Posgrado
  1. Química Física  1.1. Termodinámica  1.1.1. Leyes de la Termodinámica  1.1.2. Entalpía y capacidad calorífica  1.1.3. Entropía y energía libre  1.1.4. Equilibrio de Fase  1.1.5. Termodinámica estadística  1.1.6. Ciclo termodinámico  1.1.7. Fugacidad y actividad  1.2. Química Cuántica  1.2.1. Principios de la mecánica cuántica  1.2.2. Ecuación de Schrödinger  1.2.3. Partícula en una caja  1.2.4. Operadores y valores propios  1.2.5. Orbitales atómicos  1.2.6. Teoría de orbitales moleculares  1.2.7. Teoría de perturbaciones  1.2.8. Teoría del enlace de valencia  1.2.9. Hibridación y enlace químico  1.3. Cinética química  1.3.1. Leyes de velocidad y mecanismos de reacción  1.3.2. Teoría de colisiones  1.3.3. Teoría del estado de transición  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reacciones en cadena y polimerización  1.3.6. Reacciones fotoquímicas  1.4. Mecánica estadística  1.4.1. Función de partición  1.4.2. Funciones de distribución molecular  1.4.3. Distribución de Boltzmann  1.4.4. Estadísticas de Bose–Einstein y Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopía  1.5.1. Espectroscopía Rotacional  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopía Electrónica  1.5.4. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear  1.5.5. Espectrometría de Masas  1.5.6. Espectroscopía Raman  1.5.7. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  1.6. Química de superficies y coloides  1.6.1. Isoterma de absorción  1.6.2. Tensión superficial y mojado  1.6.3. Estabilidad Coloidal  1.6.4. Catalisis  1.6.5. Emulsiones y micelas  1.7. Electroquímica  1.7.1. Ecuación de Nernst  1.7.2. Células electroquímicas  1.7.3. Conductividad y movilidad  1.7.4. Guerra  1.7.5. Celdas de combustible  1.7.6. Electrólisis
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones pericíclicas  2.2. Espectroscopia y determinación estructural  2.2.1. Espectroscopía UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopía de RMN  2.2.4. Espectrometría de Masa  2.2.5. Cristalografía de rayos X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidad y actividad óptica  2.3.2. Análisis estructural  2.3.3. Isomería geométrica  2.3.4. Estereoquímica Dinámica  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.4.2. Reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio  2.4.3. Complejos de metales de transición  2.4.4. Enlace metal-carbono  2.5. Química de polímeros  2.5.1. Mecanismo de polimerización  2.5.2. Características de los Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradable  2.5.4. Polímero conductor  2.5.5. Polímeros supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Diseño y desarrollo de fármacos  2.6.2. Farmacocinética y farmacodinámica  2.6.3. Relaciones estructura-actividad  2.6.4. Acoplamiento molecular y selección de fármacos
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Teoría del campo cristalino  3.1.2. Teoría del campo de ligandos  3.1.3. Serie espectroquímica  3.1.4. Quelación y estabilidad  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalysis por complejos organometálicos  3.2.3. Metalocenos  3.3. Química bioinorgánica  3.3.1. Metaloproteínas y enzimas  3.3.2. El rol de los metales en los sistemas biológicos  3.3.3. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  3.4. Química del estado sólido  3.4.1. Estructuras Cristalinas  3.4.2. Teoría de bandas de los sólidos  3.4.3. Superconductors  3.4.4. Defectos en el cristal  3.5. Lantánidos y Actínidos  3.5.1. Configuración electrónica en lantánidos y actínidos  3.5.2. Química de coordinación de los lantánidos  3.5.3. Propiedades Magnéticas de los Lantánidos
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Resolución  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.2.2. Difracción de rayos X  4.2.3. Espectroscopía de plasma acoplado inductivamente  4.3. Métodos electroanalíticos  4.3.1. Potenciometría  4.3.2. Voltametría  4.3.3. Colometría  4.4. Espectrometría de masas  4.4.1. Técnica de Ionización  4.4.2. Patrón de Fragmentación  4.5. Chemometría  4.5.1. Análisis multidisciplinario  4.5.2. Aprendizaje Automático en Química
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.1.1. Force fields and energy minimization  5.1.2. Simulación de Monte Carlo en simulaciones de dinámica molecular  5.2. Métodos químicos cuánticos  5.2.1. Teoría de Hartree–Fock  5.2.2. Teoría del funcional de la densidad  5.2.3. Métodos semiempíricos  5.3. Diseño computacional de fármacos  5.3.1. Alineamiento Molecular  5.3.2. Modelado QSAR  5.3.3. Tamizaje Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inhibición  6.2. Metabolismo y Bioenergética  6.2.1. Glicólisis  6.2.2. Ciclo del ácido cítrico  6.2.3. Cadena de transporte de electrones  6.3. Biología Molecular  6.3.1. Replicación y reparación del ADN  6.3.2. La síntesis de proteínas  6.3.3. Regulación Génica  6.4. Bioquímica Estructural  6.4.1. Plegado de proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efecto invernadero  7.1.2. Agotamiento del ozono  7.1.3. Contaminantes del aire y humo  7.2. Química del Agua  7.2.1. pH y dureza del agua  7.2.2. Tratamiento de aguas residuales  7.2.3. Química Acuática  7.3. Química del Suelo  7.3.1. Contaminación por metales pesados  7.3.2. pH del Suelo y Amortiguación  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicología y Seguridad Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Evaluación de Riesgos en Toxicología y Seguridad Química en Química Ambiental  7.4.3. Efectos de los contaminantes en el medio ambiente

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Reacciones de reordenamiento


Las reacciones de reordenamiento son una parte interesante y esencial de la química orgánica. Involucran el movimiento de átomos o grupos dentro de una molécula, lo que lleva a la reorganización estructural de la molécula. Este tipo de reacción química juega un papel importante en la química sintética y los procesos biológicos. Comprender las reacciones de reordenamiento puede ayudar a los químicos a diseñar nuevos compuestos, estudiar mecanismos de reacción y dilucidar vías metabólicas.

