Reazioni organiche

Elettrofile: composti poveri di elettroni (acidi di Lewis)

Nuclofili: composti ricchi di elettroni (basi di Lewis)

REAZIONI DEGLI ALCANI

poco reattivi a basse temperature

COMBUSTIONE

CH₄ (g) + 13/2 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O

SOSTITUZIONE

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

DEIDROGENAZIONE

C₂H₆ → CH₂ = CH₂ + H₂

Cr₂O₃

Si ottengono idrocarburi insaturi mediante rimozione di atomi di H

REAZIONI DEGLI ALCHENI E ALCHINI

Le principali sono addizioni per rottura del legame π che è meno stabile.

IDROGENAZIONE (rottura della disidratazione) per ottenere alcani

CH₂ = CH – CH₂ + H₂ → CH₃ – CH₂ – CH₃

Pt

ALOGENAZIONE

CH₂ = CH – CH₂ – CH₃ + Br₂ → CH₂

Br

Br

Pt

ADDIZIONE ELETTROFILA

H₂C = CH₂ + HCl →

HC₂C – CH₂

H

Cl

L'alchene viene considerato nucleofilo per via del doppio legame pronto a cedere

L'addizione elettrofila di 2 stadi:

1. addizione dell'elettrofile all'alchene
2. addizione del nucleofilo al nuovo elettrofile

V^1° < V^2°

H₂C = CH₂ + H⁺ ⇌ HC₂C – CH₂

H

CE – Cl

1^º stadio

2^º stadio

Elettrofilo: composti poveri di elettroni (acidi di Lewis)

Nucleofilo: composti ricchi di elettroni (basi di Lewis)

REAZIONI DEGLI ALCANI

Poco reattivi a bassa temperatura

COMBUSTIONE

CH₄ (g) + 13/2 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O

SOSTITUZIONE

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

DEIDROGENAZIONE

C₂H₆ → CH₂ = CH₂ + H₂Cr₂O₃

Si ottengono idrocarburi insaturi mediante rimozione di atomi di H

REAZIONI DEGLI ALCCHENI E ALCHINI

Le principali sono addizioni per rottura del legame π che è meno stabile.

IDROGENAZIONE (rottura della deidrogenazione) per ottenere alcani

CH₂ = CH + H₂ → C₂H₄Pt → CH₃–CH₂–CH₃

ALOGENAZIONE

CH₂ = CH – CH₂ – CH₃ + Br₂ →CH₂ – CH – CH₂ – CH₃Br – Br

ADDIZIONE ELETTROFILA

H₂C = CH₂ + HCl →H – ClH₂C – CH₂

L'alchene viene considerato nucleofilo per via del doppio legame pronto a cedere

L'addizione elettrofila ha 2 stadi:

1. addizione dell'elettrofilo all'alchene
2. addizione del nucleofilo al nuovo elettrofilo

V₁^o < V₂^o

H₂C = CH₂ + H⁺ ⇄ H₂C – CH₂1^o stadio

H – Cl → H₂C – CH₂Cl – H₂C – CH₂2^o stadio

In un alchene l'elettrofilo si addiziona sempre al C che contiene più atomi di H. In caso di stesso numero sull'atomo C, si postano gli H ed al C delegato.

L'addizione elettrofila si realizza solo se il nucleofilo è forte o mediocre (acqua lenta).

REAZIONI AROMATICHE

SOSTITUZIONE ELETTROFILA (non avviene senza catalizzatore) Il carbocatione intermedio si stabilizza per risonanza.

Reazioni di sostituzione elettrofila pergendo da

Alogenazione:

Nitrazione:

Alchilazione:

Acilazione:

Solfonazione:

REAZIONI DEGLI ALOGENURI ALCILICI

SOSTITUZIONE NUCLEOFILA

Il nucleofilo sostituisce l'alogeno, che si porta via gli elettroni di legame

Nucleofilo

• -OH
• -OR
• -SR
• Cl_-
• Br_-
• :NH₃

Prodotto

• R-OH alcol
• R-OR etere
• R-SR solfuro
• R-Cl cloruro alchilico
• R-Br bromuro alchilico
• R-NH₂ + I⁺ ammìna

MECCANISMO S_N2 (unico stadio)

• Nu entra dalla parte opposta da cui esce il gruppo uscente
• Stato di transizione legami parzialmente formati e rotti
• Completa formazione del nuovo legame e rottura del vecchio

E_q cinetica: V = k [Substrato] [Nucleofilo] 2° ordine globale 1° ordine rispetto

     React 1        prodotti      |      /---------E_a---           \Stato di transizione

MECCANISMO S_N1 (2 stadi)

• 1° stadio (lento) - il gruppo uscente si stacca prendendo q⁺e è generando un carboncatione intermedio
• 2° stadio (veloce) - il nucleofilo reagisce con l'intermedio formando il prodotto finale

V di reazione = V stadio lento    E_q cinetica V = k[Substrato]

         #2     ***                       prodE ***                   intermediot ***     #1

Reazioni di aldeidi e chetoni

Adizione nucleofila a causa della parziale carica dovuta

Gli elettroni π si spostano sull’O

(diagramma chimico)

Gli atomi di carbonio legato doppi- posso da sp₂ a sp₃ nel prodotto

Aldeidi + reattivi di chetoni per ingombro sterico ed effetto elettronico

Le reazioni di addizione si possono catalizzare in acidi che protonano l’O, rendendo il N meno attaccabileLe basi invece catalizzano il nucleofilo deprotonandolo per renderlo più attivo

Per riduzione di aldeidi o chetoni si ottengono alcoli primari e secondari.Per ossidazione di alcoli si ottengono acidi carbossilici con numero di carbonio uguale

Reazioni dei derivati degli acini carbossilici

Sostituzione nucleofila acilica (2 stadi):

• Addizione del nucleofilo al carbonile
• Distacca gruppo uscente

Nuclofilo neutro o anionico Substrato con un gruppo carbonilico

• Sostituti: acidi carbossilici (solo con catalisi acida)
• Alogenuri acilici
• Amidi
• Esteri e tioesteri
• Ammidi
• nitrili

Acile: COXHRadicale: C=OAcile: R-C=O

Reazioni delle ammidi

Sostituzione nucleofila

(diagramma chimico)