La alquilación es una reacción química fundamental en la química orgánica que consiste en la transferencia de un grupo alquilo. Este grupo puede transferirse como un carbocatión, un radical libre, un carbanión o un carbeno (o sus equivalentes). Los reactivos utilizados para llevar a cabo este proceso se denominan agentes alquilantes.
Agentes Alquilantes Nucleofílicos
Los agentes alquilantes nucleofílicos suministran el equivalente de un anión alquilo (carbanión). Este anión ataca a un electrófilo, formando un nuevo enlace covalente entre el grupo alquilo y el electrófilo. Un ejemplo común es el uso de compuestos organometálicos, como los reactivos de Grignard (organomagnesio), organolitios, organocobre y organosodio. Estos compuestos suelen añadirse a un átomo de carbono deficiente en electrones, como en un grupo carbonilo.
A través del mecanismo SN2, los agentes nucleofílicos pueden desplazar sustituyentes de haluro en un átomo de carbono. Con la ayuda de un catalizador, también pueden alquilar haluros de alquilo y arilo, como ocurre en los acoplamientos de Suzuki.
Alquilación por Electrófilos de Carbono
C-Alquilación
La C-alquilación es un proceso esencial para la formación de enlaces carbono-carbono. En la industria petroquímica, se utiliza para convertir alquenos de bajo peso molecular en componentes de gasolina de alto octanaje. Además, especies ricas en electrones, como los fenoles, se alquilan comúnmente para producir surfactantes como los alquilbencenos lineales (LAS) o antioxidantes como los fenoles butilados (BHT).
Este proceso puede lograrse mediante catalizadores ácidos como el Amberlyst o ácidos de Lewis como el aluminio. A escala de laboratorio, la reacción de Friedel-Crafts utiliza haluros de alquilo catalizados por tricloruro de aluminio, aunque este método es menos común industrialmente debido al costo de los haluros.
N-, P- y S-Alquilación
La alquilación de aminas, fósforos y azufres es crucial para la creación de enlaces carbono-nitrógeno, carbono-fósforo y carbono-azufre. Las aminas se alquilan fácilmente, siguiendo el orden de reactividad: amina terciaria < amina secundaria < amina primaria. Los haluros de alquilo son agentes típicos, aunque la química verde promueve el uso de alcohols y la hidroaminación.
En la reacción de Menshutkin, una amina terciaria se convierte en una sal de amonio cuaternario mediante la reacción con un haluro de alquilo. Procesos similares ocurren con las fosfinas terciarias, resultando en sales de fosfonio.
O-Alquilación
Los alcoholes se alquilan para producir éteres. Este proceso es fundamental en la síntesis orgánica.
Cuando el agente alquilante es un haluro de alquilo, la conversión se conoce como la síntesis de éteres de Williamson. Los alcoholes también pueden actuar como agentes alquilantes en presencia de catalizadores ácidos. Por ejemplo, la la alquilación de fenoles es particularmente sencilla y se ve favorecida por la baja cantidad de reacciones competitivas.
Adición Oxidativa a Metales
En el proceso de adición oxidativa, metales de baja valencia reaccionan con agentes alquilantes para producir alquilos metálicos. Este paso es fundamental en el proceso Cativa para la síntesis de ácido acético a partir de yoduro de metilo, así como en diversas reacciones de acoplamiento cruzado.
