Appunto completo per esame chimica e propedeutica. Biochimica- corso med. 3-4 2015-16

C

H

R R

O

C C O −

δ

H H H O

+

δ

H C C

α

La parziale carica positiva del carbonio provoca un effetto induttivo che H

• può subire l attacco di un

H

comporta l’attrazione degli elettroni del legame C-C e ciò provoca in

α

+

ambiente basico l’espulsione di uno ione H che era legato al carbonio alfa. H +

PROPRIETÀ CHIMICHE:

• Il C carbonilico è un centro acido

- il carbonio carbonilico può subire un attacco nucleofilico, L O carbonilico è nucleofilo

- l’ossigeno avendo a disposizione due doppietti elettronici liberi può subire un R + -

δ δ

H C

attacco elettrofilo, Gli del possono essere ionizzati O

C

α

- gli atomi di idrogeno legati al carbonio alfa sono particolarmente ionizzabili e H

reattivi. Nu -

può subire l attacco di un nucleo

Reazioni reversibili (perché?) . .

_

. .

R OH

R

:

O

R . .

+

ALDEIDI . . −

δ δ . .

C O C

. . C . .

+

H H OH

derivano dall’ossidazione di alcooli primari, . .

H O H

• . . H

contengono il gruppo funzionale CHO;

• aldeide idrata

O

. .

H H

ADDIZIONE NUCLEOFILA SEMPLICE _

. . . .

La reazione comincia con un attacco nucleofilo sul :

O

R OH

R

R . . . .

+ . . −

δ δ

carbonio con una parziale carica positiva, la sostanza C C

C O

. . . .

+

nucleofila dona il suo doppietto elettronico al C e H O CH H O CH

H . .

3 3

H

contemporaneamente gli elettroni del legame pigreco si . . emiacetale

H O CH

. .

spostano sull’O caricandolo negativamente. La sostanza 3

nucleofila ha ora una carica positiva, ciò polarizza il suo _ . .

. .

+

legame con l’idrogeno e provoca il distacco dello ione H :

O

R OH

R

R . . . .

+ . . −

δ δ

che va alegarsi all’ossigeno carico negativamente. C C ..

C O

. . +

H N H H NH

H 2

H

Addizione di acqua

H

. .

Nel caso dell’addizione di acqua la reazione può N catalizzata da acidi ammonaldeide

H H

essere catalizzata da acidi e la reazione comincia H

+

con l’attacco ad O da parte di un H . *

H H H

+ H

H O

Si viene a formare così un’aldeide idrata. H H +

HCN H

R C

_ O

. . . .

R C R C + :

O

R OH

R

R . . . .

OH

+ O

. . − OH

δ δ C C

C O

. . H C N H C N

H +

H H

_

H H

: C N + R C OH

H

R C O cianidrina

OH

OH aldeide idrata

2 - formazione di acetali

2 - formazione di acetali

H H H

+

H

H H H

+

. . H

R C

_ OR’ R C R C

OR’ OR’

. .

R OH

R +

R C

: OR’ R C R C

O

R . . OR’ OR’

+ . . −

δ δ . . OH OH

+ +

REAZIONE CON ALCOOL H O

C O C OH OH

. . +

C 2

. . H H O

La reazione fra un’aldeide e un alcool porta alla

+ emiacetale HOR’

2

H H OH H

. .

H O H emiacetale

formazione di un emiacetale, la reazione in assenza di HOR’

. . H

catalizzatore è però spostata verso sinistra perchè gli +

H

aldeide idrata

O H

H

. . +

alcoli sono deboli nucleofili. Ne consegue che l’idrogeno H H

H

H H R C OR’

R C OR’

legato all’ossigeno tende a protonare l’altro ossigeno facendo retrocedere la R C OR’

R C OR’

reazione. O

+

Sostituzione OR’ O

+

Sostituzione OR’ R’

In ambiente acido invece la reazione procede verso destra: l’aldeide reagento H

Nucleofila

_ acetale R’

. . . . H

Nucleofila

con due molecole d alcool prima forma un emiacetale che reagento a sua acetale

:

O

R OH

R

R . . . .

+ . . −

δ δ

volta con l’altra molecola di alcool forma un acetale, il passaggio comporta

C C

C O

. .

una prima protonazione dell’ossidrile con conseguente liberazione di una

. .

+

H O CH H O CH

H

molecola d’acqua, il carbocatione che si viene a formare è particolarmente stabile per via della

. .

3 3

risonanza, esso subisce un attacco nucleofilo da parte di un O alcolico che per contrastare la

H

. .

carica positiva così acquisita libera un protone. emiacetale

H O CH

. . 3

Se l’aldeide avesse reagito con un tiolo la reazione sarebbe stata la stesa ma con intermedio un

emitioacetale e con formazione di tioacetale.

_ . .

. . :

O

R OH

R

R . . . .

+

REAZIONE CON ACIDO CIANIDRICO

. . −

δ δ C C

C O

L’acido cianidrico no possiede doppietti non condivisi per effettuare un attacco nucleofilo sul

. . +

carbonile dell’aldeide, per questo la reazione necessita di un catalizzatore basico che induca la

H N H H NH

H 2

-

scissione di parte dell’acido con formazione dello ione CN che può compiere attacco nucleofilico.

H H

. .

