Appunti di Lezione di Chimica Organica Parte 2

Reattività degli esteri solfonati

I tosilati (R-OTs) e i mesilati alchilici (R-OMs) hanno circa la stessa reattività degli alogenuri alchilici.

Infatti i bromuri, ioduri e cloruri erano dei buoni gruppi uscenti.

Hanno la stessa reattività dei bromuri alchilici: R-OTs = R-OMs = R-Br.

Se sono dei buoni gruppi uscenti, possono dare le stesse reazioni che davano gli alogenuri alchilici.

Subiscono reazioni di sostituzione ed eliminazione: alcol, sostituzione, trasformato in SN2, un tosilato viene attaccato dal nucleofilo. 13 Eliminazione - base ingombrante F- 2Hl strappa.

Trifluorometansolfonato

L’estere è molto reattivo: triflato > è la base coniugata di un acido forte (pKa = -15).

C’è la stabilizzazione della base coniugata dovuta a residui di carica opposta perché ha tre atomi di fluoro.

Si usano le anidridi (derivano dalla condensazione di due molecole acide): base per tamponare triflato, acido triflico, l’anidride triflica, triflati, anidridi >.

Agenti alchilanti

Sono dei reagenti che sono in grado di trasferire un gruppo alchilico a un nucleofilo.

Un alogenuro alchilico è un buon agente alchilante perché reagisce anche velocemente.

Sono esteri dove sono coinvolti acidi forti inorganici.

Solfato dimetile = agente forte alchilante.

Reazioni degli alcoli con SOCl2, cloruro di tionile

Un alcol si vuole convertirlo in cloruro, lo si tratta con il cloruro di tionile: tampona > acido, alcol, cloruro.

Meccanismo: ORCHEHE.si? clsRCHzo--st-ce- sthe00 "R-CHrjjs-cl.CI HaRatio S ce>> +--- è reso stato il uscente gruppo miglior.

SOCl2 trasforma il gruppo ossidrilico dell’alcol in un buon gruppo uscente e, contemporaneamente, fornisce il cloruro nucleofilo.

Reazioni degli alcoli con PBr3

Si trasforma l’alcol nel bromuro.

Un metodo analogo per preparare R-Br fa uso di tribromuro di fosforo (SOBr2 è estremamente instabile quindi si utilizza un altro reagente).

Il tribromuro di fosforo può essere utilizzato con gruppi sensibili agli acidi (come con doppi legami).

È molto meno probabile che ci siano riassestamenti (come invece succede con HBr).

Meccanismo: l’alcol attacca direttamente il fosforo, ed esce un bromuro. Il bromuro attacca il carbonio dell’alcol, ed esce il gruppo uscente.

Riassunto dei metodi per la conversione R-OH alcol in R-X alogenuro

• Reazione con alogenuri d’idrogeno (HX) = si usa un acido forte e quindi sono probabili prodotti di riassestamento.
• Formazione di esteri solfonati seguita da SN2 con uno ione alogenuro = tosilati, mesilati e triflati.
• Reazione con SOCl2 o PBr3 primari.

Primari

Riassunto dei metodi per la conversione R-OH alcol in R-X alogenuro.

• SOCl2 (migliore).
• HBr o PBr3 = l’utilizzo di PBr3 evita condizioni di reazione estremamente acide e/o riassestamenti, quindi meglio utilizzare PBr3.
• HI o KI con H3PO4 secondari.

Secondari

Riassunto dei metodi per la conversione R-OH alcol in R-X alogenuro.

• SOCl2 o PBr3 (se l’alcol non deve essere ingombrato sul carbonio in beta).
• HBr (aumenta il rischio di trasposizioni).
• Funziona bene anche il metodo dell’estere solfonato seguito da SN2 con uno ione alogenuro (meglio in solvente polare aprotico, perché gli anioni in solventi aprotici non sono ben solvatati e quindi è più nucleofilo) terziari.

Terziari

Riassunto dei metodi per la conversione R-OH alcol in R-X alogenuro.

• Per gli alcoli terziari la reazione con alogenuri d’idrogeno (HCl, HBr, HI) è efficace.
• Il metodo dell’estere solfonato non funziona perché i derivati degli alcoli terziari non subiscono reazioni con meccanismo SN2.

Semireazioni e numero di ossidazione

Ossidazione: una reazione in cui si perdono elettroni.

