Composti Carbonilici
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<strong>Composti</strong> <strong>Carbonilici</strong><br />
Aldeidi e Chetoni<br />
RCHO; RCRO
ALDEIDI e CHETONI<br />
• Sono caratterizzati dalla presenza del<br />
gruppo carbonilico che consiste in un<br />
atomo di carbonio legato con un doppio<br />
legame ad un atomo di ossigeno<br />
O<br />
R C<br />
H<br />
aldeide<br />
R C<br />
O<br />
R<br />
chetone
Aldeidi<br />
C O<br />
• Il gruppo CARBONILICO<br />
nelle aldeidi è legato ad almeno un atomo di<br />
idrogeno<br />
• (carbonile primario)<br />
H<br />
H<br />
C O<br />
R<br />
H<br />
C O<br />
H<br />
C O<br />
CHO<br />
Gruppo aldeidico<br />
Ar<br />
H<br />
C O<br />
Formaldeide Aldeide alifatica Aldeide aromatica
Generalità Generalit<br />
• Il gruppo CARBONILICO<br />
nei chetoni è legato sempre a due atomi di<br />
carbonio e quindi a due gruppi che possono<br />
essere alchilici o arilici<br />
• (carbonile secondario)<br />
C O<br />
C O<br />
R<br />
R<br />
Ar<br />
C O<br />
C O<br />
C O<br />
R<br />
Ar<br />
Ar<br />
chetone alifatico aril alchil chetone<br />
chetone aromatico<br />
chetone ciclico
Nomenclatura<br />
• Per le aldeidi si identifica la catena contenente il gruppo<br />
carbonilico e si aggiunge il suffisso –ale ale<br />
O<br />
H H<br />
O<br />
2<br />
1 1<br />
metanale<br />
(formaldeide)<br />
O<br />
3<br />
2<br />
4 1<br />
H<br />
etanale<br />
(acetaldeide)<br />
H HO<br />
1 H<br />
3-butenale<br />
OH<br />
2,3-diidrossipropanale<br />
3<br />
2<br />
3<br />
O<br />
2<br />
O<br />
1<br />
• La posizione del gruppo carbonilico non va specificata<br />
perché per le aldeidi è sempre la posizione 1<br />
H<br />
propanale<br />
(propionaldeide)<br />
3<br />
4<br />
4<br />
O<br />
O<br />
H<br />
H<br />
butanale<br />
(n-butirraldeide)<br />
2<br />
5<br />
3<br />
1<br />
ciclopentancarbaldeide<br />
(formilciclopentano)<br />
2<br />
1<br />
4<br />
3<br />
H<br />
2<br />
O<br />
O<br />
H<br />
3-metilbutanale<br />
benzaldeide<br />
(benzencarbaldeide)<br />
1
Nomenclatura<br />
• Per i chetoni si identifica la catena contenente i<br />
gruppo carbonilico e si aggiunge il suffisso –one one<br />
3<br />
O O O<br />
O<br />
2<br />
propanone<br />
(dimetilchetone)<br />
(acetone)<br />
butanone<br />
(etilmetilchetone)<br />
3-pentanone<br />
(dietilchetone)<br />
O O O<br />
O<br />
cicloesanone<br />
1<br />
4 2<br />
4 2<br />
5 3 1<br />
3 1<br />
fenilmetilchetone<br />
(acetofenone)<br />
• Per i chetoni più semplici si identificano i due gruppi<br />
legati al gruppo carbonilico e si aggiunge la parola<br />
chetone<br />
5<br />
4<br />
1<br />
2-metilciclopentanone<br />
2<br />
3<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
3-buten-2-one<br />
(metilvinilchetone)<br />
difenilchetone<br />
(benzofenone)
Nomenclatura<br />
Quando il gruppo carbonilico C O èpresente<br />
insieme ad altri gruppi più importanti deve essere<br />
considerato come un sostituente della catena e viene<br />
identificato come gruppo osso.<br />
O O<br />
Mentre quando un gruppo aldeidico<br />
è attaccato ad un anello ci si riferisce ad esso come<br />
carbaldeide<br />
O<br />
3<br />
4<br />
2<br />
5<br />
O<br />
H<br />
ciclopentancarbaldeide<br />
(formilciclopentano)<br />