Bases de las reacciones de reordenamiento

Las reacciones de reordenamiento se caracterizan por la migración de un átomo o grupo de una posición a otra dentro de la misma molécula. La transformación generalmente resulta en la formación de un isómero del compuesto original. Estas reacciones a menudo son impulsadas por la formación de intermedios o productos más estables, tales como carbocationes o radicales más estables. En general, pueden proceder a través de vías coordinadas o involucrar intermedios discretos.

Mecanismo y consideraciones energéticas

En las reacciones de reordenamiento, el mecanismo de reacción implica la transferencia de átomos o grupos, procediendo a través de estados de transición y estados intermedios. Los diagramas de energía de estas reacciones muestran los cambios de energía que ocurren durante la reacción. Los reordenamientos generalmente intentan disminuir la energía total de la molécula, conduciendo a un producto más estable.

R-CH-CH₃ → R-CH₂-CH₂ (Ejemplo de reordenamiento que resulta en estados primarios y secundarios más estables)

Tipos de reacciones de reordenamiento

Existen muchos tipos de reacciones de reordenamiento vistas en química orgánica. Algunos tipos importantes se detallan a continuación:

1. Reordenamiento de Wagner–Meerwein

El reordenamiento de Wagner–Meerwein implica la migración de un grupo alquilo o un átomo de hidrógeno con un par de electrones solitarios de un sitio a otro dentro del intermedio de carbocatión, que se estabiliza a través de esta migración:

(attributes omitted for simplicity)

 [Reordenamiento de Wagner–Meerwein]

   CH₃-CH₂-CH⁺-R → CH₃-CH-CH₂-R⁺

 Este reordenamiento generalmente mueve el centro catiónico a una posición más estable:
 
 1. Reordenamiento: CH₃-C⁺(CH₃)(H) → (CH₃)₃C⁺
CH₃-CH₂-CH⁺-R CH₃-CH-CH₂-R⁺ (Reordenamiento)

2. Reordenamiento de Beckmann

El reordenamiento de Beckmann convierte oximas en amidas. Esta reacción procede a través de la migración del grupo alquilo o arilo de nitrógeno a oxígeno, formando un nuevo enlace carbono-nitrógeno. Este reordenamiento involucra:

   R-CO-CH=NOH → R-CO-NH-CH₂

Por ejemplo, la reacción de la oxima de ciclohexanona forma una lactama:

   C₆H₁₀-N=OH → ε-caprolactama
R-CO-CH=NOH R-CO-NH-CH₂

3. Reordenamiento de Claisen

El reordenamiento de Claisen es un ejemplo de un reordenamiento [3,3]-sigmatrópico. Involucra la conversión de éteres de vinilo de alilo en compuestos carbonílicos insaturados. El reordenamiento aromático de Claisen sigue un proceso similar.

   RCH=CH-CH₂-O-CH₂-CH=CH₂ → RCH=CH-CO-CH₂-CH=CH₂
RCH=CH-CH₂-O-CH₂-CH=CH₂ RCH=CH-CO-CH₂-CH=CH₂

Factores que afectan las reacciones de reordenamiento

Hay varios factores importantes que afectan las reacciones de reordenamiento. Comprenderlos puede ayudar a predecir y controlar estas reacciones:

Estabilidad de los productos intermedios

Las tendencias de reordenamiento generalmente se correlacionan con la obtención de un intermedio más estable, como un carbocatión terciario sobre un carbocatión secundario o primario. Por ejemplo, en el reordenamiento de Wagner–Meerwein, el carbocatión a menudo se desplaza para proporcionar más sustituyentes en el sitio catiónico.

Efectos estéricos y electrónicos

La obstrucción estérica y los efectos electrónicos también afectan las reacciones de reordenamiento. Los grupos voluminosos o los grupos donantes/atractores de electrones pueden facilitar o dificultar los reordenamientos, dependiendo de si estabilizan o desestabilizan los estados de transición o intermedios.

Condiciones de reacción

La temperatura, los catalizadores y los solventes pueden afectar significativamente el mecanismo y la eficiencia de las reacciones de reordenamiento. Las temperaturas más altas a menudo favorecen las vías coordinadas, mientras que los catalizadores pueden estabilizar los intermedios, reduciendo la energía de activación.

Ejemplos de reacciones de reordenamiento en la naturaleza y la síntesis

Procesos biológicos

Las vías biosintéticas naturales a menudo involucran reacciones de reordenamiento. Por ejemplo, la biosíntesis de esteroides involucra varios pasos importantes de reordenamiento que alteran las estructuras del marco para producir moléculas policíclicas complejas.

Aplicaciones sintéticas

En la química orgánica sintética, las reacciones de reordenamiento se utilizan para modificar estratégicamente estructuras moleculares o introducir grupos funcionales en regiones específicas del compuesto.

Por ejemplo, el proceso de reordenar alquinos para formar cetonas se emplea inteligentemente en la industria para la síntesis de productos farmacéuticos y polímeros.

Conclusión

Las reacciones de reordenamiento son una de las herramientas más versátiles en la caja de herramientas del químico orgánico. Proporcionan rutas para crear nuevas estructuras, mejorar la estabilidad y predecir la reactividad de las moléculas orgánicas. Dominar estas reacciones revela una comprensión de la dinámica estructural, las conformaciones electrónicas favorables y las estructuras moleculares únicas.


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