Lezione 13 - appunti di chimica organica PDF

Preview

Summary

appunti di chimica organica...

Description

C.I. CHIMICA ORGANICA CHIMICA ORGANICA(4+2CFU) Dott.ssa Manuela Oliverio

REATTIVITÀ DEL GRUPPO CARBONILICO O

R H Dissociazione del legame C-H Alogenazione in a Alchilazione in a Condensazione aldolica 2

ENOLI ED ENOLATI O

O

OH

pH< 7

Enolato del ciclopentanone Ibrido di risonanza  

  

Enolo del ciclopentanone

Il pKa degli H in a delle aldeidi e dei chetoni varia fra 19 e 21 Le basi forti sono quindi in grado di strappare tale H in a e gli anioni risultanti si dicono enolati Gli enolati sono stabilizzati per risonanza Gli enolati sono specie ambidentate Se protonati danno origine agli enoli

3

TAUTOMERIA CHETO-ENOLICA 



Gli enoli sono instabili ed isomerizzano rapidamente ridando il chetone d’origine La tautomeria cheto-enolica è catalizzato sia dall’ambiente acido che basico

In ambiente acido H

H O

H+

H O

O

H

O H

H

In ambiente basico H O

OHH

O

O

H-OH

O

4

FATTORI CHE INFLUENZANO LA TAUTOMERIA CHETO-ENOLICA  



L’enolo dell’aldeide è più stabile dell’enolo del chetone La possibilità di formare legami a idrogeno può stabilizzare la forma enolica

La coniugazione può stabilizzare la forma enolica

5

L’ALOGENAZIONE DELLE ALDEIDI E DEI CHETONI

L’avanzamento della reazione è condizionato dalla scelta, come catalizzatore, della base o dell’acido  La reazione è regiospecifica per la posizione a 

Ambiente acido O

OH

OH

OH

Br_ H+

Br-Br

Br

O

Br_ Br

Br

- HBr

6

Ambiente basico

Reazione aloformica 7

ALCHILAZIONE ENOLATI

 

Un enolato può comportarsi da nucleofilo in reazioni SN2 ed SN1 con alogenuri alchilici, portando alla formazione di alchil chetoni. Le basi utilizzate sono abbastanza forti (LDA, alcossidi, idrossidi). L’utilizzo di LDA (base forte e molto ingombrata) impedisce che avvenga la sostituzione competitiva tra la base e l’alogenuro alchilico. 8

CONTROLLO CINETICO E TERMODINAMICO









Quando una reazione può dare due prodotti regioisomerici con diversa stabilità termodinamica e diversa energia di attivazione, le condizioni di reazione possono essere scelte opportunamente in modo da esercitare un controllo sul percorso preferenziale di reazione. Si chiama cinetico il regioisomero meno stabile ottenibile col percorso a più bassa energia di attivazione, si chiama termodinamico il regioisomero più stabile ottenibile col percorso a più elevata energia di attivazione. Un chetone asimmetrico trattato con una base può dare due enolati: quello cinetico (meno sostituito) e quello termodinamico (più sostituito), interconvertibili tra loro. Se si lascia alla reazione il tempo di instaurare tutti gli equilibri pian piano la reazione porterà alla formazione del sono enolato più stabile (termodinamico)

ALCHILAZIONE CHETONI ASIMMETRICI

10

ALCHILAZIONE CHETONI ASIMMETRICI

ALCHILAZIONE ALDEIDI E CHETONI:VIA ENAMMINE 

Le enammine sono degli analoghi strutturali degli enoli e, come gli enoli possono dare tautomeria con la loro forma imminica (ione imminio).



Come gli enoli, le enammine possono funzionare da nucleofili dando reazioni di alchilazione in α



Una strategia di alchilazione dei chetoni può prevedere la sua preventiva trasformazione in enammina, seguita da alchilazione e idrolisi dell’enammina per restituire il chetone. Il vantaggio nella scelta di questa strategia sta nel fatto che si può ottenere il prodotto di alchilazione in buona resa senza dover 12 necessariamente utilizzare LDA. L’altro vantaggio è che nei chetoni asimmetrici, la via enammina consente un controllo cinetico senza utilizzare LDA per via dell’ingombro sterico eccessivo sul enolato più sostituito.

ALCHILAZIONE ALDEIDI E CHETONI:VIA ENAMMINE

13

CONDENSAZIONE ALDOLICA  



Reazione di addizione al carbonile di un aldeide o di un chetone da parte di un anione enolato. Prevede due step: STEP I: L’anione può reagire con una seconda molecola di aldeide o chetone per dare un aldolo o un cheto alcol

STEP II: L’aldolo disidrata a sistema a,ba,b-insaturo

14

ALDOLICHE INTRAMOLECOLARI

15

ALDOLICHE INTRAMOLECOLARI ASIMMETRICHE

16

CONDENSAZIONE ALDOLICA INCROCIATA 

La condensazione aldolica tra due carbonili differenti presenta il problema della selettività del prodotto. Esistono due possibili strategie per avere buone rese di un composto a,b-insaturo come principale prodotto di reazione.

CONDENSAZIONE ALDOLICA INCROCIATA  Una delle due aldeidi non possiede H in a

Uno dei due reagenti viene deprotonato completamente con una base forte prima che l’altro venga aggiunto alla reazione

18

REATTIVITÀ 



DI ALDEIDI E CHETONI α,β-INSATURI

I composti carbonilici insaturi α,β-insaturo sono sistemi coniugati che godono di una particolare stabilità per risonanza

Ibrido di risonanza di un sistema carbonilico α,β-insaturo

19

ADDIZIONE CONIUGATA AD ALDEIDI E CHETONI α,β-INSATURI Due siti elettrofili

Addizione 1,2 ad un enone coniugato





Addizione 1,4 ad un enone coniugato 20

ADDIZIONE 1,2 

Con nucleofili basi forti (per es. reattivi di Grignard, alchinil litio) la maggiore quantità di carica positiva sul carbonio carbonilico favorisce l’addizione 1,2 (controllo cinetico)

21

ADDIZIONE 1,4



Con nucleofili polarizzabili, basi deboli (per es. RNH2, ROH,-C≡N, C6H5CH2S-) la maggiore stabilità dell’anione enolato favorisce l’addizione 1,4 (controllo termodinamico)

22

CONTROLLO CINETICO E CONTROLLO TERMODINAMICO

Reazione veloce

Reazione Reversibile e lenta



Il doppio legame C=O è più stabile del doppio legame C=C

23

ADDIZIONE DI MICHAEL  



È una addizione coniugata 1,4 Tipicamente i nucleofili utilizzati sono anioni enolato di bdichetoni. Possono tuttavia essere utilizzate enammine, ioni cianuro, ovvero nucleofili che sono anche deboli basi. Questi enolati sono basi deboli che reagiscono con chetoni a,b-insaturi in addizioni coniugate

24

MECCANISMO

ANELLAZIONE DI ROBINSON  





Reazione in due step: I Step: addizione di Michael di un anione enolato su di un carbonile α,β- insaturo II Step: Condensazione aldolica intramolecolare, la cui driving force è la creazione di un ciclo stabile. Il prodotto è un anello 2-cicloesenonico

ESERCIZI...