1<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
H<br />
3-metil-5-ossoesanale<br />
H<br />
C O<br />
2<br />
H<br />
benzaldeide<br />
(benzencarbaldeide)<br />
1
Nomenclatura<br />
Nella nomenclatura comune alcuni gruppi contenenti il<br />
carbonile derivano il nome dal loro corrispondente<br />
acido carbossilico e vengono considerati come<br />
sostituenti (gruppi acilici)<br />
O<br />
O<br />
H OH H<br />
acido formico gruppo formilico<br />
O<br />
O<br />
H C OH<br />
3<br />
H3C acido acetico gruppo acetilico<br />
3<br />
4<br />
O<br />
2<br />
5<br />
1<br />
OH<br />
O<br />
CH 3<br />
Acetilciclopentano<br />
acido benzoico gruppo benzoilico<br />
O
8<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
O<br />
(2E)-3,7-dimetil-2,6-ottadienale<br />
(geraniale)<br />
3<br />
2<br />
1<br />
H<br />
H CHO<br />
H<br />
trans-3-fenil-2-propenale<br />
(cinnamaldeide)<br />
Esempi<br />
HO CHO<br />
HO<br />
4 1 4<br />
trans-4-idrossicicloesancarbaldeide<br />
O<br />
dicicloesilchetone<br />
H<br />
H<br />
1<br />
CHO
C<br />
H 3<br />
C<br />
H 3<br />
Reagenti e prodotti comuni<br />
• Le aldeidi e i chetoni più comuni sono:<br />
O<br />
O<br />
H H<br />
formaldeide<br />
O<br />
acetone<br />
– La formaldeide che è un gas che si trova in commercio<br />
come soluzione acquosa (formalina) perché tende a<br />
polimerizzare, che viene usata come disinfettante e<br />
conservante o nella produzione di polimeri<br />
– L'acetaldeide che viene usata per la produzione di altri<br />
prodotti chimici (acido acetico, butanolo, ecc.)<br />
H<br />
acetaldeide<br />
– L'acetone che viene usato come solvente in quanto<br />
scioglie molte molecole organiche ed è miscibile con<br />
l'acqua<br />
CH 3
Reagenti e prodotti comuni<br />
• I chinoni sono i prodotti che derivano<br />
dall'ossidazione dei fenoli e sono dichetoni<br />
coniugati ciclici:<br />
– Essi sono colorati e spesso vengono<br />
usati come pigmenti<br />
– Alcuni sono biomolecole indispensabili per l'organismo<br />
Fillochinone<br />
(Vitamina K)<br />
Ubichinone<br />
Alizarina
O<br />
H<br />
Benzaldeide<br />
(olio di mandorle)<br />
C<br />
H 3<br />
<strong>Composti</strong> naturali<br />
CH 3<br />
H C 3 O<br />
H<br />
O<br />
H<br />
Aldeide cinnamica<br />
(cannella)<br />
O<br />
C<br />
H 2<br />
CH 3<br />
Canfora jasmone<br />
(gelsomino)<br />
H<br />
C<br />
H C H C H 2<br />
MeO<br />
C<br />
H 3<br />
HO<br />
Vanillina<br />
(vaniglia)<br />
O<br />
H<br />
O<br />
Carvone<br />
(essenza di menta)
Gruppo carbonilico<br />
• L’atomo di carbonio carbonilico è ibridato<br />
sp2 e forma angoli di legame di circa 120°.<br />
• I tre atomi legati all’atomo di carbonio<br />
carbonilico si trovano sullo stesso piano.
Polarità<br />
Polarit<br />
• L’atomo di ossigeno è legato con un doppio<br />
legame e porta due doppietti elettronici<br />
• A causa della sua maggiore elettronegatività<br />
esso polarizza il legame con l’atomo di carbonio<br />
fino a spostare completamente gli elettroni π<br />
su di sé
Proprietà Propriet fisiche<br />
• La polarità rende le aldeidi ed i chetoni<br />
meno volatili rispetto agli alcani<br />
corrispondenti<br />
• Infatti aumentando la polarità aumentano<br />
le interazione dipolo-dipolo tra le varie<br />
molecole.
