Mecanismos de reaccion
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MECANISMOS DE REACCIÓN
•Reacciones de substituciónReacciones de óxido-reducciónReacciones sobre ligantes coordinados
[Cu(H2O)6]2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4 (H2O)2]2+ + 4H2O
Termodinámica vs. Cinética
Estable Inerte Inestable Lábil Base Nucleófilo Ácido Electrófilo
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G*
G
G
Coordenada de reacción
G*= H*-TS*
G*=-RT ln k
A
B
A Bk
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Mecanismos de substitución
Disociativo Asociativo D
Disociativo Id
Intercambio disociativo
Ia Intercambio
asociativo
A Asociativo
Intermediario
detectable
Intermediarios no detectables
Intermediario
detectable SN1 SN2 SN2 SN2
RR RR
PP
PP
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Efecto estérico
Efecto cis
Mecanismo disociativo
Cis-[Mo(CO)4L2] + CO Cis-[Mo(CO)5L] + L
V= k’ [ML6]
a altas [Y]:
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• Disociación en complejos octaédricos: ML6 a ML5; inertes: d3 y d4-d6 de bajo espín• En MLn+ L’ MLn-1L’ +L, la velocidad de reacción se modifica por:
a) Estado de oxidación[AlF6]3-> [SiF6]2->[PF6]- ; [Na(H2O)6]+>[Mg(H2O)6]2+>[Al(H2O)6]3+
3+ 4+ 5+ 1+ 2+ 3+` b) Radio iónico
[Sr(H2O)6]2+>[Ca(H2O)6]2+>[Mg(H2O)6]2+
112pm 99pm 66pm
En resumen: en procesos D, la velocidad de reacción suele depender de : • concentración de reactivo (complejo) SN1 • naturaleza de ligante saliente• la carga positiva en el reactivo: si aumenta a o largo de la reacción, v disminuye•Efectos estéricos: ligantes voluminosos en el reactivo aumentan la v de reacciónLos procesos D, se caracterizan por S* positivaspositivasSe pueden aislar intermediarios pentacoordinadosEs común este mecanismo en complejos coordinativamente saturados y/o electrónicamente saturados complejos octaédricos y/o 18 electrones
Algunos hechos:
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Mecanismo Asociativo
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En mecanismos asociativos:
•La ec. de velocidad depende de la concentración del reactivo (complejo)de la concentración del ligante entrante (SN2)•La velocidad depende de las propiedades del ligante entrante (mayor nucleo-filia, mayor velocidad)•Poco o nulo efecto del ligante saliente• La estereoquímica del producto dirigida por efecto trans• S* muy negativas• Se pueden aislar como intermediarios complejos pentacoordinados•Común para complejos coordinativamente insaturados y/o electrónicamente Insaturados complejos cuadrados y/o 16 electrones
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Estado de transición
Mecanismos de Intercambio: Id
(ambos caminos)
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En mecanismos de intercambio disociativo:
•La ecuación de velocidad depende de las concentraciones del reactivo (complejo) y ligante entrante (SN2)•La velocidad del ligante saliente es mayor que la del ligante entrante(la ruptura de enlace mas importante que la formación del nuevo enlace)•La velocidad depende de la naturaleza del ligante saliente; no depende de la naturaleza de del ligante entrante•¿Es un proceso concertado?•No hay intermediarios de reacciónS* negativas•Suele competir con mecanismos D e Ia •Efectos estéricos, favorecen D>Id>Ia
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Mecanismos de Intercambio: Ia?
La velocidad del ligante entrante es mayor que la velocidad del ligante saliente
(formación de enlace mas importante que ruptura de enlace)
v= k’ [ML6][L´]
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En mecanismos de intercambio asociativo:
•La ecuación de velocidad depende de las concentraciones del reactivo(complejo) y ligante entrante (SN2). Misma ecuación de velocidad que para Id y A•La velocidad del ligante saliente es menor que la del ligante entrante(la formación de enlace mas importante que la ruptura de enlace)•La velocidad depende de la naturaleza del ligante entrante•No hay intermediarios de reacciónS* negativas (comprables con mecanismo Id pero mucho menores en magnitud que las de mecanismos A)•Suele competir con mecanismos A e Id
¿Cómo distinguir?
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EFECTO TRANS
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Efecto trans: complejos cuadrados de platino
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Influencia trans
H->PR3>SCN->I-~CH3-~CO~CN-> Br->Cl->NH3>OH-IT
ET
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Energía de activación vs. Efecto trans
H->PR3>SCN->I-~CH3-~CO~CN-> Br->Cl->NH3>OH-
C2H4CO>CN->NO2->SCN->I-> Br->Cl->NH3>OH-
Efecto (IT):
Efecto :
Efecto trans (/):
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Ejercicios:
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Y a pesar de:
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• Establecer conclusiones
•Mecanismo en función de MLn o del número de electrones?•Diferencia entre mecanismos D e Id (de que dependen, parametros de activación,intermediarios•Diferencia entre mecanismos A e Ia (de que dependen, parametros de activación,intermediarios)•Diferencia entre mecanismos D y A (de que dependen, parametros de activación,intermediarios•Mecanismo en función de efectos estéricos, cis y/o trans?
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d
eg
t2u
*
a1g
t1g
a1g
a1g
t1u
*
eg
n
n
z2 x2-y2 xy yz xz
x y zp p p
s
d d d d
t1ut2g
t1u
t1u
eg
t2u
t1g
t2g
t2u
t1gn
n t1ut2g
t2u
t1g
t2g
t1u
t2g
t1u
*
*
*
**
**
OM Oh con L= donador/ aceptor
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*a2u
*
a1g
b1g
eu
a1g
a1g
a1g
b1g
b1g
eu
eu
a1g b1g b2g eg
a1g
eu a2u
**
*
*
b2geg
z2 x2-y2 xy yz xz
x y zp p p
s
d d d d d
n n
nOM D4h
L= donador
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*
*
*a2u
*
a1g
b1g
b2g
eu
a2u
a1g
a1g
a1g
b1g
b1g
eu
eu
a1g b1g b2g eg
a1g
eu a2u
*
**
*
*
b2g
eg
eu
(
z2 x2-y2 xy yz xz
x y zp p p
s
d d d d d
eg
b2g
eu
a2u
a2g
b2u
a2g
b2u
n
n
*eg
Diagrama OM para D4h
con L donador /aceptor
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ADICIÓN OXIDANTE
•Características (M, dn, no total de electrones L)•Tipo de ligantes que se adicionan•Mecanismo (uni o bimolecular?)
a) b)
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Adición oxidante de H2
Estereoquímica???
Ir Ir
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AO de R-X Desplazamiento SN2
Características•Tipo de substratos•Ley de velocidad•Dependencia de X sobre la velocidad de reacciónS*
•Ligantes auxiliares•Dependencia del disolvente sobre la velocidad de reacción•Efectos estéricos
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AO de X2
¿Por qué se produce el complejo trans y no el cis?
¿Por qué se produce el complejo cis y no el trans o mezcla de ambos?
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¿cuáles de estas reacciones son AO?
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OA de RX : Mecanismos radicalarios
¿tipos de complejos?
¿qué puede indicar que se presenta un mecanismo radicalario?
Conclusiones:
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ELIMINACIÓN REDUCTORA
•Características•Metal (dn, estado de oxidación, No electrones de valencia; No de coordinación)•Ligantes(efectos estéricos y electrónicos)
Mecanismo: cis
Existe acoplamiento reductivo en trans?
Estereoquímica?
cis
trans
intramolecular
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RE : mecanismo bimolecular