Mecanismo E1: cinética y sustrato

veamos el mecanismo de reacción de una reacción de eliminación e1 vamos a empezar aquí en la izquierda con nuestro sustrato y digamos que este es un alumno de alquilo entonces el carbono que está enlazado con nuestro halógeno es el carbono alfa y el carbono que está a su lado es un carbono beta ok necesitamos un carbono beta para que suceda esta reacción necesitamos a este hidrógeno beta ahora el primer paso para las reacciones de eliminación en uno es la pérdida del grupo saliente entonces estamos escribiendo por aquí que el primer paso de las reacciones en uno es la pérdida del grupo saliente así es que qué es lo que está pasando por acá bueno pues que los electrones de este enlace se van con el grupo saliente en el primer paso de la reacción entonces lo que está sucediendo aquí es este carbono el carbono alfa pierde un enlace este carbono está pasando de tener una hibridación sp3 a tener una hibridación sp2 por lo que ahora tenemos un kart vocaciòn los carbó cationes los carbonos ibiza 2 sp2 sabemos que tienen una geometría plana y esto es lo que estoy tratando de mostrar poniendo estos enlaces de esta forma bueno este es el primer paso la pérdida del grupo saliente que provoca la formación de un kart vocación ahora en el segundo paso llega a una base y se lleva a este protón dejando a sus electrones para que formen un doble enlace y así se forma un al que no entonces en esta segunda parte de la reacción la base toma uno de los protones y se forma el al que no vamos a seguir de cerca el movimiento de estos electrones estos electrones de éste si se mueven para acá formando el doble enlace y así se forma nuestro producto final el al que no ahora este paso la pérdida del grupo saliente es el paso limitante de la velocidad es el paso más lento de todo el mecanismo de reacción si estás escribiendo una ecuación de velocidad la velocidad va a ser igual a una constante por la concentración del sustrato eso es lo que han mostrado los estudios que la velocidad de este tipo de reacciones depende únicamente de la concentración del sustrato así es que es una reacción de primer orden con respecto al sustrato y eso se debe por este paso el límite de velocidad porque la pérdida del grupo saliente es el paso límite de la velocidad entonces lo que realmente importa para la velocidad es la concentración del sustrato la base no puede hacer absolutamente nada hasta que el grupo saliente se desenlace de la molécula la base no participa en el paso límite de la velocidad participa únicamente en el segundo paso de la reacción entonces la concentración de la base no afecta la velocidad con la que sucede la reacción lo único que sí afecta a la velocidad de la reacción es la concentración del sustrato ahora como esta reacción depende únicamente de la concentración del sustrato decimos que es una reacción de eliminación e1 donde aquí la parte del 1 se refiere a que tiene una ecuación de velocidad 1 molecular y bueno la parte de la iv se refiere a que es una reacción de eliminación es una reacción de eliminación y es una reacción un y molecular eso lo que nos dice es que la ecuación de la velocidad depende únicamente de la concentración de una molécula del sustrato entonces si aumentamos la concentración del sustrato ok si aumentamos la concentración del sustrato si le aumentamos digamos por un factor de 2 entonces también vamos a estar aumentando la velocidad de la reacción por un factor 2 ok y aquí decimos que es una reacción de primer orden con respecto al sustrato esto es un poco de química general pero bueno por otro lado si aumentamos la concentración de la base por 2 no vamos a obtener ningún cambio en la velocidad de la reacción ahora hay un detalle más acerca de esta reacción que tenemos que considerar la formación de este carbón como tenemos un kart vocación en este mecanismo de reacción tenemos que considerar la posibilidad de una reestructuración y también tenemos que pensar en qué substrato produce un kart vocación estable por ejemplo un sustrato terciario que forme un kart boquete un terciario que es más estable favorece a un mecanismo de reacción e1 bueno vamos a ver un ejemplo de esto aquí tenemos un alumno de alquilo terciario y digamos que este al duro de alquilo sufre una reacción de eliminación y uno por aquí el carbono que está enlazado con el átomo de yodo debe de ser nuestro carbono alfa y luego tenemos 3 carbonos beta este es un carbono beta este también es un carbono beta y este también es un carbono beta el primer