Chimica organica - Condensazione aldolica

Eliminazione verso sostituzione

Esercizio: scrivere le strutture dei due prodotti che si ottengono nella condensazione aldolica del propanale catalizzata da ioni idrossile. Mostrate i movimenti elettronici che avvengono in ogni passaggio con frecce.

Condensazione aldolica acido catalizzata

In ambiente acido si ha la formazione dell'enolo, un nucleofilo molto meno forte dell'enolato. Però l'ambiente acido rende il C=O un elettrofilo più forte, a causa della protonazione dell'ossigeno carbonilico.

La deprotonazione porta alla β-idrossi aldeide.

Il processo acido base è difficile da fermare a livello di β-idrossialdeide. L'ambiente acido favorisce la reazione di eliminazione (E1 o E2).

Reazione Retroaldolica

La condensazione aldolica, indipendentemente dalla catalisi acida o basica, è una reazione di equilibrio. Il processo inverso è...

denominatoreazione retroaldolica

La facitiltà con cui questo processo avviene dipende da effetti stericifacitiltalle posizione α e β rispetto al carbonile.

Condensazione aldolica di chetoni

Chetoni enolizzabili e reattivi possono anch'essi fornire la condensazioneanchaldolica anche se, molto spesso, i fattori sterici rendono la reazioneazionereinversa, la reazione retroaldolica, più favorevole.

La reazione può essere spostata a destra se si elimina acqua e si formasil derivato α,β - insaturo (condizioni acide).

L'applicazione più importante della condensazione aldolica di chetoni èpil'annulazione intremolecolare di Robinson, che vedremo in seguito.

Condensazione aldolica mista

L'utilizzo di due aldeidi enolizzabili porta ad ottenere una complessaessacomplmiscela di reazione; derivante dalla reazione di entrambi gli enolatiolatiencon le due aldeidi (4 prodotti) e dai

più informativo. Infatti 95:5 è praticamente identico a 96:4, mentre 19:1 sembra molto peggio di 24:1. Nel caso della formazione di due enantiomeri la stereoselettività si esprime in termini di eccesso enantiomerico, mentre nel caso della formazione di diastereoisomeri in rapporto diastereoisomerico.

Una reazione che produce uno solo dei possibili stereoisomeri è definita completamente stereoselettiva (non “stereospecifica”!!!).

“Stereospecificità 11

Relazioni di Isomeria

CH3HO H

Due strutture isomeresono isometriche? HO HCOOH

SI NO

Sono correlate da un’isometria del H hanno la stessa primo ordine? costituzione? NO SI

omomeri enantiomeri diastereoisomeri isomeri costituzionali

COOH COOH COOH CHOH OH HO H HO H HO HH OH HO H H OH H OH

CH CH CH CH OH3 3 3 2ClHCl BrBr HBr Cl FH FF

Una permutazione di due leganti all’atomo di carbonio della struttura originale ha generato

una struttura non coincidente con l'originale e dall'origine stessa distinguibile. Non è un isomero costituzionale, ha le stesse connettività ma diversa disposizione nello spazio.

ENANTIOMERI O DIASTREOISOMERI

isomeri per disposizione spaziale

UNITÀ STEREOGENICA

È una struttura semplice per la quale una permutazione di leganti trasforma la struttura in un suo stereoisomero

HH H non stereogenico

CC stereogenico

Br ClH

STEREOCENTRI O CENTRI STEREOGENICI

a Atomi di carbonio tetrasostituiti in maniera diversa

C db c

Altri elementi che possono essere stereocentri:

stereocentri

Si, Ge, Sn, Pb tetrasostituiti

Ge SnN, P, As, Sb, S, Se trisostituiti

As Sb aa NN bcb c 13ClCl H MeMe H d H PhH Ph BrBr Cl ClMe H H MeeH Ph Ph HBr Br

In presenza di n stereocentri:

stereocentri

2 STEREOISOMERI

inmeso

Una molecola è una molecola in cui è presente un piano di simmetria che correla i carboni con quattro sostituenti diversi

meso

Struttura è uno

stereoisomero achirale di unset di stereoisomeri che ne contiene di chirali2 22n - 1 n - 1 + (n-- 2)/2(nn dispari n pari 14

