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Deshidrohalogenación

Deshidrohalogenación para dar un alqueno

En química , la deshidrohalogenación es una reacción de eliminación que elimina un haluro de hidrógeno de un sustrato . La reacción suele asociarse con la síntesis de alquenos , pero tiene aplicaciones más amplias.

Deshidrohalogenación a partir de haluros de alquilo

Tradicionalmente, los haluros de alquilo son sustratos para deshidrohalogenaciones. El haluro de alquilo debe ser capaz de formar un alqueno, por lo que los haluros que no tienen un enlace C–H en un carbono adyacente no son sustratos adecuados. Los haluros de arilo tampoco son adecuados. Tras el tratamiento con una base fuerte, el clorobenceno se deshidrohalogena para dar fenol a través de un intermediario bencínico .

Reacciones promovidas por bases para alquenos

Cuando se tratan con una base fuerte, muchos cloruros de alquilo se convierten en el alqueno correspondiente. [1] También se denomina reacción de β-eliminación y es un tipo de reacción de eliminación . A continuación se muestran algunos prototipos:

Aquí, el cloruro de etilo reacciona con el hidróxido de potasio, normalmente en un disolvente como el etanol , y da lugar al etileno . Asimismo, el 1-cloropropano y el 2-cloropropano dan lugar al propeno .

La regla de Zaitsev ayuda a predecir la regioselectividad para este tipo de reacción.

En general, la reacción de un haloalcano con hidróxido de potasio puede competir con una reacción de sustitución nucleofílica S N 2 por OH un nucleófilo fuerte y sin impedimentos . Sin embargo, los alcoholes son generalmente productos menores. Las deshidrohalogenaciones a menudo emplean bases fuertes como el terc -butóxido de potasio (K + [CH 3 ] 3 CO ).

Reacciones promovidas por bases para alquinos

Tras el tratamiento con una base fuerte, los dihaluros vecinales se convierten en alquinos. [2]

Agrietamiento térmico

A escala industrial, las deshidrohalogenaciones promovidas por bases, como las descritas anteriormente, no son las más recomendadas. La eliminación de la sal de haluro alcalino es problemática. En su lugar, se prefieren las deshidrohalogenaciones inducidas térmicamente. Un ejemplo lo proporciona la producción de cloruro de vinilo mediante el calentamiento de 1,2-dicloroetano : [3]

CH2Cl -CH2Cl CH2 = CHCl + HCl

El HCl resultante se puede reutilizar en la reacción de oxicloración .

Las deshidrofluoraciones inducidas térmicamente se emplean en la producción de fluoroolefinas e hidrofluoroolefinas . Un ejemplo es la preparación de 1,2,3,3,3-pentafluoropropeno a partir de 1,1,2,3,3,3-hexafluoropropano:

CF2HCH (F)CF3 CHF =C(F)CF3 + HF

Otras deshidrohalogenaciones

Epóxidos

Las clorhidrinas , compuestos con la conectividad R(HO)CH-CH(Cl)R', sufren deshidrocloración para dar epóxidos. Esta reacción se emplea industrialmente para producir millones de toneladas de óxido de propileno anualmente a partir de clorhidrina de propileno : [4]

CH3CH (OH)CH2Cl + KOH → CH3CH ( O )CH2 + H2O + KCl

Isocianuros

La reacción de carbilamina para la síntesis de isocianuros a partir de la acción del cloroformo sobre una amina primaria implica tres deshidrohalogenaciones. La primera deshidrohalogenación es la formación de diclorocarbeno :

KOH + CHCl3 KCl + H2O + CCl2

Dos pasos sucesivos de deshidrocloración mediada por bases dan como resultado la formación del isocianuro. [5]

Compuestos de coordinación

La deshidrohalogenación no se limita a la química orgánica. Algunos compuestos de coordinación metalorgánicos pueden eliminar haluros de hidrógeno, [6] ya sea de forma espontánea, [7] térmica o por reacción mecanoquímica con una base sólida como el hidróxido de potasio . [8]

Por ejemplo, las sales que contienen cationes ácidos unidos por hidrógeno a aniones halometalato a menudo experimentarán reacciones de deshidrohalogenación de forma reversible: [6]

[ B – H] + ···[X–ML n ] ⇌ [ B –ML n ] + HX

donde B es un ligando básico como una piridina , X es un halógeno (normalmente cloro o bromo), M es un metal como cobalto, cobre, zinc, paladio o platino, y L n son ligandos espectadores .

Referencias

  1. ^ March, Jerry (1985), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura, 3.ª edición, Nueva York: Wiley, ISBN 9780471854722, OCLC  642506595
  2. ^ A. Le Coq y A. Gorgues (1979). "Alquidad mediante deshidrohalogenación catalizada por transferencia de fase: propiolaldehído dietil acetal". Organic Syntheses . 59 : 10. doi :10.15227/orgsyn.059.0010.
  3. ^ M. Rossberg et al. "Hidrocarburos clorados" en Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry , 2006, Wiley-VCH, Weinheim. doi :10.1002/14356007.a06_233.pub2
  4. ^ Nijhuis, T. Alexander; Makkee, Michiel; Moulijn, Jacob A.; Weckhuysen, Bert M. "La producción de óxido de propeno: procesos catalíticos y desarrollos recientes" Industrial & Engineering Chemistry Research 2006, volumen 45, 3447-3459. doi :10.1021/ie0513090
  5. ^ Gokel, GW; Widera, RP; Weber, WP (1988). "Reacción de Hofmann de carbilamina por transferencia de fase: isocianuro de terc-butilo". Organic Syntheses . 55 : 232. doi :10.15227/orgsyn.055.0096.
  6. ^ ab Martí-Rujas, Javier; Guo, Fang (2021). "Reacciones de deshidrohalogenación en complejos de coordinación de segunda esfera". Dalton Trans. 50 (34): 11665–11680. doi :10.1039/D1DT02099D. PMID  34323900. S2CID  236496267.
  7. ^ Mínguez Espallargas, Guillermo; Brammer, Lee; van de Streek, Jacco; Shankland, Kenneth; Florence, Alastair J.; Adams, Harry (2006). "Extrusión reversible y captación de moléculas de HCl por sólidos cristalinos que implican la formación y escisión de enlaces de coordinación". J. Am. Chem. Soc. 128 (30): 9584–9585. doi :10.1021/ja0625733. PMID  16866484.
  8. ^ James, Stuart L.; Adams, Christopher J.; Bolm, Carsten; Braga, Dario; Collier, Paul; Friščić, Tomislav; Grepioni, Fabrizia; Harris, Kenneth DM; Hyett, Geoff; Jones, William; Krebs, Anke; Mack, James; Maini, Lucia; Orpen, A. Guy; Parkin, Ivan P.; Shearouse, William C.; Steed, Jonathan W.; Waddell, Daniel C. (2012). "Mecanoquímica: oportunidades para una síntesis nueva y más limpia" (PDF) . Chem. Soc. Rev. 41 (1): 413–447. doi :10.1039/C1CS15171A. PMID  21892512.

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