Chimica organica - Appunti esame

Reazioni di Sostituzione Nucleofila

Nforte è C-F perché appartengono allo stesso periodo.

S 2: No Inversione di chiralità (R,S): se il substrato è otticamente attivo, il prodotto lo sarà in modo opposto. V=k[reagente][nucleofilo] -> entrambi partecipano allo stadio lento, è bimolecolare (da cui S 2).

No Meccanismo: il gruppo uscente si porta dietro la coppia elettronica usata per il legame col centro di reazione (es C). La reazione è concertata: il nucleofilo entra dalla parte opposta al gruppo uscente (perché hanno entrambi una parziale carica negativa).

Fattori influenzanti:

1. Più forte è il nucleofilo, più veloce è la reazione.
   • - -↓ lungo un gruppo, la nucleofilicità ↑ (Br > F) ma la basicità ↓
   • Tutti i buoni nucleofili hanno una netta carica negativa- (S > SH); le basi coniugate sono più basiche dei propri acidi corrispondenti
   • Quando il nucleofilo è lo stesso (es O), si segue

l'ordine di basicità: alcol>fenolo>COOH2. Substrato: alogenuri metilici (i più reattivi) > 1°>2°. I terziari non reagiscono. I benzoilici e gli allilici reagiscono anche. La reazione standard è considerata CH CH -3 2(velocità=1), le altre sono calcolate relativamente ad essa- 3- 42- - -3. Gruppi uscenti: ottimi (tosilato TsO > basi coniugate SO di acidi con SO >I >Br ) ->- - - - 2-basi debolissime; buoni (Cl ), cattivi (F ), pessimi (OH ,RO ,NR )4. Solventi: si usano quelli polari aprotici (acetone, acetonitrile, DMF, DMSO) perché non reagiscono➔ S 1:No V=k[reagente] -> è monomolecolare, non dipende dal tipo del nucleofilo né dalla sua concentrazioneo Se parto da un enantiomero, non ottengo la sua immagine speculare, ma una miscela racemicao Meccanismo: 1° stadio lento (solo reagente) -> intermedio: carbocatione terziario -> 2° stadio veloce: viene attaccato dal nucleofilo da sopra o

da sotto con = probabilità -> racemo.1° prodotto reazione ≠ prodotto finale: es H2O; O usa il suo doppietto per legare il 2-carbocatione -> formo lo ione ossonio (acido molto forte) che vuole stabilizzarsi con una reazione acido-base -> perdita H -> prodotto Fattori influenzanti: 1. Nucleofilo: non ne importa nulla, può essere anche pessimo. Molto spesso fa anche da solvente (si parla quindi di idrolisi se uso H2O, o di solvolisi se uso altro, come gli alcoli) 2. Substrato: 3°>2°. I primari e metilici non reagiscono a causa della stabilità del carbocatione. I benzilici e allilici sono ottimi (perchè stabilizzati dalla risonanza) 3. Gruppi uscenti: si applicano gli stessi criteri che per le S N2 4. Solventi: si usano quelli polari (perchè ho ioni come nucleofili) protici (perchè l’intermedio è un carbocatione che così sarà solvatato meglio) come H2O, alcol, acido acetico Insieme alle reazioni di sostituzione,

Per una piccola percentuale avviene sempre anche la beta-eliminazione (o eliminazione 1,2): il nucleofilo si comporta da base e strappa un H al C. I due elettroni che formavano il legame C-H formano un doppio legame beta con C che quindi per forza deve perdere il gruppo uscente (4 legami).

E1: o Meccanismo: es substrato 3° + alcol = 1° stadio lento (solo substrato) -> carbocatione (possono esserci trasposizioni) + gruppo uscente -> 2° stadio veloce – divisione in E1 e S1

- E1: nucleofilo fa da base, strappa H -> alchene + ione ossonio

- S1: nucleofilo si comporta come tale, lega il C carico +. Si forma ione ossonio che perderà Ho

A volte ci sono 2 potenziali C -> si forma maggiormente l'alchene più stabile (il più β-sostituito – regola di Zaitsev)

E2: Accompagna S2; v=k[reagente][base] -> se ho un substrato 3° e un ottimo nucleofilo, fa da base->E2 (la sostituzione non può avvenire su un

