Idrogeni in α a un carbonile

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1 Enoli e Enolati 1

2 Idrogeni in α a un carbonile Solo gli idrogeni α sono acidi Gli idrogeni β, γ e δ non sono acidi non possono essere rimossi da una base acido non acidi α β γ δ 2

3 Enoli Tutti i composti cabonilici sono in equilibio con le loro forme enoliche. La percentuale di enolo presente dipende dalla natura del composto e quindi dall acidità dei suoi α e dal solvente. () 25 2 pk a = aldeide (chetone) β-dichetoni enolo 25 2 legame tautomeria cheto-enolica δ- δ+ pk a = 9.0 3

4 Enolizzazione Le reazioni di enolizzazione possono essere catalizzate da acidi e da basi atalisi acida atalisi basica enolato enolo 4

5 Ioni enolato Scelta della base + - K eq ~1 + 2 K a ~10-16 K a ~ N Li Li K eq ~ N K a ~10-16 litio diisopropilammide (LDA) K a ~

6 eazioni di enoli e enolati Gli enoli e gli enolati sono nucleofili al α e reagiscono con elettrofili: acidi alogeni alogenuri alchilici gruppi carbonilici + B E + E E enolo E + E enolato carbonile α-sostituito 6

7 eazione di un enolo con un acido Si vede solo utilizzando un acido marcato con un isotopo D D + D 2 S 4 tracce enolo 3 stadio lento 2 D D D 3 D 2 D 3 2 D 3 D 3 3 D 2 3 D enolo 7

8 α-alogenazione di Aldeidi e hetoni Il trattamento di un aldeide o un chetone con un alogeno, l 2, Br 2 o I 2 porta alla sostituzione dello (o degli) idrogeno in α Br Br + Br 2, 65 50% + 3 Br 2 + Br 2 Br 2 poco 3 3 stadio lento 3 2 Br 3 2 enolo Br Br Br Br 8

9 α-alogenazione di Aldeidi e hetoni l 2 l Br 2 Br 9

10 α-alogenazione di Aldeidi e hetoni La reazione di α-alogenazione può essere acido catalizzata. 3 3 Br 3 :B 3 Br Br 3 Br 3 Br :B 10

11 eazione aloformica 3 metil chetone X X 3 aloformio X 2 X 2 X X - X X X - X X - X 3 X 3 + X 3 2 +X 3 Test allo iodoformio per i metil chetoni: formazione di un voluminoso ppt giallo, I 3. 11

12 α-alchilazione Gli anioni enolato reagiscono con alogenuri alchilici dando prodotti di α-alchilazione. 1. NaN 2 2. Br NaN 2 Na + - Na + Br 12

13 ondensazione aldolica 1. aldeidi carbonile di una aldeide carbonio α dell altra nuovo legame aldolo, 2 = aldeide α,β-insatura 13

14 ondensazione aldolica Esempi Ph Ph Ph Ph 14

15 ondensazione aldolica Meccanismo elettrofilo 2 nucleofilo = aldolo = aldeide α,β-insatura 15

16 ondensazione aldolica 2. hetoni carbonile di un chetone carbonio α dell altro nuovo legame β-idrossichetone, 2 = chetone α,β-insaturo 16

17 ondensazione aldolica 2. hetoni - - mesitil ossido Ph Ph Ph Ph 17

18 ondensazione aldolica intramolecolare 2. hetoni

19 ondensazione aldolica intramolecolare 2. hetoni

20 ondensazione aldolica mista Uno dei due componenti deve essere non enolizzabile, ossia non avere -α tutti i possibili prodotti (4) Il composto carbonilico enolizzabile viene aggiunto alla soluzione del composto carbonilico non enolizzabile in base. non condensa con se stessa -, 20

21 ondensazione aldolica mista Esempi -, -, -, benzalacetone dibenzalacetone 21

22 Aldeidi e hetoni α,β-insaturi propenale acroleina 2-butenale crotonaldeide 3-fenilpropenale cinnamaldeide aldeide cinnamica 4-metil-3-penten-2-one mesitilossido 4-fenil-3-buten-2-one benzalacetone 22

23 Aldeidi e hetoni α,β-insaturi 2 -, Ph= -, Ph= -, 23

24 eattività Aldeidi e hetoni α,β-insaturi Nu Nu ma Nu Nu arbonili α,β-insaturi = δ + δ + δ- due siti elettrofili 24

25 Aldeidi e hetoni α,β-insaturi eazioni di addizione + addizione 1,2 o diretta Nu Nu Nu + Nu Nu ione enolato Nu Nu addizione 1,4 o coniugata 25

26 Addizione diretta Aldeidi e hetoni α,β-insaturi 1. Basi forti come MgX, Li, LA: danno addizione diretta 1) PhMgBr 2) 3 + 1) Na 2) 3 + 1) LA 2)

27 Aldeidi e hetoni α,β-insaturi Addizione coniugata 2. La maggior parte degli altri Nu (basi più deboli): danno addizione coniugata NaN 2 N 3S 2 3 S NaN 3 2 N 3 27

