Sustitución y eliminación: repaso para el examen

Eliminación: regioquímica y geometría

• Deshidratación E1 del 3-metilpentan-3-olDibuja la deshidratación E1 del 3-metilpentan-3-ol a través de su catión terciario y elimina el hidrógeno que da el alqueno más sustituido, el 3-metilpent-2-eno.
• La E2 del 3-bromopentano da principalmente (E)-pent-2-enoDibuja la E2 anti-periplanar del 3-bromopentano con etóxido y explica por qué el isómero E del pent-2-eno es el alqueno mayoritario.
• E2 del 2-bromo-2-metilbutano con etóxido (producto de Zaitsev)Dibuja la E2 concertada en la que el etóxido sustrae un hidrógeno del carbono CH₂ del 2-bromo-2-metilbutano, lo que da el alqueno más sustituido, el 2-metilbut-2-eno.
• La E2 del cloruro de neomentilo da principalmente el alqueno de ZaitsevExplica por qué el cloruro de neomentilo, con el cloro axial en su silla preferida, elimina rápidamente por E2 hacia el carbono que lleva el isopropilo para dar el alqueno trisustituido.
• E2 del 2-bromo-2-metilbutano con terc-butóxido (producto de Hofmann)Dibuja la E2 concertada en la que el terc-butóxido voluminoso sustrae un hidrógeno metílico del 2-bromo-2-metilbutano, lo que da el alqueno menos sustituido, el 2-metilbut-1-eno.
• La E2 del trans-1-bromo-2-metilciclohexano da 3-metilciclohexenoUsa el requisito trans-diaxial de la E2 para explicar por qué el trans-1-bromo-2-metilciclohexano da 3-metilciclohexeno y no el 1-metilciclohexeno, que está más sustituido.
• E2 anti del (1R,2R)-1-bromo-1,2-difenilpropanoDibuja la E2 antiperiplanar del (1R,2R)-1-bromo-1,2-difenilpropano con etóxido y explica por qué el único alqueno que se forma es el (Z)-1,2-difenilpropeno.
• E2 anti del (1R,2S)-1-bromo-1,2-difenilpropanoDibuja la E2 antiperiplanar del (1R,2S)-1-bromo-1,2-difenilpropano con etóxido y explica por qué el único alqueno que se forma es el (E)-1,2-difenilpropeno.
• E2 del (2R,3R)-2-bromo-3-metilpentanoDibuja la E2 antiperiplanar del (2R,3R)-2-bromo-3-metilpentano con etóxido y muestra por qué el único alqueno de Zaitsev que puede dar es el (E)-3-metilpent-2-eno.
• E2 del (2R,3S)-2-bromo-3-metilpentanoDibuja la E2 antiperiplanar del (2R,3S)-2-bromo-3-metilpentano con etóxido y muestra por qué este diastereómero da (Z)-3-metilpent-2-eno como alqueno de Zaitsev.
• E2 de Zaitsev del 1-bromo-1-metilcicloheptanoDibuja la E2 en la que el etóxido extrae un hidrógeno de C2 del anillo del 1-bromo-1-metilcicloheptano mientras sale el bromuro, para dar el alqueno trisustituido 1-metilciclohepteno.
• E2 de Hofmann del 1-bromo-1-metilcicloheptanoDibuja la E2 en la que el terc-butóxido extrae un hidrógeno del metilo del 1-bromo-1-metilcicloheptano mientras sale el bromuro, para dar el alqueno exocíclico metilencicloheptano.
• E2 del 1-cloro-1-metilciclopentano con terc-butóxidoDibuja la E2 en la que el terc-butóxido extrae un hidrógeno del metilo del 1-cloro-1-metilciclopentano, para dar el alqueno exocíclico de Hofmann metilenciclopentano.
• E2 de Hofmann del 2-bromo-2-metilpentano con terc-butóxidoDibuja la E2 en la que el terc-butóxido extrae un hidrógeno de un metilo del 2-bromo-2-metilpentano mientras sale el bromuro, para dar el alqueno de Hofmann 1,1-disustituido 2-metilpent-1-eno.

