Reacción E2: cinética y mecanismo

De manera análoga a las reacciones de sustitución S_N2, las eliminaciones E2 de haluros de alquilo también proceden a través de una vía concertada.

Sin embargo, a diferencia de las reacciones S_N2 en las que el nucleófilo ataca al carbono α, en E2 funciona como una base fuerte y abstrae un β hidrógeno.

La pérdida del hidrógeno β y del haluro se produce simultáneamente a través de un estado de transición limitante de la velocidad caracterizado por un enlace carbono-hidrógeno y carbono-halógeno parcialmente roto y un enlace π parcialmente formado entre los carbonos α y β. La finalización de la reacción produce un alqueno.

Las reacciones de E2 son bimoleculares y siguen una cinética de segundo orden, donde la velocidad de reacción depende de las concentraciones del haluro de alquilo y la base, lo que respalda un mecanismo concertado.

Los estudios de isótopos de deuterio confirman aún más este mecanismo basándose en el hecho de que el enlace carbono-hidrógeno es más débil que un enlace carbono-deuterio.

Por ejemplo, en la deshidrohalogenación inducida por bases del bromuro de propilo, la constante de velocidad para el sustrato hidrogenado, k_H, es 6,7 veces mayor que su contraparte deuterada, k_D, lo que confirma que el paso limitante de velocidad implica la ruptura de un enlace carbono-hidrógeno en el estado de transición.

Los factores que influyen en el mecanismo E2 incluyen la resistencia de la base, la naturaleza del sustrato y el grupo de salida, y el tipo de solvente.

Dado que la base aparece en la ecuación de velocidad E2, el aumento de la fuerza de la base aumenta la velocidad de la reacción. Las bases fuertes como los iones hidróxido, alcóxido y amida favorecen las reacciones E2.

La estabilidad del doble enlace carbono-carbono aumenta con la sustitución. Por lo tanto, con bases fuertes, los haloalcanos terciarios más sustituidos experimentan eliminaciones E2 más rápido que los homólogos secundarios y primarios.

Idealmente, un buen grupo de salida es una base conjugada débil. En los haluros de alquilo, el grupo yoduro es el menos básico y el preferido sobre el bromuro y el cloruro.

En las reacciones E2, los disolventes próticos polares, como el agua, solvatan la base a través de fuertes enlaces de hidrógeno, lo que los hace menos reactivos hacia el sustrato. Por el contrario, en los disolventes apróticos polares, como la acetona, la base solo está débilmente solvatada, lo que los hace más adecuados para las reacciones de E2.