del gruppo funzionale degli alcoli è "-ol". Ad esempio, l'etanolo è un alcol con due atomi di carbonio. Gli alcoli possono essere classificati come primari, secondari o terziari a seconda del numero di atomi di carbonio collegati all'atomo di ossigeno. Un alcol primario ha un solo atomo di carbonio collegato all'ossigeno, un alcol secondario ha due atomi di carbonio collegati all'ossigeno e un alcol terziario ha tre atomi di carbonio collegati all'ossigeno. Gli alcoli possono subire diverse reazioni chimiche. Una delle reazioni più comuni è l'ossidazione degli alcoli primari e secondari. Gli alcoli primari possono essere ossidati ad aldeidi e poi ad acidi carbossilici, mentre gli alcoli secondari possono essere ossidati ad chetoni. Un'altra reazione importante degli alcoli è la sostituzione nucleofila. Gli alcoli possono essere convertiti in alogenuri alchilici tramite la reazione con un alogeno. Questa reazione è catalizzata da acidi di Lewis come il cloruro di zinco. Gli alcoli possono anche subire reazioni di eliminazione, come la deidratazione. In questa reazione, l'acqua viene rimossa dall'alcol per formare un alchene. La deidratazione può essere favorita in presenza di un acido forte come l'acido solforico concentrato. In conclusione, gli alcoli sono composti organici che contengono un gruppo funzionale ossidrile (-OH). Possono subire diverse reazioni chimiche, tra cui ossidazione, sostituzione nucleofila e deidratazione.È -olo, c'è anche la nomenclatura d'uso (alcol + R), es: alcol metilico. Hanno maggior priorità rispetto ai = e alle catene alchiliche -> anche se un composto ha altri sostituenti, se contiene un OH la desinenza del nome del composto sarà quello di un alcol; ha anche maggior priorità nella numerazione per dare il nome➔ Si distinguono in primari (RH OH), secondari (R HOH), terziari (R OH); gli ioni si chiamano:2 2 3- - -metossido/metilato (CH O ), ione etossido/etilato (C H O ), ione alcossido/alcolato (RO ) ->3 2 5generico➔ Proprietà: hanno un punto di ebollizione molto alto nonostante il basso peso molecolare perché fanno legami a idrogeno (p.e. metanolo 64,7°C). Sono solubili in acqua perché polari (il legame C-O è covalente polare), ma più aumenta R, meno solubile diventa l'alcol. La catena alchilica (R) è la parte idrofoba, mentre l'OH idrofila. A parità di PM, la

assume una carica +) e poi una S₂ (seN-è alcol 1°) da parte di Br . Gli alcol 2° (HBr concentrato a riflusso a T=p.e. delsolvente) e 3° (HBr a 0°C) subiscono S₁.
Conversione nel cloruro: Per i 1° (anche 2°) va meno bene l’uso di HCl(nucleofilo più debole), quindi si può usare il cloruro di tionile (SOCl₂) con la2piridina (anello benzenico di cui un carbonio è cambiato con un N -> èun’ammina terziaria, fa da base debole) come catalizzatore. Meccanismo: ildoppietto dell’O si lega ad S e l’ossigeno assume la carica +, mentre S è-costretto a lasciar andare un Cl . O perde un H e si ha CH (-O-S=O-Cl ->3gruppo uscente ottimo, base più debole di OH) + piridina che è diventata un+ -sale grazie all’H e Cl . Gli alcoli 3° reagiscono con HCl secondo la S₁ a RTN(temperatura ambiente).
I solfonati: ROH + toluensolfonil cloruro con la piridina permettono di-cambiare un

pessimo LG (OH) in un ottimo (TsO -> base coniugata ditoluensolfonil cloruro) permettendo la S 2 con qualsiasi nucleofiloN3. Disidratazione (eliminazione di H O): si formano alcheni. Le condizioni per farlo:2riscaldamento con acido fosforico all’85% o acido solforico. Ordine di reattività:3°>2°>1° (per i 1° si riscalda a 180°C, per i 3° 30°C bastano perchè si forma uncarbocatione più stabile). È la reazione inversa alla idrolisi degli alcheni (sonoreversibili, quale delle due avviene dipende dalle condizioni: T, scarsità di H O).

24. Ossidazione: un alcol 1° può fare 2 ossidazioni: dopo la prima diventa un aldeide,dopo la seconda un acido carbossilico. Gli alcol 2° sono ossidati a chetoni, i 3° non siossidano (perchè il carbonio dell’OH è già legato ad altri 3 carboni e quindi non puòfare un C=O). Come agente ossidante si usa l’acido cromico (H CrO ).

detto reattivo₂ 4di Jones (non si ferma all'aldeide ma va subito al COOH). Per fermarsi all'aldeide si usa il clorocromato di piridinio (PCC).

Fenoli:
Sono l'analogo aromatico degli alcoli. Sono più acidi (pKa=10), quindi per deprotonarli si può usare l'NaOH, mentre il bicarbonato (NaHCO₃) è troppo debole. Lo ione fenato è stabilizzato³ dalla risonanza dell'anello benzenico: ci sono due strutture di Kekulé (risonanza dell'anello, no = tra l'OH e l'anello) e 3 strutture con separazione di carica (nel fenolo le cariche le creo io, nel fenato le delocalizzo ma ci sono già).

Tioli/mercaptani/tioalcoli:
R-SH (pKa=8) è un tioalcolo, l'anello benzenico + SH è un tiofenolo. Sono molto meno polari degli alcoli (poca differenza di elettronegatività tra S e H). Non formano legami a idrogeno e hanno quindi un p.e. più basso degli alcoli. Negli aminoacidi si ossidano facilmente.

a dare iponti disolfuro e generando cistina.

’Eteri (R-O-R ):

• Sono molto meno polari degli alcoli, poco solubili nell’acqua, inerti (non reagiscono, per cui sono spesso usati come solventi), possono ossidarsi e dare perossidi esplosivi (R-O-O-R).
• Nomenclatura: viene considerato come un alcano (si prende la catena R più lunga) e si aggiunge il residuo -alcossi- (è trattato come un normale sostituente, meno importante degli alcoli). Esiste anche un sistema per cui si considerano i due gruppi R come ramificazioni dell’ossigeno, si elencano le due catene in ordine alfabetico e si aggiunge la parola “etere”: