LIBRO2 (0-388) (1)

136

Cuando los sustituyentes son distintos, en particular si uno de los carbonos del doble enlace tiene unidos dos
átomos de hidrógeno, el catión halogenonio deja de ser simétrico:

+
X
R H X-OH R H

RH RH

12

Ahora, la reacción por 1 o 2 con el nucleófilo (HO−) no tiene lugar con la misma facilidad. Veamos dos ejemplos
concretos:

CH3 Cl-OH CH3
CH3CH2 C CH2 H2O CH3CH2 C CH2Cl

2-Metil-1-buteno OH

1-Cloro-2-metil-2-butanol

C6H5 CH CH2 Cl2, H2O OH
Na2CO3 C6H5 CH CH2Cl
Feniletileno
(Estireno) 2-Cloro-1-feniletanol
72 %

El átomo de halógeno se une al carbono con más hidrógenos (el menos sustituido) y el grupo HO− al carbono
más sustituido. ¿Por qué la reacción tiene una regioselectividad de tipo Markovnikov, cuando no existe ningún
carbocatión como intermedio?

Supongamos que el catión halogenonio no simétrico reacciona con el nucleófilo por el átomo de carbono al que
están unidos los dos hidrógenos:

+ δ+ X HH
X_ X
R H HO RH R
RH R OH
R δ−OH H (minoritario)
1
carbocatión
incipiente

La aproximación del HO− al átomo de carbono debilita el enlace C-X, que comienza a romperse. Este hecho da

lugar a la aparición de un carbocatión primario incipiente, que no llega a formarse porque el nucleófilo (HO−) se
une a él.

Si por el contrario, la reacción transcurre por el otro átomo de carbono, el carbocatión incipiente será terciario y
más estable:

+ _ δ+ RR X
X HO X H
RH RH
HO H
RH R δ−OH H (mayoritario)

2

carbocatión
incipiente

La reacción entre ácidos hipohalosos y olefinas no simétricas, como la que se muestra a continuación, da lugar
a una mezcla de estereoisómeros de dos compuestos diferentes:

137

XOH OH X X OH

R CH CH R' R CH CH R' + R CH CH R'
(Z) o (E)

Para obtener los estereoisómeros de los dos compuestos es necesario trabajar con los dos cationes
halogenonio posibles:

Estereoisómero (Z): + y 34
X
HH HH
R R'
R R'
12 X
+

+ 34
X

Estereoisómero (E): H R' y H R'

RH R H

12 X
+

EJERCICIO 54

Utiliza representaciones tridimensionales para escribir a reacción entre ácido hipobromoso y 1-etil-2-
metilciclohexeno. Nombra todos los compuestos que se obtienen y averigua la configuración absoluta de los
estereoisómeros.

REACCIONES DE LOS ALQUENOS CON ELECTRÓFILOS OXIGENADOS
OXIDACIÓN DE ALQUENOS CON PEROXIÁCIDOS

O O
R C OH R C O OH

ácido carboxílico ácido peroxicarboxílico

Ácidos peroxicarboxílicos empleados habitualmente:

O O O O O OH
H C O OH CH3 C O OH C6H5 C O OH C

Ác. peroxifórmico Ác. peroxiacético Ác. peroxibenzoico Cl
Ác. m-cloroperoxibenzoico
Ác. m-cloroperbenzoico

La reacción de las olefinas con peroxiácidos da lugar a derivados de oxirano:

R R
CO
CO O
OH
H
O
HH O H
H R
RR R

138

Ejemplos:

C6H5 H CH3CO3H C6H5 23 H
H C6H5 CH2Cl, 30-350C
H C6H5
HCO3H O

1

1,2-Difeniletileno (2S,3S)-2,3-Difeniloxirano

HH

Ciclohexeno O
Epoxiciclohexeno
El anillo de oxirano se abre fácilmente en medio ácido:

C6H5 H C6H5 :O+ H
C6H5 H H C6H5
H
:O:

+
H2O H

C6H5 : OH2 H + H C6H5
H C6H5 H2O OH
O :+
H C6H5 H

: + H C6H5 HO H C6H5
:H2O : H OH OH

C6H5 H 12 + H3O+

C6H5 H OH

(1S,2R)-1,2-Difenil-1,2-etanodiol
(forma meso)

El proceso completo da lugar a una adición neta anti de los dos grupos OH al doble enlace de la olefina. Es
decir, permite obtener estereoisómeros de 1,2-dioles a partir de olefinas:

HO HR
OH
1
OH
H H RCO3H H O H H3O+ H H H H
O + H H2O R
R
RR R RR R RH

(Z) 12

2

HO

La reacción de la olefina con el peroxiácido transcurre con una estereoselectividad superior al 99 % (si lo
hiciese con un 100 % sería estereoespecífica) ya que la estereoquímica del 1,2-diol es la misma que la del
oxirano de partida.

139

Comprueba que si en la reacción anterior se parte del estereoisómero (E) se obtiene la forma meso.

Igual que sucede con los cationes halogenonio, la apertura de los oxiranos no simétricos, catalizada por ácidos,
tiene lugar con regioselectividad Markovnikov.

OXIDACIÓN DE ALQUENOS CON TETRAÓXIDO DE OSMIO

El tetraóxido de osmio (OsO4) reacciona con las olefinas, dando lugar a ésteres del ácido osmico:

HH OsO4 OO H
R R' Et2O, piridina Os R'

3-Metil-2-penteno H OO

R

(adición syn)

La descomposición en medio básico del éster da lugar a un glicol en el que los dos grupos OH están en
posición syn (al contrario de lo que sucede en la reacción con peroxiácidos, que sitúa los dos grupos OH en
posición anti)
Para averiguar el número total de estereoisómeros que se obtienen en la reacción hay que trabajar con los dos
ésteres posibles: (1) y (2):

OO H KOH HO OH
Os R' H2O HH

H OO R (1') R'
R

(1)

H H KOH RH H R'
R R' H2O

OO HO OH
(2')
Os
OO

(2)

En la reacción del OsO4 con cada estereoisómero de la olefina se obtiene una pareja de enantiómeros. En el
ejemplo los enantiómeros son (1’) y (2’).

EJERCICIO 55

Utiliza representaciones tridimensionales para escribir la reacción entre OsO4 y 1-etil-2-metilciclohexeno.
Nombra todos los compuestos que se obtienen y averigua la configuración absoluta de sus estereoisómeros.

EJERCICIO 56

Averigua la estereoquímica de los productos que se obtienen en las siguientes reacciones:

CH3 CH CH CH2CH3 1)RCO3H OH OH
(Z) 2)H3O+ CH3 CH CH CH2CH3

CH3 CH CH CH2CH3 1)OsO4 OH OH
(E) 2)KOH, H2O CH3 CH CH CH2CH3

1

HIDROXILACIÓN CON PEROXIÁ

21 H
R
RCO3H H H
1
anti R O R'
HO
H H
R R' HO

(Z) 2

1 H
R[
syn H H
OsO4 R R' HO

2 1

H
R [3

RH

2

HO
[

Enantiómeros: [1] y [2] ; [3] y [4]

140

ÁCIDOS Y TATRAÓXIDO DE OSMIO

OH 1 2
2
H R R' OsO4
R' H H syn
[1]
H 1

R' 12

OH H R' anti
[2] R O H RCO3H

H R'
R (E) H

OH 1
H

3] R'

H R' 2
OH
[4]

enantiómeros: [1] y [2]
Cuando R = R´

forma meso: [3] = [4]

141

EJERCICIO 57

La reacción de un compuesto A(C4H8) con ácido hipocloroso, da lugar a una mezcla de (2S,3R) y (2R,3S)-3-
cloro-2-butanol. Averigua la estructura de A y escribe el mecanismo a través del que discurre el proceso.

EJERCICIO 58

En el esquema siguiente se muestran los productos a los que da lugar una olefina A, cuando reacciona con
ácido peroxifórmico o tetraóxido de osmio:

1)HCO3H [(2R,3R) + (2S,3S)]-2,3-Pentanodiol (racémico)
2)H2O

A

1)OsO4 [(2R,3S) + (2S,3R)]- 2,3-Pentanodiol (racémico)
2)H2O

Averigua la estereoquímica de A, e indica qué productos se obtendrán cuando dicha olefina reacciona con ácido
hipocloroso a través de iones onio.

EJERCICIO 59

Escribe las reacciones del 1,2-dimetilciclohexeno con tetraóxido de osmio, ácido peroxibenzoico y ácido
clorhídrico. Averigua la configuración absoluta de todos los productos que se obtienen y nombra cada uno de
ellos.

EJERCICIO 60

El (E)-1-fenil-2-penteno reacciona con HBr dando lugar a una mezcla de dos racémicos. Uno de ellos corres-
ponde al 1-fenil-2-bromopentano y el otro al 1-fenil-3-bromopentano.
Apartado 1: Averigua si la reacción transcurre a través de carbocationes o de iones onio y haz un esquema con

todas las reacciones.
Apartado 2: Escribe las reacciones del (E)-1-fenil-2-penteno con ácido peroxibenzoico y con tetraóxido de osmio,

indicando en cada caso la configuración absoluta de los productos que se obtienen.

EJERCICIO 61

La reacción del (Z)-(4S)-4-fenil-2-penteno con HBr da lugar a una mezcla de dos racémicos del 1-bromo-1-fenil-
2-metilbutano. Averigua si la reacción transcurre a través de carbocationes o de iones onio y haz un esquema
con todas las reacciones.

