Composti carbonilici alfa-beta insaturi

Effetti della Coniugazione nei
Composti Carbonilici α,β α,β-Insaturi
α,β α,β-Insaturi
α,β
α,β Insaturi

Stabilità Relativa
Aldeidi e chetoni che possiedono un doppio
legame CC-C
C sono più stabili quando il
doppio legame è coniugato con il carbonile
Questo tipo di composti viene definito con il
termine composti carbonilici αααααααα,ββββββββ insaturi

Stabilità Relativa
γ
CH 3CH CH
K = 4.8
β α
O
CHCH CHCH2CCH CCH 3
O
CHCCH 3
CH 3CH CH2CH CH CHCCH
γ
β α
(17%)
(83%)

Acroleina
O
H2C CHCH

Acroleina
O
H2C CHCH

Acroleina
O
H2C CHCH

Acroleina
O
H2C CHCH

C
C
C
Strutture di Risonanza
O •• • C
C
C+
O •• • ••
–

C
δ +
C
C
C
Strutture di Risonanza
O •• • C
C
δ +
Ibrido
O •• • ••
δ –
C
+ C
C
C
C+
C
O •• • ••
O •• • ••
–
–

Proprietà
Aldeidi e chetoni α,β α,β-insaturi insaturi:
sono più polari di semplici aldeidi e chetoni
possiedono due siti molecolari suscettibili di
attacco nucleofilo
Carbonio carbonilico
Carbonio Carbonio-β
β
C
C
C
O •• •

Momenti Dipolari
δ–
O O
δ–
δ+
δ+
δ+
µ = 2.7 D µ = 3.7 D
Butanale trans trans-2-Butenale Butenale
maggiore separazione tra
carica positiva e negativa

Addizione Nucleofila ai Composti
Carbonilici α,β α,β-Insaturi
α,β α,β-Insaturi
α,β
α,β Insaturi

Addizione
coniugata (1,4)
Addizione Nucleofila ai Composti
Carbonilici α,β-Insaturi
α,β α,β α,β α,β α,β α,β α,β Insaturi
δ +
C
C
δ +
C
O •• • Addizione diretta (addizione (addizione-1,2) 1,2)
δ −
Addizione
diretta (1,2)
Attacco nucleofilo al carbonio del gruppo C=O
Addizione coniugata (addizione (addizione-1,4) 1,4)
Attacco nucleofilo al carbonio β

Controllo Cinetico e Termodinamico
L’attacco diretto al C=O è più veloce
L’attacco coniugato al carbonio β fornisce
il prodotto più stabile

H
C C
H +
O
C C
C
O
C
+
Addizione Addizione-1,2 1,2
Nu
Nu -
Controllo Cinetico
-
O
C C
C
si forma più velocemente
Nu
è il prodotto principale sotto
condizioni di controllo cinetico
(i.e. quando l’addizione non è
facilmente reversibile)

Nu Nu- Nu
+ C C
-
O
C C
C
O
C
L’enolo costituisce il prodotto
intermedio
Nelle condizioni di reazione è
rapidamente convertito nella
forma carbonilica
Controllo Termodinamico
Addizione Addizione-1,4 1,4
Nu
H
O
C C
H +
C

Nu Nu- +
C C
O
C
Il composto carbonilico è il vero
prodotto dell’addizione-1,4
dell’addizione 1,4
È più stabile del prodotto di
addizione addizione-1,2 1,2
Controllo Termodinamico
Addizione Addizione-1,4 1,4
Nu
O
C C
H +
C
H

Controllo
cinetico
H
O
C C
H +
C
C C
O
C
Addizione Addizione-1,2 1,2
Nu
+
Nu -
Addizione Nucleofila ai
Composti Carbonilici
α,β-Insaturi
α,β α,β α,β α,β α,β α,β α,β Insaturi
Addizione Addizione-1,4 1,4
Legame C=O
C=O più
più forte
forte
del legame C=C
Nu
C C
Controllo
termodinamico
H +
O
C
H

Si osserva con nucleofili fortemente basici
Reattivi di Grignard
LiAlH 4
NaBH NaBH4 Acetiluri di Sodio
Addizione diretta (1,2)
I nucleofili fortemente basici si addizionano in modo
irreversibile

Esempio
O
CH CH3CH CH CHCH + HC CMgBr
OH
1. THF
2. H H3O + 2. H H3O +
CH 3CH CH CHCHC CH
(84%)

Si osserva con nucleofili debolmente basici
ione cianuro (CN – )
ioni tiolato (RS – ioni tiolato (RS ) – )
Additione Coniugata (1,4)
ammoniaca ed ammine
ione azide (N –
3 )
I nucleofili debolmente basici si addizionano
reversibilmente

Esempio
O
C6H5CH CH CHCC CHCC6H5 KCN
(93 (93-96%) 96%)
1) etanolo
2) acido acetico
O
C6H5CHCH CHCH2CC CC6H5 CN
via
–
C6H5CH CH CH
CC 6H5 CN
••
O •• • C6H5CH CH CH
CC 6H5 CN
O •• • •
• •
–