Proprietà Propriet fisiche<br />
• I composti carbonilici possono inoltre<br />
proprio a causa della loro polarizzazione,<br />
dare legami idrogeno con composti<br />
contenenti gruppi H-O- (ad esempio<br />
l’acqua o gli alcoli)
Proprietà Propriet fisiche<br />
• La possibilità di formare legami idrogeno li<br />
rende abbastanza solubili in acqua
O<br />
δ −<br />
δ +<br />
R C R<br />
C<br />
H H<br />
Reattività Reattivit<br />
R C+<br />
R<br />
C<br />
H H<br />
• Subiscono attacco da parte<br />
di nucleofili<br />
• Vengono facilmente<br />
protonati sull'ossigeno<br />
carbonilico<br />
• Possono donare protoni<br />
legati in α<br />
O<br />
A causa della<br />
polarizzazione del<br />
legame π<br />
H +<br />
O<br />
R C+<br />
:B<br />
R<br />
C<br />
H H<br />
:Nu
Addizione nucleofila<br />
• I composti carbonilici a causa della parziale carica<br />
positiva sull'atomo di carbonio carbonilico possono<br />
subire attacco da parte dei nucleofili<br />
• Gli elettroni π si spostano sull’atomo di ossigeno<br />
R<br />
δ+<br />
O<br />
δ−<br />
..<br />
R' + H Nu R R' R<br />
• Quando la reazione viene condotta in un solvente<br />
protico, o con un reagente protonato, si ha la<br />
protonazione dell’ossigeno carbonilico che porta la<br />
carica negativa<br />
H<br />
O<br />
Nu<br />
+<br />
OH<br />
Nu<br />
R'
Addizione nucleofila<br />
• La reazione completa sarà quindi una reazione di<br />
addizione.<br />
• L’atomo di carbonio carbonilico passa da una<br />
ibridazione sp2 nel reagente ad una ibridazione<br />
sp3 nel prodotto.<br />
R<br />
O<br />
..<br />
R' +<br />
H Nu R<br />
O<br />
Nu<br />
H<br />
R'
H<br />
H<br />
δ<br />
C O<br />
+ δ- ><br />
Effetto della struttura<br />
• Le aldeidi reagiscono meglio dei chetoni sia<br />
per effetto elettronico che per motivi sterici<br />
H<br />
H<br />
O<br />
Effetto elettronico<br />
> C O ><br />
R<br />
δ<br />
C O ><br />
H<br />
R<br />
- δ +<br />
R<br />
δ + δ- H<br />
δ<br />
O<br />
+ δ- +<br />
><br />
H<br />
R<br />
H<br />
-<br />
O<br />
O<br />
><br />
R<br />
R<br />
O<br />
Ingombro sterico<br />
R<br />
H<br />
Nu <br />
piano<br />
O<br />
R<br />
-<br />
O<br />
Nu<br />
R'<br />
tetraedrico
Catalisi acida<br />
• Le reazioni di addizione nucleofila possono<br />
essere catalizzate dagli acidi che<br />
protonano l'atomo di ossigeno carbonilico e<br />
rendendo interamente positivo l'atomo di<br />
carbonio carbonilico che subisce così<br />
meglio l’attacco del nucleofilo<br />
R<br />
O<br />
R' + R<br />
+ H<br />
OH<br />
R' + H<br />
..<br />
Nu R<br />
OH<br />
R'<br />
-<br />
R<br />
H<br />
Nu<br />
+ +<br />
H<br />
+<br />
OH<br />
Nu<br />
R'
Catalisi basica<br />
• Anche le basi catalizzano la reazione in<br />
quanto possono deprotonare il nucleofilo e<br />
renderlo così più reattivo nei confronti<br />
dell’atomo di carbonio carbonilico<br />
B + HNu<br />
- Nu + BH +<br />
O<br />
O<br />
R R' + R R'<br />
Nu<br />
R<br />
- + BH<br />
Nu<br />
+<br />
δ−<br />
δ+<br />
- B<br />
OH<br />
Nu<br />
R'
Addizione Addizione di nucleofili<br />
nucleofili<br />
all’ossigeno<br />
all all’ossigeno ossigeno<br />
Reazioni di addizione/eliminazione
Addizione di acqua<br />
• L'addizione di acqua porta alla<br />
formazione di gem-dioli. La reazione è<br />
una reazione di equilibrio ed è più o<br />
meno spostata a destra a seconda dei<br />
reagenti e delle condizioni di reazione<br />
R<br />
O<br />
R'<br />
..<br />
+ HOH O<br />
R R'<br />
HO+<br />
H<br />
R<br />
OH<br />
OH<br />
R'<br />
gem-diolo gem diolo