Reordenamientos de carbocationes

• Deshidratación E1 del 2,2-dimetilciclopentanol con desplazamiento de metiloDibuja la deshidratación E1 del 2,2-dimetilciclopentan-1-ol: protonación, pérdida de agua, desplazamiento 1,2 de metilo hacia un catión terciario y pérdida de un protón para dar 1,2-dimetilciclopenteno.
• El HBr convierte el 2-metilpentan-3-ol en un bromuro terciario reordenadoDibuja la reacción SN1 del 2-metilpentan-3-ol con HBr: protonación, pérdida de agua, el desplazamiento de hidruro 1,2 hacia el carbocatión terciario y la captura por bromuro para dar 2-bromo-2-metilpentano.

Elección entre SN1, SN2, E1 o E2

• El etóxido convierte el 2-bromopropano principalmente en propenoDecide que un bromuro secundario con una base fuerte y sin impedimento reacciona principalmente por E2, y dibuja la eliminación concertada hacia el propeno.

Sustitución: sustrato, nucleófilo y disolvente

• Hidrólisis SN1 del (S)-3-bromo-3-metilhexanoDibuja la hidrólisis SN1 del (S)-3-bromo-3-metilhexano y explica por qué el catión plano da 3-metilhexan-3-ol casi racémico.
• Metanólisis SN1 del 1-bromo-1-metilciclopentanoDibuja la solvólisis SN1 del 1-bromo-1-metilciclopentano en metanol: ionización al catión terciario, captura por el metanol y desprotonación por el metanol.
• El yoduro desplaza al cloruro del 1-clorobutano (reacción de Finkelstein)Dibuja el ataque SN2 en un solo paso del yoduro sobre el 1-clorobutano en acetona, que da 1-yodobutano y cloruro.
• El metanotiolato desplaza al bromuro del (R)-2-bromopentano con inversiónDibuja el ataque SN2 por el lado opuesto del metanotiolato sobre el (R)-2-bromopentano y asigna la configuración del (S)-2-(metilsulfanil)pentano que se forma.
• Alquilación del propinuro con bromoetanoDibuja el ataque SN2 del carbanión propinuro sobre el bromoetano que forma un enlace C–C y da pent-2-ino.
• Síntesis de Williamson del éter terc-butílico y metílicoDibuja el ataque SN2 del terc-butóxido sobre el yodometano y explica por qué esta pareja, y no el metóxido con un haluro de terc-butilo, da el éter terc-butílico y metílico.
• SN2 del 1-bromohexano con azida de sodioDibuja la SN2 en la que un nitrógeno terminal de la azida ataca C1 del 1-bromohexano mientras sale el bromuro, para dar 1-azidohexano, y explica cómo el DMF acelera la reacción.
• SN2 del (R)-(1-bromoetil)benceno con azidaDibuja el ataque SN2 por detrás de la azida sobre el (R)-(1-bromoetil)benceno y explica por qué el (S)-(1-azidoetil)benceno se forma con inversión y no con racemización.
• SN2 del (2-bromoetil)benceno con cianuroDibuja la SN2 en la que el carbono del cianuro ataca al carbono CH2Br del (2-bromoetil)benceno mientras sale el bromuro, para dar 3-fenilpropanonitrilo con un nuevo enlace C–C.
• SN2 del 3-bromociclohexeno con cianuroDibuja la SN2 en la que el carbono del cianuro ataca al carbono alílico C–Br del 3-bromociclohexeno mientras sale el bromuro, para dar ciclohex-2-eno-1-carbonitrilo.
• SN2 del bromuro de isobutilo con cianuroDibuja el paso SN2 en el que el carbono del cianuro ataca al CH2 del bromuro de isobutilo y sale el bromuro, para dar 3-metilbutanonitrilo, y explica por qué la sustitución gana frente a la eliminación.
• SN2 del (2-bromoetil)benceno con metanotiolatoDibuja la SN2 en la que el azufre del metanotiolato ataca al carbono CH2Br del (2-bromoetil)benceno mientras sale el bromuro, para dar el sulfuro [2-(metilsulfanil)etil]benceno.
• SN2 del bromociclopentano con metanotiolatoDibuja la SN2 del metanotiolato sobre el bromociclopentano que da sulfuro de ciclopentilo y metilo, y explica por qué aquí un bromuro secundario de anillo sustituye en lugar de eliminar.
• SN2 del bromuro de cis-4-terc-butilciclohexilo con PhS⁻Dibuja la SN2 en la que el tiofenóxido ataca al carbono C–Br del cis-1-bromo-4-terc-butilciclohexano por el lado ecuatorial, para dar sulfuro de trans-4-terc-butilciclohexilo y fenilo.