EJERCICIO 62

La reacción de una olefina A(C6H9OCl) con ácido hipocloroso, da lugar a la siguiente mezcla de cuatro
estereoisómeros:

[(1S,2R) + (1S,2S)]-3,3-dicloro-1,2-ciclohexanodiol
+

[(1R,2S,3S) + (1S,2R,3S)]-1,2-dicloro-1,3-ciclohexanodiol

142

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA EN UN CARBONO SATURADO

GENERALIDADES

Los métodos más usados en el estudio de los mecanismos de este tipo de reacciones son los cinéticos (medida de
las velocidades de reacción) y los estereoquímicos. Los estudios cinéticos muestran el tiempo que tarda la reacción
en transcurrir y los estereoquímicos la relación que existe entre las configuraciones de las sustancias reaccionantes
y los productos. La combinación de ambos tipos de información puede dar una idea detallada de cómo el reactivo y
el sustrato interaccionan durante la reacción:

_ CH2____Z _
Nu R Nu___CH2__R + Z:

Los reactivos nucleófilos (Nu) son especies que tienen un par de electrones no compartido (bases de Lewis):

_ _ _ _ _ _ R_OH , H2O: , R3N:
NC , RO , HO , Br , C6H5O , R-CO2 ,

Los sustratos (R-Z) más comunes en las reacciones de sustitución nucleófila son los derivados halogenados (R-X;
X=Cl, Br, I)

R_X + Nu: R_Nu+ + X _

R_X + _ R_Nu+ + _
Nu X

Por ejemplo:

_ _
CH2 CH CH2I + CN CH2 CH CH2 CN + I

CH3CH2Cl + :NH3 +_ _ _
CH3CH2NH3 + Cl HO CH3CH2NH2 + Cl + H2O

MECANISMO DE LAS REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA

En general, estas reacciones transcurren mediante dos tipos de mecanismos distintos.

1. El proceso transcurre en un solo paso de una manera concertada, de forma que la ruptura del enlace R-Z sea
simultánea a la formación del enlace R-Nu; la cinética de estas reacciones es de primer orden respecto del sustrato
y del nucleófilo, es decir, de segundo orden total. Durante la reacción, dos moléculas experimentan cambio de
valencia, por consiguiente, se trata de una reacción bimolecular y se representa por SN2.

La reacción pasa por un estado de transición intermedio en el que ambos grupos, entrante y saliente, están unidos
al mismo átomo de carbono:

_ CH3_Br SN2 δ− δ− _ _
HO + [HO...CH3...Br] HO_CH3 + Br v = k2 [CH3Br][HO ]

2. El proceso transcurre en dos pasos: en el primero se produce la ionización de R-Z y se libera el catión carbonio R+
que, en la segunda fase, se une al nucleófilo:

R_Z lenta δ+ δ− R+ + _ v = k1 [R_X]
[R....Z] Z

_ rápida δ+ δ− R_Nu
R+ + Nu [R....Nu]

143

La velocidad y la naturaleza de los productos quedan determinadas en fases diferentes: la fase determinante de la
velocidad es la primera, que es relativamente lenta, pues supone la ionización de un compuesto covalente; su
estado de transición será el punto de máximo contenido energético en el progresivo debilitamiento del enlace entre
R y Z, y por ello, se considera el estado de transición del proceso total. La segunda fase fija la naturaleza de los
productos y es rápida, ya que supone la neutralización de un carbocatión.

Como en la fase limitante de la velocidad sólo una molécula experimenta cambio de valencia, la reacción se llama
unimolecular y se representa por SN1.

Por ejemplo:

CH3 CH3 _ SN1 CH3 v = k1[t-BuBr]
C Br + HO _
CH3
CH3 C OH + Br
CH3

ESTEREOQUÍMICA DE LAS REACCIONES DE SUSTITUCIÓN

Las reacciones de sustitución nucleófila bimoleculares SN2 tienen lugar con una inversión completa de la
configuración del sustrato:

Me Cl Me

_ HO + Cl
HO H

H Et
Et

Me Me
Et 2 Cl HO 2 Et

H H
(2R) (2S)

Si la reacción se lleva a cabo en un compuesto con dos átomos de carbono asimétricos, el proceso de inversión
conduce a un diastereoisómero del sustrato:

Br Me 4 5 Br _ Br _ Me H H
(CHH)C4 1 C3(CCH) CN
31 3 (1S,3S) (CHH)C4 C3(CCH)
H CN
(1R,3S) H 2 _H H
NC
(trans)
(cis)

La inversión de la configuración en las reacciones de sustitución nucleófila se denomina frecuentemente Inversión
de Walden, debido a su descubridor.

El que una reacción SN2 transcurra con inversión de la configuración, no significa necesariamente que cuando tiene
lugar una inversión de la configuración el proceso transcurra mediante un mecanismo SN2. Esto lleva a suponer
que el estado de transición de una reacción SN2 tiene la forma de bipirámide trigonal, con los grupos entrante (Nu) y
saliente (Z) ocupando los extremos del eje principal de la bipirámide:

144

_ R1 R1 R1
Nu Nu..... C..... Z _
Z
R2 R3 Nu + Z
R2
R3 R2
R3

El hecho de que la inversión de la configuración acompañe necesariamente a las reacciones SN2, es debido a que
este tipo de reacciones son concertadas.

Las reacciones de sustitución nucleófila monomoleculares SN1 transcurren en dos etapas:

Cl +_
C6H5 CH CH3 C6H5 CH CH3 + Cl

+ C6H5 + H2O OH
C6H5 CH CH3 + H2O OH2 C6H5 CH CH3 + H3O+
CH CH3

Si el producto de partida es ópticamente activo, el producto final es un racémico:

HO OH

1 H Me C6H5 Me (1S)
C6H5
1 H_OH

H Me _Cl 2 H
C6H5
H + Me

Cl C6H5 2 C6H5 H H
(1R) HO
Me C6H5 Me (1R)

OH

Cuando el sustrato tiene varios átomos de carbono asimétricos, el producto formado será una mezcla de

diastereoisómeros.

EJERCICIO 63

El tratamiento del (2R)-2-yodooctano con anión yoduro radioactivo produce [(2R) + (2S)]-2-yodooctano
radioactivo. La velocidad de racemización es el doble que la de incorporación de iodo radioactivo. Explica
mediante qué tipo de mecanismo transcurre la reacción.

REACCIONES DE TRANSPOSICIÓN

En las reacciones SN1 pueden tener lugar transposiciones de Wagner-Meerwein en el catión carbonio intermedio:

CH3 lenta CH3 + _
CH3 C CH2 Br CH3 C CH2 + Br
CH3
CH3

Me + Me OH
C CH2
CH3 C C+H2 rápida CH3 Me H_OH CH3 C CH2 Me
Me Me

2-Metil-2-butanol

145

El carbocatión formado inicialmente es primario, menos estable que uno terciario; la emigración (transposición) de
un grupo metilo permite que se origine el carbocatión más estable. Este carbocatión reacciona posteriormente con
agua para dar un alcohol con un esqueleto carbonado isómero del que poseía el sustrato inicial.

Puesto que un carbocatión saturado es tanto más estable cuanto mayor número de grupos alquilo están unidos a
él, el orden de reactividad será: terciarios > secundarios > primarios.

Velocidades relativas de reacciones SN1
_
R_Z R+ + Z (en H-CO2H a 1000 C)

CH3CH2 Br +_
CH3CH2 + Br v = 1,00

CH3 CH3 _
CH3CH Br
CH3+CH + Br v = 26,1
CH3
CH3C Br CH3 _ v = 108

CH3 CH3C + + Br

CH3

IMPEDIMENTO ESTÉREO DE LOS SUSTITUYENTES

En las reacciones SN1 el carbocatión intermedio plano contiene un carbono unido a tres radicales, mientras que el
sustrato posee un carbono tetraédrico. En el estado de transición entre ambos, los sustituyentes unidos a dicho
carbono están menos comprimidos unos contra otros; por consiguiente, el paso del sustrato al estado de transición
está energéticamente favorecido, y lo estará tanto más cuanto más voluminosos sean los sustituyentes del
carbocatión. Como el hidrógeno es muy poco voluminoso, el proceso será tanto más fácil cuanto mayor sea el
volumen de los sustituyentes unidos al carbono que da origen al carbocatión. Es decir: terciario > secundario >
primario.

R R R
δ+ δ− _
Z
H CZ + + Z (SN1)
R HR
HR

estado de transición
favorecido energéticamente

(grupos menos comprimidos)

Por el contrario, en las reacciones SN2, el carbono en el que tiene lugar la sustitución está unido a cinco átomos,
mientras que el sustrato lo está a cuatro. En el estado de transición la aglomeración crece y la velocidad de

reacción debe disminuir cuando aumenta el tamaño de los sustituyentes unidos al carbono en el que ocurre la
sustitución:

R Nδ−u..... RR
δ−
_ R Z C..... Z Nu _ (SN2)
Nu R +Z

R

RR R

estado de transición
desfavorecido energéticamente
(grupos más comprimidos)

146

Velocidades relativas de reacciones SN2

R_Br + IK R_I + BrK (en acetona a 250C)

CH3_Br CH3CH2_Br CH3 CH Br CH3
CH3 CH3 C Br
12.500.000 85.000
650 CH3

50

CH3CH2_Br CH3CH2CH2_Br CH3 CH CH2 Br CH3
85.000 70.000 CH3 CH3 C CH2 Br

3.000 CH3

1

APLICACIONES DE LAS REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA EN SÍNTESIS

FORMACIÓN DE ENLACES C–O

SÍNTESIS DE ALCOHOLES, ÉTERES Y ÉSTERES

Las reacciones de solvolisis (el nucleófilo es el disolvente) transcurren a través de un mecanismo SN1:

CH3 CH Br + H_OH Q CH3 CH OH + HBr (1)
CH3 SN1 CH3

2-Propanol

CH3CH2_OH + (CH3)3C_Cl N (CH3)3C_O_CH2CH3 + _ (2)
SN1 Cl
N+
terc-Butil etil éter
H

O Q O (3)
CH3 C OH + CH3(CH2)3_Br SN1 CH3 C O (CH2)3 CH3 + HBr

Acetato de butilo

Si se emplea agua como disolvente (1) el producto obtenido es un alcohol; si el disolvente es un alcohol (etanol en
el ejemplo) (2) se llega a un éter y cuando se trata de un ácido (acético en el ejemplo) (3) el producto final es un
éster. En la etanolisis del cloruro de t-butilo se añade al medio de reacción piridina (una amina, básica) con el fin de
eliminar el HCl que se desprende y desplazar el equilibrio en el sentido de la formación del éter.

