10.12: Preparación de alcoholes mediante reacciones de sustitución.

Descripción general

Los alcoholes se pueden sintetizar a partir de haluros de alquilo mediante reacciones de sustitución nucleofílica. El enlace carbono-halógeno altamente polar en el sustrato hace que el haluro sea un buen grupo saliente. El ion hidróxido o el agua pueden actuar como nucleófilos para reemplazar al haluro y formar un alcohol. Las reacciones de sustitución se producen a través de dos vías de reacción diferentes, S_N1 o S_N2, según la naturaleza del carbono unido al haluro.

Los alcoholes primarios se sintetizan a partir de haluros de alquilo primarios y la reacción se produce mediante el mecanismo S_N2. El nucleófilo ataca al carbono que contiene halógeno desde el lado opuesto al enlace carbono-halógeno. Sin embargo, en presencia de un nucleófilo fuerte, también se produce una reacción de eliminación competitiva.

Figura 1: Reacciones paralelas de 1-bromobutano en productos de sustitución y productos de eliminación (abstracción de protones).

La síntesis de alcoholes secundarios a partir de haluros de alquilo secundarios mediante una reacción de sustitución no se ve favorecida ya que se forma una mezcla de productos a partir de las rutas de reacción competitivas S_N2 y E2.

Figura 2: Reacciones paralelas de 2-bromo-3-metilbutano en productos de sustitución y productos de eliminación (abstracción de protones).

Los haluros de alquilo terciarios experimentan una reacción S_N1 con una base débil como el agua para producir alcoholes terciarios junto con un alqueno como producto menor debido a una reacción de eliminación competitiva de E2.

Figura 3: Reacciones paralelas de haluros de alquilo terciario a productos de eliminación y sustitución.

Si se utiliza un nucleófilo fuerte como el hidróxido de sodio, la reacción E1 domina sobre S_N1.

La naturaleza del reactivo determina la estereoquímica del producto formado. Si el halógeno del haluro de alquilo está conectado a un carbono quiral, el alcohol resultante es una mezcla de dos enantiómeros.

Figura 4: Reacción de sustitución sobre un carbono asimétrico para producir una mezcla racémica de alcoholes ópticamente activos como producto

Recordemos las reacciones de sustitución nucleofílica, en las que un grupo funcional se sustituye por otro.

Estas reacciones requieren un electrófilo hibridado sp³ con un buen grupo de salida y se pueden utilizar para sintetizar alcoholes a través de un mecanismo S_N1 o S_N2.

Los haluros de alquilo primarios, preferentemente, experimentan reacciones de sustitución a través del mecanismo S_N2 con nucleófilos fuertes como el hidróxido de sodio para producir alcoholes primarios. El proceso de eliminación de E2 de la competencia da como producto secundario un alqueno.

La síntesis de alcoholes secundarios a partir de haluros de alquilo secundarios por sustitución es menos favorable porque las reacciones de eliminación competitivas conducen a una mezcla de alcoholes y alquenos como productos finales.

En la síntesis de alcoholes terciarios, los haluros de alquilo terciarios experimentan reacciones de sustitución a través del mecanismo S_N1 con nucleófilos débiles como el agua.

Sin embargo, si el agua se reemplaza con un nucleófilo fuerte como el hidróxido de sodio, el sustrato terciario favorece la reacción E2, produciendo un alqueno.

Si el haluro terciario es quiral, entonces una reacción S_N1 da una mezcla racémica de alcoholes terciarios.

La reacción de eliminación competitiva se puede minimizar aplicando una temperatura relativamente baja para la síntesis de alcoholes en una base débil o un medio neutro.