Elimination: regiochemistry and geometry

• Tertiary ring alcohol dehydrationDraw the three E1 steps for dehydration of 1-methylcyclopentanol: protonation of OH, loss of water to the tertiary cation, and removal of a ring β-hydrogen to give 1-methylcyclopentene.
• Conjugated alkene by E2Draw the E2 in which ethoxide removes a C2 hydrogen of 1-bromo-1-phenylpropane as bromide leaves, giving (E)-1-phenylprop-1-ene conjugated with the ring.
• Tertiary ring chloride + ethoxideDraw the concerted E2 in which ethoxide removes a ring β-hydrogen of 1-chloro-1-methylcyclopentane as chloride leaves, giving 1-methylcyclopentene.
• Tetrasubstituted alkeneDraw the E2 in which ethoxide removes the C3 hydrogen of 2-bromo-2,3-dimethylbutane as bromide leaves, giving the tetrasubstituted alkene 2,3-dimethylbut-2-ene.
• Zaitsev with a small baseDraw the E2 in which ethoxide removes the hydrogen on C3 of 2-bromo-3-methylbutane, giving the trisubstituted Zaitsev alkene 2-methylbut-2-ene.
• Hofmann with a bulky baseDraw the E2 in which tert-butoxide removes a C1 methyl hydrogen of 2-bromo-3-methylbutane, giving the less substituted Hofmann alkene 3-methylbut-1-ene.