Otro método consiste en utilizar oxianiones como reactivos nucleófilos; este procedimiento se utiliza con
preferencia al anterior y transcurre mediante un mecanismo SN2:

_ H2O CH3 CH OH + NaBr
Na+HO + CH3 CH Br C2H5OH CH3

CH3 2-Propanol

_ C6H6 (CH3)3C_O_CH2CH3 + BrK
(CH3)3CO K+ + CH3CH2_Br terc-Butil etil éter

147

O_ C2H5OH O
CH3CH2CH2 C O Na+ + CH3(CH2)3_Br CH3CH2CH2 C O (CH2)3 CH3 + BrNa

Butanoato de butilo

EJERCICIO 64

La reacción de un estereoisómero ópticamente activo del 1,3-dibromociclohexano con NaOH transcurre a
través de un mecanismo SN2 y da lugar a (1S,3S)-1,3-ciclohexanodiol. Dibuja una representación tridimensional
del 1,3-dibromociclohexano de partida.

La reacción SN2 se puede utilizar para provocar la inversión de la configuración en un determinado centro
asimétrico:

CH3 _ CH3 CH3
SN2 CH3CO2 _
_
H HCONMe2 HO + CH3CO2
H2O HO
O

Br H H H HH
OCH3C

La ventaja fundamental de las reacciones SN2 frente a las SN1 (cuando ambas se emplean con fines sintéticos) es
que en los procesos SN1 tienen lugar con cierta frecuencia transposiciones moleculares que dan lugar a mezclas de

productos:

CH3 + H OH acetona CH3 CH3 CH2OH + CH3 CH3 CH2
CH3 C CH CH2Cl SN1 C CH C CH

OH

1-Cloro-3-metil-2-buteno 3-Metil-2-buten-1-ol 2-Metil-3-buten-2-ol

En este caso se trata de una transposición alílica: el catión alilo formado inicialmente puede reaccionar con el
nucleófilo (H2O) en dos posiciones distintas, obteniéndose dos productos de sustitución:

CH3 SN1 CH3 + CH3
CH3 C CH CH2Cl
CH3 C CH CH2 CH3 C CH CH2
+

EJERCICIO 65

La reacción del 3-fenil-1-cloro-2-buteno en acetona acuosa origina una mezcla de 3-fenil-2-buten-1-ol y 2-fenil-
3-buten-2-ol ópticamente activo. Escribe el mecanismo de las reacciones que tienen lugar.

La competitividad entre las reacciones de sustitución y eliminación es un factor a tener en cuenta a la hora de idear
la síntesis concreta de un compuesto. Por ejemplo, en la síntesis de éteres de Williamson, el empleo de
halogenuros terciarios, junto con nucleófilos fuertes, suele dar lugar casi exclusivamente a reacciones de
eliminación:

_ CH3 CH3 _
CH3CH2O H__CH2___C____Br
CH2 C CH3 + Br + CH3CH2OH

CH3 (100 %)
Bromuro de terc-butilo

148

Si se recurre a una reacción de solvolisis (el alcohol como nucleófilo) entonces el haluro de etilo es muy poco
reactivo y el proceso es demasiado lento para tener aplicación en síntesis:

CH3CH2Cl + (CH3)3C_OH X (CH3)3C_O_CH2CH3 + HCl (muy lenta)

La única solución sería emplear un alcóxido terciario y un halogenuro primario:

_ (CH3)3C_O_CH2CH3 + KCl
CH3CH2Cl + (CH3)3C_O K+

La síntesis de Williamson también permite obtener éteres cíclicos a partir de halogenohidrinas:

H2C CH2 HOCl HO CH2 CH2 Cl K2CO3 H2C CH2 + _
SN2 O Cl

Oxido de etileno
(Oxirano)

HO_CH2_CH2_CH2_CH2_Cl NaOH, H2O O + H2O + NaCl
SN2 Tetrahidrofurano

(95 %)

Se trata de una reacción de sustitución nucleófila intramolecular:

HO_CH2_CH2_Cl K2CO3 _ O_CH2_CH2_Cl

Cl SN2 H2C CH2 _
C_H2 CH2 O + Cl
O

HO_CH2_CH2_CH2_CH2_Cl NaOH _O_CH2_CH2_CH2_CH2_Cl
H2O

CH2___Cl SN2 _
O_ + Cl

O

Normalmente los éteres no son suficientemente reactivos como sustratos para hidrolizarse con facilidad. Sin
embargo, el óxido de etileno y sus derivados son muy reactivos debido a la tensión del anillo. Estos compuesto se
hidrolizan en presencia de cualquier ácido o base. También reaccionan con nucleófilos, en ausencia de ácidos:

reacción con nucleófilos reacción con nucleófilos
sin catálisis ácida con catálisis ácida

HH

HR
O

149

La reacción con nucleófilos sin catálisis ácida tiene lugar en el átomo de carbono menos sustituido del oxirano. Por
el contrario, la reacción con catálisis ácida ocurre en el átomo de carbono más sustituido del oxirano.

Reacción catalizada por ácidos:

H2C CH2 H2SO4 HOCH2__CH2OH
O H2O

: O : H___+OH2 :O+ + H2O
H

H2C+_____CH2OH H2C_____CH2OH HO_CH2___CH2_OH + H3O+
OH2 Etilenglicol
:O+ H__ O___H :OH2
H +

La apertura de los oxiranos no simétricos, catalizada por ácidos, tiene lugar con regioselectividad Markovnikov.
En este sentido, la reacción es parecida a una SN1, en la que el carbocatión incipiente más estable reacciona
con el nucleófilo antes de que tenga lugar su rotación interna (ver esquema en la página siguiente) En la
reacción se obtendrá una mezcla mayoritaria de (1) y (1’) en la que (1) será mucho más abundante que (1’) ya
que la rotación interna del carbocatión terciario está restringida. Los productos (2) y (2’) se obtienen en
pequeña proporción, debido a que provienen del carbocatión secundario.

EJERCICIO 66

Emplea representaciones tridimensionales para escribir la reacción entre (1-propiliden)ciclohexano y un
peroxiácido, seguida de acidificación. Indica cuáles serán los productos mayoritarios y averigua la configuración
absoluta de los estereoisómeros.

El anillo de los oxiranos también se abre fácilmente con reactivos nucleófilos en ausencia de ácidos; la reacción
SN2 tiene lugar sobre el carbono menos sustituido del anillo oxiranico (menor impedimento estéreo)

EJERCICIO 67

Escribe el mecanismo de la siguiente reacción (el metanol es el nucleófilo):

Me O Me CH3OH Me OH
Me C CH Me R_C_O_OH Me C CH Me H2SO4, H2O Me C CH Me

O OMe

2,2,3-Trimetiloxirano 3-Metil-3-metoxi-2-butanol

EJERCICIO 68

Escribe el mecanismo de la siguiente reacción:

Me _ Na+ OH OMe
CH3O Me C CH Me
Me C CH Me
MeOH Me

O

2,2,3-Trimetiloxirano 2-Metil-3-metoxi-2-butanol

150

APERTURA DE OXIRANOS NO SIMÉTRICOS, CATALIZADA POR ÁCIDOS

H MeEt OH
O
Et + H H2O 32
Me Me
HO H
Me

rotación interna (1') (2S,3R)
restringida
3-Metil-2,3-pentanodiol

H Me OH Me OH
Et
1 Me O H H2O+ H2O Et
+
HO 32
Me
Et Me H HO H
Et Me Me
H H2O:
Me 1 O+ 2 H (1) (2S,3S)
Et Me (terciario)

3-Metil-2,3-pentanodiol

H

Me O H Me H2O HO H Me
2 Et +H O+ H2
Me 32

H2O: Me OH
Et

(secundario) (2) (2R,3R)

3-Metil-2,3-pentanodiol

rotación interna
restringida

H H2O HO Me
O H
Me + Me
Et H 32

Me OH
Et

(2') (2S,3R)

3-Metil-2,3-pentanodiol

FORMACIÓN DE ENLACES C–X

SÍNTESIS DE HALUROS DE ALQUILO A PARTIR DE ALCOHOLES

Los alcoholes reaccionan con haluros de hidrógeno dando lugar a haluros de alquilo:

R_CH2__CH2OH HBr R_CH2__CH2Br + H2O
alcohol primario SN2

Me HBr Me
R CH2 CH OH SN1 / SN2 R CH2 CH Br + H2O

alcohol secundario

151

Me HBr Me
R CH2 C OH SN1
R CH2 C Br + H2O
Me Me

alcohol terciario

Mecanismo de la reacción SN2: + + _ Keq = 107
R__CH2OH2 Br
R__CH2OH H____Br
pKa -9 pKa -2

+

OH2

_ CH2 R R__CH2Br + H2O
Br

Si la reacción es SN1 pueden tener lugar transposiciones de Wagner-Meerwein:

OH HBr Br + Br
CH3CH2 CH CH2CH3 SN1 CH3CH2 CH CH2CH3 CH3CH2 CH2 CHCH3

3-Pentanol 3-Bromopentano 2-Bromopentano

Mecanismo de la reacción SN1:

H H____Br +_
CH3CH2 CH OH2 + Br
CH3CH2 CH O :
Et Et

CH3CH2 CH CH2CH3 _ H2O H _ Br
OH2 + Br CH3CH2 CH CH2CH3
+ CH3CH2 CH CHCH3
Br
transposición CH3CH2 CH2 CH CH3

+ _
CH3CH2 CH2 CH CH3 Br

FORMACIÓN DE ENLACES C–C

SÍNTESIS DE NITRILOS

Un tipo de reacción muy útil es la que tiene lugar entre un halogenuro y un carbanión; los carbaniones alquilo
sencillos no son satisfactorios, pero pueden emplearse muchas clases de carbaniones relativamente estables; el
anión cianuro es un ejemplo:

CH3CH2CH2CH2_Br + Na+ NC _ CH3CH2CH2CH2_CN + Na+Br_

152

Esta reacción (SN2) brinda un método fácil, para añadir un átomo de carbono más a una cadena carbonada:

_ EtOH _
C6H5_CH2_Cl + Na+NC SN2 C6H5_CH2_CN + Na+Cl

Cl_CH2CH2CH2CH2_Cl + 2Na+ NC_ acetona NC_CH2CH2CH2_CN + 2Na+Cl_
SN2

La hidrólisis de nitrilos conduce a ácidos carboxílicos; su reducción con hidruro de litio y aluminio (H4AlLi) da lugar a
aminas:

H3O+ C6H5_CH2_CO2H

C6H5_CH2_CN

H4AlLi C6H5_CH2_CH2_NH2

EJERCICIO 69

La reacción del (R)-(1-bromoetil) metil éter con cianuro sódico conduce a (1-cianoetil) metil éter ópticamente
activo. Su configuración absoluta es la misma que la del producto de partida. Explica esta anomalía aparente.

ENOLES Y ANIONES ENOLATO COMO INTERMEDIOS DE REACCIÓN

La tautomería se refiere a una interconversión entre dos estructuras que se diferencian en la posición de un átomo
o grupo (isómeros constitucionales)

Los compuestos con grupos carbonilo están en equilibrio con sus formas enólicas correspondientes (tautomería
ceto-enólica):

O H2O OH
CH3 C CH3 CH2 C CH3

(99,999 %) (0,001 %)
(forma enólica)

OO H2O OH O
CH3 C CH2 C CH3 CH3 C CH C CH3

(83 %) (17 %)

OO H2O O OH
H H

(50 %) (50 %)

153

H H2O O OH
OO
Me Me
Me Me (95 %)
(5 %)

La formación del enol está catalizada por bases:

_ CO Me H2O + O_ O Keq = 5,0 x 106
HO H CH pKa 15,7 Me C CH C Me

CO Me
pKa 9,0

El anión enolato está estabilizado por deslocalización de la carga negativa:

O: _ :O: _ : O: _
Me C CH C Me :O: :O: :O:

Me C CH C Me Me C CH C Me

enolato

_ : O: OH : O:
HO___H : O : _

Me C CH C Me Me C CH C Me + HO
enol
enolato

Reacción global:

_ :
:O:
OO _ :O: OH : O: _

Me C CH2 C Me + HO Me C CH C Me + H2O Me C CH C Me + HO

cetona enolato enol

EJERCICIO 70

Cuando la (2S)-2-metilciclohexanona se trata con cantidades catalíticas de NaOH se transforma en una mezcla
de (2S) y (2R)-2-metilciclohexanona. Cómo puedes explicar la formación del estereoisómero R.

EJERCICIO 71

Considera la siguiente secuencia de reacciones:

2-bromo-3-metil-3-pentanol NaOH, H2O A(C6H12O) MeOH, H3O+ B (C7H16O2)
SN2

Utiliza representaciones tridimensionales para escribir la secuencia de reacciones con cada uno de los
estereoisómeros del 2-bromo-3-metil-3-pentanol. Asigna la configuración absoluta a todos los compuestos que
intervienen.

154

EJERCICIO 72

Averigua la configuración absoluta de los compuestos A y B.

(2S,3R)-3-Cloro-2-butanol NaOH, H2O A(C4H8O) H2SO4 B (C4H10O2)
SN2 H2O

EJERCICIO 73

Averigua la configuración absoluta de los compuestos A y B.

(2S,3R)-3-Cloro-2-butanol NaOH, H2O A(C4H8O) HBr (48 %) B(C4H9OBr)
SN2 00C

EJERCICIO 74

Averigua la configuración absoluta de los compuestos A y B:

A(C4H9OBr) _ B(C4H8O) NH3, H2O (2R,3S)-3-Amino-2-butanol
HO SN2
SN2

EJERCICIO 75

Dos compuestos isómeros A(C7H13OBr) y B(C7H13OBr) reaccionan con NaOH acuoso, a través de un
mecanismo SN2, dando lugar a la misma sustancia C(C7H12O). La reacción SN2 de C con metóxido sódico en
metanol, conduce a una mezcla de (1R,2R) y (1S,2S)-2-metoxiciclohexanol. Averigua la configuración absoluta
de los compuestos A, B y C.

EJERCICIO 76

Utiliza representaciones tridimensionales para averiguar la configuración absoluta de todos los compuestos
que aparecen en las siguientes secuencias de reacciones:

(1R,2R)-2-Bromo-1-metilciclohexanol NaOH, H2O A(C7H12O) _ B(C8H16O2)
SN2 MeO Na+, MeOH

SN2

MeOH
H3O+

C(C8H16O2)

155

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA EN UN ÁTOMO DE CARBONO SATURADO

ENLACE _ _
FORMADO R_Z + Nu: R__Nu + Z:

R_Z _ R_Nu _
Nu: Z:
R_X R__OH
_ R__OR' _
Me O HO ; H2O R__O_COR' X
R CH O S OH
_ Me _O
O R'O ; R'OH R CH OH O S OH
[RCH=CH2 + H2SO4] O
_
R'CO2

_
HO

O H2O R_CH2__OH _O Me
R CH2 O S Me R'_CO_O_ R_CH2__O-COR' OS
O
O

(tosilato) *

C__O O ArO_ Na+ ArO__Me MeO O O_Na+
MeO S OMe S
H2O ; H3O+
O ; H3O+ O
sulfato de dimetilo
O HOCH2CH2__OH
O OO

Cl_CH2CH2_OH O _
[Z_CH2CH2_Nu] Cl
O
Cl_CH2CH2CH2CH2_OH O _
[Z_CH2CH2CH2CH2_Nu] R C O__Me Cl
N2
*éster del ácido p-toluensulfónico O
R C OH
+
Me N N O_ O
(diazometano) R C CH C R

_ O O Me N2
OO R C CH C R
R C CH C R

156

ENLACE R_Z _ _ _
FORMADO R_Z + Nu: R__Nu + Z: Z:
R_X
C−−N X = (Cl, Br, I) _ R_Nu _
C−−X Nu: X
C−−C R__NH2
NH3 R__NH_R' _
R'NH2 R__NR2' HO
R2'NH R__+NR3'
R3'N _
MeO
O NH3 HO_CH2CH2__NH2
RNH2 HO_CH2CH2__NHR _
O X
O NH3 HO2C_CH2CH2__NH2
RNH2 HO2C_CH2CH2__NHR

R_OH _ R__X
R_OH _X _ _
R_OMe (X = Cl , Br , I )

R_X SOCl2, PCl3, PCl5 R__Cl
(X = Cl, Br, I) R__I
HI
O R__CN
_ R' C C R
NC
R' C C _ Na+ R CH(CO2Et)2
_ R
HC(CO2Et)2
R' CO CH COR'
_ R
R'CO_CH_COR'
CH3 CO CH CO2Et
_
CH3CO_CH_CO2Et

_ R__CH2CH2OH
X_Mg_R (R )

157

REACCIONES DE ELIMINACIÓN

GENERALIDADES

En un sustrato saturado, el esquema general de cualquier reacción de eliminación es el siguiente:

_ CC _
:B H C C Z + BH + Z

π

[:B- es una base (nucleófilo) que puede no llevar carga]

Si la reacción ocurre en un sustrato insaturado:

_ CC _
:B H C C Z + BH + Z

π

Los sustratos más comunes en las reacciones de eliminación son los haluros de alquilo y los alcoholes:

Br

CH3 CH CH CH3 _
CH3 CH CH CH3 + HB + Br

_ H
B

CH3 CH3 H3O+ H CH2 CH3 + CH3
C OH H2O: C OH2 CH2 C CH3 + H3O+ + H2O
CH3 CH3

MECANISMO DE LAS REACCIONES DE ELIMINACIÓN

De forma semejante a las reacciones SN, las reacciones de eliminación transcurren normalmente a través de dos
tipos diferentes de mecanismos.

REACCIONES DE ELIMINACIÓN E1

El proceso transcurre en dos pasos: en el primero se produce la ionización del sustrato y se libera un catión
carbonio que, en la segunda fase, reacciona con la base originando el producto no saturado. La reacción responde
a una cinética de primer orden:

HCC Z lenta H C Cδ+ δ− +_ v = k1[R-Z]
Z HCC + Z

_ rápida CC + HB
B H C C+

X

158

Resulta evidente que la etapa lenta es la misma que en las reacciones SN1; todas las consideraciones con respecto
a la influencia de Z, R y el disolvente sobre el mecanismo SN1 son aplicables al mecanismo E1. En cambio, la
naturaleza de la base influye sobre el producto obtenido. Por ejemplo, el bromuro de t-butilo reacciona en etanol

originando el 81% de t-butil etil éter (SN1) y el 19% de isobutileno (E1):

CH3 CH3 lenta CH3 CH3 _
C Br C+ + Br

CH3 CH3

SN1: C2H5 OH CH3 rápida H CH3 _ H+ CH3 (81%)
+ C CH3 C2H5 O C CH3 C2H5 O C CH3

CH3 + CH3 CH3

t-Butil etil éter

E1: C2H5 OH CH3 rápida + + CH3 (19%)
H CH2 C + C2H5 OH2 CH2 C CH3

CH3 Isobutileno

La formación del carbocatión, por ionización del bromuro de t-butilo, es la etapa determinante de la velocidad en
ambas reacciones. El etanol puede actuar como nucleófilo o como base; en el primer caso reacciona con el
carbono cargado positivamente, dando lugar al producto de sustitución, y en el segundo lo hace con el hidrógeno
en β, originando el alqueno.

