Reattività degli acidi carbossilici e loro derivati. La reazione caratteristica di questi composti è la Sostituzione Nucleofila Acilica

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1 Reattività degli acidi carbossilici e loro derivati La reazione caratteristica di questi composti è la Sostituzione Nucleofila Acilica δ - δ + Nu - Y Il carbonio carbonilico è elettrofilo, in grado di reagire con nucleofili Y = OH; Cl; OCOR; OR; NH 2

2 Meccanismo generale della Sostituzione Nucleofila Acilica Stadio 1: il nucleofilo si addiziona al carbonile Stadio 2: l intermedio tetraedrico rigenera il carbonile ed espelle il gruppo uscente (eliminazione) Complessivamente, addizione + eliminazione = reazione di sostituzione

3 La forza del nucleofilo attaccante influenza la velocità del primo stadio (stadio lento) La bontà del gruppo uscente (facilità con cui può essere eliminato) determina la velocità del secondo stadio Gruppo uscente

4 Capacità come gruppo uscente Basicità crescente Scala di reattività dei derivati degli acidi carbossilici: Reattività crescente

5 Perché aldeidi e chetoni danno addizione nucleofila al C=O mentre i derivati degli acidi carbossilici danno sostituzione nucleofila al C=O? Addizione Sostituzione La differente reattività è dovuta al fatto che aldeidi e chetoni non posseggono un buon gruppo uscente. Non possono eliminare un carbanione (R - ) o uno ione idruro (H - ), che sono basi fortissime e quindi pessimi gruppi uscenti.

6 Una reazione classica degli acidi carbossilici: l esterificazione di Fischer Etanoato di etile (acetato di etile) È una reazione di equilibrio catalizzata da acidi ed è una Sostituzione Nucleofila Acilica

7 Meccanismo dell esterificazione di Fischer

8 Esteri come aromatizzanti

9 Reazione con l acqua: idrolisi dei derivati degli acidi carbossilici Cloruri degli acidi e anidridi reagiscono con l acqua spontaneamente, cioè anche in assenza di catalizzatori Cloruro di acetile Come prodotto finale, si ottiene l acido carbossilico Anidride acetica

10 Gli esteri reagiscono con l acqua: 1) in presenza di catalizzatori acidi; 2) in ambiente basico. Idrolisi degli esteri in ambiente acido L idrolisi di un estere in ambiente basico è detta saponificazione Sale dell acido carbossilico

11 Meccanismo di idrolisi basica di un estere

12 Idrolisi di un ammide in ambiente acido Le ammidi si idrolizzano più difficilmente degli esteri (sia in ambiente basico che acido). In genere si preferisce utilizzare una idrolisi in ambiente acido, che richiede comunque condizioni di reazione molto drastiche (alte T, tempi di reazione molto prolungati). 2-fenilbutanammide

13 Reazioni con gli alcoli: Sintesi degli esteri A partire dai cloruri degli acidi A partire dalle anidridi

14 L Aspirina si ottiene da una reazione di esterificazione (acetilazione) di un composto di origine naturale Acido salicilico Anidride acetica Acido acetilsalicilico (Aspirina)

15 1 Reazione dei derivati degli acidi carbossilici con l ammoniaca o un ammina: sintesi di ammidi A partire da cloruri degli acidi: meccanismo 2 3

16 Reazione dei derivati degli acidi carbossilici con l ammoniaca o un ammina: sintesi di Ammidi A partire da una Anidride di un acido carbossilico: A partire da un Estere:

17 Reattività generale dei derivati degli acidi carbossilici e loro possibili interconversioni Reattività decrescente

18 Gli esteri reagiscono con i reattivi di Grignard Sintesi di alcoli Sale dell alcol (ione alcossido) Sale dell alcol (ione alcossido) Nell addizione ad 1 eq. di estere sono consumati 2 eq. di reattivo di Grignard!

19 Meccanismo 1) 2)

20 Riduzione degli esteri Alcol primario LiAlH 4 Riduzione delle ammidi Ammine

21 Penicilline e Cefalosporine Antibiotici con attività battericida Le penicilline furono scoperte nel 1928 dal batteriologo scozzese A. Fleming. Furono introdotte nella pratica medica nel Penicillina G (un antibiotico β-lattamico) anello β-lattamico Cefalosporina (un antibiotico β-lattamico)