Cómo elegir entre SN1, SN2, E1 o E2

• E2 de Zaitsev del 2-bromo-4-metilpentano con etóxidoDibuja la E2 concertada en la que el etóxido extrae un hidrógeno de C3 anti respecto al bromo en el (S)-2-bromo-4-metilpentano, para dar el alqueno de Zaitsev (E)-4-metilpent-2-eno.
• E2 del 3-bromo-3-etilpentano con etóxidoDibuja la E2 del 3-bromo-3-etilpentano con etóxido, que da 3-etilpent-2-eno, y explica por qué un bromuro terciario con una base fuerte da un solo alqueno y nada de sustitución.
• E2 del 1-bromohexano con terc-butóxidoDibuja la E2 en la que el terc-butóxido extrae un hidrógeno de C2 del 1-bromohexano mientras sale el bromuro, para dar hex-1-eno, y explica por qué esta base voluminosa elimina en lugar de sustituir.
• E2 de Hofmann del 2-bromo-4-metilpentano con terc-butóxidoDibuja la E2 en la que el terc-butóxido extrae un hidrógeno del metilo C1 del (S)-2-bromo-4-metilpentano mientras sale el bromuro, para dar el alqueno menos sustituido 4-metilpent-1-eno.
• E2 del bromuro de isobutilo con terc-butóxidoDibuja la E2 de un solo paso en la que el terc-butóxido extrae el hidrógeno β terciario del bromuro de isobutilo para dar 2-metilpropeno, y explica por qué este bromuro primario elimina en lugar de sustituir.
• Etanólisis SN1 del 1-bromo-1-fenilpropanoDibuja la etanólisis SN1 del 1-bromo-1-fenilpropano: ionización al catión bencílico, captura por el etanol y desprotonación hasta el (1-etoxipropil)benceno racémico.
• Etanólisis SN1 del 2-bromo-2-metilpentanoDibuja la etanólisis SN1 del 2-bromo-2-metilpentano: ionización, captura del catión terciario por el etanol y desprotonación hasta el éter 2-etoxi-2-metilpentano.
• Hidrólisis SN1 del 2-bromo-2-metilpentanoDibuja la hidrólisis SN1 del 2-bromo-2-metilpentano: ionización al catión terciario, captura por el agua y desprotonación por una segunda molécula de agua hasta el 2-metilpentan-2-ol.
• Metanólisis SN1 del 1-bromo-1-metilcicloheptanoDibuja la metanólisis SN1 del 1-bromo-1-metilcicloheptano: ionización al catión terciario, captura por el metanol y desprotonación hasta el 1-metoxi-1-metilcicloheptano.
• Metanólisis SN1 del 3-bromociclohexenoDibuja la metanólisis SN1 del 3-bromociclohexeno: ionización al catión alílico, su forma resonante con la carga en el carbono alílico del otro extremo, captura por el metanol en ese carbono (cualquiera de los extremos da el mismo producto) y desprotonación hasta el 3-metoxiciclohexeno.
• SN2 del (S)-2-bromo-4-metilpentano con acetatoDibuja la SN2 en la que un oxígeno del acetato ataca C2 del (S)-2-bromo-4-metilpentano por detrás mientras sale el bromuro, para dar el éster invertido acetato de (R)-4-metilpentan-2-ilo.
• SN2 del 2-bromo-3-metilbutano con azida (sin desplazamiento)Dibuja la SN2 concertada de la azida sobre el 2-bromo-3-metilbutano y explica por qué el producto es 2-azido-3-metilbutano, con el esqueleto carbonado sin cambios.
• SN2 del (S)-2-bromo-4-metilpentano con azidaDibuja la SN2 de un solo paso en la que la azida ataca C2 del (S)-2-bromo-4-metilpentano por detrás mientras sale el bromuro, para dar (R)-2-azido-4-metilpentano con inversión.
• Síntesis de éteres de Williamson a partir del 1-bromohexanoDibuja la SN2 en la que el etóxido ataca C1 del 1-bromohexano mientras sale el bromuro, para dar el éter 1-etoxihexano, y explica por qué aquí la E2 es solo minoritaria.

Choosing SN1, SN2, E1 or E2

• Strong base on a tertiary chlorideDraw the concerted E2 in which hydroxide removes a methyl hydrogen of tert-butyl chloride as chloride leaves, giving 2-methylpropene.
• Branched primary bromide with ethoxideDraw the concerted E2 in which ethoxide removes the tertiary β-hydrogen of 1-bromo-2-methylpropane while bromide leaves, giving 2-methylpropene.
• Benzylic SN1 racemisationDraw the SN1 methanolysis of (S)-1-chloro-1-phenylethane: ionization to the benzylic cation, capture by methanol and deprotonation, and explain why the ether is racemic.
• Tertiary bromide hydrolysisDraw the SN1 hydrolysis of 2-bromo-2-methylbutane: ionization to the tert-pentyl cation, capture by water and deprotonation to 2-methylbutan-2-ol.
• Weak base, good nucleophile on a 2° bromideDraw the SN2 step in which hydrosulfide attacks C2 of 2-bromopropane and bromide leaves, giving propane-2-thiol.

Substitution: substrate, nucleophile and solvent

• Piperidine by intramolecular SN2Draw the intramolecular SN2 in which the amine nitrogen of 5-bromopentan-1-amine attacks C5 to close a six-membered ring, then the deprotonation of the piperidinium ion by carbonate.
• ¹⁸O-ethanol traces the new bondDraw the SN1 ethanolysis of tert-butyl iodide in ¹⁸O-labelled ethanol and show that the label ends up on the ether oxygen bonded to the tert-butyl carbon.
• Azide on 1-bromo-3-methylbutaneDraw the SN2 step in which a terminal nitrogen of azide attacks C1 of 1-bromo-3-methylbutane and bromide leaves, giving 1-azido-3-methylbutane.
• Benzyl cyanideDraw the SN2 step in which the carbon of cyanide attacks the benzylic CH2 of benzyl chloride and chloride leaves, giving phenylacetonitrile.
• Butyl ethyl ether by SN2Draw the concerted SN2 step in which ethoxide attacks C1 of 1-bromobutane and bromide leaves, giving 1-ethoxybutane (butyl ethyl ether).

