appunti di chimica organica

ALCANI

• La loro formula generale è C_nH_2n+2, dove n è il numero di atomi di carbonio presenti nella catena.
• Gli alcani che contengono una catena di atomi di carbonio collegati in fila sono detti alcani lineari.
• Isomeri di struttura o costituzionali:

Gli isomeri di struttura (o costituzionali) sono composti caratterizzati dalla stessa formula molecolare ma da una diversa connettività degli atomi nelle loro molecole.

• Gli alcani nei quali la catena di atomi di carbonio si ramifica vengono detti alcani a catena ramificata.

Il prefisso iso- è riferito alla presenza dell'unità strutturale riportata di seguito.

CH₃ CH CH₃ unità strutturale iso-

Il prefisso neo- si riferisce alla presenza dell'unità strutturale seguente.

CH₃ C CH₃ CH₂ CH₃ unità strutturale neo-

All'aumentare del numero di atomi di carbonio della catena, il numero di possibili combinazioni cresce drasticamente.

Sostituenti alchilici

• Tutti i sostituenti si ottengono per rimozione formale di un atomo di idrogeno da un alcano; il loro nome si ottiene modificando il suffisso -ano dell'alcano corrispondente nel suffisso -ile. Il nome generico di un sostituente ottenuto da un alcano è alchile e viene indicato con il simbolo R.
• Esiste una classificazione degli atomi di carbonio in base al numero di altri atomi di carbonio a cui sono legati:
  • CARBONIO PRIMARIO (1°): Legato a un solo atomo di carbonio;
  • CARBONIO SECONDARIO (2°): Legato a due atomi di carbonio;
  • CARBONIO TERZIARIO (3°): Legato a tre atomi di carbonio;
  • CARBONIO QUATERNARIO (4°): Legato a quattro atomi di carbonio.
  Anche gli atomi di idrogeno sono classificati come primari, secondari e terziari in base al tipo di carbonio cui sono legati.

Conformazione degli alcani

• Per conformazione si intende la differente disposizione degli atomi che deriva dalla libera rotazione interna a un legame σ; ogni specifico assetto è detto conformero. Le proiezioni di Newman sono quelle più usate per disegnare e individuare gli assetti relativi degli atomi derivanti dalla.

STADIO LENTO

2^o stadio: il radicale metile reagisce con una molecola di cloro, formando il prodotto di monoclorurazione (CH₃Cl) e rigenerando l'atomo di cloro che può reagire con una nuova molecola di metano. I due stadi della propagazione possono quindi ripetersi numerose volte. Per questo motivo, e per la presenza di intermedi radicalici, la reazione viene chiamata reazione radicalica a catena.

TERMINAZIONE: La reazione termina quando coppie di radicali reagiscono tra loro così che non possono più partecipare alla fase di propagazione.

Si tratta quindi di una reazione di sostituzione che, coinvolgendo dei radicali come intermedi, viene chiamata reazione di sostituzione radicalica. Reazione in cui uno o più atomi di idrogeno vengono sostituiti con altri atomi o gruppi atomici attraverso un meccanismo radicalico.

Regioselektività della sostituzione radicalica

La regioselektività consiste nella formazione preferenziale di un isomero di struttura rispetto a un altro.

piatto elettronico a un accettore di elettroni (l'eletto-

filo). Se nucleofilo più forte è quello che cede i suoi

elettroni all'elettrofilo più velocemente.

• la Basicità è una misura della posizione dell'equi-
• librio in una reazione acido-base. La base più forte è
• quella caratterizzata da un equilibrio più spostato a de-
• stra.

MECCANISMO S_N1

• Il meccanismo S_N1 è di tipo ionico.
• Primo stadio: scissione eterolitica del legame carbomio-
• aogeno con formazione di un carbocatione e dello
• ione alogenuro. Questo è lo stadio lento della reazione,
• quello che ne determina la velocità. Solo la concentra-
• zione dell'alogenuro alchilico compare nella legge
• cinetica. La S_N1 è una reazione monomolecolare.

Oromuro di oss-butilo

carbocatione

• Secondo stadio: attacco nucleofilo dell'acqua sul
• carbocatione con formazione di uno ione ossonio.

ione ossonio

Primo stadio:

dissociazione del legame carbonio-bromo con formazione di un carbocatione. In questo stadio è coinvolto solamente l’alogenuro alchilico e non la base.

Legge cinetica dell’eliminazione monomolecolare:

La legge cinetica per una reazione E1 è la seguente.

velocità di reazione v: K [A]_{solvente alogenuro alchilico} costante cinetica

Bromuro di terz-butile carbocatione

Secondo stadio:

trasferimento di un protone dal carbocatione alla base.

2-metilpropene

Sia la facilità con cui si forma il carbocatione sia la tendenza del gruppo uscente ad allontanarsi ne determinano la velocità.

REGIOCHIMICA DELLA E1

Nel caso che la reazione di eliminazione E1 possa produrre due alcheni regioisomerici, generalmente viene favorita la formazione dell’alchene più sostituito, quello più stabile. Questo andamento viene spesso definito come

Alcheni

• Gli alcheni sono idrocarburi che contengono almeno un doppio legame carbonio-carbonio. (Chiamate, a volte, olefine).
• Nel caso di alcheni aciclici, la loro formula molecolare è C_nH_2n.
• Nel caso di alcheni ciclici è C_nH_2n-2.
• Gli alcheni contengono un numero di atomi di idrogeno minore rispetto a quello degli alcani (C_nH_2n+2), vengono definiti (come gli alchini e gli areni) idrocarburi insaturi.
• Ogni atomo di carbonio che partecipa alla formazione del doppio legame è ibridato sp². Tre orbitali sp² sono complanari.

Nomenclatura IUPAC degli Alcheni

• Il suffisso -ano degli alcani viene modificato in -ene:
  • etano ➞ etene
  • propano ➞ propene
• Per gli alcheni con un maggior numero di atomi di carbonio:
  • numerare gli atomi di carbonio della catena in modo che assegnare a quelli del doppio legame la numerazione più bassa;
  • indicare la posizione del doppio legame con il numero del primo atomo di carbonio;
  • nel caso vi siano ramificazioni, individuare la catena più lunga che contiene il doppio legame carbonio.

Reattività degli Alcheni

• La maggior parte delle reazioni degli alcheni coinvolge la modificazione del doppio legame della loro molecola portando, in numerose reazioni, alla formazione di prodotti di addizione in cui il legame π viene rotto e sostituito da due legami σ.

Addizioni IONICHE

• Le reazioni di addizione ionica sono reazioni che portano alla sostituzione formale del legame π C=C degli alcheni con due legami σ, C-E (E= elettrofilo) e C-Nu (Nu= nucleofilo), attraverso la formazione di intermedi in cui sono presenti delle cariche.

Addizione di acidi alogenidrici

• L'addizione degli acidi alogenidrici HX (in genere HBr, HCl e HI quest'ultimo generato da KI e H₃PO₄) agli alcheni porta alla formazione di alogenoalcani (o alogenuri alchilici).

2-metilpropene trattato con HBr ➔ MECCANISMO DI REAZIONE

• Primo stadio: gli elettroni π dell'alchene reagiscono con HBr per formare un legame σ carbonio-idrogeno. L'altro atomo di carbonio del doppio legame rimane di conseguenza con una carica positiva e un orbitale p vuoto. L'intermedio di reazione che si forma, con una carica positiva su carbonio legato a tre sostituenti, viene chiamato carbocatione.