Addizione di acqua<br />
• Può essere catalizzata dagli acidi e dalle basi<br />
R<br />
R<br />
O<br />
O<br />
R'<br />
Catalisi acida<br />
Catalisi basica<br />
R'<br />
.. + H<br />
+ HOH +<br />
..<br />
+ HOH +B<br />
..<br />
- BH +<br />
R<br />
OH<br />
R R'<br />
HO+<br />
H<br />
O<br />
-<br />
OH<br />
R'<br />
- H +<br />
+ BH +<br />
R<br />
- :B<br />
OH<br />
OH<br />
R'
Addizione di acqua<br />
• Le aldeidi ed i chetoni in soluzione acquosa sono<br />
sempre presenti in una certa percentuale nella<br />
forma idratata.<br />
H<br />
H<br />
O<br />
><br />
% IDRATAZIONE<br />
C<br />
H 3<br />
H<br />
La reazione è reversibile<br />
O<br />
><br />
C<br />
H 3<br />
C<br />
H 3<br />
100% 58% 0%<br />
La formaldeide in acqua è completamente idratata ma può<br />
essere distillata da una sua soluzione acquosa<br />
O
Addizione di alcoli<br />
• L'addizione di un alcol porta alla<br />
formazione di un derivato che contiene<br />
sullo stesso atomo di carbonio una funzione<br />
alcolica e una eterea che prende il nome di<br />
emiacetale (da aldeide) o emichetale da<br />
(chetone).<br />
R<br />
H<br />
O<br />
+ R'OH<br />
R<br />
OH<br />
OR'<br />
H<br />
emiacetale
R<br />
O<br />
Addizione di alcoli<br />
R<br />
H<br />
O<br />
+ R'OH<br />
La reazione è reversibile (tutti gli stadi)<br />
O<br />
-<br />
R H<br />
R'O +<br />
H<br />
R<br />
OH<br />
OR'<br />
H<br />
emiacetale<br />
La reazione avviene meglio in presenza di catalisi acida<br />
H + R<br />
+ H<br />
OH<br />
OH<br />
..<br />
-<br />
H + HO R' R H R<br />
O<br />
H R'<br />
+ H<br />
+<br />
+<br />
OH<br />
OR'<br />
H
R<br />
Addizione di alcoli<br />
In presenza di catalisi acida e di un eccesso di alcol la reazione non<br />
si ferma dopo lo stadio di addizione ma si ha anche la sostituzione<br />
del gruppo –OH formatosi nel primo stadio con un gruppo –OR<br />
attraverso una reazione di sostituzione nucleofila alchilica con<br />
meccanismo SN1<br />
OH<br />
OR'<br />
H<br />
emiacetale<br />
H<br />
OH<br />
OR'<br />
H<br />
R H<br />
R H + R'OH R H<br />
+ - H +<br />
+ - H2O +<br />
+<br />
veloce lenta<br />
OR' SN1<br />
OR'<br />
H<br />
veloce veloce<br />
Il prodotto che si forma possiede due funzioni eteree sullo<br />
stesso atomo di carbonio e si chiama ACETALE. ACETALE<br />
OR'<br />
La reazione è reversibile (tutti gli stadi)<br />
R<br />
OR'<br />
OR'<br />
acetale<br />
H
R<br />
R<br />
Addizione di alcoli<br />
O<br />
+ R'OH<br />
+ H +<br />
R<br />
OH<br />
R + R'OH<br />
+ H+<br />
OR'<br />
- H2O emichetale<br />
La reazione avviene più lentamente sui chetoni anche<br />
con catalisi acida e porta alla formazione di<br />
EMICHETALI e di CHETALI<br />
R<br />
OR'<br />
OR'<br />
chetale<br />
R
Addizione di alcoli<br />
La reazione sui chetoni avviene meglio utilizzando<br />
dioli e in questo caso porta alla formazione di un<br />
CHETALE CICLICO<br />
R<br />
R<br />
O<br />
+<br />
HO<br />
HO<br />
H +<br />
R<br />
R<br />
O<br />
O<br />
+ H 2 O<br />
La reazione viene usata per proteggere<br />
gruppi funzionali<br />
R<br />
R<br />
O +<br />
HO<br />
HO R'<br />
R'<br />
H R<br />
R<br />
OR'<br />
OR'<br />
+ H2O +<br />
tre molecole due molecole
Addizione di alcoli<br />
La rimozione di alcol favorisce<br />
la formazione del chetone<br />
Eccesso di EtOH e acido<br />
anidro (HCl ( HClg )<br />
Acidi diluiti<br />
L'assenza di acqua aggiunta e<br />
la sua rimozione durante la<br />
reazione favorisce la<br />
formazione dell'acetale<br />
L'aggiunta di acqua favorisce<br />
la formazione del chetone
