Mecanismo E2: cinética y sustrato

en los mecanismos de reacción de dos necesitamos un alumno de alquilo y una base fuerte en nuestro alumno de alquilo el carbón o directamente enlazado al halógeno se llama el carbono alfa y todos los carbonos enlazados directamente con el carbono alfa se llaman carbonos beta y para que esta reacción suceda necesitamos un hidrógeno beta pero no sólo eso sino que estos cuatro átomos tienen que poder existir en un mismo plano este hidrógeno y este carbono y este otro carbono y el halógeno estos cuatro átomos están en el mismo plano y por eso estoy dibujando sus enlaces así y todos los demás enlaces que no están en el plano los estoy dibujando de estas otras formas además el hidrógeno y el halógeno tienen que estar en lados opuestos si dibujo una línea punteada sobre el enlace de los dos carbonos el hidrógeno y el halo que no tienen que estar en lados distintos esta configuración ponemos el prefijo anti ok para que suceda esta reacción necesitamos un hidrógeno y un halógeno anti peri plan ares ok el halógeno y el hidrógeno son anti porque están en lados distintos y están en el mismo plano ahora una cosa muy importante es que este es un mecanismo concertado porque suceden dos cosas al mismo tiempo llega a la base y se lleva este protón y los electrones de este enlace se van para acá para formar un doble enlace al mismo tiempo que los electrones de este enlace se van con el halógeno así es que es un mecanismo concertado y bueno los electrones de este enlace ahora están formando el doble enlace entre estos dos carbonos y nuestro producto es un al que no pero también nos podemos fijar en la cinética química si nos fijamos en la cinética de las reacciones de eliminación de 2 la rapidez de la reacción es igual a la constante de velocidad por la concentración del sustrato a la primera potencia y por cierto el sustrato es nuestro valor o del kilo por la concentración de la base elevada a la potencia 1 aquí nos referimos a esta base así es que tenemos aquí una reacción de eliminación que depende tanto de la concentración del sustrato como de la concentración de la base y por eso le llamamos e2e porque es una reacción de eliminación que estamos eliminando es una reacción de eliminación y el 2 es porque este mecanismo es bi molecular eso lo que significa es que depende de la concentración de dos moléculas la concentración del sustrato y la concentración de la base digamos que aumentamos la concentración del sustrato por un factor 2 estamos duplicando la concentración del alumno de al kilo y digamos que también duplicamos la concentración de la base entonces estamos multiplicando la concentración de la base por un factor de 2 si hacemos eso si duplicamos estas dos concentraciones qué es lo que sucede con la velocidad de la reacción bueno pues si hiciéramos esto tendríamos que la velocidad de la reacción es igual a la constante de velocidad por 2 elevado a la 1 por la concentración del sustrato por 2 elevado a la 1 por la concentración de la base y aquí estamos multiplicando por 2 elevado a la 1 porque estas concentraciones están elevadas a la 1 y las estamos duplicando entonces en total estamos aumentando la velocidad de la reacción por un factor de 2 por 2 o sea 4 si duplicamos la concentración del sustrato y duplicamos la concentración de la base aumentamos la velocidad de la reacción por un factor 4 entonces esta reacción se parece a las reacciones sn 2 términos de la cinética química recuerda que en el nombre s n 2 s 2 está ahí porque también es una reacción be molecular pero bueno ahora vamos a ver un ejemplo de una reacción 2 a la izquierda tenemos nuestro alumno de alquilo el carbono enlazado con nuestro halógeno es el carbono alfa y todos los carbonos enlazados con el carbono alfa son carbonos beta aunque en este caso todos nuestros carbonos beta son equivalentes y en este caso nuestra base es una unión hidróxido por lo que necesitamos una fuente de añón es hidróxidos y este mecanismo de reacción es 2 vamos a empezar volviendo a dibujar nuestro valor o del kilo y le ponemos sus pares de electrones libres al bromo sabemos que este mecanismo de reacción es concertado y que sus dos pasos suceden exactamente al mismo tiempo ponemos por aquí nuestro a nyon hidróxido y sabemos que el año ni hidróxido va a llegar y se va a llevar uno de los hidrógenos de un carbono beta así es que voy a dibujar por aquí un hidrógeno beta y al mismo tiempo que la unión hidróxido llega y se lleva a este hidrógeno sus electrones se pasan para acá para formar un doble enlace entre estos dos carbonos y exactamente al mismo tiempo los electrones de este enlace se quedan en el bromo y el bromo se va y como producto obtenemos un al que no así es que los electrones de este enlace se pasaron para acá y ahora forman este doble enlace este es nuestro al que no ahora por otro lado también tenemos nuestra unión bromuro con su par de electrones extra y su carga negativa podemos decir que los electrones de este enlace se quedaron en el bromo y los estamos representando en este par de electrones ahora por otro lado el a nyon hidróxido se llevó un hidróxido y se volvió una molécula de agua si es que por acá también vamos a poner nuestra molécula de agua claro que lo que realmente nos interesa es la formación de este al que no cuando estábamos