos de enlaces son polares (tienen una gran diferencia de electronegatividad entre los dos átomos); en consecuencia, sus átomos de carbono llevan una carga positiva parcial. Esto hace que la molécula sea un electrófilo y el átomo de carbono el centro electrofílico; este átomo es el objetivo principal del nucleófilo. Los químicos han desarrollado un sistema geométrico para describir la aproximación del nucleófilo al centro electrofílico, utilizando dos ángulos, el ángulo de Bürgi-Dunitz y el ángulo de Flippin-Lodge , en honor a los científicos que los estudiaron y describieron por primera vez. [2] [3] [4]
Este tipo de reacción también se denomina adición 1,2-nucleofílica . La estereoquímica de este tipo de ataque nucleofílico no es un problema, cuando ambos sustituyentes de alquilo son diferentes y no hay otros problemas de control como la quelación con un ácido de Lewis , el producto de la reacción es un racemato . Las reacciones de adición de este tipo son numerosas. Cuando la reacción de adición va acompañada de una eliminación, la reacción es un tipo de sustitución o una reacción de adición-eliminación .
Adición a grupos carbonilo
Con un compuesto carbonílico como electrófilo, el nucleófilo puede ser: [1]
- agua en hidratación a un diol geminal (hidrato)
- Un alcohol en acetalización a un acetal.
- un hidruro en reducción a un alcohol
- una amina con formaldehído y un compuesto carbonílico en la reacción de Mannich
- un ion enolato en una reacción aldólica o reacción de Baylis-Hillman
- un nucleófilo organometálico en la reacción de Grignard o la reacción de Barbier relacionada o una reacción de Reformatskii
- iluros como un reactivo de Wittig o el reactivo de Corey-Chaykovsky o carbaniones α-sililo en la olefinación de Peterson
- Un carbanión de fosfonato en la reacción de Horner-Wadsworth-Emmons
- Un zwitterión de piridina en la reacción de Hammick
- un acetiluro en reacciones de alquinilación .
- un ion cianuro en reacciones de cianhidrina
En muchas reacciones nucleofílicas, la adición al grupo carbonilo es muy importante. En algunos casos, el doble enlace C=O se reduce a un enlace simple CO cuando el nucleófilo se une al carbono. Por ejemplo, en la reacción de la cianhidrina, un ion cianuro forma un enlace CC al romper el doble enlace del carbonilo para formar una cianhidrina .
Adición a nitrilos
Con electrófilos de nitrilo , la adición nucleofílica se produce mediante: [1]
- hidrólisis de un nitrilo para formar una amida o un ácido carboxílico
- Nucleófilos de organocinc en la reacción de Blaise
- alcoholes en la reacción de Pinner .
- el (mismo) carbono α del nitrilo en la reacción de Thorpe . La versión intramolecular se denomina reacción de Thorpe-Ziegler .
- Reactivos de Grignard para formar iminas . [5] La ruta produce cetonas después de la hidrólisis [6] o aminas primarias después de la reducción de iminas . [7]
Adición de dobles enlaces carbono-carbono
Cuando un nucleófilo X − se añade a un alqueno , la fuerza impulsora es la transferencia de carga negativa de X al sistema -C=C- insaturado pobre en electrones. Esto ocurre a través de la formación de un enlace covalente entre X y un átomo de carbono, concomitante con la transferencia de densidad electrónica del enlace pi al otro átomo de carbono (paso 1). [1] Durante una segunda reacción telescópica o elaboración (paso 2), el carbanión resultante con carga negativa se combina con un Y electrofílico para formar el segundo enlace covalente. [ cita requerida ]
Los alquenos no sustituidos y no deformados normalmente no son lo suficientemente polares para admitir la adición nucleofílica, pero se conocen algunas excepciones.
La energía de tensión en los fulerenos debilita sus dobles enlaces ; a esto se suma la reacción de Bingel .
Los enlaces adyacentes a un sustituyente que atrae electrones (por ejemplo, un grupo carbonilo , nitrilo o fluoruro ) admiten fácilmente la adición nucleofílica. En este proceso, la adición conjugada , el nucleófilo X añade β al sustituyente, porque entonces dicho sustituyente estabiliza inductivamente la carga negativa del producto. Los sustituyentes aromáticos , aunque típicamente electrofílicos , también pueden estabilizar a veces la carga negativa; por ejemplo, el estireno reacciona en tolueno con sodio para dar 1,3-difenilpropano: [8]
Referencias
- ^ abcd March Jerry; (1985). Química orgánica avanzada, reacciones, mecanismos y estructura (3.ª ed.). Nueva York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-85472-7
- ^ Fleming, Ian (2010). Orbitales moleculares y reacciones químicas orgánicas . Nueva York: Wiley. ISBN 978-0-470-74658-5.
- ^ Bürgi, HB; Dunitz, JD ; Lehn, JM; Wipff, G. (1974). "Estereoquímica de las vías de reacción en los centros carbonílicos". Tetrahedron . 30 (12): 1563. doi :10.1016/S0040-4020(01)90678-7.
- ^ HB Bürgi; JD Dunitz; JM Lehn; G. Wipff (1974). "Estereoquímica de las vías de reacción en los centros carbonílicos". Tetrahedron . 30 (12): 1563–1572. doi :10.1016/S0040-4020(01)90678-7.
- ^ Moureu, Charles; Mignonac, Georges (1920). "Les Cétimines". Annales de chimie et de physique . 9 (13): 322–359 . Consultado el 18 de junio de 2014 .
- ^ Moffett, RB; Shriner, RL (1941). "ω-Metoxiacetofenona". Síntesis orgánicas . 21 : 79. doi :10.15227/orgsyn.021.0079.
- ^ Weiberth, Franz J.; Hall, Stan S. (1986). "Alquilación-reducción en tándem de nitrilos. Síntesis de aminas primarias ramificadas". Journal of Organic Chemistry . 51 (26): 5338–5341. doi :10.1021/jo00376a053.
- ^ Aralquilación de cadenas laterales de alquilbencenos con estireno catalizada por sodio Herman Pines, Dieter Wunderlich J. Am. Chem. Soc.; 1958; 80(22)6001–6004. doi :10.1021/ja01555a029
