Química Orgánica 2 · Hidrólisis y esterificación
Hidrólisis ácida del benzonitrilo a ácido benzoico
Condiciones: H2SO4, H2O, Δ
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 12 pasos escritos
Protona el nitrógeno del nitrilo
El carbono del nitrilo es un electrófilo demasiado débil para el agua neutra, así que primero el hidronio (del H2SO4 en agua) protona el nitrógeno sp. El ion nitrilio que se forma tiene un carbono muy electrofílico.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno del nitrilo toma un protón del hidronio.
- El par del O–H se queda en el oxígeno y libera agua.
El agua se adiciona al carbono del nitrilio
Una molécula de agua ataca al carbono del nitrilio y uno de los enlaces π del C≡N se desplaza hacia el nitrógeno. El nuevo oxígeno lleva una carga positiva.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua forma el nuevo enlace C–O con el carbono electrofílico.
- Un par π del triple enlace se desplaza hacia el nitrógeno y lo neutraliza.
Desprotona hasta el ácido imídico
El agua del disolvente quita el protón del oxígeno de oxonio. El producto neutro es un ácido imídico, el tautómero tipo enol de la benzamida.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua toma el protón del oxígeno con carga positiva.
- El par del O–H se queda en el oxígeno y da el ácido imídico neutro.
Protona el nitrógeno del ácido imídico
En medio ácido, la tautomerización comienza con la protonación del nitrógeno del C=N por el hidronio. La protonación en el nitrógeno es la primera mitad de la conversión a la amida.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno de la imina toma un protón del hidronio.
- El par O–H del hidronio se queda en el oxígeno como agua.
Pierde el protón del O–H para dar benzamida
El agua quita el protón del O–H; esos electrones forman el C=O mientras el par π del C=N regresa al nitrógeno. El tautómero amida es mucho más estable que el ácido imídico porque el C=O es más fuerte que el C=N.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua quita el protón del grupo OH.
- El par del enlace O–H se convierte en el nuevo enlace π del C=O.
- El par π del C=N se desplaza hacia el nitrógeno y anula su carga positiva.
Protona el oxígeno de la benzamida
El ácido fuerte caliente también hidroliza la amida, así que la benzamida no sobrevive. El hidronio protona el oxígeno de la amida para activar el carbonilo frente a una segunda molécula de agua.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxígeno carbonílico toma el protón.
- El par del O–H se queda en el oxígeno como agua.
El agua se adiciona a la amida protonada
Una segunda molécula de agua se adiciona al carbono carbonílico de la amida protonada.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua forma el segundo enlace C–O.
- El par π del C=O se desplaza hacia el oxígeno protonado.
Desprotona el agua adicionada
El agua quita el protón extra del nuevo oxígeno de oxonio y da el intermediario tetraédrico neutro.
Las flechas curvas
- Un par solitario del agua toma el protón.
- El par del O–H permanece sobre el oxígeno.
Protona el nitrógeno
El hidronio protona el nitrógeno sp³ para que pueda salir como amoníaco neutro en lugar del ion amiduro, un pésimo grupo saliente.
Las flechas curvas
- El par solitario del nitrógeno toma el protón del hidronio.
- El par del O–H se queda en el oxígeno como agua.
Sale el amoníaco
Un par solitario del OH regenera el C=O y expulsa el amoníaco, lo que da ácido benzoico protonado.
Las flechas curvas
- Un par solitario del oxígeno forma el enlace π del C=O.
- Se rompe el enlace C–N y el nitrógeno sale como amoníaco.
El amoníaco se protona
El amoníaco toma el protón del ácido benzoico protonado. Convertir el amoníaco en amonio lo elimina como nucleófilo y hace irreversible la hidrólisis global.
Las flechas curvas
- El par solitario del amoníaco toma el protón ácido.
- El par del O–H se queda en el oxígeno y da ácido benzoico neutro.
Ácido benzoico y amonio
Se forman ácido benzoico e hidrogenosulfato de amonio (se omite el anión). Se consumieron dos moléculas de agua, y el nitrógeno del nitrilo termina como NH4⁺.
Qué vas a practicar
Dibuja la hidrólisis ácida completa del benzonitrilo: adición de agua al ion nitrilio, tautomerización del ácido imídico a benzamida e hidrólisis ácida de la benzamida a ácido benzoico y amonio.
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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