paso en nuestra reacción de eliminación y 1 es la pérdida del grupo saliente si dibujamos los pares de electrones libres de este átomo de yodo nos queda así pero sabemos que los electrones del enlace se van a quedar en el yodo formando una unión de yodo tenemos por aquí un unión de yodo que tiene una carga negativa y resaltando estos electrones pasan de este enlace al unión de yodo y se quedan aquí y ahora es un excelente grupo saliente y podemos saber eso consultando su valor pk a alan jon de yodo es la base con jugada de un ácido muy fuerte que tiene un valor de pk de aproximadamente menos 11 entonces esto lo que nos dice es que h y es muy bueno donando un protón por lo que es su base conjugada debe de ser muy estable y eso hace que la unión de yodo sea un grupo saliente muy estable pero bueno si perdemos este átomo de yodo eso hace que este carbono pierda un par de electrones y se vuelva un kart vocaciòn lo vamos a dibujar por acá tenemos aquí un kart vocaciòn este carbono se transforma en éste carbó catión y tiene una carga formal positiva porque perdió un enlace entonces este es el primer paso de una reacción de eliminación y uno en el segundo paso lo que sucede es que llega a una base y se lleva un protón de alguno de los carbonos beta en esta reacción esta base es etanol y vamos a empezar por aquí dibujando los pares de electrones libres de este oxígeno por cierto también hay que tomar en cuenta que estamos aplicando calor en esta reacción y bueno el etanol aquí está funcionando como una base no es una base muy fuerte pero si puede llegar y llevarse algún protón vamos a dibujar lo paso por paso por aquí este carbono tiene varios hidrógenos pero nada más vamos a dibujar uno ahora estabas te llega y se lleva a este protón ahora un par de electrones del oxígeno de esta base llega y se lleva a este hidrógeno y entonces los electrones de este enlace se quedan aquí formando un doble enlace y por lo tanto formando un al que no si dibujamos por acá nuestro producto nos queda algo así y acá los electrones que estaban formando este enlace ahora están formando un enlace doble ahora hay algunos puntos acerca de esta reacción que tenemos que ver uno de esos puntos que nos falta ver es que en los mecanismos de reacción sn 1 el primer paso es que un grupo saliente se va formándose un carbó catión exactamente igual a lo que tenemos aquí ahora ya que nos encontramos en esta situación con éste carbó catión tal vez nos podemos preguntar y aquí el etanol está funcionando como base no podría también funcionar como núcleo filo y la respuesta es que el etanol definitivamente puede actuar como un núcleo filo y si hiciera eso actuar como núcleo filo atacaría al carbono con carga positiva y entonces el producto que obtendríamos sería el de una sustitución así es que si el etanol actúa como un núcleo filo lo que obtenemos es un mecanismo de reacción de sustitución sn 1 pero por otro lado si el etanol actúa como una base obtenemos un mecanismo de reacción de eliminación e1 pero bueno en este vídeo nos vamos a enfocar en el mecanismo de reacción de eliminación y no en el de sustitución pero definitivamente vamos a volver a hablar de estas cosas en un vídeo más adelante porque en una reacción como esta puede suceder cualquiera de las dos cosas pero bueno hay otra cosa de la que quiero que hablemos en sustrato tenemos 3 carbonos beta y yo simplemente escogí uno de estos carbonos este carbono y decidí que el etanol tomaba un protón de este carbono pero en este caso realmente no importa de qué carbono tomamos el protón porque en este caso hay simetría aunque hay digamos que estamos en este punto donde tenemos aquí a nuestro carbó catión pero ahora le vamos a quitar un protón a este carbono porque ahí aquí tenemos un hidrógeno entonces llega a nuestra base débil y toma este protón los electrones de este enlace se van para acá y nos queda exactamente el mismo producto ok nos queda aquí tenemos esto a ver vamos a ver a dónde se fueron los electrones los electrones de este enlace fueron a dar por acá formando este doble enlace pero es es el mismo producto que tenemos por acá y sucede exactamente lo mismo si le quitamos un protón al otro carbono beta ahora veamos otro ejemplo los alcoholes también pueden participar en un mecanismo de reacción de eliminación e1 el carbono que está enlazado con el grupo h es el carbono alfa y este carbono que se encuentra cerca de él sería el carbono beta haciendo reaccionar nuestro alcohol con ácido sulfúrico y aplicándole calor a la reacción nos