Semiacetali ciclici<br />
<strong>Composti</strong> con un gruppo aldeidico e un ossidrile a<br />
distanza appropriata all’interno della stessa<br />
molecola sono in equilibrio con l’emiacetale ciclico<br />
che si forma per addizione nucleofila<br />
intramolecolare.<br />
3<br />
2<br />
O<br />
C<br />
H<br />
OH<br />
1<br />
4 5<br />
CH<br />
O<br />
emiacetale<br />
L'ossidrile si trova in posizione favorevole per poter<br />
agire da nucleofilo sul carbonio carbonilico.<br />
OH<br />
5-idrossipentanale 2-idrossitetraidropirano
• I composti nei quali l'ossidrile dista quattro<br />
(γ-ossialdeidi) o cinque (δ-ossialdeidi) atomi di<br />
carbonio dal gruppo aldeidico hanno una forte<br />
tendenza a formare semiacetali ed acetali<br />
ciclici, perché gli anelli a cinque e a sei termini<br />
sono privi di tensioni.<br />
β<br />
γ<br />
α<br />
δ<br />
H<br />
H<br />
O<br />
C O<br />
5-idrossipentanale<br />
δ-idrossialdeide<br />
γ- e δ-ossialdeidi ossialdeidi<br />
H<br />
H<br />
+ -<br />
O<br />
C O<br />
O<br />
O H<br />
C<br />
H
H<br />
HO<br />
H<br />
H<br />
O<br />
CH<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
Zuccheri semplici<br />
HO<br />
HO<br />
β<br />
γ<br />
α<br />
O<br />
C<br />
H<br />
OH<br />
δ<br />
HO CH OH 2<br />
HO<br />
HO<br />
HO<br />
OH<br />
CH<br />
O<br />
CH 2 OH
HO<br />
HO<br />
HO<br />
β<br />
α<br />
H<br />
H<br />
γ<br />
O<br />
CH 2 OH<br />
C<br />
H 2<br />
CH2OH OH<br />
CH 2 OH<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
Zuccheri semplici<br />
HO<br />
HO<br />
OH<br />
CH OH 2<br />
O<br />
CH 2 OH<br />
HO<br />
HO<br />
β<br />
γ<br />
HO<br />
α<br />
O<br />
δ<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
HO<br />
H<br />
H<br />
HO<br />
CH 2 OH<br />
C<br />
H 2<br />
HO<br />
HO<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
CH2OH O
Disaccaridi<br />
• La formazione degli acetali negli zuccheri<br />
porta alla formazione dei disaccaridi e dei<br />
polisacccaridi<br />
HO<br />
HO<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
HO<br />
HO<br />
β-D-glucopiranosio<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
-<br />
HO H<br />
OH<br />
HO<br />
HO<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
O<br />
HO<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH
Addizione Addizione di nucleofili<br />
nucleofili<br />
all’azoto all all’azoto azoto<br />
Reazioni di addizione/eliminazione
R<br />
R<br />
Addizione di derivati<br />
dell’ammoniaca<br />
dell ammoniaca<br />
• La reazione dell’ammoniaca, delle ammine<br />
primarie e dei derivati dell’ammoniaca con<br />
le aldeidi ed i chetoni non si ferma al primo<br />
stadio di addizione<br />
O<br />
+<br />
H<br />
:N<br />
R'<br />
H<br />
R<br />
R'<br />
R<br />
N +<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
N<br />
R' H<br />
<br />
:<br />
• Il prodotto di addizione (amminoalcol) non<br />
è stabile e dà eliminazione di una molecola<br />
di acqua<br />
R<br />
R<br />
R R<br />
N R'<br />
+ H 2 O
Addizione di NH o NH 3 2R<br />
• Il prodotto che si forma dall’addizione di<br />
ammoniaca o di un’ammina primaria si<br />
chiama immina<br />
R<br />
R<br />
O<br />
R OH<br />
R N<br />
R' H<br />
H<br />
+ :N H<br />
R'<br />
- H 2 O<br />
R R<br />
N R'<br />
IMMINA
Addizione di NH 2OH OH<br />
• Il prodotto che si forma dall’addizione di<br />
idrossilammina (NH 2 OH) si chiama ossima<br />
R<br />
R<br />
O<br />
R OH<br />
R N<br />
OH H<br />
H<br />
+ :N H<br />
OH<br />
IDROSSILAMMINA<br />
- H 2 O<br />
R R<br />
N OH<br />
