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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

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