Eliminación: regioquímica y geometría

• Deshidratar un alcohol terciario cíclicoPredice el alqueno mayoritario de una E1 a partir de un alcohol cíclico terciario comparando dobles enlaces endocíclicos y exocíclicos.
• E2 del cloruro de mentiloPredice el único alqueno de E2 a partir del cloruro de mentilo encontrando el hidrógeno trans-diaxial tras una inversión del anillo.
• Producto del 2-bromo-2-metilhexano con KOtBuPredice el alqueno principal a partir de un bromuro terciario y una base voluminosa.

Sustitución: sustrato, nucleófilo y disolvente

• SN2 sobre un anillo: cis pasa a transPredice el resultado cis/trans de una SN2 en un estereocentro del anillo que no es el único estereocentro.

Elección entre SN1, SN2, E1 o E2

• Bromuro secundario con un nucleófilo poco básicoPredice que un bromuro secundario da el producto de SN2 con un buen nucleófilo que es una base débil.

Reordenamientos de carbocationes

• Alcohol neopentílico con HBrPredice el bromuro reordenado que se forma cuando un alcohol neopentílico se ioniza con un desplazamiento de metilo.

E2 stereochemistry

• E2 product of meso-2,3-dibromobutanePredict alkene geometry from anti-periplanar E2 on a specific diastereomer.

Reordenamientos de carbocationes

• ¿Qué catión no tiene motivo para reordenarse?Clasifica carbocationes según si un desplazamiento 1,2 o una expansión de anillo los haría más estables.

Elección entre SN1, SN2, E1 o E2

• 1-Bromopentano con cianuro en DMSOClasifica como SN2 la reacción de un bromuro primario sin impedimento con cianuro en un disolvente polar aprótico.
• Cloruro de tert-butilo en metanolClasifica como SN1 la solvólisis de un cloruro de alquilo terciario en metanol neutro.

SN1/SN2/E1/E2 decisions

• Pathway for a secondary bromide with ethoxideClassify the major pathway for a secondary alkyl halide with a strong base.

Cómo elegir entre SN1, SN2, E1 o E2

• Mecanismo del 1-yodopropano con azida en DMFClasifica el mecanismo de un yoduro primario con azida en un disolvente polar aprótico.
• Mecanismo del tosilato de ciclohexilo con metóxidoClasifica el mecanismo principal de un tosilato secundario con una base fuerte y pequeña.

Eliminación: regioquímica y geometría

• Ordenar alquenos por estabilidadOrdena alquenos isómeros por estabilidad termodinámica según el grado de sustitución y la geometría E/Z.
• ¿Qué isómero da 1-metilciclohexeno?Compara cloruros de ciclohexilo sustituidos en 2, cis y trans, para decidir cuál puede formar el alqueno de Zaitsev por E2.

Reordenamientos de carbocationes

• Ordena los carbocationes por estabilidadOrdena carbocationes de alquilo sencillos por estabilidad como base para predecir las velocidades de SN1/E1 y los reordenamientos.

Sustitución: sustrato, nucleófilo y disolvente

• Ordena los haluros como nucleófilos en metanolOrdena los iones haluro por nucleofilia SN2 en un disolvente prótico usando la solvatación y la polarizabilidad.
• Ordena los bromuros según su velocidad de SN2Ordena los bromuros de alquilo según su velocidad de SN2, incluido el caso neopentilo, muy lento, donde el impedimento está a un carbono de distancia.
• Ordena cuatro bromuros por velocidad de SN1Ordena bromuros de alquilo por velocidad de solvólisis SN1 según la estabilidad del carbocatión que forma cada uno.

Eliminación: regioquímica y geometría

• Contar los alquenos de E2 a partir del 3-bromohexanoCuenta todos los isómeros de alqueno constitucionales y E/Z que la E2 puede dar a partir de un bromuro secundario.
• Número de alquenos por E2 del 3-bromo-2-metilpentanoCuenta los alquenos, incluidos los isómeros E/Z, que puede dar el 3-bromo-2-metilpentano por E2 con etóxido.