Riduzione: una reazione in cui si guadagnano elettroni.

Ogni ossidazione deve essere accompagnata da una riduzione (e viceversa).

Semireazione: la parte di ossidazione o riduzione ma non entrambe, è una delle due parti.

Numero formale di ossidazione

1. Ogni legame semplice contribuisce al numero di ossidazione formale con +1 all’atomo meno elettronegativo e -1 all’atomo più elettronegativo (perché prende gli elettroni).

Un legame doppio contribuisce al numero di numero di ossidazione formale con +2 all’atomo meno elettronegativo e -2 all’atomo più elettronegativo.

Legami tra atomi uguali contribuiscono 0.

2. Si sommano i contributi di tutti i legami assegnando così all’atomo un numero di ossidazione formale.

3. Considerare gli atomi che cambiano numero di ossidazione.

Differenza positiva = ossidazione.

Differenza negativa = riduzione.

Non c’è differenza = elettroneutra +7+100 -1 -1 -1 -1 o O è una reazione di ossidazione.

Agenti ossidanti e riducenti

Se un composto organico è ossidato, il reagente che promuove la reazione è un agente ossidante. Quindi il reagente ossida e intanto si riduce.

Se un composto organico è ridotto, il reagente che promuove la reazione è un agente riducente. Quindi il reagente riduce e intanto si ossida.

Ossidazione di alcoli ad aldeidi e chetoni

Reagenti a base di Cr+6 sono efficaci nel promuovere la conversione di alcoli in composti carbonilici. È avvenuta 0 stato -12 stato >+1 reazione di ossidazione j -O -1 ◦ chetone secondario, alcol 0OH, è c' diventa H -12 V. D. = N.0.IO.

Questa reazione è specifica per il gruppo ossidrile, infatti non tocca il doppio legame.

Gli alcoli primari reagiscono a dare aldeidi, ma, se è presente acqua, le aldeidi sono ossidate ulteriormente perché rimane > "un stato -13 stato -7 +2 aldeide -11 +1-20 o li si non ferma perdono si rimane solo H aldeide ad > va fino > carbossilico acido.

Questo succede perché H2O provoca la formazione dell’aldeide idrata che possono così essere ossidate come un alcol secondario. Ossidato viene >.

Quindi: secondari = chetoni.

Primari = aldeidi e poi acido carbossilico, ma non si riesce a fermarsi ad aldeide.

PPC, il composto che è in grado di fermare l’ossidazione ad aldeide è il un solvente organico e quindi privo di acqua piridinio clorocromato complessata è controione > rDA: alcol aldeide. È in assenza di acqua.

Gli alcoli terziari non possono venire ossidati, perché servirebbe un legame in più per fare il doppio legame con l’ossigeno.

Quindi il carbonio alfa deve avere almeno legato un idrogeno.

Meccanismo delle ossidazioni con Cr(VI)

Il primo stadio della reazione coinvolge uno spostamento di acqua catalizzato da acidi: viene acqua eliminata, alcol nucleofilo, cronico acido cromico estere_- -eliminazione.

Dopo la protonazione, avviene una (E2): protonata forma estere cromico de La" \ chetone fosse se non C / acqua > poteva stato non / catalizza una 3- EumlA / avvenire B- eliminazione ≤.

Ossidazione di alcoli primari ad acidi carbossilici

Oltre al metodo utilizzato sopra, si può utilizzare permanganato di potassio (KMnO4) in soluzione alcalina, nel caso si voglia lavorare in ambiente basico.

Formazione dell’idrata aldeide > per serve è l’acqua c' primario acidificare > alcol aldeide acido carbossilico.

Passa subito a acido carbossilico, non riesce a isolare l’aldeide.

0O 0 Non è una reazione di +20o ossidoriduzione, perché non cambia ° o il numero di ossidazione +1 +1 o+2 +2.

Ossidazione dei tioli

Diversamente dagli alcoli, ad ossidarsi è lo zolfo e non il carbonio che lega il gruppo alcolico.

Quindi lo zolfo cambia numero di ossidazione +2+7◦ + 2 +5 Cris.

Sono considerati con la stessa elettronegatività.

Vari agenti ossidanti possono essere utilizzati per preparare acidi solfonici da tioli o disolfuri, tra cui l’acido nitrico.

Si può utilizzare anche KMnO4.