OSSIMA
ReazioneChetoni<br />
Fenilidrazina(Lab<br />
Fenilidrazina Lab).avi ).avi<br />
Addizione di NH 2NHR NHR<br />
• Il prodotto che si forma dall’addizione di idrazine<br />
(NH 2 -NHR) si chiama idrazone<br />
R<br />
R<br />
O<br />
R OH<br />
R N<br />
NHR'<br />
H<br />
H<br />
+ :N H<br />
NHR'<br />
IDRAZINA<br />
- H 2 O<br />
R R<br />
N NHR'<br />
IDRAZONE<br />
• La reazione con 2,4-dinitrofenilidrazina viene<br />
utilizzata per convertire composti liquidi in solidi<br />
cristallini (2,4-dinitrofenilidrazoni) colorati
Ammine secondari e terziarie<br />
R<br />
R<br />
• Con ammine secondarie e terziarie la<br />
reazione non avviene perché il prodotto di<br />
addizione non è stabile e non si può avere<br />
eliminazione di acqua (mancano i protoni<br />
legati all'azoto)<br />
O<br />
+<br />
H<br />
:N<br />
R'<br />
R'<br />
R<br />
R'<br />
R<br />
N +<br />
R'<br />
O<br />
H<br />
R<br />
R<br />
OH<br />
N<br />
R' R'<br />
<br />
:<br />
R R<br />
+<br />
N<br />
R'<br />
R'<br />
+ HO -
Immine biologiche<br />
• La forma attiva della vitamina A che è<br />
un’aldeide (retinale) è legata alla proteina<br />
opsina nella retina umana sotto forma di<br />
immina ed è chiamata rodopsina. Nella<br />
proteina il gruppo amminico viene fornito<br />
dall’amminoacido lisina<br />
+<br />
N<br />
H 2<br />
Opsina<br />
11-cis-Retinale H O<br />
Rodopsina H N Opsina<br />
N<br />
H 2<br />
Lisina<br />
N<br />
H 2<br />
H<br />
O<br />
OH
Addizione di nucleofili<br />
al carbonio
Reattivi di Grignard<br />
• Una soluzione di un alogenuro alchilico o arilico in<br />
etere reagisce con trucioli di magnesio per<br />
formare un reattivo in cui l’atomo di carbonio<br />
precedentemente legato all’alogeno porta una<br />
parziale carica positiva.<br />
δ+<br />
δ−<br />
Cl + Mg<br />
etere<br />
δ−<br />
δ+<br />
Mg<br />
δ−<br />
Cl<br />
Reattivo di Grignard<br />
• Questo in quanto il metallo fortemente<br />
elettropositivo si inserisce tra l’alogeno ed il<br />
carbonio e polarizza negativamente entrambi gli<br />
atomi
Reattivi di Grignard<br />
• L’etere ha la funzione di stabilizzare il magnesio<br />
per coordinazione<br />
R R<br />
O..<br />
δ+ δ−<br />
R' Mg Cl<br />
δ−<br />
R<br />
..<br />
..<br />
O ..<br />
• Il reattivo di Grignard non si forma o si distrugge<br />
immadiatamente in presenza di acqua.<br />
• L’etere è un solvente che può essere anidrificato<br />
efficacemente.<br />
R
Addizione di<br />
Reattivi di Grignard<br />
• Il reattivo di Grignard può quindi reagire come<br />
nucleofilo al carbonio nei confronti di aldeidi e<br />
chetoni<br />
R'<br />
δ -<br />
δ +<br />
O<br />
R'<br />
+<br />
MgX<br />
O<br />
H<br />
R MgX R' R'<br />
R'<br />
+ /H2O δ -<br />
δ +<br />
R<br />
• La reazione è una tipica reazione di addizione<br />
• L’intermedio viene convertito nel prodotto finale<br />
che è un alcol per idrolisi acida<br />
OH<br />
R<br />
R'<br />
+<br />
HO MgX<br />
La reazione viene usata per unire più gruppi di atomi di<br />
carbonio in quanto l’alcol che viene prodotto può essere<br />
poi convertito in un gran numero di altri prodotti
Addizione di Acetiluri<br />
• Gli acetiluri si formano dalla reazione acido-base<br />
di un alchino con sodioammide.<br />
• Anche essi sono nucleofili al carbonio e possono<br />
dare una reazione di addizione su aldeidi e chetoni<br />
R'<br />
δ -<br />
δ +<br />
O<br />
R'<br />
+ NH -<br />
2<br />
R C CH<br />
R C C<br />
- NH 3<br />
R C C Na R'<br />
O<br />
C<br />
R'<br />
R'<br />
+<br />
+<br />
H + /H2O C<br />
R<br />
Na +<br />
