Chimica organica - Schemi riassuntivi: Caratteri generali, proprietà fisico-chimiche, reazioni di tutte le molecole organiche

X.

formato un carbocatione in seguito all'uscita del gruppo • Solvente

v= k [RX] NON DIPENDE dalla

La velocità di reazione è data dalla relazione: e dunque Solventi protici in grado di solvatare il carbocatione

○

concentrazione natura Nucleofilo. prim'ordine

e dalla del Inoltre la reazione è del ed è ed il nucleofilo spinge (nel caso di alogenuro

del carbocatione intermedio).

determinata dallo stadio lento (formazione secondario) alla SN1, rendendo più stabili le cariche.

Nu: carbocatione, miscela

Se il carbonio attaccato dal è chirale, essendo chirale anche il si formerà una Solventi aprotici sono invece più indicati per le

○

racemica dopo la reazione. reazioni SN2

• Gruppo uscente:

Un gruppo uscente che è in grado di stabilizzare

○ meglio la carica negativa è un buon gruppo uscente

(solitamente pessima base di Bronsted) e rende la

reazione più veloce:

- - - - - - - 2-

I > Br > Cl > F > CH COO > OH > CH O > NH

3 3

• Nucleofilo:

Un buon nucleofilo rende più veloce e favorita la

○ reazione SN2 (la cui velocità dipende dalla sua

concentrazione)

• Ingombro sterico e stabilità carbocatione:

alogenuri primari metilici meno sostituiti,

Gli e sono

○ meno ingombro sterico;

per cui hanno R

contemporaneamente essendo i gruppi degli

elettron-donatori stabilizzano bene carica

questi la

positiva, alogenoderivati

dunque gli terziari generano

carbocationi più stabili. Allora:

Alogenuri metilici primari SN2

e effettuano

(meno ingombro sterico, carbocatione meno

stabile).

Alogenuri terziari effettuano SN1 (più ingombro

sterico, più stabilità carbocatione).

Chimica Pagina 5

β-Eliminazione:

• Gli alogenuri alchilici possono dare anche reazioni di (E2 o E1), in cui un idrogeno

β-eliminazione

inizialmente legato a un carbonio terminale viene attaccato dal Nucleofilo (che quindi deve essere una

buona base di Bronsted) e viene strappato.

• Inoltre il gruppo X esce dal composto e in seguito al riarrangiamento del doppio legame si forma un

alchene.

E2:

○ X contemporaneamente Nucleofilo

Il gruppo esce all'entrata del / base di Bronsted

Non si forma alcun carbocatione

E1:

○ carbocatione

Si forma prima un intermedio in seguito all'uscita del gruppo X.

SN1 E1

A questo punto si può procedere attraverso una o una in base al tipo di Nucleofilo, e nel

buona base di Bronsted E1)

caso di una (quindi di l'idrogeno strappato lascia il suo doppietto al

carbonio che riarrangiando il doppio legame forma un alchene.

Chimica Pagina 6

Alcoli, Fenoli, Tioli

Caratteristiche generali (Alcoli e fenoli): gruppo ossidrile (OH).

• Gli alcoli e i fenoli sono molecole organiche portanti il

anello aromatico fenolo (Ar-OH);

• Se l'ossidrile si attacca a un (Ar) il composto sarà un se a portarlo è invece un

gruppo R, si parlerà di Alcol (R-OH)

OH

• La presenza dell' permette la donazione e la ricezione di ponti a idrogeno ed è la causa della polarità della

molecola. primari secondari terziari

• Gli alcoli possono essere (se il gruppo OH è legato a un C primario), (C secondario) o

(C terziario). trioli,…)

• Esistono molecole con più gruppi alcolici (dioli,

S-H O-H, tioli,

• Se il gruppo sostituente è al posto di si parla di composti in grado di fare ponti disolfuro S-S

(tramite reazioni redox) e responsabili delle strutture di alcune proteine.

Proprietà fisiche: legami idrogeno,

• Gli alcoli hanno la possibilità di formare a sia con altre molecole di alcol

che con l'acqua.

• Questo avviene a causa della polarità del legame O-H, ed è causa delle principali Ione Alchissonio

caratteristiche fisiche di queste molecole:

Solubilità e punti di ebollizione: Ione alcossido

solubili in acqua punto ebollizione

Alcoli e fenoli (a corta catena) sono e il loro di è

○ più alto corrispettivi idrocarburi.

dei

Acidità/Basicità: anfifiliche, sia acidi che

Inoltre gli alcoli sono molecole ossia possono comportarsi da

○ basi:

da doppietti liberi

l'atomo di O ha ed ha quindi una regione ad alta densità 2+

alchissonio R-OH

elettronica (comportamento basico con formazione di ione )

Tuttavia la regione della molecola recante l'idrogeno dell' ossidrile è a bassa

densità elettronica, dunque ha carattere acido. (Molto più accentuato nei -

alcossido

fenoli, che riescono a stabilizzare meglio la carica dello ione (RO )

grazie all'anello aromatico.

L'acidità di alcoli e fenoli è influenzata da:

elettron-attrattori: Aumentano l'acidità

□ Gruppi dell'alcol stabilizzando la

-

carica negativa dello ione (RO ) ( Esempio acido picrico).

elettron-repulsori: diminuiscono l'acidità

□ Gruppi dell'alcol (Esempio:

alcol t-butilico) .