Puesto que las reacciones E1 y SN1 tienen lugar a partir del mismo catión carbonio, el tipo de estructura carbonada
influye de igual forma en ambos tipos de procesos. El grupo saliente (Z) no suele jugar ningún papel en las
cantidades relativas de productos E1 o SN1, ya que todos ellos se forman después de que Z se ha desprendido del
sustrato.

La temperatura es el factor que suele determinar la proporción relativa de productos de eliminación o sustitución.
En general, una temperatura elevada favorece la reacción de eliminación.

Los halogenuros terciarios reaccionan más fácilmente que los secundarios a través de reacciones E1, ya que dan
lugar a olefinas más sustituidas y, por consiguiente, más estables (control termodinámico) Sin embargo, un
disolvente polar y nucleófilo, y la ausencia de bases fuertes, favorecen la formación de productos de sustitución en
vez de los de eliminación.

La ruta E1 está favorecida por los reactivos fuertemente básicos y débilmente nucleófilos, y también por los
sustituyentes atractores de electrones que aumentan la acidez del hidrógeno en β.

REACCIONES DE ELIMINACIÓN E2

El proceso transcurre en un solo paso de una manera concertada, es decir, la ruptura de los dos enlaces σ y la
formación del enlace π son simultáneas.

La reacción pasa por un estado de transición del tipo:

_ δ− δ+ δ− _
B: H C C Z B HC C Z HB + C C + Z

La cinética de la reacción es de segundo orden: v = k2[R-Z][:B- ]

X

159

Lo mismo que la reacción E1 es competitiva con la SN1, las reacciones de sustitución SN2 pueden competir con las
de eliminación E2.

En este sentido, es importante la naturaleza primaria, secundaria o terciaria del carbono al que está unido Z. La
formación de un alqueno mediante un mecanismo E2 va acompañada de una disminución de la aglomeración
alrededor del átomo de carbono que contiene el grupo saliente Z, mientras que en el estado de transición que
conduce a la sustitución SN2, la aglomeración en torno a este átomo aumenta.

_ H R' R' δ− _
Nu Z Nu..... H Z
E2 R ........ R' R R'
E2: R + H_Nu +
R Z δ− R'
RR R'
[la aglomeración disminuye]

_ δ− H Nu _
Nu H Nu +Z
SN2: H R' R' SN2
R'
RR Z R R Zδ− R' RR R'
R'
[la aglomeración aumenta]

La reacción E2 está favorecida si existe considerable impedimento estéreo en el carbono α y si la base
(nucleófilo) es grande y fuertemente básica. Inversamente, la reacción SN2 está favorecida si el impedimento
estéreo es mínimo en el carbono α y el nucleófilo (base) es pequeño y muy polarizable. Finalmente, la
reacción E2 prevalece sobre la SN2 en disolventes que no sean muy polares (p.e. un alcohol)

Se comprende fácilmente que los dos factores actúan en el mismo sentido, para favorecer considerablemente la
eliminación en los derivados terciarios y para entorpecerla en los primarios.

En resumen, la competitividad entre los caminos SN2 y E2 está gobernada por:

1 La magnitud del impedimento estereo en el carbono al que está unido el grupo saliente Z.

2 La basicidad, el tamaño y la polarizabilidad del nucleófilo.

3 La temperatura a la que se realiza la reacción.

Por ejemplo, el bromuro de etilo (carbono en posición α no impedido estéricamente) reacciona con el metiltiolato
sódico (nucleófilo pequeño y muy polarizable), dando lugar a sulfuro de etilo y metilo (SN2):

CH3CH2Br + CH3_S_Na SN2 CH3CH2_S_CH3 + NaBr

Sin embargo, el bromuro de t-butilo (carbono en α muy impedido) reacciona con el t-butóxido potásico (base
nucleófila grande y poco polarizable) para dar como producto más abundante el isobuteno (E2):

(CH3)3C_Br + _ K+ E2 CH3 + (CH3)3C_OH + KBr
(CH3)3CO CH3 C CH2

X

160

REGIOSELECTIVIDAD EN LAS REACCIONES E1 Y E2

REACCIONES E1

Si la base puede reaccionar con dos hidrógenos en β que no son equivalentes, se obtiene una mezcla de olefinas.
El alqueno más sustituido (producto Saytzev) suele predominar sobre el menos sustituido (producto Hofmann):

CH3 :B CH3 CH3
CH3CH2 C Br E1 CH3 CH C CH3 + CH3 CH2 C CH2

CH3 [Saytzev] (32%) [Hofmann](8%)

CH3 :B CH3 CH3 1 CH3
C Br E1 C+ CH3 CH C CH3
CH3CH2 CH3CH2 = CH3 CH C CH2 E1
CH3 CH3 + [Saytzev] (32%)
B: 1 H H 2 :B 2
CH3
CH3 CH2 C CH2

[Hofmann] (8%)

Br _ CH3 CH CH CH3 + CH3 CH2 CH CH2
CH3CH2 CH CH3 EtO [Saytzev] (81%) [Hofmann] (19%)

E1

REACCIONES E2

La extensión en la que se cumple la regioselectividad Saytzev, en las reacciones E2, depende de la estructura de la
cadena carbonada, de la naturaleza del grupo saliente y de la base que desencadena la eliminación.

A medida que crece el impedimento estéreo del hidrógeno en β y el tamaño de la base, el producto Saytzev va
siendo menos abundante:

_ CH3 CH CH CH3 + CH3 CH2 CH CH2
EtO

Br [Saytzev] (81%) [Hofmann] (19%)
CH3CH2 CH CH3
E2

_ CH3 CH CH CH3 + CH3 CH2 CH CH2
Me3CO
[Saytzev] (47%) [Hofmann] (53%)

_ CH3 CH3
EtO Me3C CH C CH3 + Me3C CH2 C CH2

Me3C CH2 Br E2 [Saytzev] (14%) [Hofmann] (86%)

C CH3 CH3 CH3
CH3 Me3C CH C CH3 + Me3C CH2 C CH2

_ [Saytzev] (2%) [Hofmann] (98%)
Me3CO

X

161

ESTEREOQUÍMICA DE LAS REACCIONES DE ELIMINACIÓN

REACCIONES DE ELIMINACIÓN MONOMOLECULARES (E1)

Con independencia del tipo de molécula de partida, ninguna reacción E1 es estereoespecífica. El giro libre del
enlace en el carbocatión intermedio da lugar a dos conformaciones distintas: una de ellas origina el estereoisómero
Z de la olefina, y la otra el estereoisómero E. No obstante, la interacción entre los grupos de carbonos contiguos
hace que uno de los estereoisómeros predomine sobre el otro. El mayoritario será aquél que surja del carbocatión
con menor impedimento estéreo:

H H Me :B H H
E1
H H +H =H Me HH
Me I Me Me H Me
Me (Z) Me
(minoritario)

:B H + Me = Me H H Me
H H
H H Me H
Me Me (E)

(mayoritario)

Los ejemplos que siguen son todos reales, pero es probable que los tipos de moléculas que aparecen en ellos se
transformen en olefinas a través de mecanismos E1 o E2, dependiendo de las siguientes variables: la naturaleza

del grupo saliente (Z), la base concreta que desencadena la reacción, el impedimento estéreo en el hidrógeno β, el
disolvente y la temperatura a la que tiene lugar el proceso.

Por los mismos motivos, además de la reacción de eliminación (E1 o E2), pueden producirse reacciones de
sustitución nucleófila competitivas (SN1 o SN2)

EJEMPLO 1

Z HH HR
RCH2 CH CH2R E1 +

RCH2 R RCH2 H

(Z) (E)

H H CH2R :B H H

E1 +H = H CH2R HH
HR R (Z) CH2R
H H CH2R
RZ R

:B H + CH2R = RCH2 H H CH2R
H HH RH
R H
R (E)

Se obtiene una mezcla de los estereoisómeros (Z) y (E) de la olefina. El impedimento estéreo en el carbocatión que

da lugar al isómero (Z) (interacción entre los grupos R / RCH2 y H / H) es mayor que el existente en el otro
carbocatión (interacción entre los grupos R / H y RCH2 / H) Cabe esperar que el producto mayoritario sea el
estereoisómero (E)

X

162

EJEMPLO 2

ZZ HR ZH
R CH CH R E1 +

Prioridades de los grupos: Z > C(R, R’) > H RZ RR

(Z) (E)

RH E1 R+ H :B = H RZ
H H Z
HR HR
Z R RZ (Z)
ZR

(R,R)

H+ H :B = H HZ
R Z
RH RR
R RZ (E)

HH E1 H+ H :B H HR
R R R RZ
Z RH
R = ZR (Z)
Z
Z RR
(S,S) HZ

R+ H :B = H (E)
H R
Z HR
ZR

RH E1 R+ H :B H RR
H H R
Z HR HZ
R = ZR (E)
Z
Z
(R,S)

H+ H :B = H HR
R R
Z RH RZ
ZR (Z)

Si el radical R es de mayor tamaño que el grupo saliente Z, el estereoisómero (Z) será el mayoritario cuando la
pareja de enantiómeros (R,R) / (S,S) o la forma meso (R,S) se someten a una reacción de eliminación E1.