OH<br />
C<br />
C<br />
R<br />
R'
Tautomeria cheto-enolica
Acidità Acidit in α<br />
Il gruppo carbonilico ha la capacità di rendere<br />
leggermente acido l’atomo di carbonio in α:<br />
Questo in quanto la base coniugata che si forma è<br />
delocalizzata per risonanza.<br />
R<br />
R<br />
H<br />
O<br />
R'<br />
+:B/-BH +<br />
R<br />
R<br />
C<br />
Basi sufficientemente forti come gli alcolati sono in<br />
grado quindi di formare la base coniugata di un<br />
chetone che viene detta ione enolato<br />
O<br />
R'<br />
R<br />
carbanione delocalizzato<br />
R<br />
C<br />
O<br />
R'
Tautomeria cheto-enolica<br />
cheto enolica<br />
A causa di tale acidità i composti carbonilici che<br />
possiedono un a-idrogeno sono in equilibrio con il loro<br />
tautomero chiamato enolo<br />
(-en da alchene + -olo da alcol)<br />
H<br />
H<br />
H<br />
O<br />
R<br />
I tautomeri sono composti che differiscono tra loro solo<br />
per la posizione di un protone e di legami π<br />
NON sono forme di risonanza<br />
Gli enoli possono reagire come nucleofili al carbonio<br />
H<br />
H O<br />
Chetone Enolo<br />
H<br />
R
Tautomeria cheto-enolica<br />
cheto enolica<br />
L'equilibrio è una reazione acido-base tra una molecola<br />
di chetone che funge da base e un'altra che funge da<br />
acido formando i loro coniugati che di nuovo si<br />
trasferiscono il protone ma in un altro sito della<br />
molecola<br />
C<br />
H 3<br />
H C 2<br />
base<br />
base<br />
O<br />
OH<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
+<br />
+<br />
H3C acido<br />
C<br />
H 2<br />
O<br />
acido<br />
OH<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
C<br />
H 3<br />
H2C H<br />
acido<br />
acido<br />
+<br />
OH<br />
OH<br />
+<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
+<br />
+<br />
-<br />
H2C base<br />
C<br />
H 2<br />
O<br />
base O<br />
CH 3<br />
CH 3
Tautomeria cheto-enolica<br />
cheto enolica<br />
C<br />
H 3<br />
L'equilibrio può essere catalizzato dagli acidi<br />
C<br />
H 3<br />
O<br />
CH 3<br />
+ H +<br />
- H +<br />
C<br />
H 3<br />
-<br />
H2C +<br />
OH<br />
O<br />
CH 3<br />
C<br />
H 3<br />
Ambiente Acido<br />
o dalle basi<br />
CH 3<br />
OH<br />
+<br />
CH 3<br />
- H +<br />
+ H +<br />
C<br />
H 2<br />
Chetone Enolo<br />
O<br />
CH 3<br />
+ B<br />
- BH +<br />
C<br />
H 2<br />
Ambiente Basico<br />
O<br />
CH 3<br />
+ BH +<br />
C<br />
H 2<br />
Chetone Enolo<br />
- B<br />
OH<br />
CH 3<br />
OH<br />
CH 3
Tautomeria Cheto-Enolica<br />
Cheto Enolica<br />
• L’enolo è sempre presente in diversa percentuale<br />
nei diversi substrati carbonilici<br />
• L'equilibrio per le aldeidi ed i chetoni semplici è<br />
spostato verso la forma chetonica
Tautomeria Cheto-Enolica<br />
Cheto Enolica<br />
• Infatti nell'enolo il protone è legato all'ossigeno<br />
(acido più forte) mentre nella forma chetonica è<br />
legato ad un atomo di carbonio (acido più debole).<br />
• Inoltre nella forma chetonica si ha un doppio<br />
legame carbonio-ossigeno che è più forte di un<br />
doppio legame carbonio-carbonio.<br />
• Un esempio in cui la forma enolica predomina<br />
nettamente sulla forma chetonica è quella del<br />
fenolo. Qui entra in gioco la stabilità del benzene<br />
e quindi la formazione del<br />
chetone, sarebbe una reazione<br />
energeticamente molto sfavorita.<br />
OH O<br />
H<br />
H
C<br />
H 3<br />
Condensazione aldolica<br />
Gli enoli, essendo anche nucleofili al carbonio, possono addizionarsi<br />
al carbonile di un'altra molecola di aldeide formando una<br />
