Substitució nucleófila acílica

La substitució nucleófila acílica o substitució nucleofílica acílica consistix en una reacció de substitució nucleófila sobre la posició carbonílica d'un compost acílico per part d'un nucleófilo. Els composts acílicos són derivats del àcit carboxílic, lo que inclou éster, amidas, anhídrit carboxílics i halurs de acilo. Els nucleófilos, en esta reacció, inclouen, per eixemple, reactius aniónicos com alcóxidos i enolatos o bases com les amina.

Mecanisme de reacció

Substitució nucleófila acílica, sent Nu el nucleófilo i L el grup eixint.

Substitució nucleófila acílica, sent Nu el nucleófilo i L el grup eixint.

La reacció d'un nucleófilo en un grup carbonilo en una cetona o un aldehit resulta en una adició nucleófila en un alcóxido tetraèdric com intermig de la reacció. En canvi, en composts acílicos el grup carbonilo està enllaçat a un sustituyente que pot actuar com grup eixint. En este cas en el "atac" del nucleófilo sobre el grup carbonilo es forma, com abans, un intermig tetraèdric en el nucleófilo, el grup eixint i l'àtom d'oxigen carregat negativament units a l'àtom de carbono central. El grup alcóxido a continuació revertix a grup carbonilo i al mateix temps s'expulsa el grup eixint. El resultat és que el nucleófilo ha pres la posició ocupada prèviament pel grup eixint.

La substitució acílica és bàsicament una reacció en dos etapes: adició i eliminació. Abdós passos són reaccions reversibles. Depenent de l'estabilitat relativa entre reactius, productes i les condicions de reacció, l'equilibri estarà en major o menor mida desplaçat cap a producte.

Reactivitat

L'orde de reactivitat del substrat ve dau pel grau de deslocalisació electrònica per resonància des del grup eixint cap a la funció carbonilo, i també pel efecte inductivo d'aquell. Aixina que, de major a menor reactivitat: halur de acilo > anhidrido carboxílic > éster > amida, sent necessari l'us de catálisis i calor per a portar a terme este tipo de reacció en els dos últims. Açò s'explica perque en desplaçar-se cap a la dreta del carbono en la taula periòdica l'electronegatividad aumenta i el tamany d'un element decreix, açò últim implica un pijor solapamiento entre orbitales, de tal manera que la resonància disminuïx sent l'àtom de carbono del grup carbonilo més electrófilo, aumentant puix la seua reactivitat. En el cas de la major reactivitat dels anhídrit carboxílics respecte als éster, esta es deu a que l'àtom d'oxigen central dels anhídrit compartix el seu parell d'electrons en dos grups carbonilo en lloc d'un.

   L:        O-
   |         |
[R-C=O <-> R-C=L+]

En definitiva, quant més important siga la segona forma resonante de la representació anterior, menor reactivitat front a la substitució nucleófila acílica.

Els àcit carboxílics són a sovint activats front a esta reacció per mig de la conversió a un halur de acilo, per eixemple a clorur de acilo amprant clorur de tionilo. Açò es fa, si fora necessari, per a evitar els problemes que comporta la seua acidea, en nucleófilos bàsics la reacció seria d'àcit-base (ademés en el grup carboxilato no són possibles les substitucions nucleófilas), i perque els halurs (X⁻) són millors grups eixints que el grup OH⁻.

Reaccions

Moltes reaccions de condensació són substitucions nucleófilas acílicas. Els àcit carboxílics reaccionen, per eixemple, en clorur de tionilo o tribromuro de fòsfor als respectius clorur i bromur de acilo, en alcohols a éster en l'esterificació, en amina a amidas i en la autocondensación a anhídrit d'àcit.

Els éster reaccionen en reactius de Grignard (2 eq.) a alcohols terciarios, en una substitució nucleófila acílica seguida d'una adició nucleófila. Els éster també reaccionen en enolatos, per eixemple l'acetat d'etil reacciona en acetona a acetilacetona (condensació de Claisen).