Esercitazione n Reazioni degli alogenuri alchilici.
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- Gabriele Poletti
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1 Esercitazione n. 1 - Reazioni degli alogenuri alchilici. 1. Dare definizione ed un esempio per ciascuno dei seguenti termini: Non sottovalutate questo tipo di esercizio: è importante saper esporre in modo chiaro e sintetico i concetti. Se si è capito un concetto, bisogna saperlo espri-mere! Provate ad esprimerlo con parole vostre, prima di guardare le risposte. a) nucleofilo b) elettrofilo c) gruppo uscente d) sostituzione e) reazione S N f) reazione S N 1 Reagente che partecipa alla formazione di un nuovo legame con una coppia di elettroni Reagente che partecipa alla formazione di un nuovo legame con orbitale vuoto Atomo (o insieme di atomi) che si stacca dal centro di reazione CN la coppia di elettroni di legame Reazione in cui un atomo (o insieme di atomi) esce dal centro di reazione e viene sostituito da un altro Reazione di sostituzione nucleofila bimolecolare, in cui substrato e nucleofilo prendono parte allo stato di transizione dell unico stadio Reazione di sostituzione nucleofila unimolecolare, in assenza di Nu forte, in cui il substrato si dissocia nello stadio lento ed il Nu si lega al carbocatione nello stadio veloce g) solvolisi Reazione di sostituzione nucleofila in cui il Nu (debole) è il solvente polare protico (acqua, alcooli, acidi carbossilici)
2 h) eliminazione Reazione in cui due atomi (o insiemi di atomi) escono da due C adiacenti (che si danno legame π) formando una molecola piccola e neutra. i) reazione E j) reazione E1 Reazione di eliminazione bimolecolare in un unico stadio. Accompagna S N se Nu forte è anche B forte Reazione di eliminazione unimolecolare in due stadi, dal carbocatione per perdita di in β. Accompagna sempre S N 1 k) trasposizione Migrazione di un metile (più difficilmente di un ) da una posizione a quella adiacente per dare un carbocatione più stabile l) ingombro sterico Spazio occupato da un gruppo (tenendo conto anche della rotazione attorno ai legami C-C) m) composto litioorganico Composto con legame C-Li (C molto negativo: praticamente carbanione, Nu forte, B forte) n) reattivo di Grignard Composto con legame C-Mg (C molto negativo: praticamente carbanione, Nu forte, B forte) o) dialchilcuprato di litio R CuLi, Composto con legame C-Cu (C molto negativo: praticamente carbanione, Nu forte, B forte); complessivamente anione, con Li come ione di bilanciamento
3 . Scrivere le seguenti reazioni, identificando, in ogni caso, il reagente nucleofilo, l'atomo nucleofilo, l'atomo elettrofilo, il gruppo uscente: a) clorometano Na E Nu - - b) -bromobutano KI C E I I - C - Nu c) 1-iodo--metilpropano cianuro di potassio (KCN) C I C N C C N E - I - Nu
4 d) bromocicloesano metantiolato di sodio ( SNa) E S Nu - C - S e) iodoetano ammoniaca I N C I - N E Nu N I f) bromometano trimetilfosfina, P( ) E Nu - C P( ) P( ). Per ciascuna delle seguenti serie, mettere i gruppi in ordine crescente di: (1) basicità () nucleofilicità () capacità come gruppo uscente: basicità: capacità di donare elettroni a capacità come gruppo uscente: inverso della basicità nucleofilicità: capacità di donare elettroni a E
5 C C - - basicità nucleofilicità capacità come gruppo uscente F I - basicità nucleofilicità capacità come gruppo uscente basicità N - P - N capacità come gruppo uscente N - N - P nucleofilicità
6 basicità capacità come gruppo uscente nucleofilicità C F - S - F S - basicità S capacità come gruppo uscente N nucleofilicità N S
