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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Mecanismo de reacción


En química orgánica, entender las vías y procesos de las reacciones es crucial para dominar la disciplina. Los mecanismos de reacción proporcionan una explicación detallada y paso a paso de cómo los reactivos se transforman en productos. Esto incluye la ruptura y formación de enlaces, el movimiento de electrones, y la disposición de los átomos a lo largo del proceso. Los mecanismos no solo revelan la secuencia de transformaciones, sino que también muestran cómo la forma en que ocurren las reacciones está fuertemente influenciada por la estructura y la energía de las moléculas.

Introducción a los mecanismos de reacción

El mecanismo de reacción explica en detalle lo que ocurre en cada paso de una reacción química. Revela los tipos de especies químicas involucradas, incluyendo intermediarios y estados de transición. Mientras las ecuaciones químicas equilibradas aportan información sobre la estequiometría de la reacción, los mecanismos proporcionan una comprensión más profunda de los cambios moleculares que ocurren.

Componentes del mecanismo de reacción

Los mecanismos se componen de varios componentes fundamentales:

  • Reactivos: Las moléculas iniciales que sufren un cambio.
  • Productos: Los compuestos finales formados después de completar una reacción.
  • Intermediarios: Especies que aparecen en el mecanismo de reacción pero no en la ecuación general de la reacción. A menudo son altamente inestables y existen solo de manera transitoria.
  • Estados de transición: Estados de alta energía a través de los cuales pasan los reactivos para formar productos. Estos no pueden ser separados.
  • Intermedios de reacción: Moléculas o iones que se forman en un paso y se consumen en el siguiente paso de un mecanismo de reacción.

Tipos de mecanismos de reacción

Existen diversos mecanismos de reacción en química orgánica. Aquí exploramos algunos de los tipos comunes:

Reacciones de sustitución

En las reacciones de sustitución, un átomo o grupo de átomos en una molécula es reemplazado por otro átomo o grupo. Hay dos mecanismos principales de reacciones de sustitución:

1. Mecanismo SN1

El mecanismo SN1 (sustitución nucleofílica unimolecular) procede a través de un proceso de dos pasos:

RL → R+ (carbocatión) + L-

El carbocatión es luego atacado por un nucleófilo para formar el producto:

R+ + Nuc: → R-Nuc

Representación visual:

RL (R+ + L-) lento Rápido R-Nuc

El paso determinante de la velocidad es la formación del carbocatión, y este mecanismo es favorecido en disolventes próticos polares que estabilizan los aniones. Los carbonos terciarios suelen sufrir reacciones SN1.

2. Mecanismo SN2

El mecanismo SN2 (sustitución nucleofílica bimolecular) procede a través de un paso coordinado único:

Nuc: + RL → Nuc-R + L

Representación visual:

Nuces: RL Ataque desde atrás Nuc-R + L

El nucleófilo ataca al carbono electrofílico desde la dirección opuesta al grupo saliente, causando una inversión de la configuración. Este mecanismo es preferido por nucleófilos fuertes y ocurre más fácilmente en carbonos primarios.

Reacciones de eliminación

Las reacciones de eliminación implican la eliminación de átomos o grupos de una molécula, resultando frecuentemente en la formación de un doble enlace. Hay dos tipos principales de mecanismos de eliminación:

1. Mecanismo E1

El mecanismo E1 (eliminación unimolecular) procede a través de un proceso de dos pasos que involucra la formación de un intermediario carbocatión:

RL → R+ + L-

Después:

R+ → Alqueno + H+

Representación visual:

RL (R+) lento alqueno + H+

El mecanismo E1 es similar al SN1, que ocurre con sustratos terciarios donde es posible la formación de un carbocatión estable.

2. Mecanismo E2

El mecanismo E2 (eliminación bimolecular) ocurre en un solo paso coordinado:

Base: + RL → Alqueno + BaseH + L

Representación visual:

Base: RL Abstracción de protón alqueno + BaseH + L

Una base fuerte elimina un protón, y el grupo saliente se va simultáneamente, formando un doble enlace. El mecanismo E2 es favorecido por bases fuertes y grupos salientes voluminosos, y a menudo ocurre en posiciones de carbono secundarias y terciarias.

Reacciones de adición

Las reacciones de adición implican la ruptura de enlaces múltiples y la adición de nuevos átomos o grupos. El mecanismo puede variar dependiendo de los reactivos y las condiciones.

1. Adición electrofílica

En esta reacción, un electrófilo se agrega a un enlace pi, generalmente el de un alqueno:

C=C + X- → C-CX

El electrófilo, usualmente un ácido (p. ej., HBr, HCl), primero ataca el enlace pi rico en electrones, resultando en la formación de un carbocatión seguido de la adición del nucleófilo.

2. Adición nucleofílica

Ocurre en carbonilos donde un nucleófilo ataca el carbono del oxígeno de doble enlace:

O=C + Nuc: → HO-C-Nuc

Este mecanismo es prevalente en reacciones de cetonas y aldehídos, donde el nucleófilo puede atacar al carbono parcialmente positivo del grupo carbonilo.

Conclusión

Entender los mecanismos de reacción es esencial para explicar cómo y por qué ocurren las reacciones en química orgánica. Estas vías detalladas proporcionan información más allá del simple reordenamiento de átomos, revelando los intermedios esenciales y los cambios de energía involucrados. El dominio de los mecanismos de reacción permite a los químicos manipular reacciones hacia resultados deseados, predecir productos y entender reacciones secundarias.


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