Hidrolisis alcalina de halogenuro de alquilo

1. Hidrolisis alcalina de halogenuro de alquilo

3. Hidrolisis alcalina de esteres • Cuando  se  le  calienta  con  ácido  o  base  acuosos,  un  éster  carboxílico  es  hidrolizado  al   ácido  correspondiente  y  a  un  alcohol  o  fenol.  Entonces, si  se  trabaja  en  condiciones  alcalinas,  se  obtiene  el  ácido  en  forma de  una  sal.  • El  ácido  puede  liberarse  por  adición  de  ácido   mineral. • Una  base  promueve  la  hidrólisis  de Esteres  porque  proporciona  el   • reactivo  fuertemente  nucleofílico  OH-. • Esta  reacción  es  irreversible esencialmente,  puesto  que  un  anión  carboxilato   estabilizado  por resonancia   demuestra  poca  tendencia  a  reaccionar  con  un  alcohol.

4. Observamos  los  diversos  aspectos  del  mecanismo  presentado  y  veamos la evidencia para  • cada  uno. • En  primer  lugar,  tenemos el  ataque  del  ión  hidróxido  sobre  el   éster. Esto  concuerda  con • la  cinética,  que  es  de  segundo  orden,  por  depender  la velocidad  de  la  concentración  de  éster  y  de  la  del  hidróxido. Luego,  el  hidróxido  ataca  en  el  carbono  carbonílico  y desplaza al ión • alcóxido;  es  decir, la  reacción  implica  la  ruptura  del  enlace  entre  el  oxígeno  y  el   grupo  acilo,  RCO-OR’. Para ello  disponemos  de  dos  líneas  de  evidencia,  siendo  la primera de ellas la • estereoquímica. • A  modo  de  ejemplo,  consideremos  la  formación  y  posterior  hidrólisis  de  un  éster  del alcohol  sec-butílico  ópticamente  activo. La  reacción  de  este último  con  cloruro de benzoilo sólo puede romper el • enlace  hidrógeno-oxígeno,  por  lo  que  no  puede  modificar  la  configuración en torno al centro • entre  el  oxígeno  y  el  grupo  sec-butilo,  cabe  esperar  casi  con  certeza  una  inversión • (o  inversión  más  racemización,  si  la  reacción  procede  por  un mecanismo  del  tipo  SN1):

5. Por otra parte, si durante la hidrólisis queda intacto el enlace entre el oxígeno y el grupo sec-butilo, debería obtenerse alcohol sec-butílico de la misma configuración que la del material inicial:

6. Cuando el alcohol sec-butílico de rotación + 13.8º se convirtió en el benzoato, y este se hidrolizó con álcali, se obtuvo alcohol sec-butílico de rotación + 13.8º. Esta retención completa de la configuración es una indicación importante de que la ruptura de la unión ocurre entre el oxígeno y el grupo acilo. Estudios con trazadores han confirmado el tipo de ruptura que indica la estereoquímica. Al ser hidrolizado propionato de etilo marcado con 18º en agua ordinaria con una base, se encontró que el etanol producido estaba enriquecido con 18º, mientras que el ácido propiçonico sólo contenía la cantidad ordinaria de 18º:

7. El grupo alcohólico había retenido el oxígeno con el que estaba unido al éster; la ruptura había ocurrido entre el oxígeno y el grupo acilo. Estudios de muchas otras hidrólisis, tanto con métodos trazadores como con estereoquímicos, han revelado que la ruptura entre el oxígeno y el grupo acilo es la normal en el caso de los ésteres, lo que indica que el punto preferencial del ataque nucleofílico es el carbono carbonílico y no el alquílico. En vista de la mayor reactividad general del carbono carbonílico, esto es, desde luego, lo que cabía esperar. Finalmente, y en concordancia con el mecanismo, el ataque del ión hidróxido al carbono carbonílico no desplaza al iónalcóxido en un solo paso, sino en dos, con la formación intermedia de un compuesto tetraédrico.

8. Bender llevó a cabo la hidrólisis alcalina del benzoato de etilo marcado en el carbonilo, C6H5C18OOC2H5, en agua ordinaria, y fijó su atención en el reactivo en vez del producto. Interrumpió la reacción en varios periodos, aisló el éster no consumido y analizó su contenido en 18º. Encontró que en la solución alcalina el éster no sólo estaba sufriendo hidrólisis, sino también un intercambio de su 18º por el oxígeno ordinario del disolvente. El intercambio de oxígeno no concuerda con el mecanismo de una etapa, por lo que no ocurre; concuerda, sin embargo, con uno de dos pasos, en el que no sólo se forma el intermediario I, sino que parte se reconvierte en el material de partida, y parte se transforma en III (probablemente por intermedio de la especie neutra II), un intermediario equivalente a I, salvo por la ubicación de la marca. Si el proceso ocurre realmente así, entonces la <<regresión >> del intermediario III al <<material inicial >> da éster que ha perdido su 18º.

10. El trabajo de Bender no comprueba el mecanismo que hemos desarrollado. Es concebible que el intercambio de oxígeno, y por consiguiente el intermediario tetraédrico, represente simplemente una vía ciega por la que se aventuran las moléculas de éster, pero sin conducir a la hidrólisis. Sin embargo, tal coincidencia es poco probable, particularmente por ciertas relaciones cinéticas entre el intercambio de oxígeno y la hidrólisis.

11. Experimentos similares indican la formación reversible de intermediarios tetraédricos en la hidrólisis de otros ésteres, amidas, anhídridos y cloruros de ácidos, que son la base del mecanismo general ilustrado para la sustitución nucleofílica sobre el acilo. Los experimentos de intercambio también son el fundamento de nuestra apreciación de la importancia relativa de los dos pasos: las diferencias en la velocidad de la hidrólisis de derivados de ácidos dependen principalmente de la velocidad de formación de los intermediarios, y también de la fracción de éstos que continúa a producto. Como establecimos, la velocidad de reacción de formación del intermediario depende de factores electrónicos y estéricos: en el estado de transición se desarrolla una carga negativa y el carbono cambia de trigonal a tetraédrico. Incluso en los casos donde no puede detectarse un intercambio de oxígeno, no podemos descartar la posibilidad de un intermediario; puede suceder que éste prosiga hasta productos de hidrólisis mucho más rápido que lo que haría cualquiera otra cosa.