Gruppi funzionali - chimica organica

Reazioni alcani

Sostituzione radicale

CH₄ + X₂ → CH₃X + HX

Alogenazione radicale

2 X• + •CH₃ → CH₄ + X•

Gli intermedi di questa reazione sono radicali. X strappa H₂O al carbonio + sostituisce.

Alcheni

Addizione di acidi alogenidrici

H₂C=CH₂ + HCl → H₂C—CH₂Cl

Il prodotto è un alogenuro alchilico.

Addizione di acqua, catalizzata da acidi

H₃CH=CH₂ + H₂O → H₃C—CH—CH₂OH

I prodotti sono alcoli.

Addizione di alogeni

Cicloesene + Br₂ → 1,2-dibromo-cicloesano

I prodotti sono di alogenuri, vicinari.

Reazioni degli alcani

Sostituzione radicale

CH₄ + X₂ → CH₃X + HX

Alogenazione radicalica

2 X∙ + C•H₃ • → X—C•H₃ •

X si attacca al carbonio e sostituisce H.

Reazioni degli alcheni

Addizione di acidi alogenidrici

H₂C=CH₂ + HCl → H₂C—CH₂Cl

Etilene → Cloroetano

Il prodotto è un alogenuro alchilico.

Addizione di acqua, catalizzata da acidi

H₃C—CH=CH₂ + H₂O → H₂SO₄ → H₃C—CH—CH₂

Propene → 2-propanolo

I prodotti sono alcoli.

Addizioni di alogeni

Cicloesene + Br₂ → CCl₄ → 1,2-dibromo cicloesano

I prodotti sono dialogeni vicinali.

Riduzioni

Catalizzatori metallici: Pd, Pt, Rh, Ni

I "prodotti" sono gli alcani corrispondenti.

Ossidazioni

Ozonolisi

Si possono ottenere aldeidi o chetoni, o acidi carbossilici.

Reazioni con KMnO₄

I prodotti che si ottengono sono cis diolo.

Reazioni con peracidi

Reagiscono con gli alcheni a dare epossidi.

Reazioni radicaliche degli alcheni

H₂C=CH₂ ⟶ (−CH₂−CH₂−)_n

Etilene polietilene (PE)

I prodotti sono dei polimeri. Sono alcani ad alto peso molecolare.

Reazioni radicaliche su posizioni alliliche/benzoiliche

Autoossidazione dei lipidi

R° + O₂ ⟶ ROO° (radicale libero perossido)

ROO° + RH ⟶ R° + ROOH (idroperossido)

ROOH ⟶ RO° + OH° (rad. alcolisso) (rad. ossidrile)

2 ROOH ⟶ ROO° + RO° + H₂O

RO° + RH ⟶ ROH + R°

Terminazione della catena.

Sostituzione nucleofila

R₁ R₂R—C—C—R₃ + OH^– ⟶ R—C—C—R₃ + X^–

| | | | H X H OH

La reazione degli alogenuri alchilici con basi acquose forti agli alcoli es. BrCH₃—CH—CH₂—CH₂ + NaOH aq ⟶ CH₃—CH—CH₂—CH₂ + NaBr | Br | OH

Le reazioni di eliminazione

R₂                  R₂     \                           /R—C—C—X  + B →  R—C═C—R₂  + B-H + X^-     /                            \R₃                  R₃

Base                        Alchene

Alogenuro alchilico

Alcoli preparazione

Riduzione di composti carbonilici

Red → Riducenti:

• H₂/Cat
• Idruri: NaBH₄, LiAlH₄, B₂H₆
• Metalli/H⁺
• Sist. enzimatici (stereoselettivi)

Riduzione di composti carbossilici (acidi, esteri)

CH₃COOH → CH₃CH₂OH ← CH₃COOR

Riducenti: LiAlH₄

Alcoli - ossidazioni

Primari

R—CH₂—OH → R—CHO → R—COOH

Secondari → Terziari → Nessuna reazione

Alcoli - altre reazioni

Sintesi di alogenuri alcili (sost. nucleofila)

OH + HBr →

Sintesi di alcheni (eliminazione)

CH₃ H₂SO₄ → + H₂O

Altre reazioni del gruppo -OH dei fenoli

Formazioni di esteri

R-C=O

R-C=O

Formazione di eteri

OH → O →

I fenoli, a differenza degli alcoli, non subiscono reazioni di sostituzione o di eliminazione.

Aldeidi: metodi di sintesi

Ossidazione di alcoli primari

RCH₂OH → PCC → R —C = O | H

Riduzione di cloruri acilici con idruri

RCOCl → LiAlH(OBu-t)₃ → R —C = O | H

Cetoni: metodi di sintesi

Ossidazione di alcoli secondari

R₂CHOH → K₂Cr₂O₇ → R —C = O | R

Acilazione di Friedel Crafts (chetoni aromatici)

RCOCl + ArH → AlCl₃ → R —C = O | Ar

Addizione nucleofila

NU^-O^δ-

Riduzione con idruro

^δ-HBH₃Na⁺O^δ-O(RNa⁺)

Reazione con HCN

Lo ione cianuro è un buon nucleofilo e si addiziona al carbonile, portando le cianidrine.

Reazione di addizione-eliminazione con nucleofili azotati

Immine

Idrati acetaldeide

Forma idrata dell'acetaldeide

Semicetale - acetale

Acetaldeide

Metanolo

Semicetale

Metanolo

Dimetilacetale

Cheta e tiocheta (aceta cicli)

Cicloesanone + H₂O ⇌ + H₂O

Glicole etilenico

Tioaceta-Tiocheta + H₂O ⇌ + H₂O

Formazioni di sale

Acido benzoico COOH + NaOH ⇌ COONa+ Benzonato di sodio

La reazione di un acido organico con una base è una normale salificazione.

I principali derivati degli acidi carbossilici

• RCOCl Cloruro (alogenuro) acilico
• RCOO-COR Anidride
• RCOO-R Estere
• RCOOH Acido carbossilico
• RCONH₂ Amide

Reattività crescente

La reazione di esterificazione

Gli esteri possono essere preparati a partire da un acido e da un alcol in presenza di un catalizzatore. Il processo è reversibile.

Idrolisi degli esteri

Gli esteri possono essere a loro volta convertiti in acidi carbossilici per idrolisi acida o basica.

Amine - comportamento da nucleofili

➔ Addizione nucleofila ai carbonili: Imine, basi di Schiff

➔ Sostituzione nucleofila acilica: Ammidi