da como producto un al que no algunas veces también se utiliza el ácido fosfórico en lugar del ácido sulfúrico ahora ya vimos que el primer paso de una reacción de eliminación en uno es la pérdida del grupo saliente pero si eso sucediera en esta reacción si los electrones de este enlace se fueran con el oxígeno eso formaría unión hidróxido este sería nuestro grupo saliente o el hidróxido es un grupo saliente muy pobre y por supuesto sabemos eso observando los valores pk por acá tenemos el avión hidróxido que es la base conjugada del agua pero el agua no es un ácido muy fuerte eso es justo lo que nos está diciendo su valor de pk por acá el agua no es muy buena donando un protón lo cual significa que el a nyon hidróxido no es muy estable eso provoca que no sea un buen grupo saliente entonces tenemos que venir por acá y borrar esta flechita porque el año en hidróxido no es un buen grupo saliente y entonces la pérdida de este grupo hidróxido no es el primer paso de esta reacción el primer paso en este caso es una transferencia de protón tenemos un ácido muy fuerte por acá el ácido sulfúrico y el alcohol va a funcionar como una base tomando un protón del ácido sulfúrico y lo que hace es que el grupo saliente sea una molécula de agua y el agua si es un muy buen grupo saliente sobre todo en comparación con el año ni hidróxido y claro podemos saber eso por sus valores pk a el agua es la base conjugada del ácido y drone yo hace tres o más y como es muy bueno donando uno de sus protones por eso tiene un valor de pk más bajo y eso también provoca que su base conjugada el agua sea estable pero bueno regresando a la reacción cuando tenemos una reacción de eliminación en uno con un alcohol justo por esto que acabamos de ver el primer paso es proponer al grupo h pero bueno veamos una reacción de ácido sulfúrico con un alcohol con más espacio por aquí tenemos nuestro alcohol y el carbono enlazado con el oxígeno es nuestro carbono alfa todos estos carbonos enlazados con nuestro alfa son carbonos beta ahora lo que acabamos de ver es que el primer paso en el mecanismo de reacción es 1 cuando tenemos un alcohol es la transferencia de un protón un par de electrones libres llegan y se llevan uno de los protones del ácido sulfúrico aunque hay estos electrones se quedan en el oxígeno del ácido sulfúrico así es que acabamos de transferir un protón y lo que nos queda es esto donde este oxígeno tiene una carga positiva pero a ver vamos a ver qué sucedió con los electrones estos dos electrones fueron y tomaron este protón formando este enlace y ahora lo que tenemos como grupo saliente es una molécula de agua y estos electrones de este enlace pueden quedarse en el oxígeno eso nos da una molécula de agua como nuestro grupo saliente y otra vez veamos qué pasa con los electrones los electrones de este en la cee se quedaron como un par de electrones libres en el oxígeno que ahora forman parte de una molécula de agua que es nuestro grupo saliente y por cierto es un muy buen grupo saliente ahora por otro lado cuando estos electrones se quedaron con el oxígeno le quitamos un enlace a este carbono de rojo y entonces se volvió en khar vocación y vamos a dibujarlo por acá aquí tenemos a nuestro carbó catión este carbono que tiene una carga formal positiva pero ahora el siguiente paso de la reacción es que llega a una base y se lleva uno de los protones de los carbonos beta digamos que se lleva un protón de este carbono así es que por aquí vamos a dibujar a ese protón y voy a dibujar una base genérica que llega y se lleva a este protón y entonces los electrones que estaban formando este enlace vienen para acá a formar un doble enlace entre estos dos carbonos y así y es como se forma nuestro producto y otra vez vamos a ver qué pasó con los electrones los electrones de este enlace se movieron para acá o sea para acá formando nuestro al que no pero bueno por aquí puse una base genérica ahorita vamos a hablar un poco más acerca de esta base algunas veces vamos a ver a moléculas de agua actuando como esta base algunas otras es hs o 4 - la base con jugada del ácido sulfúrico algunos libros de texto usan una opción algunos libros de texto usan la otra yo no creo que realmente importe mucho alguna de estas moléculas actúa como la base débil así es que tal vez el agua llega y actúa como esta base débil y se lleva uno de estos protones provocando la formación de este al que no y por eso a veces a esta reacción se le llama una reacción de deshidratación porque estamos perdiendo agua en el proceso