β-idrossialdeide<br />
O<br />
H<br />
+<br />
C<br />
H 2<br />
: OH<br />
H<br />
C<br />
H 3<br />
H<br />
O<br />
H<br />
CH 2<br />
O +<br />
H<br />
C<br />
H 3<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
CH 2<br />
O<br />
β-idrossialdeide<br />
La reazione avviene bene con le aldeidi e meno bene con i chetoni<br />
Può portare alla formazione di polimeri
C<br />
H 3<br />
O<br />
Condensazione aldolica<br />
• La reazione può essere catalizzata sia dalle<br />
basi<br />
aldeide<br />
H<br />
+ B<br />
- BH<br />
H C 2 -<br />
O<br />
H + H C 3<br />
O<br />
H<br />
H3C O<br />
H<br />
CH2 O CH<br />
+ + BH<br />
- B<br />
+<br />
• che dagli acidi<br />
C<br />
H 3<br />
O<br />
chetone<br />
CH 3<br />
H +<br />
C<br />
H 3<br />
OH<br />
+<br />
CH 3<br />
+<br />
C<br />
H 2<br />
OH<br />
CH 3<br />
C<br />
H 3<br />
HO<br />
H<br />
O<br />
+<br />
CH 2<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
- H +<br />
H 3<br />
C<br />
O<br />
OH<br />
CH 2<br />
CH<br />
H<br />
β-idrossialdeide<br />
C<br />
H 3<br />
HO<br />
O<br />
CH 2<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
β-idrossichetone
O<br />
H3C H C H<br />
HO<br />
C<br />
CH 3<br />
Condensazione aldolica<br />
CH 3<br />
β-idrossichetone<br />
H3C H C H<br />
HO<br />
O<br />
C<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
β-idrossichetone<br />
In condizioni acide o basiche più pi forti o a<br />
temperatura maggiore si ha disidratazione<br />
+ OH -<br />
- H 2 O<br />
H +<br />
O<br />
H3C H C H<br />
H<br />
H3C H<br />
HO<br />
O +<br />
H<br />
O<br />
C<br />
C<br />
C<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
- OH -<br />
- H 2 O<br />
H3C H<br />
O<br />
H3C C<br />
C +<br />
H H<br />
O<br />
C<br />
C<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
chetone α,β insaturo<br />
CH 3<br />
- H +<br />
H3C H<br />
O<br />
C<br />
C<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
chetone α,β insaturo<br />
La reazione è una<br />
eliminazione
Enoli<br />
• Gli enoli, inoltre, possono reagire come<br />
nucleofili al carbonio anche nei confronti di<br />
alogeni dando α-alogenazione<br />
C<br />
H 3<br />
O<br />
CH 3<br />
C<br />
H 2<br />
OH<br />
CH 3<br />
+<br />
H<br />
Br Br H C 2<br />
Br<br />
O +<br />
CH 3<br />
+ Br<br />
- HBr<br />
H2C Br<br />
O<br />
CH 3
Enolati<br />
• In presenza di basi tale reazione è<br />
favorita dalla formazione dell'enolato che<br />
è un nucleofilo migliore dell'enolo<br />
R<br />
R<br />
C<br />
O<br />
R'<br />
R<br />
+<br />
R<br />
H<br />
O<br />
R'<br />
+:B/-BH +<br />
R<br />
R<br />
C<br />
R<br />
Br Br R C<br />
Br<br />
O<br />
O<br />
R'<br />
R'<br />
+<br />
Br
Riduzione<br />
• Le aldeidi e i chetoni vengono facilmente ridotti<br />
ad alcoli primari e secondari. Il più delle volte si<br />
ricorre agli idruri metallici ma si può usare anche<br />
l’idrogenazione catalitica.
Ossidazione<br />
• Per ossidazione di un'aldeide si ottiene un acido<br />
carbossilico contenente lo stesso numero di atomi<br />
di carbonio.<br />
• I chetoni non vengono ossidati
Il saggio di Tollens<br />
• Il saggio distingue le aldeidi dai chetoni in base<br />
alla loro differente ossidabilità ed è detto dello<br />
specchio d'argento.<br />
• Lo ione argento complessato dall'ammoniaca è<br />
ridotto dalle aldeidi (ma non dai chetoni) ad<br />
argento metallico<br />
AldeidiEChetoni.avi<br />
• Ci si serve di questa reazione per argentare il<br />
vetro: l'aldeide usata è la formaldeide, a causa del<br />
suo basso costo.
Ossidazione