Sustitución: sustrato, nucleófilo y disolvente

• Exceso enantiomérico después de una SN1Calcula el exceso enantiomérico de un producto de SN1 formado con un ligero exceso de inversión.

Elección entre SN1, SN2, E1 o E2

• Cambia las concentraciones en una reacción SN1Usa la ley de velocidad de primer orden de una SN1 para mostrar que la concentración del nucleófilo no afecta la velocidad.
• Cambia las concentraciones en una reacción SN2Usa la ley de velocidad de segundo orden de una SN2 para hallar cómo cambia la velocidad cuando cambian ambas concentraciones.

SN1/SN2/E1/E2 decisions

• Count E2 alkenes from 2-bromo-2-methylpentaneCount the distinct alkenes an E2 reaction can give, including stereoisomers.

SN1 stereochemistry

• ee after an SN1 with partial inversionCalculate the enantiomeric excess left after an SN1 reaction with ion-pair shielding.

Elección entre SN1, SN2, E1 o E2

• Encuentra el error: SN2 en un carbono terciarioIdentifica por qué es incorrecta una SN2 propuesta entre un bromuro terciario y el metóxido, y qué ocurre en su lugar.

Sustitución: sustrato, nucleófilo y disolvente

• Encuentra el error: SN2 sobre el bromuro de neopentiloDiagnostica por qué un bromuro primario pero ramificado en β no reacciona por SN2.

Elección entre SN1, SN2, E1 o E2

• Interpreta los datos de velocidadDeduce la ley de velocidad a partir de datos de velocidad inicial y asigna el mecanismo de sustitución.

Rates and mechanism evidence

• Read a rate tableIdentify a substitution mechanism from rate data.

Sustitución: sustrato, nucleófilo y disolvente

• Interpreta velocidades de solvólisis en etanol acuosoInterpreta cómo el contenido de agua del etanol acuoso modifica la velocidad de una solvólisis SN1.

Sustitución: sustrato, nucleófilo y disolvente

• Plantea una síntesis de WilliamsonElige el par alcóxido/haluro de alquilo que forma un éter asimétrico por SN2 sin eliminación.

Eliminación: regioquímica y geometría

• ¿Qué halogenuro da solo 2-metilbut-1-eno por E2?Elige el bromuro de alquilo cuya E2 da 2-metilbut-1-eno como único alqueno.

Reordenamientos de carbocationes

• Sustituir OH por Br sin desplazamientoElige un reactivo que convierta un alcohol secundario en el bromuro de alquilo sin formar un carbocatión que se reordenaría.

Elección entre SN1, SN2, E1 o E2

• Convertir 1-bromobutano en but-1-enoElige una base fuerte voluminosa para desviar un bromuro de alquilo primario de la SN2 hacia la E2.

Eliminación: regioquímica y geometría

• Prepara un alqueno exocíclicoElige la base que convierte un bromuro de alquilo primario en su alqueno terminal sin sustitución ni reordenamiento.

Williamson ether planning

• Best Williamson route to tert-butyl methyl etherChoose the alkoxide/halide pair that gives an ether by SN2 without elimination.

Cómo elegir entre SN1, SN2, E1 o E2

• Elige condiciones para una SN2 sobre un bromuro secundarioPlanea condiciones que favorezcan la SN2 frente a la E2 para el 2-bromo-4-metilpentano.

Elección entre SN1, SN2, E1 o E2

• Por qué el calor favorece la eliminaciónExplica con ΔG = ΔH − TΔS por qué aumentar la temperatura incrementa la proporción de eliminación.

Sustitución: sustrato, nucleófilo y disolvente

• Por qué el DMSO acelera la SN2Explica por qué un nucleófilo aniónico reacciona más rápido por SN2 en un disolvente polar aprótico que en uno prótico.

Eliminación: regioquímica y geometría

• Por qué el terc-butóxido da el alqueno menos sustituidoExplica la selectividad de Hofmann de una base voluminosa en la E2 del 2-bromo-2-metilpentano.