Alogenuri alifatici

Alogenuri alifatici

Gli alogeno derivati sono composti che derivano dagli idrocarburi mediante sostituzione di uno o più atomi di idrogeno con altrettanti atomi di alogeni (F, Cl, Br, I). I fluoro derivati hanno caratteristiche piuttosto peculiari che li differenziano dagli altri alogeni derivati. La loro reattività caratteristica risiede nella capacità di sostituire l’atomo di alogeno con altri gruppi funzionali aprendo la strada ad altre classi di composti (ad esempio, alcoli, ammine, nitrili).

Reazioni di preparazione

Le reazioni di preparazione degli alogenuri alifatici sono:

• Addizione di acidi alogenidrici o di alogeni agli alcheni
• Alogenazione degli alcoli
• Bromurazione allilica di un alchene

Il legame carbonio-alogeno è un legame molto polarizzato: questo rende molto reattivo l'atomo di carbonio che porta l'alogeno, con conseguente rottura del legame e uscita di X.

Reazioni principali

Le reazioni principali degli alogenuri alifatici sono:

• Reazioni di sostituzione nucleofila
• Reazioni di eliminazione

Nella reazione di sostituzione nucleofila, si ha l’uscita di un alogenuro con il suo doppietto elettronico e l’ingresso di una specie neutra o anionica che possiede un doppietto elettronico (base di Lewis). Le reazioni di sostituzione nucleofila sono reazioni di equilibrio, quindi è possibile aumentare la quantità di prodotto che si forma in due modi:

• Aggiungendo reagenti e sottraendo il prodotto man mano che si forma
• Favorendo la formazione di un buon gruppo uscente, che sarà un nucleofilo meno forte di quello che ha attaccato il substrato

Sono buoni gruppi uscenti tutti quelli che meglio stabilizzano la carica negativa, spesso si tratta di basi coniugate deboli, come Cl^-, I^-, Br^-.

La scala di nucleofilicità dipende dalla basicità, ma anche dalla polarizzabilità degli elettroni (I^- > Br^- > Cl^- > F^-): SH^- > CN^- > I^- > R-NH₂ > OH^- > Br^- > PhO^- > CH₃COO^- > Cl^- > F^- > NO₂^- > H₂O.

A partire dagli alogenuri alifatici si possono quindi ottenere le più disparate categorie di composti: alcoli, eteri, tioli e tioeteri, ammine (primarie, secondarie e terziarie), alchini, nitrili ed esteri.

Meccanismi di sostituzione nucleofila

Le reazioni di sostituzione nucleofila avvengono secondo due meccanismi distinti:

• Meccanismo bimolecolare (S_N2): la velocità della reazione dipende sia dalla concentrazione del substrato che dalla concentrazione del nucleofilo in entrata.
• Meccanismo monomolecolare (S_N1): la velocità della reazione dipende dalla sola concentrazione del substrato.

La sostituzione nucleofila S_N2 è una reazione bimolecolare in cui il nucleo...