I disolfuri si possono preparare per ossidazione dei tioli con Br2, I2 in ambiente basico, o lasciandoli semplicemente all’aria (O2).

Basico -7 in ambiente con :- ' si ossida Br a con: solfuri, glicoli, epossidi, eteri, e di chimica la.

Sintesi degli eteri di Williamson

Certi eteri (non tutti) possono essere preparati da alogenuri alchilici e alcoli (tramite trasformazione in alcossidi): alcossido, base, alcol forte, secondario, alogenuro.

I solfuri possono essere preparati in modo analogo.

Si può usare la soda tal, pKa -14, solfuri, tiolato, tiosilato.

Alcol + base forte —> alcossido + alogenuro alchilico —> etere.

Lo stadio chiave è una reazione SN2, che è soggetta a tutte le limitazioni inerenti a questo meccanismo, quindi si fa fatica a far reagire un alogenuro terziario.

Si possono applicare due diversi approcci sintetici: CH } CHSCHZ si lo ottiene CH CHZ CH> } composto stesso.

La combinazione migliore è quella che prevede l’utilizzo dell’alogenuro alchilico (o solfonato) più reattivo.

Perché si vuole scegliere la reazione che viene di più, essendo più reattiva.

Quindi si sceglie un alogenuro alchilico primario.

Gli alogenuri arilici non danno SN2.

È questa quella giusta.

Alcossimercuriazione-riduzione degli alcheni

Questa è una variante della reazione di ossimercuriazione-riduzione (che serviva per convertire un alchene in alcol) in cui si utilizza un alcol al posto di acqua.

Acqua nucleofilo, alcol -_ etere.

Alchene —> alcol —> etere.

Da alcol a eteri

Si possono utilizzare alcoli terziari con acidi diluiti in solventi alcolici (solvolisi, SN1).

Perché si sfrutta l’SN1, quindi si utilizza un alcol terziario, l’acido protona il gruppo alcolico e lo rende un migliore gruppo alcolico. Etere solvolisi ' reagente è anche alcol il solvente.

L’alcol in eccesso non deve poter formare (o deve formare molto lentamente) un carbocatione, perché se no possono avvenire reazioni collaterali.

Può venire protonato dall’acido e dare il carbocatione terziario Htldaltzsoa CH CH) }> }/Hsc I" 1IIC, CHCHfCheC- CHCHf'CH >> - }- -- }} -È 1 Isett OCHH- }+ ..CH H ' alcol C' l' +E} ( 0h2 abbondanza HIN -1 }.

Ossidazione degli alcheni

Gli acidi perossicarbossilici (o peracidi) ossidano gli alcheni direttamente ad epossidi (eteri ciclici): perossilico ponte epossido acido per acido alcheni carbossilico benzoico cloroperossm / acido -.

Alcheni + peracidi —> epossido + acido carbossilico.

Meccanismo: ipotizzate un meccanismo a più stadi (che non è quello reale).

Spacca il 251 perossilico - ponte formazione di un carbocatione uscente gruppo f- attacco nucleofilo carbossilato è debole base una = "buon gruppo uscente deprotonato viene dal carbossilato è forma attaccato l’epossido intramolecolare protonato equilibrio spostato a destra.

Il meccanismo effettivo è concertato: 2y.

La reazione è una addizione syn stereospecifica.

L’epossido si forma sotto o sopra il piano, quindi non si formano tutti gli stereoisomeri.

Trans trans hanno conformazioni opposte, cis cis.

Ciclizzazione delle aloidrine

Gli epossidi si possono preparare anche attraverso il trattamento di una aloidrina con basi.

Soda una reazione intramol .. bene quindi va.

Meccanismo: aloidrina epossido.

Il meccanismo di formazione delle aloidrine prevede un attacco da retro (SN2): posizionanosi anti in.

Essendoci un legame C—C semplice può avvenire la rotazione del legame.

Le aloidrine derivanti da composti ciclici, per poter formare l’epossido, devono essere in grado di assumere la disposizione anti attraverso un cambiamento conformazionale: composto più stabile, compito.

Tramite l’inversione della sedia, riescono ad essere in anti.

Reattività degli eteri

Sono poco reattivi, infatti li usiamo come solventi in chimica organica.

Gli eteri non reagiscono con nucleofili, per dare SN2, per la stessa ragione per cui gli alcoli non reagiscono, perché OH- è un pessimo gruppo uscente allora anche RO- è un pessimo gruppo uscente. Base forte.

