Reacción de reordenamiento

En química orgánica, una reacción de reordenamiento es una amplia clase de reacciones orgánicas en las que el esqueleto de carbono de una molécula se reorganiza para dar un isómero estructural de la molécula original. A menudo, un sustituyente se mueve de un átomo a otro en la misma molécula, por lo que estas reacciones suelen ser intramoleculares. En el siguiente ejemplo, el sustituyente R se mueve del átomo de carbono 1 al átomo de carbono 2:

También se producen reordenamientos intermoleculares.

Un reordenamiento no está bien representado por transferencias de electrones simples y discretas (representadas por flechas curvas en los textos de química orgánica). El mecanismo real del movimiento de los grupos alquilo, como en el reordenamiento de Wagner-Meerwein, probablemente implica la transferencia fluida del grupo alquilo en movimiento a lo largo de un enlace, no la ruptura y formación de enlaces iónicos. En las reacciones pericíclicas, la explicación mediante interacciones orbitales ofrece una mejor imagen que las simples transferencias discretas de electrones. Sin embargo, es posible dibujar las flechas curvas para una secuencia de transferencias de electrones discretas que den el mismo resultado que una reacción de reordenamiento, aunque esto no es necesariamente realista. En el reordenamiento alílico, la reacción es de hecho iónica.

Tres reacciones de reordenamiento clave son reordenamientos 1,2, reacciones pericíclicas y metátesis de olefinas.

1,2-reordenamientos

Un reordenamiento 1,2 es una reacción orgánica en la que un sustituyente se mueve de un átomo a otro átomo en un compuesto químico. En un cambio de 1,2, el movimiento involucra a dos átomos adyacentes, pero son posibles los movimientos en distancias más grandes. La isomerización esquelética normalmente no se encuentra en el laboratorio, pero es la base de grandes aplicaciones en las refinerías de petróleo. En general, los alcanos de cadena lineal se convierten en isómeros ramificados mediante calentamiento en presencia de un catalizador. Los ejemplos incluyen la isomerización de n-butano a isobutano y pentano a isopentano. Los alcanos altamente ramificados tienen características de combustión favorables para los motores de combustión interna.

Otros ejemplos son el reordenamiento de Wagner-Meerwein:

y el reordenamiento de Beckmann, que es relevante para la producción de ciertas medias de nailon:

Reacciones pericíclicas

Una reacción pericíclica es un tipo de reacción con la formación y ruptura de múltiples enlaces carbono-carbono en la que el estado de transición de la molécula tiene una geometría cíclica y la reacción progresa de manera concertada. Ejemplos son cambios de hidruro

y el reordenamiento de Claisen:

Metátesis de olefinas

La metátesis de olefinas es un intercambio formal de fragmentos de alquilideno en dos alquenos. Es una reacción catalítica con carbeno, o más exactamente, intermedios complejos de carbeno de metal de transición.

En este ejemplo (etenólisis), un par de compuestos vinílicos forman un nuevo alqueno simétrico con expulsión de etileno.