Química Orgánica 1 · Energía de reacción y cinética
Ubica el paso determinante de la velocidad de una reacción SN1
Condiciones: 2-Bromo-2-methylbutane in warm ethanol (ethanolysis). One ethanol is the nucleophile and a second ethanol removes the proton. Follow the substitution branch to 2-ethoxy-2-methylbutane; E1 elimination competes but is not requested. The energy profile is schematic: its values are illustrative, not measured.
Dibuja este problema tú mismo
Arrastra desde los electrones que se mueven hasta donde van, o toca uno y luego el otro. Cada flecha se revisa; Pista te ayuda cuando te atascas. No necesitas cuenta.
El mecanismo, paso a paso
Siguiente reproduce las flechas curvas de cada paso y las explica. Los pasos escritos están abajo.
Leer los 5 pasos escritos
Ioniza el sustrato
La ruptura heterolítica del enlace C–Br es cuesta arriba: separa cargas y deja al carbono con solo seis electrones. Tiene la barrera más alta del perfil, así que es el paso determinante de la velocidad. El etanol no participa en él, por lo que velocidad = k[2-bromo-2-metilbutano], de primer orden global.
Las flechas curvas
- El par del enlace C–Br se va con el bromo, formando bromuro y un carbocatión terciario.
Aplica el postulado de Hammond
La ionización es fuertemente endergónica, así que, según el postulado de Hammond, su estado de transición (‡1) está próximo en energía, y por tanto en estructura, al carbocatión: el enlace C–Br está en gran medida roto y C2 ya soporta una carga positiva considerable. Todo lo que estabilice al catión (tres grupos alquilo, un disolvente polar prótico) también estabiliza ‡1 y acelera la reacción. El catión mismo ocupa un pozo poco profundo, así que es un intermediario, no un estado de transición.
Captura el carbocatión
Este paso rápido parte de un intermediario de alta energía y solo tiene una barrera pequeña (‡2). El bromuro también puede recombinarse con el catión, pero el etanol, el disolvente, está presente en enorme exceso.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno del etanol forma el nuevo enlace C–O con el orbital p vacío.
Desprotona el ion oxonio
El intermediario oxonio (oxígeno con tres enlaces, un par solitario, +1) pierde su protón frente a una segunda molécula de disolvente a través de una barrera pequeña (‡3).
Las flechas curvas
- Un par solitario del segundo etanol acepta el protón del oxonio.
- El par del enlace O–H del oxonio vuelve al oxígeno, que pasa a ser un oxígeno de éter neutro.
2-etoxi-2-metilbutano
Tres pasos elementales dan tres estados de transición (‡1–‡3) y dos intermediarios (el carbocatión y el ion oxonio). Solo ‡1, el punto más alto alcanzado desde el material de partida, controla la velocidad; los pasos posteriores son rápidos y no aparecen en la ley de velocidad. El oxígeno del éter termina neutro con dos enlaces y dos pares solitarios; el segundo etanol queda protonado (+1), compensado por el bromuro (−1): la mezcla de reacción se vuelve ácida (HBr).
Qué vas a practicar
Ubica cada paso elemental de una solvólisis SN1 en su perfil de energía y aplica el postulado de Hammond al estado de transición de ionización.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
Cada uno de los 5349 problemas de Orgánica 1 y 2 funciona así: comentarios en cada flecha, pistas cuando te atascas y un modo examen sin pistas. Gratis con una cuenta, sin tarjeta.
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