Composti carbonilici (caratteristiche, reazioni, esercizi)

Il carbonio è l'unico elemento a formare catene e legami semplici:

Una reazione chimica avviene in modo spontaneo quando

liberare energia e aumentare

energia attiva

Energia di legame

Maggiore è il numero di legami che si rompono durante la reazione, maggiore è

Lo spontaneamente è dovuto alle vibrazioni dei legami:

• orbitali di legame
• orbitali di non legame

→ totale sovrapposizione

orbitali stesso energia

non fa legame

nucleofilo ⇾ elettrofilo

freccia curva indica il movimento di elettroni

Orbitale ⇾ bassa energia ⇾ stato elettrone

formazione nuovo legame tra orbitale pieno ad alta energia e vuoto a bassa energia

doppietti non condivisi

legami multipli (π)

legami σ a energia molto alta (idruro di boro, alluminio e organometallici)

legami semplici: non sono nucleofili perché formano energia bassa

elettrofili:

Orbitale vuoti (carbocationi, boro)

Orbitali di antilegame a bassa energia

(legame C=O e C-X alogeno)

Alta energia dello stato di transizione ⇾ reazione lenta

Postulato di Hammond: stati alterati: (ad esempio uno stato di transizione é un intermedio instabile) si raggiunge nel corso di una reazione e sono accomunati dal fatto che al loro interconversione comporta una lieve riorganizzazione della struttura molecolare

La struttura di uno stato di transizione assomiglia a quella della specie che gli è più vicina in energia

Formule di risonanza:

• Regole di stabilità:
  • Più legami covalenti, più stabile
  • Atomi con meno elettroni, meno stabile
  • Separazione di carica, meno stabile
  • Carica negativa su atomo più elettropositivo, carica positiva su atomo meno elettropositivo, più stabile

es.

98%91%89%

Se ledevono essere identiche → coinvolto

Struttura èmedia dei2 formule

Accumulo di carica positiva al C, accumulo di carica negativa all’ossigeno

Se ci sono eteroatomi:

X = N, O, XO

complessivamente più stabile

Se Nrealtà

Se X(meno elettropositivo) molecola meno reattivaSe X (più elettronegativo) molecola più reattivascala di reattività:

Come ammina ₃R è una base molto ingombrata - forma fatica ad attaccare le carbonile

₂

dipole

estere gruppo uscente base discretamente forte

non reagiscono

molecola tetta

All'equilibrio ho una miscela.

Posso usare la principio di Le Chatelier per modificare l'equilibrio

idrolisi

Reazione

usare acido a nuovo catalis

intermedio con l'ioni neutro (pstabile)

non si proforma

=> Tappa improdotto (reazione più veloce)

Usare nucleofilo impulsive

carbocation

reazione di alcolisi in condizione acide

R-C_O-NH₂ + R'OH → R-C_O-OR' + NH₃⁺

R-C_O⁺ ↔ H₂O nucleofilo mentreH₃O⁺ nucleofilo: acido

alcoli e acidi

OH simile al gruppo ORPero non tutte le reazioni degli OR avvengono con OH

R-C_O-O ↔ R=O-C_O-O↔In condizione basica elettrone del N^delta sei anione

R-C_O-OH₃

R-C_O-OH₂ + H⁺R-C_O-O^-R'

L'unica reazione è quella di Esteri

Sintesi degli acidi carbonici

s_p² 3p → P - accettare elettroni

S 3s 3p

O - 2d-

R-C_O-SO^-O - R-C_O-S_O

H₃O⁺

π-p π-p π-p

base aminoglobulare che rende forte il doppio gruppo azoto

formaldeide _μ

Formaldeide

A partire dall’etanolo posso allungare la catena quindi clorocarburi

aldeide

chetone

Sintesi:

Grignard:

Gruppo OH_nucleofilo con gli organometallici:

organometallici a idrogeno

Metallo - idrogeno = legame molto delta

4 legami

Sito nucleofilo è il legame OH

mesma gruppo acide

Non posso ottenere un alcool III^°

Addizione di H₂

1^° stadio HO

2^° stadio HP

Alcol III^° ottenuto solo da organometallico

2 modi per ottenere alcol II^°

Nucleofili all'azoto

Ammoniaca e derivati dell'ammoniacaRNH₂ NH₂R NH₃Non hanno nucleofili perché non essendo polare non può rompere legami idrogeno with carbonio anche essi idrogeno.

Ammoniaca

_tK_BpK_a = 16pKa = 10Trasferimento protone

Se protonale in ambiente acido ma solo in OH può evolvere.

In condizioni normali non è favorito verso prodotti. Posso alimentare NH₃ eliminando acqua con toluene (solapose).

Se eliminiamo l'ammine, si abbassa l'energia del prodotto perché R₁, R₂ non formano orbitale molecolare.

^{(base di Schiff)}ImminaR può essere HIn N_e Prendono valuterà.

pK_a = 10

Una ammina si comporta più reattivamente verso il doppio carbonile

La reattività si piega in relazione con NaCNBH₃

Carbanioni

R-CH₂-H ⇄ R-CH₂^-

HC≡CR

C≡N

Carbanioni stabili:R-CH₂-BrR-CH₂-O^-R-CH₂-S^-

→ basi

→ stabili

acido → stabile

enolato alcohol

eneolo e chetone in equilibrio (più stabile è il chetone).Ogni volta che si forma un enolo si rileva il chetone. Le forme aromatiche sono: il dissimonato (molecola unica) eeneolo e chetone sono molecole che anche in condizioni molto basichedue molecole diverse che si formano ad una ionizzazione.eneolo chetone (sempre precedenti)A. Prevalente (in condizioni acide)

In condizioni acide:

esteri pk≅24

tende a formare elettroni al carbonio e combinare coneneolo in modo più stabile

elettrofilo che non può deprotonare

anione alfa che non può condensare

Se ho un legame multiplo al carbonio β:

massimizzano stabilizzazione del derivato

reazione di tipo periciclica (come diels-alder)

anione che non può condensare

Alogenazione di chetoni, chetoni α alogenati

Condizioni acide:

• Attacco dell'alchene, Br₂ al carbonio sostituito
• α alogenasi acida
• Rende più efficace la protonazione di O

Se il composto è asimmetrico:

• Prevalente alcheme più sostituito
• Enolato più stabile alcheme meno sostituito

Condizioni basiche:

• Chetoni sostituiti
• Più acido
• Probabilmente sostituzione di tutti gli idrogeni α
• Sostituzione solo da un lato

Ossidazione di alcol

KMnO₄ -> pi

OsO₄ -> meno sporco più tossico

Esercizi

carbonile più instabile

p

Intermolecolare alta concentrazione

Intramolecolare bassa concentrazione

elevata tensione d’anello

condensazione mista intermolecola

V = k [R1]