X

163

EJEMPLO 3

Z E1 HH H R' HH HR
RCH2 CH CH2R'
+ + +

RCH2 R' RCH2 H R'CH2 R R'CH2 H

(Z) (E) (Z) (E)

HH E1 :B H +H H HH
CH2R H CH2R = R' CH2R
R' H CH2R
H Z R' (Z)
R' Z
H CH2R
(R) o (S) R' H

:B H H (E)
H
R' + CH2R = RCH2 H
HH R'

HH E1 :B H +H H HH
CH2R' H CH2R' =
R H CH2R' R CH2R'
H ZR (Z)
RZ
(R) o (S)

:B H H
H
R + CH2R' = R'CH2 H H CH2R'
HH R
RH
(E)

El estereoisómero (E) será el mayoritario en ambos casos, con independencia de los tamaños relativos de los
grupos R, R', RCH2 y R'CH2 .

EJEMPLO 4

ZZ E1 H R' HZ Z R' ZH
R CH CH R'
+ R R' ++
RZ (E)
RH R R'
(Z)
(Z) (E)

Prioridades de los grupos: Z > C(R, R’) > H

Si los radicales R y R' son de mayor tamaño que el grupo saliente Z, el estereoisómero (Z) será el mayoritario en los
dos casos.

X

164

R H1 H :B H
H2 Z
E1 R+ HR RZ
H R' = R' Z H R'
Z
Z R' (Z)
(R,R) (S,S)
(R,S) (S,R) HZ
R R'
H+ H :B = H
R Z (E)
RH
R' R' Z RH
Z R'
H2 H1 :B H +H H
R' E1 R R' = (Z)
Z H R'
R RZ
ZZ

:B H H
R
Z + R' = R' H R R'
HR Z
ZH
(E)

EJERCICIO 77

La deshidratación del 4-Metil-3-hexanol en medio ácido transcurre a través de un proceso E1. Escribe el
mecanismo de la reacción que aparece seguidamente para cada uno de los cuatro estereoisómeros del
alcohol.

Me OH H3O+ Me
CH3CH2 CH CH CH2CH3 E1 CH3CH2 C CH CH2CH3

REACCIONES DE ELIMINACIÓN BIMOLECULARES (E2)

En las reacciones E2 asume enorme importancia la disposición relativa que adoptan los grupos eliminados.
Normalmente, las reacciones E2 transcurren con mayor facilidad cuando dichos grupos están en relación
antiperiplanar; por este motivo, el proceso se denomina anti-eliminación. Si son posibles dos o más conformaciones
antiperiplanares, la más favorecida será la de menor contenido energético (interacción mínima entre grupos de
carbonos contiguos):

B: 1H H H1 E2 Me H
Me Me H Me 2H Me
2H I
Me H2 (E)
I
[mayoritario]
[antiperiplanar]
(menos impedida)

B: 2H H H2 E2 1H H
Me H Me Me Me
1H I
Me 1H Me (Z)
I
[mayoritario]
[antiperiplanar]
(más impedida)

X

165

En los ejemplos que siguen se utilizan los mismos tipos de moléculas que en las reacciones E1 (ver p.6-9) Así se
pueden apreciar mejor las diferencias y semejanzas entre ambas clases de procesos (E1 y E2).

EJEMPLO 1

Z HH HR
RCH2 CH CH2R E2 +

RCH2 R RCH2 H

(Z) (E)

Br E2 CH3CH CH CH2CH3
CH3CH2 CH CH2CH3 [(Z) + (E)]

B: 1H H H1 E2 2H H
Et H Et Me Et
2H
Me Br 2H Me (Z)
Br
[minoritario]

B: 2H H H2 E2 Me H
Me Et H Et 1H Et
1H
Br Me H1 (E)
Br
[mayoritario]

EJEMPLO 2

ZZ E2 H R ZZ E2 ZH

R CH CH R R CH CH R

(R,R) o (S,S) RZ (R,S) RR
(Z) (E)

Br Br Br
CH3 CH CH CH3 E2 CH3 CH C CH3

La reacción es estereoespecífica:

B: H H H E2 Me H
Me H Me
Me 2 Br Me
Br 3 Me Br (Z)
Br
Br

(2R,3R)

Me H B: H
H H Me
3 Br E2 Me Br
2 Me Me Br H Me
Br
Br (Z)

(2R,3R)

X

166

B: H Me H
H Me H
E2 Br Me
3 Br Me
Br Me H
Br 2 Br (Z)
Me

(2S,3S)

H H B: H
Me Me H
3 Me E2 H Me
2 Br Br Me Me Br
Br
Br (Z)

(2S,3S) Me Me
Br H
B: H Me H
H Me H (E)
Me Br E2
3
Br
Me 2 Br
Br

(2R,3S)

Me H B: H
H H Me
E2 Me Me
2 Br Me H Br
Br
3 Me (E)
Br Br

(2R,3S)

EJEMPLO 3

Z E2 HH H R' HH HR
RCH2 CH CH2R'
+ + +
(R) o (S)
RCH2 R' RCH2 H R'CH2 R R'CH2 H

(Z) (E) (Z) (E)

Cl E2 CH3CH2 CH CH CH2CH3 + CH3CH2CH2 CH CH CH3
CH3CH2CH2 CH CH2CH3

3-Hexeno 2-Hexeno

[1] [2]

3-Hexeno [1]:

Et 1H B: H1
H 2 Et H Et
E2 Et Et
3 H2 2H Et H H2
Cl
Cl (Z)
[minoritario]
(3R)

Et 2H B: H2
H H Et
2 H1 E2 Et H1
3 Et Et H1 H Et
Cl
Cl (E)
[mayoritario]

X

167

H 1H B: H1
Et Et H
E2 H Et
3 2H Et Et H2
Cl
2 Et (E)
Cl H2
[mayoritario]
(3S)

H 2H B: H2
Et Et Et
E2 H H1
3 Et H1 Et Et
Cl
2 H1 (Z)
Cl Et
[minoritario]

2-Hexeno [2]:

H 1H B: H1
Pr 2 Me Pr H
E2 H Me
3 H2 2H Me Pr H2
Cl
Cl (E)

(3R) [mayoritario]

H 2H B: H2
Pr Pr H
2 H1 E2 H H1
3 Me Me H1 Pr Me
Cl
Cl (Z)

[minoritario]

Pr 1H B: H1
H H Pr
E2 Pr Me
3 2H Me H H2
Cl
2 Me (Z)
Cl H2
[minoritario]
(3S)

Pr 2H B: H2
H H Pr
2 H1 E2 Pr H1
3 Me Me H1 H Me
Cl
Cl (E)

[mayoritario]

X

168

EJEMPLO 4

ZZ E2 H R' Z R' ZZ H ZZ H
+ +
R CH CH R' R CH CH R' E2

(R,R) o (S,S) R ZR H (R,S) o (S,R) R R' R R'

(Z) (Z) (E) (E)

Br Br Br Br Br
CH3 CH CH CH2CH3 E2 CH3 C CH CH2CH3 + CH3 CH C CH2CH3 + CH3 CH CH CH CH3

[1] [2] [3]

2-Bromo-2-penteno [1] y 3-Bromo-2-penteno [2]:

Br Br Br E2 Br Et
Me Me Br Me H2
3
2 2H Et [1]
Et 1H
B: 1H H2 (Z)

(2R,3R)

Me 2H B: H2
1H 1H Me
3 Br Et Br E2 Me Br
2 Et 1H [2] Et
Br
Br (Z)

Me Br Br
Br Br Me
E2 Me H2
23 Et H2
1H Br Et
B: 1H H2 [1]
Et
(Z)
(2S,3S)

1H 2H B: H2
Me Me H1
3 Et E2 1H Et
2 Br Br Et Me [2] Br
Br
Br (Z)

Br Br Br E2 Br H2
Me Me Br
3 Me Et
2 Et H2 [1]
H2 1H
B: 1H Et (E)

(2R,3S)

Me 2H B: H2
1H 1H Me
3 Et Br Et E2 Me Et
2 Br 1H [2] Br
Br
Br (E)

X

169

Me Br Br E2 Me Et
Br Br Me Br H2
3
2 2H Et [1]
Et 1H
B: 1H H2 (E)

(2S,3R)

1H 2H B: H2
Me Me H1
3 Br E2 1H Br
2 Et Et Br Me [2] Et
Br
Br (E)

EJERCICIO 78

Escribe el mecanismo de formación de los estereoisómeros del compuesto [3] (Ejemplo 4) utilizando los
cuatro estereoisómeros del 2,3-Dibromopentano.

