Riassunto esame Chimica medica, Prof. Borsani Giuseppe, libro consigliato Brown Edises , Edises

COMPETIZIONE TRA SOSTITUZIONE NUCLEOFILA ED ELIMINAZIONE

Quando si deve decidere quale meccanismo predomina tra una sostituzione ed una eliminazione, bisogna analizzare la struttura dell'alogenuro alchilico, il solvente e la relativa basicità del nucleofilo.

1. Gli alogenuri metilici o primari non reagiscono con un meccanismo E1 o SN1. La SN2 è favorita per tutti i nucleofili eccetto che per le basi stericamente impedite (terz-butossido), che causano principalmente una E2.
2. Gli alogenuri secondari possono reagire con qualsiasi meccanismo. Se il nucleofilo è una base forte, prevale la E2.
3. Le basi deboli che sono nucleofili buoni o moderati reagiscono principalmente attraverso un meccanismo SN2.
4. I nucleofili deboli (che sono solventi protici polari) reagiscono attraverso una combinazione di SN1 ed E1 in un rapporto difficile da prevedere. Tra questi troviamo H2O e OH-.
5. Gli alogenuri terziari non possono reagire con un meccanismo SN2. Se il nucleofilo è una base forte, prevale la E2.

è una base forte prevale la E2.● Per gli altri nucleofili, nei solventi polari protici avviene una combinazione di SN1 ed E1● in un rapporto difficile da prevedere.

RIASSUNTO: ORGANICA TEORIA Pagina 6

ELIMINAZIONE UNIMOLECOLARE SULLA BASE CONIUGATA

L'intermedio di reazione invece di avere carica positiva possiede carica negativa: è dunque un anione

ARGOMENTO 13: RADICALI

RADICALI: PROPRIETA'

Un radicale è una specie chimica che contiene un elettrone spaiato. Infatti, le reazioni in cui si formano dei radicali coinvolgono atomi che possiedono almeno due doppietti solitari

PREPARAZIONE ALOGENOALCANI

Alchene + HX● Alchene + X● 2Alcol + SOCL2 O PbR3●

MECCANISMO DELL'ALOGENAZIONE DEGLI ALCANI

è stato proposto un meccanismo radicalico a catena che coinvolge tre stadi:

1. inizio della catena: formazione di radicali a partire da composti non radicalici.

2. propagazione della catena: la reazione di un radicale con una molecola che porta a una nuova

molecola e a un nuovo radicaleLa somma di questi stadi fornisce l'equazione stechiometrica della reazione e le volte incui si ripetono gli stadi fornisce la lunghezza della catena

3. terminazione della catena: Il meccanismo prevede l'accoppiamento dei radicali performare un nuovo legame covalente e quindi la caratteristica è la distruzione deiradicali stessi.

Inizio della catena

Propagazione della catena ORGANICA TEORIA Pagina 7

Propagazione della catena

Terminazione della catena

ENERGIA DELL'ALOGENAZIONE RADICALICA

• La reazione radicalica è una reazione di sostituzione in cui l'energia necessaria perprovocare la scissione di un legame e la formazione di radicali può essere fornita perirraggiamento o per riscaldamento.
• Le entalpie di dissociazione di legame (EDL) sono riferite alla rottura omolitica di uncerto tipo di legame.

L'energia globale di una reazione può essere calcolata sommando tutte le EDL deilegami che si rompono

reazione e pertanto assomiglia più ai reagenti che ai prodotti -> clorurazione ORGANICA TEORIA Pagina 8

Viceversa, la struttura dello stato di transizione per una reazione endotermica si raggiunge relativamente più tardi e pertanto assomiglia più ai prodotti che ai reagenti -> bromurazione

Somigliando di più ai prodotti significa che il suo stato di transizione è più simile al prodotto radicalico e quindi ad un radicale (quindi è molto più forzata a formare un radicale più stabile, per cui la reazione è più regioselettiva)

STABILITÀ DEI RADICALI

È la stessa dei carbocationi (3>2>1). Questo ordine di reattività è in accordo con la stabilità degli intermedi radicalici, che segue lo stesso ordine. Gli intermedi radicalici, come i carbocationi, sono stabilizzati dalla delocalizzazione di risonanza e dalla iperconiugazione con i gruppi alchilici legati.

