¿Qué velocidad de reacción es la máxima?

Respuesta (4) Y = -F

Sustitución aromática nucleófila por adición-eliminación Los haluros de arilo con fuertes grupos de extracción de electrones (como NO2) en las posiciones orto o para reaccionan con nucleófilos para proporcionar productos de sustitución. Por ejemplo, el tratamiento de p-cloronitrobenceno con hidróxido (- OH) proporciona p-nitrofenol mediante la sustitución de Cl por OH.

La sustitución aromática nucleofílica ocurre con una variedad de nucleófilos fuertes, que incluyen – OH, – OR, – NH2, – SR, y en algunos casos, nucleófilos neutros como NH3 y RNH2. El mecanismo de estas reacciones tiene dos pasos: la adición del nucleófilo para formar un carbanión estabilizado por resonancia, seguido de la eliminación del grupo saliente halógeno.

En la sustitución nucleofílica aromática, se observan las siguientes tendencias en reactividad.

(1) Aumentar el número de grupos de extracción de electrones aumenta la reactividad del haluro de arilo. Los grupos que retiran electrones estabilizan el carbanión intermedio y, por el postulado de Hammond, reducen la energía del estado de transición que lo forma.

(2) El aumento de la electronegatividad del halógeno aumenta la reactividad del haluro de arilo. Un halógeno más electronegativo estabiliza el carbanión intermedio por un efecto inductivo, haciendo que los fluoruros de arilo (ArF) sean mucho más reactivos que otros haluros de arilo, que contienen menos halógenos electronegativos.

La respuesta debería ser (4) -F

La reacción procede a través del mecanismo SnAr (eliminación de adición). Aquí, el nucleófilo primero se agrega al anillo y luego se elimina el halógeno. La reacción procede a través de este mecanismo (los reactivos no son los mismos, sin embargo, el mecanismo se puede consultar desde aquí).

Aquí -F estabilizará el carbanión formado en el complejo sigma. Por lo tanto, la tasa será máxima.

Algunas personas han respondido que la reacción continúa a través de SN2. Por favor vea lo siguiente:

Una guía para el mecanismo en química orgánica para el JEE: Peter Sykes

Probablemente, las reacciones de desplazamiento nucleofílico aromáticas más comunes implican el desplazamiento de [math] HaI ^ {-} [/ math] de un haluro activado por grupos que retiran electrones, por ejemplo (80):

.. Sin embargo, la ruta anterior debe diferir en que el ataque por [matemática] Y ^ {-} [/ matemática] no puede tener lugar desde la parte posterior del átomo de carbono que lleva el grupo saliente, sino que debe ocurrir desde el tipo; esto se conoce como [matemáticas] S_N2 (aromático) [/ matemáticas].

Sin embargo, el soporte directo para una ruta escalonada se proporciona mediante la comparación de las velocidades de reacción de una serie de sustratos que tienen diferentes grupos salientes, con el mismo nucleófilo, por ejemplo, 2,4-dinitro-halobencenos con piperidina:

Se encontró que las tasas relativas para X = Cl, Br e I eran 4.3, 4.3 y 1.0 respectivamente; la ruptura del enlace C – X no puede estar involucrado en el paso limitante de la velocidad de la reacción, o deberíamos esperar diferencias de velocidad significativamente mayores y en la secuencia I> Br> Cl. La reacción, en este caso, el canto no puede, por lo tanto, ser de un solo paso, es decir, concertada ([matemática] S_N2 [/ matemática]), y en la vía de dos pasos sugerida anteriormente, el paso (1) —ataque del nucleófilo— tendría para limitar la velocidad. También es interesante observar que la velocidad de la reacción anterior cuando X = F es 3300. Esto resulta de la muy poderosa extracción de electrones F que acelera el paso (1): (a) al hacer el carbono nuclear en el que está unido más positivo y por lo tanto más fácilmente atacado por un nucleófilo, y (b) ayudando a estabilizar el intermediario aniónico.

Bueno, es una reacción SnAr (sustitución nucleofílica en haluro de arilo) y su mecanismo se desarrolla de tal manera que el paso determinante de la velocidad (el paso lento) es el ataque del nucleófilo en el anillo (RONa en este caso).

Por lo tanto, la fuerza del enlace carbono y halógeno no importará en el curso de la reacción.

Cuando el nucleófilo ataca el anillo, genera un carboanión y cualquier factor que estabilice el carboanión aumentaría la velocidad de la reacción.

Por lo tanto, la respuesta debería ser flúor, ya que estabiliza más el carboanión.