Una volta addizionato gli elettroni pigreco saltano sull’ossigeno che viene protonato da

N ammonaldeide

H H

un’idrogenione proveniente dalla scissione dell’acido cianidrico. Il composto così formatosi è una

cianidrina.

H _

. . . .

:

O

R OH

R

R . . . .

*

+ . . − 2 enantiomorfi

δ δ C C

C O

. . H C N H C N

H _

: C N cianidrina

CONDENSAZIONE (ADD. NUCLEOFILA CON PERDITA H O)

2

Le aldeidi possono reagire con le ammine primarie con formazioni di immine o basi di Schiff. La

1. L’ammina conduce un attacco nucleofilo

reazione comincia con l’attacco nucleofilo da parte dell’azoto sul C carboniico. L’azoto per

sul carbonio carbonilico

trasposizione di due protoni acquista una carica negativa e contemporaneamente i due protoni si

posizionano sull’ossigeno carbonilico portando al distacco di una molecola d’acqua. La reazione si

conclude con la formazione di un doppio legame fra C ed N.

2. Per trasposizione di due protoni ed

CH O H

3

O

eliminazione di una molecola di acqua si

+

N N

H H C C CH

H

H C C 2. Per trasposizione di due protoni ed

+ 3 3

forma l’aldimmina.

3 eliminazione di una molecola di acqua si H

H

H forma l’aldimmina. H H

H H

+ +

O

+ O

+ O H

O H + N

H C C CH

N

H C C CH 3 3

3 3

+ N

H C C CH

H

N

H C C CH

H

H 3 3

3 3 H

H

H + H O

N

H C C CH 2

3 3

+ H C

H 3 N

N

H C C C

CH CH

+

3 3 3

H

H O

N

H C C CH

H 2

3 3 aldimmina

H

TAUTOMERIA CHETO-ENOLICA

La tautomeria cheto-enolica è un fenomeno a cui vanno incontro le aldeidi e i chetoni che hanno

un idrogeno in alfa (legato al carbonio alfa), l’effetto elttron-attrattore del carbonile infatti rende

quell’idrogeno debolmente acido, ciò comporta che all’equilibrio aldeidi e chetoni possono trovarsi

in una miscela di due forme: chetonica e enolica. Infatti l’idrogeno debolmente acido può staccarsi

con formazione di un doppio legame e di un gruppo ossidrile.

Nel caso dello ione enolato l’equilibrio è spostato quasi completamente verso la forma chetonica

TAUTOMERIA CHETO-ENOLICA (isomeria di struttura)

ma nel caso del fenolo la struttura chetonica comprometterebbe la risonanza che è invece intatta

nella forma enolica che prevale. (non isolabili)

+

H _

. .

−

δ

H :

: O

_ O

O . .

. . OH

+

δ R C C

R C C

R C C R C C

α H

H

H H

H

H

H H

anione enolato stabilizzato da risonanza

(>99%) (<1%)

O

OH H

C

C (sp )

3

H

enolo chetone

CONDENSAZIONE ALDOLICA

La condensazione aldolica consiste nella reazione di due aldeidi in cui una fa, con il suo C alfa, un

attacco nucleofilo sul carbonio carbonilico dell’altra. Il processo comicia in ambiente basico che

promuove la formazione in di un carbanione (stabilizzato per risonanza) per perdita di un

idrogenione dal C alfa di un aldeide.

Il carbanione va incontro ad attacco

nucleofilo sul C carbonilico d un’altra

aldeide formando un composto CONDENSAZIONE ALDOLICA

intermedio (alcossido) che con _

H O H O

l’aggiunta di un idrogenione sull’O -H +

H C C : C C

dell’aldeide che ha subito attacco H

H H

H

diventa un aldolo. L’aldolo può OH -

reagire con altre molecole di aldeide

formando catene sempre più lunghe. . .

_

Se un aldolo viene portato ad alte : :

O

H H

"

δ O

H O

H O

temperature può perdere una +"

δ H C C C C

: C C

H C C

molecola d’acqua formando H

H H H

H

H

H

H

unl’aldeide insatura. +H +

. .

: O

H

H O H H O

H C C C C H C C C C

H

H H H H

H H H

H O

2

REAZIONE DI CANNIZZARO

La reazione di cannizzaro è una reazione a cui vanno incontro solo le aldeidi (i chetoni non hanno

idrogeni legati al C carbonilico) in ambiente fortemente basico. La reazione consiste

nell’ossidazione di un aldeide ad acido carbossilico con espulsione di uno ione idruro che riduce

un’altra aldeide ad alcol.

La reazione comincia con un attacco nucleofilo da parte di un ossidrile (ambiente basico) sul C

carbossilico di un aldeide, ciò porta alla formazione di una acido carbossilico e all’espulsione di

uno ione idruro. Tale ione idruro fa attacco nucleofilo sul C carbonilico di un’altra aldeide che

diventa alcool. REAZIONE DI CANIZZARO

. . Tale reazione avviene

. . :

: O soltanto se non è

: O

O presente un carbonio in

- H C

H C H

H C alfa perchè ciò

porterebbe a favorire la

OH

H OH condensazione aldolica

: H

. . che è una sua reazione

:.

O H

. competitiva.

. . -

. . :

: O

:

O

H C H C H

H H