si se le pide que determine si la sustitución nucleofílica pasa por el mecanismo SN1 o SN2, mire los siguientes criterios en el orden dado:
1) Verifique el sustrato (haluro de alquilo más a menudo): si es un sustrato primario, el mecanismo es SN2.
2) si es un sustrato terciario, entonces el mecanismo es SN1-sin preguntas, ya ha terminado con esto.,
Un recordatorio sobre cómo clasificar los sustratos como primario, secundario o terciario:
Recuerde que esta reactividad gráfico de los haluros de alquilo en SN1 y SN2 reacciones de sustitución:
Ahora vamos a entender por qué es así. Si usted fuera a hacer un mecanismo SN1 en un sustrato primario, se obtendría una primaria carbocation. Vamos a dibujar un hipotético mecanismo SN1. Recuerde, SN1 significa que el grupo que sale se va y solo después de eso el nucleófilo ataca., Esa es la definición del mecanismo SN1, es un mecanismo unimolecular, es decir, solo uno de los reactantes (en este caso el sustrato) participa en el paso determinante de la velocidad:
lo que hay que recordar, para entender el problema con este mecanismo, es que, carbocaciones primarias son muy inestables y simplemente no se forman en circunstancias normales., Por lo tanto, este mecanismo es imposible:
la única manera de lograr una sustitución es involucrar el nucleófilo y el sustrato al mismo tiempo en el paso determinante de la velocidad:
y este, por definición, es el mecanismo SN2.
¿por qué el terciario no puede hacer SN2?
ahora veamos por qué los sustratos terciarios solo pueden sufrir reacciones SN1. Si tuvieras que hacer un mecanismo SN2 en un sustrato terciario, tendrías que mostrar al nucleófilo atacando el sustrato mientras el grupo saliente todavía está allí (por definición del mecanismo SN2)., Y de nuevo, vamos a dibujar un mecanismo hipotético para esto:
El problema aquí es que el nucleófilo no tiene espacio para acceder al carbono que lleva el grupo saliente. Este carbono está rodeado (estéricamente obstaculizado) por los carbonos vecinos que bloquean el acceso del nucleófilo:
El nucleófilo tiene que esperar hasta que el grupo que sale se haya ido y solo entonces puede atacar., Por lo tanto, la tasa de todo el proceso está determinada (ralentizada) por la pérdida del grupo saliente, que es el paso determinante de la tasa en el mecanismo SN1.
entonces, para resumir:
si el sustrato es primario-es SN2
si el sustrato es terciario-es SN1
¿qué pasa con los sustratos secundarios?
ahora el substrato secundario – el alborotador. Para sustratos secundarios, el mecanismo está determinado en gran medida por el nucleófilo y el principio aquí es que:
un nucleófilo fuerte hace SN2, mientras que un nucleófilo débil hace SN1.,
en palabras simples, un nucleófilo fuerte significa un nucleófilo reactivo/agresivo/inestable, por lo que uno que tiene una gran densidad electrónica (pares solitarios y especialmente una carga negativa) y no es feliz manejando esta densidad electrónica. Debido a que es reactivo, no va a esperar a que el grupo que se va se vaya antes de que ataque. Ataca y expulsa al grupo que se va:
en general, la nucleofilicidad aumenta con la basicidad, es decir, las bases fuertes son mejores nucleófilos.,
podría ser una buena idea revisar la química ácido-base y el concepto pKa para reconocer bases más fuertes. Aquí están los más comunes nucleófilos fuertes:
Si, por otro lado, tiene un nucleófilo débil, elija el SN1 como el principal mecanismo para la reacción., Nucleófilo débil significa que no es tan reactivo y no atacará a menos que el grupo saliente se haya ido, y se forme una carbocación:
Una vez que hay un carbono cargado positivamente presente en la solución, entonces el nucleófilo ataca ya que, a pesar de ser débil, todavía tiene suficiente densidad electrónica para atacar el carbono fuertemente electrofílico del sustrato.
los dos nucleófilos principales son el agua y los alcoholes.
además del nucleófilo, el disolvente también juega un papel en la determinación del mecanismo principal en las reacciones de sustitución nucleofílica., Aquí, debe recordar que los solventes apróticos polares favorecen el mecanismo SN2, mientras que los solventes proticos polares favorecen el mecanismo SN1.
estos dos tipos de disolventes se indican en la siguiente tabla.
la Determinación de SN1 o SN2 basado en la estereoquímica del producto
En algunos casos, se le puede pedir a determinar el mecanismo basado en la estructura, principalmente la estereoquímica del producto.,
dos características importantes que debe recordar para esto:
- El mecanismo SN2 pasa por la inversión de la configuración
- El mecanismo SN1 pasa por la racemización
Aquí, estamos hablando de la configuración absoluta del carbono electrofílico (El conectado al grupo saliente).
entonces, si usted ve el producto como un estereoisómero (i. e., se muestra como una cuña o un guión – más exactamente es R O S) entonces usted sabe que debe haber sido un mecanismo SN2:
Si el producto se muestra como una mezcla de dos estereoisómeros (R Y S del carbono electrofílico), entonces el mecanismo tenía que ser SN1:
a veces, el Centro quiral puede mostrarse con una línea lisa o ondulada y esto indica que pueden ser de cuña o guion, lo que significa que es una mezcla de configuraciones R y S.