ANDAMENTO REGIOCHIMICO

E STEREOCHIMICOREGIOCHIMICA: La bromurazione è più regioselettiva della clorurazione

STEREOCHIMICA: Come si verifica in ogni reazione nella quale reagenti achirali portano alla formazione di un composto chirale il prodotto della reazione è una miscela racemica

BROMURAZIONE CON NBS

• Cambiando le condizioni di reazione (T più alte) cambia anche il meccanismo di reazione -> alogenazione allilica: si verifica la sostituzione di un alogeno sul carbonio adiacente al doppio legame
• Si può usare come reagente la N-bromosuccinim-mide (NBS) in diclorometano (CH2Cl2). La reazione fra un alchene e NBS è comunemente iniziata dalla luce o dall’aggiunta di una quantità catalitica di un perossido (la reazione comporta complessivamente una doppia sostituzione di un bromo della NBS con un idrogeno dell’alchene secondo un meccanismo radicalico identico ai precedenti).

Inizio della reazione

Propagazione ORGANICA TEORIA Pagina

usa il suffisso "ossa"

• Aldeidi e chetoni hanno priorità rispetto a tutti i precedenti gruppi funzionali: l'aldeide è più importante, reattivoma meno stabile rispetto al chetone sia per un motivo di ingombro sterico (l'aldeide è meno ingombrata quindi ilnucleofilo riesce ad agganciarsi meglio) e sia per un parametro elettrostatico: il nucleofilo tende a reagire con uncomposto che è più elettrofilo quindi più povero di elettroni (il chetone ha dei gruppi sostituenti che sonoelettrondonatori quindi potenziano la nube elettronica, mentre l'aldeide ha un sostituente al massimo)

PROPRIETA' FISICHE

• La molecola è polare perché C presenta una parziale carica positiva e O una parziale carica negativa ed èevidenziabile tramite struttura di risonanza (anche se non è molto stabile quindi si usa meno).

• Le molecole interagiscono mediante interazioni dipolo-dipolo: non fanno

legami a idrogeno ma possono accettoriper cui hanno punti di ebollizione più alti rispetto ai composti non polari di peso molecolare confrontabile• La solubilità è infinita per le molecole più semplici come metanale ed etanale e diminuisce all'aumentare dellacatena• Si tratta di molecole che spesso hanno odori gravoli come la cannella o la vanillina, perché sono composti che non fanno legami a H quindi l'odore non viene intrappolato

TAUTOMERIA CHETO-ENOLICA• Gli atomi di carbonio adiacenti al gruppo carbonilico sono detti carboni alfa e gli H legati ad essi sono detti H alfa; il pka di questi è circa di 20 perché l'anione enolato è stabilizzato per risonanza• Aldeidi e chetoni sono in equilibrio tra la forma chetonica e quella enolica, due forme che differiscono per la posizione di un idrogeno e di un doppio legame. L'equilibrio è spostato quasi sempre verso il chetone, tranne in alcuni

Casi come i composti beta-dichetonici o i dichetoni alfa-beta-insaturi (presentano + doppi legami)

La reazione può essere catalizzata dall'ambiente basico (si passa per l'anione enolato come intermedio perché gli H alfa sono acidi deboli e, in presenza di una base forte, possono essere strappati per formare l'anione enolato)

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O dall'ambiente acido

REATTIVITA' DEL GRUPPO C=O

la struttura di risonanza mostra la reattività dell'ossigeno carbonilico come base di Lewis e del carbonio come acido di Lewis; molte delle reazioni avvengono in ambiente acido perché la protonazione aumenta la carenza di elettroni del carbonio carbonilico e lo rende ancora più reattivo nei confronti dei nucleofili -> CATALISI ACIDA

Uno dei più comuni schemi di reazione è l'addizione nucleofila al carbonio carbonilico per formare un composto tetraedrico