I tioli sono più acidi degli alcoli

Proprietà Chimiche (Reattività): 1

Da cosa derivano gli alcoli? (Metodi di preparazione): +

Idratazione alcheni ambiente acido

1. di in (con catalizzatore H ). Sostituzione nucleofila di alogenuri alchilici:

2. Sostituzione nucleofila alogenuri alchilici, -X OH.

(SN) di in cui il gruppo viene sostituito da un 2

3. Riduzione aldeidi chetoni LiAlH

di e (Per azione di agenti riducenti come (litio-alluminio idruro)

4

NaBrH

e (Sodio-Boro idruro).

4

Reazioni principali: OH.

• Gli alcoli sono reattivi a causa della polarità del gruppo 3

• Essendo il gruppo OH un pessimo gruppo uscente si ha necessità di far avvenire le reazioni in

+ +

H

ambiente acido, in quanto gli ioni possono la molecola, generando H O che si libera

attivare 2

nucleofilo.

come acqua, lasciando il posto al

• Un buon metodo per deprotonare un alcol / fenolo è la reazione con metalli elettropositivi a

formare alcolati e fenati*

I FENOLI NON DANNO ELIMINAZIONE E SOSTITUZIONE

•

• Le principali reazioni sono quelle di:

Sostituzione nucleofila SN2)

(SN1 e (vedi Alogenuri alchilici per il dettaglio).

○ (E1 E2) Disidratazione

e e (eliminazione di acqua)

β-Eliminazione

○ Reazione di ossidazione che generano:

○ *

Aldeidi e Acidi Carbossilici (R-CO H) se l'alcol è primario

2

Chetoni se l'alcol è secondario

Sostituzione nucleofila:

• I meccanismi di sostituzione nucleofila sono gli stessi di quelli che entrano in gioco per gli

alogenuri alchilici:

SN2: Unico stadio e attacco del Nu contemporaneamente all'uscita di OH.

○ Reazione di disidratazione:

SN1: Due stadi, e formazione del carbocatione.

○

β-eliminazione:

• Anche l'eliminazione avviene come per gli alogenuri alchilici.

• Particolare importanza ha la reazione di disidratazione (Eliminazione di H O):

2

Avviene secondo meccanismo E2 o E1

○ Avviene con la facilità: 3°>2°>1° ordine

○ Alchene

Si forma un (due possibilità**)

○

Ossidazione: Si formano due prodotti

**

Nelle reazioni di ossidazione, il carbonio risulta tanto più ossidato quanti più legami forma

con l’ossigeno e quanti meno ne forma con l’idrogeno.

agenti ossidanti

• Gli usati sono:

KMnO (Manganato di potassio)

○ 4

K Cr O (bicromato di potassio)

○ 2 2 7

fenoli ossidano facilmente

• I si molto

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Eteri

Caratteristiche generali:

etere R - O - R.

• Un è una molecola di formula

R-O

• Il legame è polarizzato, ma non ci sono molecole di idrogeno direttamente legate all'ossigeno, quindi

NON donare legami idrogeno possono accettarli.

possono a ma

solventi polari.

• Sono ottimi

Da dove derivano? ***

• Possono formarsi principalmente in due modi:

Condensazione alcoli catalizzata H+ (R-OH + R'-OH ---> R-O-R + R-O-R' + R'-O-

di due da

○ R' + H O)

2

Sostituzione nucleofila alcoli Alogenuri OR)

di e (X sostituito da

○ l'alcol deprotonato

(spesso prima della reazione viene in modo da formare lo ione

alcossido, alogenuro alchilico etere

che reagisce con un a formare un ***)

Proprietà fisiche: punti di ebollizione

• A parità di massa molecolare, gli eteri hanno più bassi rispetto ai

fenoli (e agli alcoli) ma superiori rispetto agli idrocarburi

basi

• Gli eteri sono di Lewis

• Possono essere idrolizzati negli alcoli che li costituiscono.

Proprietà chimiche:

• Le uniche reazioni importanti riguardano gli epossidi (eteri ciclici), che in condizioni di Sostituzione nucleofila dell'epossido:

acidità alcoli o azotoderivati (??? )(mediante Sostituzione

tendono ad aprirsi e formare

Nucleofila). Nu: = H O, R-OH,R-NH

2 2

Chimica Pagina 8

Composti azotati: Ammine

Caratteristiche generali: ammoniaca

• Le ammine sono composti organici provenienti dall' in cui uno o più idrogeni sono sostituiti

da gruppi R o Ar.

• Sono presenti negli organismi viventi in amminoacidi, peptidi, proteine, basi eterocicliche degli acidi

nucleici, alcaloidi, etc.

primarie secondarie terziarie

• Possono essere (NH -R), (R-NH-R') e (R-NR''-R')

2

alifatiche aromatiche

• Si classificano anche in (legate solo a gruppi alchilici ), (legate a uno o più gruppi *

eterocicliche

arilici) ed (all'interno di molecole cicliche, al posto del C*)

sale ammonio Cloruro di Tetrametilammonio).

• Se l'azoto è legato a 4 gruppi, si ha un di quaternario (Es:

Proprietà fisiche:

Le ammine primarie e secondarie, possedendo idrogeno, possono formare ponti a H (N–

• H•••N), che sono tuttavia più deboli di quelli (O–H•••O).

Punti di ebollizione: punto ebollizione un'ammina sempre minore,

• Proprio per questo il di di è a parità di peso

dell'alcol

molecolare, di quello corrispondente.

primarie p.e. più alti di secondarie e di terziarie

• Inoltre le ammine hanno quelle quelle

(che hanno meno idrogeni disponibili). Ione alchilammonio

Solubilità: più

• Le ammine sono solubili in acqua e solventi polari degli idrocarburi corrispondenti.

La solubilità delle ammine è tanto maggiore quanto queste sono a corta catena

• .

Acidità: basi doppietto

• Le ammine sono (deboli) grazie al libero presente sull'atomo di azo