Concetti Chiave
- I sostituenti attivanti tendono a favorire l'orientamento orto-para, mentre i disattivanti generalmente orientano in posizione meta, eccetto gli alogeni.
- Nei sostituenti orto e para, la carica positiva si stabilizza su un carbonio terziario, risultando in una conformazione più favorevole rispetto ai carboni secondari dell'attacco meta.
- I gruppi come -F, -OH e -NH2, dotati di doppietti elettronici, aumentano la stabilità del carbocatione grazie a una forma di risonanza aggiuntiva.
- L'attacco in meta presenta meno forme di risonanza, riducendo la stabilità rispetto agli attacchi orto e para.
- La stabilità dei carbocationi è influenzata dalla possibilità di stabilizzare la carica positiva attraverso risonanza, evidenziando l'importanza dei sostituenti nei meccanismi di reazione.
Quali sono i sostituenti e l'orientamento?
Generalmente:
• sostituenti attivanti sono orto-para orientanti
• sostituenti disattivanti sono meta orientanti (ad eccezione degli alogeni). Il ragionamento è la stabilità relativa, si va verso l'orientamento più stabile.
I gruppi orto-para orientati
Nell’attacco orto e para del sostituente, una delle tre forme di risonanza, quella tratteggiata, presenta la carica positiva sul C a cui è attaccato il gruppo metile: questo è un C terziario, questa è quindi una conformazione più stabile di tutte le altre dove la carica positiva è su C secondari. Nell’attacco meta non c’è nessuna possibile forma di risonanza in cui la carica può essere su un C terziario, ma solo su C secondari. Di conseguenza, la maggior parte delle molecole che si formeranno con l’addizione elettrofila di questo tipo di sostituenti daranno luogo a molecole con sostituenti in posizione orto e para.
Effetto dei gruppi con doppietti
Addirittura, se consideriamo come sostituenti i gruppi -F, - OH e -NH2, che hanno tutti almeno un doppietto elettronico libero, si aggiunge una forma di risonanza che porta la carica positiva fino al sostituente: c'è quindi una forma di risonanza in più che aumenta la stabilità, mentre l’attacco in meta ha solo 3 forme di risonanza; in generale, per i gruppi che possiedono doppietti elettronici, la stabilità del carbocatione è quindi dovuta a una forma di risonanza in più.
Domande da interrogazione
- Qual è la relazione tra i sostituenti attivanti e disattivanti e il loro orientamento?
- Perché i gruppi orto-para orientati sono più stabili rispetto a quelli meta orientati?
- Qual è l'effetto dei gruppi con doppietti elettronici sulla stabilità del carbocatione?
I sostituenti attivanti sono generalmente orto-para orientanti, mentre i sostituenti disattivanti sono meta orientanti, eccetto gli alogeni. Questo è legato alla stabilità relativa delle conformazioni, che favorisce l'orientamento più stabile.
Nell'attacco orto e para, la carica positiva si trova su un carbonio terziario, che è più stabile rispetto ai carboni secondari presenti nell'attacco meta, dove non esiste una forma di risonanza che stabilizzi la carica.
I gruppi come -F, -OH e -NH2, che possiedono doppietti elettronici, offrono una forma di risonanza aggiuntiva che aumenta la stabilità del carbocatione, rendendo l'attacco orto e para ancora più favorevole rispetto a quello meta.
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