Supongamos que tiene este haluro de alquilo y necesita determinar todos los productos de una reacción de E2 cuando se trata con una base fuerte como el etóxido de sodio.
Recuerde que en las reacciones E2, primero identificaremos todos los hidrógenos β y dibujaremos los productos de eliminación basados en cada conjunto de estos hidrógenos β. En este caso, tenemos hidrógenos β en el lado derecho del grupo saliente (Br) y en los dos grupos metilo.
Entonces, un producto va a ser el alqueno donde el doble enlace está en el medio:
Por otro lado, los hidrógenos en cada grupo metilo dan el mismo alqueno ya que son equivalentes según lo confirmado por el plano de simetría y la estructura de los alquenos:
Lo interesante es que resulta que solo uno de estos dos alquenos es el producto principal. La proporción es de aproximadamente 80:20 a favor del alqueno más sustituido:
La razón de esto es la estabilidad de los alquenos. Recuerde que los alquenos más sustituidos son más estables. La adición de grupos en el doble enlace aumenta la estabilidad del alqueno:
Ahora, la comprobación de nuestros productos, podemos ver que es una mezcla de un trisustituido alqueno con un alqueno disustituido y la trisustituido alqueno es el principal producto de esta reacción de eliminación:
Por lo tanto, el alqueno más sustituido es el producto principal de la eliminación de E2 debido a su mayor estabilidad.
El químico ruso Alexander Zaitsev fue el primero en observar este patrón y la reacción lleva su nombre. La regla de Zaitsev establece que en una reacción de eliminación, el alqueno más sustituido es el producto principal.
La regla de Zaitsev no siempre se sigue en las reacciones E2.
Por ejemplo, si tratamos el mismo haluro de alquilo con una base estéricamente obstaculizada (grande / voluminosa), como por ejemplo el terc-butóxido de potasio, vemos la tendencia opuesta. El alqueno menos sustituido es el producto principal a pesar de que es menos estable.
Esto se conoce como la regla de Hoffman, que establece que si tratamos el haluro de alquilo (u otros sustratos adecuados) con una base fuerte con impedimentos estéricos, el producto principal será el alqueno menos sustituido.
La razón de esto es que es más fácil para la base voluminosa acceder a los protones que no están obstaculizados por otros carbonos.
Y debido a que los protones de los grupos metilo son más accesibles que los protones del grupo CH2, el alqueno menos sustituido se forma más rápido y es el producto principal en este caso.
Así que, para resumir, si necesita el alqueno más sustituido, use una base estéricamente no obstaculizada.
Si el alqueno sustituido por lías es el objetivo, utilice una base estéricamente obstaculizada.
Las bases con y sin obstáculos estéricos más comunes se muestran arriba.
Estas dos reglas son muy aplicables en la síntesis orgánica porque permiten controlar qué alqueno queremos sintetizar. Y estos alquenos se pueden utilizar además para preparar otros productos.
Regioselectividad de la Reacción E2
Las reglas de Zaitsev y Hoffman demuestran el principio de regioselectividad en las reacciones de eliminación.
Regioselectivo significa que la reacción produce selectivamente un regioisómero como producto principal. Los dos alquenos son regioisómeros, ya que los enlaces dobles se encuentran en regiones diferentes. Esa es una forma de recordar esto, pero también notar que los alquenos son isómeros constitucionales. Por lo tanto, la regioselectividad es la formación preferida de un isómero constitucional.