Br Br E2 Br
CH3 CH CH CH2CH3 CH3 CH CH CH CH3

[3]

TIPOS DE ESTEREOISÓMEROS OBTENIDOS EN LAS REACCIONES E1 Y E2

EJEMPLO 1

HH HR
E1
+

RCH2 R RCH2 H

Z (Z) (E)
RCH2 CH CH2R

HH HR

E2 + [estereoselectiva]
RCH2
R RCH2 H

(Z) (E)

EJEMPLO 2

HR ZH

E1 +

ZZ RZ RR
R CH CH R (Z) (E)

** HR
(R,R) o (S,S)

[estereoespecífica]

E2 Z
R

(Z)

X

170

HR ZH
E1 +

ZZ RZ RR
R CH CH R (Z) (E)

** ZH
(R,S)
[estereoespecífica]
(meso)
E2
R R

(E)

EJEMPLO 3

HH H R' HH HR

E1 ++ +

RCH2 R' RCH2 H R'CH2 R R'CH2 H

Z (Z) (E) (Z) (E)
RCH2 CH CH2R'

*
(R) o (S)

HH H R' HH HR

E2 RCH2 + + + H
R' RCH2 H R'CH2 R R'CH2

(Z) (E) (Z) (E)

EJEMPLO 4

H R' H Z Z R' ZH

E1 + + +

RZ R R' RH R R'
(Z) (E) (Z) (E)

ZZ
R CH1 CH2 R'

**
(R,R) o (S,S)

H1 R' Z R'

+
E2 R Z R H2

(Z) (Z)

H R' H Z Z R' ZH

E1 + + +

R ZR R' RH R R'

(Z) (E) (Z) (E)

ZZ R'

R CH1 CH2
**

(R,S) o (S,R)

H1 Z Z H2

+
E2 R R' R R'

(E) (E)

X

171

ESTEREOQUÍMICA Y REGIOSELECTIVIDAD EN LAS REACCIONES E1 Y E2

REACCIONES E1

Si la base puede extraer dos hidrógenos en β que no son equivalentes, se pierde preferentemente el que da
lugar al alqueno más sustituido:

1 CH3 CH CH CH3 (Saytzev)
(Z) + (E)
Br 1 HH 2 _
CH3CH2 CH CH3 CH3 + EtO CH3CH2 CH CH2 (Hofmann)
E1
CH CH CH2

2

Productos Saytzev: + Me H H Me (may.)
H Me H
B: H Me H (E)
H H Me
Me

B: H +H H H H (min.)
H Me Me (Z) Me
Me H Me
H Me

Producto Hofmann: H H

B: Et H
HH
H + Et H Et
H H HH

REACCIONES E2

La extensión en la que se cumple la regioselectividad Saytzev en las reacciones E2, depende de la estructura de la
cadena carbonada, de la naturaleza del grupo saliente y de la base que desencadena la eliminación.

A medida que crecen el impedimento estéreo del hidrógeno en β y el tamaño de la base, el producto Saytzev va
siendo menos abundante:

_ CH3 CH CH CH3 + CH3 CH2 CH CH2
EtO

Br [Saytzev] (81%) [Hofmann] (19%)
CH3CH2 CH CH3
E2

_ CH3 CH CH CH3 + CH3 CH2 CH CH2
Me3CO

[Saytzev] (47%) [Hofmann] (53%)

X

172

Productos Saytzev: Me H1 2H Me (may.)
H Me H Me (E) H
B: H1 2H Me
2H Br
Me Br

B: H2 Me H2 Me Me (min.)
Me H Me H 1H H
1H Me H1 (Z)
Br
Br

Producto Hofmann: H Et H H H
Br H Et H Et
B: H HH
H
H Br

Saytzev H H
1H H
2H
H
Br

Hofmann H H
H

_ CH3 CH3
EtO
E2 Me3C CH C CH3 + Me3C CH2 C CH2

Br _ [Saytzev] (14%) [Hofmann] (86%)
Me3CO
Me3C CH2 C CH3
CH3

CH3 + CH3
Me3C CH C CH3 Me3C CH2 C CH2

[Saytzev] (2%) [Hofmann] (98%)

Producto Hofmann: Me H HH
CH2CMe3 Me CH2CMe3 H CH2CMe3
B: H
H Br HH (Hofmann)
H Br

X

173

Productos Saytzev: Me H1 2H Me
Me Me Me Me3C
B: H1 Me
2H Br 2H CMe3 (Saytzev)
Br
Me3C

B: H2 Me H2 Me3C Me
Me3C1H Me Me Me 1H Me

Br Me3C H1 (Saytzev)

Br

Saytzev H Me
1H H
2H
H
Br

Hofmann H H
H

APLICACIONES DE LAS REACCIONES DE ELIMINACIÓN EN SÍNTESIS

REACCIONES E1

Los cationes carbonio que se forman en las reacciones de solvolisis dan lugar con frecuencia a mezclas de

productos E1 y SN1. La proporción relativa de unos y otros está determinada en parte por la basicidad del
disolvente y también por la presencia de otros nucleófilos en la disolución.

SN1 CH3
CH3CH2 C O CH2CH3 (66 %)

Br CH3
C CH3
CH3CH2 CH3 EtOH CH3CH2 + C2H5OH
250 C CH3
CH3

CH3 CH3

E1 CH3 CH C CH3 + CH3CH2 C CH2

(27 %) (7 %)

Por ejemplo, la solvolisis en piridina (básica) conduce en general a reacciones en las que predomina la
eliminación E1, mientras que la solvolisis en presencia de tiosulfato (S2O32-) da lugar normalmente a reacciones

SN1. Cuando aumenta la sustitución en el carbono β o se eleva la temperatura se incrementa la proporción del
producto de eliminación.

Las reacciones E1 tienden a originar productos en los que predomina la olefina más sustituida (producto
Saytzev). Ya que el grupo saliente no interviene en el paso final que da lugar a los productos, sus porcentajes
relativos son independientes de los sustratos de partida:

CH3 CH3 C2H5OH / H2O (80:20) CH3 + CH3 CH3 CH3
C Br 650 H2C C CH3 C OH + CH3 C O CH2CH3

CH3 CH3 CH3

(36 %) (64 %)

X

174

CH3 CH3 + C2H5OH / H2O (80:20) CH3 + CH3 CH3 CH3
C S CH3 650 H2C C CH3 C OH + CH3 C O CH2CH3

CH3 CH3 CH3 CH3

(catión sulfonio) (36 %) (64 %)

La deshidratación de alcoholes, catalizada por ácidos, sólo tiene aplicación en síntesis cuando no hay
transposiciones de Wagner-Meerwein que den lugar a productos indeseables:

CH3 CH2OH H2SO4 + _ H2O + _ CH2 CH2
1800 CH3 CH2 OH2 CH3 CH2 SO4H

OH (85 %)
H3PO4

CH3 OH I2 (trazas) CH3 + E1 CH3 C CH2CH3 + CH2 C CH2CH3
90-1000 C CH2CH3
C CH2CH3 CH3 CH3
CH3 CH3

(85 %) (15 %)

OH H2SO4 + C
C E1 C CH2
CH3 CH3 (80 %)

REACCIONES E2

Las reacciones E2 se favorecen cuando la temperatura y la basicidad del reactivo nucleófilo son altas y el

impedimento estéreo en el carbono β del sustrato es elevado. Si existen sustituyentes electronegativos unidos
a dicho carbono, aumenta la acidez del hidrógeno susceptible de eliminación y la reacción E2 transcurre con
mayor facilidad.

Las bases (nucleófilos) empleados en las reacciones de eliminación son, entre otras, las siguientes:

H2O ; R3N ; _ ; _ ; _ _ ; CO32 _
CH3CO2 HO RO ; H2N

Los grupos eliminados son los mismos que en las reacciones SN2:

_ __ _ _ __
Cl ; Br ; I ; RSO3 ; RCO2 ; R3N: ; R2S ; HO ; RO

La reactividad de los nucleófilos en las reacciones E2 es paralela a la basicidad de dichos nucleófilos en las

reacciones de trasferencia protónica. En consecuencia, nucleófilos tales como RS¯ , que deben la mayor parte

de su reactividad a una polarizabilidad elevada, tienden a producir reacciones de sustitución en lugar de
eliminación. Las bases muy fuertes, como el anión amiduro H2N¯ provocan predominantemente reacciones de
eliminación en sustratos primarios.

Algunas de estas tendencias aparecen en los ejemplos siguientes:

_ EtOH CH3CH2 O CH2CH3 + CH2 CH2
CH3CH2Br + EtO 550

(90 %) (10 %)

X

175

CH3 _ EtOH CH3
550 CH3 CH O CH2CH3 + CH2 CH CH3
CH3 CH Br + EtO

(21 %) (79 %)

CH3 550 CH3
CH3 CH Br + EtOH CH3 CH O CH2CH3 + CH2 CH CH3

(97 %) (3 %)

CH3 _ EtOH CH3
550 CH2 C CH3
CH3 C Br + EtO
(100 %)
CH3

Las reacciones de eliminación en haluros de alquilo tiene escaso valor en síntesis, ya que dichos sustratos se
obtienen normalmente a partir de alcoholes, y éstos son fácilmente deshidratables a olefinas:

Br
HBr R CH2 CH R

OH
R CH2 CH R

H3O+ R CH CH R

Sin embargo, hay situaciones en las que la deshidrohalogenación es útil:

CH2 CH2 + Cl2 ClCH2 CH2Cl NaOH CH2 CHCl
EtOH

CH3CH2CH2 CO2H Br2 Br N CH3CH CH CO2H
PBr3 CH3CH2 CH CO2H

La mayor parte de las reacciones E2 son estereoespecíficas:

Me Br
C6H5
2 1 EtOH Me H
KOH C6H5 (Z) C6H5
_ H
HO H C6H5

(1R,2R)

Me Br EtOH Me C6H5
C6H5 KOH C6H5 H
1
2 (E)

_ H HC6H5
HO

(1S,2R)

Las reacciones de eliminación son muy rápidas en los ésteres β-sustituidos, ácidos, cetonas, aldehidos y
nitrocompuestos. Los grupos electronegativos unidos al mismo carbono que el hidrógeno eliminado aumentan

la acidez de dicho hidrógeno, facilitando la reacción.

X

176

O NaOH O _
H2O C6H5 C CH CH2 + N
C6H5 C CH CH2 N H2O

_ H
HO

N-H

CH(CO2Et)2

C6H5 CH CH CO2Et EtONa / H2O _
_ H C6H5 CH CH CO2Et + Na+ CH(CO2Et)2

EtO

La reacción de dihaluros vecinales con Zn da lugar a olefinas:

Me H Br Me2CO HH
Me Me + ZnBr2
23
(Z)
Zn Br H
Me

(2S,3S)

H Br Me
Me H + ZnBr2
Me2CO H
23 Me

Zn Br Me (E)
H

(2S,3R)

EJERCICIO 79

Apartado 1: ¿Qué estereoisómeros de A y B son coherentes con las reacciones del esquema?