Esempio
O
CH 3
C6H5CH CH2SH SH HO – , HH2O
(58%)
O
CH 3
SCH SCH2C6H5 via
O •• • ••
O •• • •
• •
–
–
CH 3
SCH SCH2C6H5 CH 3
SCH SCH2C6H5

Addizione Coniugata di Reagenti
Organocuprati ai Composti
Carbonilici α,β α,β-Insaturi
α,β Insaturi

Riepilogo Preparazione dei Litio Dialchilcuprati
•I litio dialchilcuprati sono preparati per reazione
tra un alchillitio e un alogenuro di rame (I)
RX + 2Li RLi + Li LiX
2RLi + CuX Cu R2Cu CuLi Li + Li LiX
[abitualmente in etere etilico o THF anidri]

Come?
•L’alchil litio reagisce prima con l’alogenuro di
rame(I) e forma un monoalchilcuprato
R Li
Cu
Cu I
R
Li +
Cu I –
Successivamente una seconda molecola di
alchil litio reagisce con il monoalchilcuprato
R Cu
R Li
R
R
CuLi

Addizione di Reagenti Organocuprati ai
Composti Carbonilici α,β α,β α,β α,β-Insaturi
α,β α,β α,β
Insaturi
I litio dialchilcuprati sono ampiamente utilizzati nella
formazione dei legami CC-C
C per reazione con
alogenuri alchilici e arilici
La formazione di legami C-C C mediante addizione
coniugata ai composti carbonilici α,β-unsaturi unsaturi è
un’altra delle principali applicazioni sintetiche dei
reagenti organocuprati

O
CH 3
+ LiCu( LiCu(CH CH3) 2
O
1. Etere etilico
2. H H2O CH 3
CH 3
Esempio
(98%)

Addizione di Carbanioni Stabilizzati
ai Composti Carbonilici α,β α,β-Insaturi
α,β Insaturi:
La reazionedi Michael
L’Anellazione di Robinson

H 3C
Carbanioni Stabilizzati
H 3C
O
C
–
••
C
O
C
O H O
CH 3
C •• C
– C OCH OCH2CH
H
CH CH3CH CH2O O O
CH 3
C ••
C
– C OCH OCH2CH
H
Gli anioni enolato ottenuti per
deprotonazione dei composti
β-dicarbonilici dicarbonilici sono basi
relativamente deboli e stabili
Si addizionano in modo
coniugato ai composti
carbonilici α,β-unsaturi: unsaturi:
addizione di Michael
CH 3

EtO - , EtOH
Esempio di addizione di Michael
O O
CH 3CH CH2OCCH OCCH2COCH COCH2CH CH + H 3 2C CHCCH CHCCH3 Addizione Addizione-1,4
Addizione Addizione-1,4 1,4
O O
CH 3CH CH2OCCHCOCH OCCHCOCH2CH CH3 (85%) CH CH2CH CH2CCH CCH3 O
EtO
O
O O
C •• C
– C OEt OEt
H
Via enolato dell’estere
malonico

Il prodotto di addizione può essere successivamente
saponificato e decarbossilato
O O
CH 3CH CH2OCCHCOCH OCCHCOCH2CH CH3 O
CH 2CH CH2CCH CCH3 O
O
CH 3CCH CCH2CH CH2CH CH2COH COH
δ-chetoacido chetoacido
1. KOH, etanolo-acqua
etanolo acqua
2. H +
3. 3. calore calore, calore calore, , -CO
(42%)
CO 2
Viene rimosso un solo
gruppo -COOH COOH

Addizione di Michael
Anellazione di Robinson
La reazione di Michael costituisce un utile e
versatile metodo per la formazione di legami
carbonio carbonio-carbonio carbonio
Il
Il suo campo di di applicazione è è ulteriormente
ampliato dal fatto che il prodotto di addizione può
subire una condensazione aldolica intramolecolare
intramolecolare, ,
che porta alla formazione di un anello a sei termini
Tale processo è noto come Reazione di Anellazione
di Robinson

O
Esempio di Anellazione di Robinson
1) Addizione di Michael Michael
2) Condensazione aldolica intramolecolare
3) Deidratazione E1cB
CH CH3 +
O
O
H2C CHCCH CHCCH3 KOH,
metanolo
Nuovo anello a sei termini
O
CH 3
O

Esempio di Anellazione di Robinson
1) Addizione di Michael Michael
O
Via enolato di un β-
dichetone
O
CH 3
O
+
CH 3
O
O
H2C CHCCH CHCCH3 KOH, metanolo
O
CH 2CH CH2CCH CCH3

O
Esempio di Anellazione di Robinson
2) Condensazione aldolica aldolica intramolecolare
intramolecolare
CH CH3 O
O
CH CH2CH CH2CCH CCH3 Formazione di di un
NaOH
∆
- H 2O
ciclo a 6 termini O
3) Deidratazione con meccanismo E1cB
1) rimozione di un protone in α (formazione di
un anione enolato)
2) eliminazione del gruppo uscente OH -
O CH3 CH
OH
CH 3
O
(85%)
O