6.12
Reacción SN1: Mecanismo
Recordemos que cuando un haluro terciario reacciona en una solución acuosa para dar un producto nucleofílico sustituido, solo el sustrato participa en la etapa de determinación de la tasa. Este proceso unimolecular SN1 ocurre a través de un mecanismo de varios pasos.
En el primer paso, el haloalcano se ioniza a través de un estado de transición de alta energía, generando un intermedio de carbocatión terciario y un ion haluro. La capacidad ionizante del disolvente polar, el agua, facilita la salida del haluro. La escisión heterolítica es un proceso lento y altamente endotérmico con una gran energía de activación, lo que lo convierte en un paso determinante de la velocidad.
En ausencia del disolvente, es decir, en la fase gaseosa, la energía de activación es casi siete veces mayor.
Los iones producidos a partir del primer paso son estabilizados por las moléculas de agua a través de la solvatación. El carbocatión formado es un electrófilo fuerte que puede reaccionar fácilmente con un nucleófilo neutro débil como el agua, el solvente de esta reacción.
En el segundo paso, el agua actúa como una base de Lewis y dona sus electrones al carbocatión, generando una especie protonada: el ion oxonio. Dado que se forma un nuevo enlace, el proceso es fuertemente exotérmico con un estado de transición de baja energía.
En el tercer paso, el ion oxonio pierde un protón en el agua, que ahora actúa como una base de Brønsted, lo que da como resultado dos productos: alcohol terc-butílico y un ion hidronio.
En resumen, el mecanismo SN1 consta de dos pasos básicos para la sustitución, y cuando se utiliza un nucleófilo sin carga, al final interviene un paso adicional de transferencia de protones.
La reacción SN1 de varios pasos difiere de la reacción SN2 de un solo paso en que el enlace entre el átomo de carbono y el grupo saliente se rompe antes del ataque nucleofílico.
Además, mientras que una reacción SN1 incluye dos estados de transición y un intermedio, una reacción SN2 tiene solo un estado de transición y ningún intermedio.
Los estudios cinéticos de ionización de un haluro terciario en un disolvente prótico sugieren que sólo el sustrato participa en el paso determinante d…
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