B(C5H10Br2) _ A(C5H10I2) E2 (Z) 2-Penteno
Br
SN2

Zn

Apartado 2: ¿Cuáles son los estereoisómeros del 3-Metil-2-pentanol que conducen a los compuestos siguientes?

HBr NH3 (2R,3S)
SN1 SN2
3-Metil-2-pentanol [A(C6H13Br) + B(C6H13Br)] + 2-Amino-3-metilpentano
(2S,3S)

Apartado 3: ¿Qué estereoisómeros del 2,3-Dibromobutano darán lugar a reacciones de eliminación estereo-
específicas?

EJERCICIO 80

Cuando el estereoisómero ópticamente inactivo del 2,3-dibromobutano se somete a una reacción de
eliminación E2, con metóxido sódico en metanol, se obtienen varios compuestos de fórmula molecular C4H7Br.
Haz un esquema de las reacciones que tienen lugar y nombra de forma inequívoca todos los compuestos que
se obtienen.

X

177

EJERCICIO 81

La reacción del 3-fenil-2-yodo-butanoato de etilo con nitrato de plata en etanol, da lugar a una mezcla de cuatro
compuestos de fórmula mdioclheocsulcaor mCp1u2Hes1t4oOs2.y Sabiendo que la cinética de la reacción es de primer orden,
averigua la estructura de explica cuáles de ellos serán mayoritarios. Teniendo en cuenta
que la sustancia de partida tiene dos átomos de carbono estereogénicos, indica si su configuración absoluta
influye en la estereoquímica de los productos que se obtienen.

EJERCICIO 82

Averigua la configuración absoluta del compuesto A(C10H13Cl):

A + IK H2O [(2S,3S) + (2R,3S)]-3-Fenil-2-yodobutano
2-Fenil-2-yodobutano (racémico)

A + EtONa EtOH (Z)-2-Fenil-2-buteno + (3R)-3-Fenil-1-buteno

Una vez conocida la estructura de A, escribe todas las reacciones que conducen a los compuestos indicados
en los esquemas.

EJERCICIO 83

Averigua la configuración absoluta de las moléculas que constituyen el racémico A(C9H10ClBr):

(Z)-B(C9H9Br) _ 1-Fenilpropino
HO
H2O

A (racémico) _
EtO
E2

(Z)-C(C9H9Cl) _ 1-Fenilpropino
HO
H2O

B H2 D(C9H11Br) MeCOCH2CO2Et + EtO __ Me
[Pd] E HO CH CH2CO2H
conc. C6H5CH2

C H2 F(C9H11Cl) _ H _ CH3CH2 C6H5
[Pd] MeCOCH2CO2Et + EtO HO CH CH2CO2H
conc.

EJERCICIO 84

Averigua la estereoquímica de los compuestos que aparecen en las siguientes secuencias de reacciones.

Secuencia 1: _

A HOBr B(C4H9OBr) (racémico) IH C(C4H8IBr) (racémico) EtO
SN2 E2

(Z)-2-Bromo-2-buteno + (Z)-2-Yodo-2-buteno

Secuencia 2: _ F(C10H18O3) _
EtO HO (conc.)
D(C6H10O3) + E(C4H9Br) SN2
Ácido (3S)-3-Metilpentanoico
_ (4S)-4-Metil-2-hexanona
HO (dil.)

X

1

SUSTITUCIÓN – ELIM
[I]

¿es Z un buen grupo sal
SI

¿qué tipo de sustituc
presenta el C unido

PRIMARIO H
sin impedimento estéreo R-C-Z

H

se forma un SI ¿es Nu- una base dos sustituyentes R' un
alqueno por E2 fuerte impedida? β (R' y R'') R-C-CH2-Z
(p.e. t-BuO-)
(tipo neopentilo) R''

NO (SN1 + E1)
SN2 lenta
transposiciones de
Wagner-Meerwein en
disolventes muy polares

178

MINACIÓN

liente? NO NO HAY REACCIÓN
ción
a Z?

PRIMARIO
con impedimento estéreo

R' R' carbocationes
R-C-CH2CH2-Z estabilizados del tipo:
n sustituyente R-C-CH2-Z dos sustituyentes
β (R') H R'' γ (R' y R'') +
R-CH+-CH=CH2

R-CH-C6H5

SN2 (mayoritario) SN1 muy rápida
E2 (minoritario)
(lo mismo para
secundarios)

X

1
SUSTITUCI

SECUNDARIO R H ¿es Z un
R Z
¿qué
prese

se form

¿es Nu- una base fuerte? SI se form
(p.e. RO-) SI

NO

SN2 SI ¿es Nu- un buen nucleófilo, débil
moderadamente o moderadamente básico?
(p.e. : I-, Br-, RS-)
rápida

NO

¿el disolvente es polar?

179

IÓN – ELIMINACIÓN
[ II ]

n buen grupo saliente? NO NO HAY REACCIÓN
SI

é tipo de sustitución
enta el C unido a Z?

ma un alqueno por TERCIARIO R R
E1 o E2 R Z

SI

ma un alqueno por NO ¿el disolvente es polar? SI ¿es Nu- una base fuerte?
E2 (p.e. RO-)

leSnNt1a SN1 NO
NO rápida
SI ¿el disolvente es polar?

NO

reacción muy lenta
(no útil en síntesis)

X

180

REACCIONES DE ADICIÓN NUCLEÓFILA A GRUPOS CARBONILO

GENERALIDADES

Los sustratos más comunes en este tipo de reacciones son los aldehidos y las cetonas:

δ− δ−
O O
C δ+ C δ+
Me H Me Me

μ = 2,73 D μ = 2,84 D

Los nucleófilos que se utilizan son, entre otros, los siguientes:

_ __ C _ _
Nu : H: ; R_OH ; R_NH2 ; R_NH_R ; H2N_NH2 ; NC: ; R C: ; RCH2

Mecanismo general:

_ R R_ HB R
Nu CO Nu C O Nu C OH

R R' R'

En el estado de transición la aglomeración de grupos en torno al átomo del C=O aumenta:

_ O _ _
Nu C δ O
R R' O
Nu C
Nu C δ+ R
R
R'
R'

Por este motivo, la velocidad de reacción sigue el orden:

O OO
H C H > R C H > R C R'

Las cetonas son bastante menos reactivas que los aldehidos, y si existen grupos alquilo unidos al Cα la
reactividad disminuye todavía más:

CH3 CH3 CH3

CH3__CO__CH3 > CH3__CO__CH__CH3 > CH3__CO__C__CH3 > > CH3__C__CO__C__CH3

CH3 CH3 CH3 CH3

ESTEREOSELECTIVIDAD EN LA ADICIÓN NUCLEÓFILA. REGLA DE CRAM

En las reacciones de adición nucleófila, el átomo de carbono del grupo carbonilo puede transformarse en un
átomo de carbono asimétrico, dependiendo del tipo de nucleófilo empleado y de los radicales alquilo que están
unidos inicialmente al C=O.

Me Me Me
CO _
_ Et NC C O HB NC C * OH
NC

Et Et

181

Si el compuesto carbonílico y el nucleófilo no son quirales se obtiene una mezcla equimolecular de dos
enantiómeros (racémico):

NC _ HB NC OH
O
1 Me
Et
Me

1 _ Et
NC
Me
CO Me
Et
Et
NC
Me OH
2 Et _ HB

O

2

NC

Sin embargo, cuando el compuesto carbonílico es quiral, la probabilidad de que el nucleófilo reaccione por
cada una de las dos caras del grupo carbonilo no es la misma. El impedimento estéreo hace que la reacción
por una de las caras esté favorecida, y el resultado es una mezcla de diastereoisómeros en proporciones
diferentes (inducción asimétrica):

menor 1 Nu (producto mayoritario)
1 impedimento H
HO _
Nu OH
Me
2
Me 2 mayor OH
impedimento H
(producto minoritario)
Nu
Me

El diastereoisómero mayoritario se forma cuando el nucleófilo reacciona con el grupo carbonilo por el lado
menos impedido, y la conformación del sustrato es aquella en la que el grupo carbonilo está flanqueado por los

grupos menos voluminosos unidos al Cα asimétrico.

[grupo grande] C6H5 H [grupo pequeño]
C*α COMe

Me [grupo mediano]

Conformaciones más favorecidas en relación con el grupo carbonilo:

H O Me O
Me H

3 y 3

C6H5 Me C6H5 Me
(3R)
(3S)

O O
H Me Me H

C6H5 (Me) C6H5 (Me)

[grupo carbonilo flanqueado por los grupos menos voluminosos: H y Me]

182

La regla de Cram se refiere a la reacción de uno de los estereoisómeros que forman la pareja de enantiómeros,
no a la reacción del racémico con el nucleófilo.

G grupo de mayor tamaño M grupo mediano P grupo de menor tamaño

1 _ HB OH
O PM
P PM
M (mayoritario)
Nu R Nu R
G
G
O O _ [1]
PM Nu
OH
* R 12 _ PM
G O
G (R) PM (minoritario)
R Nu
carbono HB
asimétrico G

2 [2]

R Nu
G

El nucleófilo se aproxima por el lado en que están situados P y G:

G 1 _ G Nu G Nu
P Nu P HB P
R
O _R (mayoritario)

O M R
M M OH

[1]

El nucleófilo se aproxima por el lado en que están situados M y G:

M 2 _ M Nu M Nu
G G _ G
O Nu HB
O (minoritario)
R
PR P OH
PR

[2]

La regla de Cram sólo es aplicable a reacciones sometidas a control cinético, en las que los complejos
activados (estados de transición) tienen energías diferentes y los productos se forman a velocidades distintas.

En la página siguiente aparece un resumen de las principales reacciones de sustitución nucleófila en un grupo
carbonilo.