7 4. Che cosa rappresentano (a), (b) e (c) nei seguenti diagrammi di energia? a) Energia di attivazione (ΔG = ) b) Stato di transizione c) ΔG della reazione a) Energia di attivazione (ΔG = ) dello stadio lento b) Energia di attivazione (ΔG = ) dello stadio lento c) ΔG della reazione
8 5. Disegnare il diagramma dell'energia per la reazione S N 1 che dal - bromo--metil-butano porta al -metil--butanolo. C C C C per S N 1 C δ C δ- C δ C δ E C C C C δ δ- C C C C - coordinata di reazione
9 6. Mettere i seguenti carbocationi in ordine di stabilità crescente (spiegare): Un carbocatione è una specie a difetto elettronico: è stabilizzato se delocalizza la carica per risonanza oppure se ci sono sostituenti alchilici (a rilascio elettronico per effetto induttivo, I) < < C < C C C C
10 7. Indicare il raggruppamento allilico o benzilico nei seguenti composti, specificando anche se è primario, secondario o terziario: a) -clorociclopentene; b) -cloro--fenilpropano; c) 1-bromo--metilenecicloesano; d) bromocicloesilfenilmetano; e) -cloro-5-metilciclopentene C allilico benzilico allilico C benzilico C allilico
11 10. Individuare nelle seguenti strutture gli atomi di carbonio e di idrogeno in β all'alogeno, specificando quanti tipi di idrogeno α ci sono in ciascun composto e scrivendo i prodotti di eliminazione: a) -bromopentano C C C C β β' b) 1-bromo-1-metilciclopentano β β' β c) bromocicloesano β β
12 d) bromobenzene β β niente eliminazione (alogenuro arilico) e) bromometilcicloesano β f) 1-bromo--metilbutano C C β g) -iodopentano I C β β C C
13 11. a) Quale è l'alchene più stabile tra -metil-1-butene e -metil--butene? L alchene con il maggior numero di sostituenti sul C=C C C C < C C b) Quale sarà il prodotto principale di una E1 eseguita sul -bromo--metilpentano? C E1 β β C C C C C C > C c) Quale è il prodotto principale di eliminazione E1 dell'1-bromo-1- metilcicloesano? C β E1 β >
14 1. Quali composti, tra i seguenti, contengono un buon gruppo uscente: a) -iodo--metilpropano; b) -bromonaftalene; c) clorociclopentano; d) iodobenzene; e) -cloropropene; f) -cloropropene. Buon gruppo uscente: gruppo (poco basico) che ospita bene gli elettroni di legame dopo la scissione eterolitica dal C sp C I I C C
15 1. Indicare quale atomo di carbonio può essere attaccato da un nucleofilo nei seguenti composti: Un Nu attaccherà un C sp 1 o con un buon gruppo uscente Nu: - a) bromometano b) bromociclopentano c) 1-bromo-1- metilcicloesano d) bromobenzene e) bromuro di benzile f) bromuro di m-bromobenzile g) 1-bromo-1-bromometilcicloesano
16 14. Scrivere le strutture di risonanza dei seguenti carbocationi: C C C C C C C C C C C C ecc. C ecc. C C NN PU' ESSERE STABILIZZAT PER RISNANZA C C C C C
17 15. Quali dei seguenti sono composti organometallici: a) g; b) (C 6 5 ) Mg; c) ( ) Si - Na. un composto è organometallico quando contiene almeno un legame C-metallo g Mg - C Si Na 16. Dare il nome ai seguenti composti: Mg a) C 6 5 Mg cloruro di fenilmagnesio b) Mg cloruro di propilmagnesio c) ( ) 4 Li esillitio d) ( ) CuLi dimetilcuprato di litio e) (C 6 5 ) CuLi ) CuLi difenilcuprato di litio
18 17. Completare le seguenti reazioni, scrivendo i prodotti di sostituzione (se ce n'è) a) 1-iodopentano CN - - I C N b) bromociclopentano metantiolato di sodio - C N S C C - S I - c) clorobenzene acqua nessuna reazione d) cloruro di p-clorobenzile e) 1-cloro-1-butene - C C C C nessuna reazione
19 18. Completare le seguenti reazioni, indicando tutti i possibili prodotti di sostituzione, il meccanismo e specificando il nome dei prodotti: a) 1-bromo--metilenecicloesano (= 1-bromo--metilidenecicloesano) CN - C - C N C N Nu forte S N -metilidenecicloesancarbonitrile b) 1-bromo--metilenecicloesano metanolo assenza di Nu forte; solvente polare protico C 1-metilidene-- metossicicloesano S N 1-1-metossimetilcicloesene C C C C