hablando acerca de la cinética de la reacción dijimos que las reacciones de dos se parecen mucho a las reacciones sn 2 y que eso sucede porque las dos son bi moleculares sin embargo si nos fijamos en el sustrato esas dos reacciones sn 2 y 2 son completamente distintas por ejemplo las reacciones sn 2 no suceden si tienes un sustrato terciario y no suceden por el impedimento estético por acá tenemos demasiado impedimento estético como para que pueda suceder un ataque núcleo físico si estuviéramos pensando que el año ni hidróxido va a llegar y va a ser un ataque núcleo físico a este carbono sabemos que hay demasiado impedimento estético como para que suceda eso porque tenemos aquí estos grupos metilo sin embargo si pensar en una reacción de eliminación de dos no tenemos ese problema porque no necesitamos que el avión hidróxido llegue hasta este carbono lo único que necesitamos es que se lleve algún protón de alguno de los carbonos beta y definitivamente si hay mucho espacio como para que pueda suceder eso tal vez ya quedó muy claro pero me parece que con un vídeo podría llegar a quedar más claro todavía y así puedes ver las diferencias entre estos dos mecanismos de reacción tenemos aquí nuestro alumno de alquilo terciario el amarillo es el halógeno que está enlazado directamente con nuestro carbono alfa y tenemos tres grupos metidos a su alrededor uno dos y tres si pensamos en este al uno del kilo terciario participando en un mecanismo de reacción sn 2 el año ni hidróxido trata de funcionar como un núcleo filo atacando a este carbono pero se atraviesan estos grupos metilo estorbosos bloqueando el paso de la unión hidro y entonces aquí hay demasiado impedimento estético como para que suceda un ataque núcleo físico en este carbono sin embargo si pensamos en un mecanismo de reacción de dos lo único que tenemos que hacer es tomar un protón de alguno de estos carbonos beta por ejemplo este es un carbono beta y podríamos quitar este protón pero primero no se nos olvide que tenemos que poder poner a estos cuatro átomos en un mismo plano y la forma más fácil de ver esto es con una proyección de newman así es que rotamos esto un poquito y hacemos que esto gire obteniendo una conformación diferente pero ahora estos cuatro átomos si están en el mismo plano que es algo que necesitamos para el mecanismo 2 y por acá es bastante fácil para él hay un hidróxido llegar y llevarse a este protón beta porque para tomar este protón casi no hay un pedimento esférico y por lo tanto el mecanismo de reacción es posible acabamos de ver que un alumno de alquilo terciario si puede sufrir una reacción de eliminación de dos y de hecho conforme vamos pasando de alumnos de alquilo de primario al secundario o terciario la velocidad de la reacción de dos va aumentando para explicar por qué sucede esto veamos mecanismos de reacción de dos con sustratos secundarios y terciarios analicemos sus productos y veamos si podemos explicar por qué sucede pero vamos a empezar con el terciario ok tenemos aquí una base tenemos aquí un protón la base se lleva este protón los electrones de este enlace se pasan para acá para formar un doble enlace y al mismo tiempo los electrones de este enlace se van con el halógeno y entonces el producto que nos queda es éste y los electrones de este enlace y los que ahora están formando el doble enlace y ahora veamos una reacción de dos con un sustrato secundario tenemos por aquí una base fuerte y por acá tenemos un protón entonces llega a la base fuerte y se lleva este protón los electrones de este enlace se pasan para acá para formar un doble enlace y al mismo tiempo los electrones de este enlace se van con el halógeno y entonces lo que nos queda como producto de una reacción de eliminación de dos con un sustrato secundario se ve así y son estos electrones los que ahora forman el doble enlace y ahora ya que tenemos dos productos podemos analizarlos y compararlos aquí a la izquierda donde el sustrato era secundario tenemos un al que no mono sustituido porque tenemos un solo grupo alquilo enlazado con este carbono por otro lado en este al que no el producto de una reacción de dos con sustrato terciario tenemos un al que no sustituido porque tenemos estos dos grupos al kilos y cuando se está formando este doble enlace en este mecanismo concertado los grupos al kilos lo estabilizan y ahorita podemos recordar el vídeo acerca de la estabilidad de los al que nos que nos dice que entre más sustituido sea un doble enlace más estable es el al que no así es que este es un al que no más estable por lo que conforme nos vamos moviendo de un sustrato primario a uno secundario y a uno terciario estamos aumentando la estabilidad de los productos este al que no tiene dos grupos al kilos para estabilizar el doble enlace y éste al que no tiene un solo grupo al kilo para estabilizar la formación del doble enlace así es que esa es una forma de pensar en todo esto el por qué la velocidad de la reacción es mayor si tenemos un sustrato terciario ahora ahorita no hicimos esta reacción pero definitivamente es posible que un alumno de alquilo primario sufra una reacción de eliminación de dos así es que no vayas a pensar que aquí no se puede formar un al que no definitivamente se puede formar un al que no y en futuros vídeos vamos a ver ejemplos de cuando sucede esto