Química Orgánica
Reacciones de sustitución
Un grupo o grupo de átomos de la molécula del sustrato es sustituido por otro átomo o grupo de átomos que proviene del reactivo.
R - X + Y → R - Y + X
1. Sustitución radicálica
El reactivo es un radical libre (especie con un electrón desapareado, muy reactiva) que se genera en la primera etapa de la reacción. Son típicas de hidrocarburos saturados.
Ejemplo: Halogenación de alcanos. Un alcano puede reaccionar con un halógeno en presencia de luz ultravioleta o calor, sustituyéndose uno o varios hidrógenos del alcano por halógenos.
Como halógenos se suelen emplear el cloro y el bromo, puesto que la reacción con iodo es muy lenta y con flúor puede ser explosiva.
Esta reacción produce mezcla de compuesto, por lo que no es una buena forma de obtener haloalcanos. Además si se utiliza un exceso del halógeno, se obtienen mezclas de compuestos polihalogenados:
2. Sustitución nucleófila (SN)
El reativo es una especie nucleófila (con alta densidad electrónica) que sustituye a un átomo o grupo de átomos electronegativo, denominado grupo saliente..
Ejemplo: Formación de alcoholes a partir de derivados halogenados.
CH3- CH2- Cl + NaOH → CH3- CH2- OH + NaCl
A partir de derivados halogenados también se pueden obtener aminas, nitrilos, éteres y ésteres mediante sustitución nucleófila.
R - X + NH3 → R - NH2 + HX
R - X + CN- → R - CN + X-
R - X + R' - O- → R - O - R'+ X-
R - X + R' - COO- → R - COOR'+ X-
3. Sustitución electrófila aromática (SEAr)
El reactivo es una especie electrófila (con deficiencia de carga) que ataca a una zona con alta densidad electrónica como los dobles enlaces de los hidrocarburos aromáticos.
Ejemplo: Nitración del benceno
EJERCICIO 8. Escribir y nombrar el compuesto orgánico que se forma al tratar benceno con cloro en presencia de FeCl3. ¿Por qué a este tipo de reacción orgánica se le denomina de «sustitución»? ¿Qué papel tiene el FeCl3 en la reacción?
La reacción es una sustitución electrófila aromática, se sustituye un hidrógeno del anillo bencénico por un cloro.
El FeCl3 es el catalizador que permite convertir el Cl2 en un reactivo electrófilo, capaz de sustituir a un H del anillo aromático.