20 c) -clorometilnaftalene S - - S S Nu forte S N -mercaptometilnaftalene g) fenolo cloruro di benzile benzil fenil etere Nu debole, solvente polare protico - ecc. S N 1
21 d) fenossido di sodio (=fenato = C ) cloruro di benzile - Nu forte S N benzil fenil etere e) 1-cloro-,4-esadiene metossido di sodio C C C C C - Nu forte S N C C C C 1-metossi-,4-esadiene
22 f) 1-cloro-,4-esadiene metanolo C C C C assenza di Nu forte; solvente polare protico S N 1 C C C C C C C C C C C C C C C C 1-metossi-,4-esadiene C C C C C C C C -metossi-1,4-esadiene 5-metossi-1,-esadiene
23 19. Scrivere i prodotti (ed i relativi nomi) delle seguenti reazioni S N : a) cloroetano etossido di sodio in etanolo - S N dietil etere b) 1-bromo--feniletano cianuro di sodio in acetone C N - C C N S N -fenilpropanonitrile c) clorocicloesano metantiolato di sodio S - S N S cicloesil metil solfuro
24 d) 1-clorodecano ioduro di sodio in acetone C S N I - I 1-iododecano e) piridina (= azabenzene) ioduro di metile I N S N N I - ioduro di N-metilpiridinio f) 1-bromo-,-dimetilbutano ammoniaca (in eccesso) S N C N (eccesso) - C N C N C,-dimetil-1-butanammina
25 0. Quale sarà il prodotto organico principale in ciascuna delle seguenti reazioni? Indicare il tipo di meccanismo: a) ioduro di terz-butile metanolo C C C C C C C I C Nu debole, solvente protico S N 1 E1 b) fenossido di sodio ioduro di metile - (Na ) I C S N Nu forte
26 d) -bromopentano idrossido di sodio in etanolo a caldo c) -cloro--metilbutano metossido di sodio C C - Δ C C C Nu forte, B forte la temperatura elevata favorisce l eliminazione e) -bromo--metilbutano terz-butossido di potassio C C alogenuro terziario alogenuro terziario - (Na ) C C C C Nu forte, B forte C - Nu forte, B forte ofmann E E C C E
27 f) (R)--bromobutano acido acetico Nu debole, solvente protico C (R) C.. C C C C C C C S N 1 E1 C C C C C (S) C C (R)
28 1. I seguenti alogenuri alchilici vengono riscaldati in K metanolica. Scrivere i prodotti delle reazioni di deidroalogenazione, indicando il prevalente quando ce n'è più di uno: a) cis-1-bromo--metilcicloesano K a caldo > E b) trans-1-bromo--metilcicloesano C c) 4-cloroeptano C C C
29 . Completare le seguenti reazioni, specificando il nome del composto organico che si forma: a) -iodonaftalene magnesio, in dietil etere I MgI Mg ioduro di -naftilmagnesio b) 1-iodocicloesene magnesio, in dietil etere I MgI Mg ioduro di cicloesenilmagnesio c) bromocicloesano magnesio, in dietil etere Mg Mg bromuro di cicloesilmagnesio d) cloruro di benzile magnesio, in dietil etere C Mg Mg cloruro di benzilmagnesio
30 . Scrivere i prodotti della reazione dello ioduro di metilmagnesio con: a) acqua δ- MgI base acido C 4 Mg()I b) etanolo MgI MgI C 4 c) ammoniaca d) fenolo MgI N C 4 (N )MgI - MgI MgI C 4 e) etilammina MgI N N - C 4 MgI f) acido acetico MgI C C4 C - MgI g) propino MgI C C C C4 - C C MgI
31 4. Completare le seguenti reazioni, specificando il nome del prodotto organico: a) bromocicloesano litio Li Li b) ciclopentillitio dietilammina δ- δ Li (C ) N ( ) N - Li ciclopentano Li cicloesillitio c) bromuro di etile magnesio Mg Mg bromuro di etilmagnesio d) bromuro di fenilmagnesio acido formico ( metanoico) Mg C C - Mg benzene
32 e) butillitio ioduro rameoso Li CuI [( )Cu]Li CuLi dibutilcuprato di litio f) butillitio acqua Li Li 5. Scrivere le equazioni chimiche delle reazioni del -metil--bromopentano con: a) etanolo; b) etossido di sodio; c) magnesio; d) litio. C butano C C C C C C C C C - C C C C Mg Mg C C C C C Li Li Li C
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