28 Aldeidi e hetoni α,β-insaturi Addizione di Michael È l addizione coniugata di un enolato a un composto carbonilico α,β-insaturo 2 enolato chetone α,β-insaturo composto 1,5-dicarbonilico 28

29 Aldeidi e hetoni α,β-insaturi Addizione di Michael

30 Addizione di Michael β-dichetoni Aldeidi e hetoni α,β-insaturi K a =10 9 K K a =10-16 eq = Na 3 30

31 Aldeidi e hetoni α,β-insaturi eazione di anellazione di obinson È un addizione di Michael seguita da condensazione aldolica + - addizione di Michael condensazione aldolica 31

32 Aldeidi e hetoni α,β-insaturi Meccanismo della reazione di anellazione di obinson

33 Addizione coniugata di reagenti organorame 1) MgX 2) 3 + addizione 1,2 di solito metile o 1 2Li + ux Et 2 2 u Li + + LiX 2 3 Li + ubr 1) 2 uli 2) 3 + Et2 alchilazione al carbonio β ( 3 ) 2 uli addizione 1,4 Litio dimetil cuprato 1) ( 3)uLi 2 2)

34 Alchilazione di ioni enolato - X la resa è di solito bassa perché compete la condensazione aldolica metile o 1 S N 2 alchilazione al -α I β-dichetoni invece non condensano con se stessi: K X K I - 34

35 Enolizzazione Esteri Esteri: Gli idrogeni in α ad un carbonile estereo sono meno acidi, pk a 24, di quelli in α di aldeidi e chetoni, pk a (Effetto del gruppo ). 2 ' + ' ' +' K eq ~10 6 K a ~10 22 K a ~10 16 β-hetoesteri 2 ' +' +' K eq ~10 5 :' K a ~10 11 K a ~10 16 arbanione stabilizzato per risonanza con 2 carbonili ' ' 35

36 eazioni di enolati di esteri Gli enolati di acidi ed esteri sono nucleofili al α e reagiscono con elettrofili: alogeni eazione di ell-volhardt-zelinski (per gli acidi) alogenuri alchilici eazione di alchilazione di esteri gruppi carbonilici eazione di condensazione di laisen 36

37 eazione di ell-volhardt-zelinsky È una reazione di α-bromurazione di acidi condotta con Br 2 in presenza di P elementare. 1. 2P + 3 Br 2 2PBr PBr 3 Br + PBr Br Br 2 Br Br 2 Br Br 2 Br + 2 Br Br Br 37

38 eazione di α-alchilazione Gli anioni enolato reagiscono con alogenuri alchilici per dare prodotti di α-alchilazione. 2 ' LDA TF, -78 Li ' X MPA -78 ' LDA: litio diisopropilammide MPA: esametilfosforammide N Li Me 2 N P NMe 2 NMe 2 38

39 ondensazione di laisen Un estere enolizzabile in ambiente basico (alcolato) reagisce con se stesso per dare un β-chetoestere. 2 2 ' 1) ' 2) carbonio carbonilico di un estere carbonio α dell altro estere ' nuovo legame β-chetoestere 39

40 Meccanismo della ondensazione di laisen 2 ' ' :' ' K a ~ : ' ' + K a ~10 16 ' La costante di eq. è grande ~ K a ~10 11 ' 2 La costante di eq. è piccola ~ ' ' ' 40

41 ondensazione di laisen Esempi Et 1) NaEt 2) 3 + Et etil acetoacetato etil 3-ossobutanoato 1) Na 3 2)

42 ondensazione di Dieckmann ondensazione di laisen intramolecolare 3 3 1) Na 3 2)

43 ondensazione di laisen mista tutti i possibili prodotti (4) Uno dei due esteri deve essere non enolizzabile: formiati benzoati carbonati 1,2-diesteri 43

44 ondensazione di laisen mista Esempi ) Na 3 2) ) Na 3 2) ) Na 3 2) ) Na )

45 Acilazione con esteri di chetoni Esteri che non formano enolati possono essere usati per acilare enolati di chetoni. 2 ' + " " 3 - non enolizzabile ' ' 3 " ' '' 3 45

46 Acilazione con esteri di chetoni Esempi + 3 1) Na 3 2) ) Na 3 2)

47 Esempi Acilazione con esteri di chetoni 1) Na 3 K a ~10-16 K a ~ )

48 Sintesi di hetoni da β-hetoesteri Decarbossilazione ' " 3 + o - ' chetone ' + 2 β-chetoestere β-chetoacido 2 ' ' enolo 48

49 Sintesi di chetoni dall estere acetoacetico Et 1)NaEt 2) X Et 3 + acetone monosostituito laisen Et - 1)NaEt 2) 'X Et ' Et 3 + ' acetone disostituito 49

50 Sintesi di chetoni da β-hetoesteri Esempio Et 1) Et - 2) 3 + Et 1) -, 2 2)

51 Sintesi di acidi con 2 in più da X X diestere malonico monosostituito derivato dell acido malonico acido 1. Et - 2. l diestere malonico ' 2 enolo ' 51

52 Sintesi malonica Et Et dietilmalonato 1)NaEt 2) X Et Et 1)NaEt 2) 'X 3 + acido acetico monosostituito Et ' Et 3 + ' acido acetico disostituito 52