Scissione degli eteri

Si possono trattare gli eteri con acidi alogenidrici (HI o HBr), scaldando molto, si riesce a scindere l’etere in alcol e alogenuro alchilico.

Meccanismo: protona acido ossigeno dell’etere è SN2, esce alcol.

Gli eteri con gruppi alchilici terziari reagiscono in condizioni più blande (HI o HBr diluiti o CF3COOH). Acidi diluiti, trifluoro acetico protona si ponte etereo il forma un si si deprotona ~ carbocatione con CF COOH> terziario.

È una classica SN1.

Con CF3COOH prevale E1, base poco nucleofila rispetto lo ioduro.

> Scissione degli eteri ROH + HX.

Confronto tra e si protona ossigeno l' protona si gruppo ossidrilico etereo ponte delle diventa miglior gruppo uscente gruppo alcol e uscente.

Entrambi portano alla formazione di un alogenuro alchilico.

Da una parte c’è l’acqua e dall’altra l’alcol.

Carbocatione si forma il alogeno l' entrava poi e ( ) Sri.

Apertura degli epossidi in condizioni basiche

Gli epossidi possono essere aperti con nucleofili.

Voglio che un nucleofilo reagisca con un alchene, ma non dovrebbe essere possibile perché il nucleofilo è il doppio legame dell’alchene.

Però possiamo convertire un alchene in un epossido, e quindi poi il doppio legame reagisce con il nucleofilo.

L’epossido è molto tensionato e quindi non vede l’ora di aprirsi.

Quindi basta avere un nucleofilo per farlo aprire. È alcol non gruppo > abbiamo abbastanza nucleofilo due ossidrilico nucleofilo funzionali gruppi etere.

Questo funziona bene per eteri ciclici fino a 4 termini, ma gli eteri aciclici e gli eteri ciclici ≥ 5 termini non reagiscono con nucleofili perché non c’è abbastanza tensione di anello.

Meccanismo: protonazione del O - da altro alcanolato - e meno.

Stereochimica: ingombrante retro meno alchilsost) da attacco ( > alcolato =.

In un solo passaggio avviene una reazione SN2 (c’è inversione di configurazione) dove si attacca il nucleofilo e esce il gruppo uscente.

Per epossidi asimmetrici (diversamente sostituiti ai due C), il nucleofilo preferisce attaccare il carbonio meno ingombrato, in ambiente basico.

All’azoto si possono utilizzare molti nucleofili (-OH, -OR, -SR, NH3, -CN, RMgX, -H).

c' ANUR all’ossigeno alcolati ' Grignard "alc sono nucleofili.

Si possono sintetizzare vari composti: attaccare possono e epossidi gli nitrile idrossitioetere glicole alcol idruro con alcolamminoetere quelli Grignard ' con infisso.

Apertura degli epossidi in condizioni acide

Succede l’opposto perché il nucleofilo attacca il carbonio più alchilsostituito.

Il primo passaggio in ambiente acido è la protonazione dell’atomo di ossigeno, e quindi si avrà un epossido protonato.

Quindi si attacca il carbonio più alchilsostituito perché la carica positiva sta meglio lì.

Più alchilsost[ acida catalisi alcol? Nucleofilo, perché nucl forma si proto l' nato etere è più che nucleofilo partenza di etere dell’.

Epossido protonato = serve per aprirlo un nucleofilo forte (alcanolato).

Epossido protonato = basta un alcol (nucleofilo più debole).

La tensione d’anello fa in modo che questa rottura avvenga in condizioni più blande di quelle di un etere normale.

Meccanismo: St si attacca qui Nu -il è protonato alcol acido dall' protonato epossido proto alcol nato all’ da epossido l' H.

Se si ha un epossido con un carbonio terziario (senza H) e con un carbonio primario (ha 2H) = si ha, in maniera regioselettiva, la formazione di un prodotto principale.

Se si ha invece un carbonio secondario e un carbonio primario = si ha una miscela di prodotti: il nucleofilo attacca meglio il carbonio primario, > perché siamo in ambiente acido.

Meno sostituito = ambiente basico.

Più sostituito = ambiente acido.

Dal punto di vista stereochimico, l’attacco del nucleofilo avviene con inversione di configurazione: noi davanti etereo > ponte il attacco nucleofilo >- da retro nucleofilo > dioli trans.

(È un esempio di