ACIDO TARTARICO

COOH COOH COOH COOH

OH HO H H OH HO H

H OH HO H HO H H OH

COOH COOH COOH COOH

COOH O

Emeso dl

Due stereocentri – tre stereoisomeri

ALTRI ELEMENTI STEREOGENICI

d cc a aa b bb c dd E Me Me

MeCl HCl HH PhH ClNO2

C C C2 1 1

HO COOH

Me HCOOH HOOCHBr HC C C1 1 2 15

Descrittori di Configurazione di Unità Stereogeniche

Unità stereogeniche per le quali scambio di legante genera diastereoisomeri

X assiale

trans E, equatoriale

X eso

X X cis Z, endo

DESCRITTORI DI CONFIGURAZIONE RELATIVA

treo e eritro

CHO CHO

CHO CHO

HO H H OH

HO H HO H

H OHH OH HO H

HO H OH

CH CH

CH OH OH OH CH OH

2 2 2 2

D- ERITROSIO L- ERITROSIO L- TREOSIO D- TREOSIO

eritro treo 16

DESCRITTORI DI CONFIGURAZIONE RELATIVA

efedrina

CH CH CH CH

3 3 3 3

H NHMe Me

HN H H NHMe Me

HN HH OH HO H HO H H OH

H OHC C CH H H C H

6 5 6 5 6 5 6 5

Simile a

D- ERITROSIO L- ERITROSIO L- TROSIO D- TROSIO

eritro treo

CONVENZIONE IUPAC –

nomenclatura carboidrati

COOMe OH eritroH OH COORPhH OH OHPhCOOMe OHH Me COOR (R*,S*)-- eritro(R*,S*)PhH OH MePhCOOMe OHMeH Me COOR eritro o treo??treoPhMe OH MePh 17METODO di MASAMUNE (1980)OH OHOH COOMe COOMeCOOMe Ph PhPh Me MeMeanti anti sinO OH O Me Me HHOHOOC Me2 4Me Me 3 5Me O H Me H Ph2S 2,3-- syn-- 3,4-- anti--4,5--anti2,3 syn 3,4 anti 4,52,3-- anti-- 3,4-- anti-- 4,5-- syn2,3 anti 3,4 anti 4,5 2,4-- anti//3,5//3,5-- syn2,4 anti2,4--syn//3,5//3,5-- anti2,4 syn

La condensazione aldolica può anche essere controllata utilizzandodo acidi diutilizzanLewis.Per esempio se si utilizzano derivati del boro, quali dialchil borooro triflati, in presenzabdi una base debole quale la DIEA si ottiene l’’enolato di boro corrispondente.l Il derivato di boro, acido di Lewis, sicoordina con l’’ossigeno carbonilicolLa base rimuove il protone acido generando il doppio legame con concomitanteperdita dello ione triflato 18Quindi l’’ enolato di boro viene

aggiunto ad un’’ aldeide, coordinandola.l unIn questo modo il boro svolge il duplice ruolo di attivatore del carbonile(acido di Lewis) e di templante, portando i due reagenti viciniA questo punto avviene l’’ attacco nucleofilo al carbonile da parteldell’’ enolato e si forma il nuovo legame C-- C.dell COssidazione con H O in base porta ad ottenere la β - idrossi aldeide2 2Se entrambi i composti carbonilici sono enolizzabili si riesce add evitare laareazione di autocondensazioneLa reazione può anche decorrere con elevate stereoselezioni 19La reazione può anche decorrere con elevate stereoselezioniL‘ enolato Z si forma preferenzialmente. La reazione consin (si formanobenzaldeide porta ad un solo prodotto, l’’addottolcontemporaneamente due stereocentri). sinL ‘ enolato Z si forma preferenzialmente. La reazione con benzaldeidedebenzaldeisin (si formano conteporaneamenteporta ad un solo prodotto, l’’

addottoldue stereocentri). sinantiL ’ interazione 1,3-- diassiale sfavorisce la formazione dell’’ addotto anti1,3 dell 20Esercizi: Quale è il prodotto maggioritario atteso per ciascuna delleseguenti reazioni:L ’ addizione di un estere enolato ad un’’ aldeide o chetone è una varianteundella condensazione aldolica assistita da un acido di LewisSi ha produzione dell’’ enolato, l’’ addizione nucleofila al carbonile e ladell lprotonazione per fornire l’’ alcoll 21Esercizio. Un carbanione derivato da un’’ immina o da un’’ ammideun unterziaria può anche reagire con un composto carbonilico. Quale èil prodotto maggioritario atteso dalle seguenti reazioni?Un enzima, la fruttosio-- 1,6-- difosfato aldolasi , FDP--aldolasi, puòfruttosio 1,6 FDPessere utilizzata come catalizzatore in sintesi organica.In particolare essa utilizza l’’ i