GIOVEDI : :

MARTEDI E MEROLEDI : : 15.00-17.00 GIOVEDI : : 17.00-19.00

LEZIONI TEORIE ESERITAZIONI

3 TEST DI VERIFIA IN ITINERE PROVA ORALE OPPURE FINE ORSO: PROVA SRITTA + PROVA ORALE

J.. Smith FONDAMENTI DI IMIA ORGANIA- Ed. McGraw-ill W.Brown-T. Poon INTRODUZIONE ALLA IMIA ORGANIA Ed. Edises

avoli Aglio O N Indolo-3-carbinolo S Diallil solfuro Uva Fragole O O O O O O Resveratrolo O O O O O Acido ellagico

Origine del termine IMIA ORGANIA omposti organici composti prodotti da organismi viventi Teoria del vitalismo (1780) F. Wöhler (1828) N 4 NO cianato d'ammonio calore O 2 N N 2 urea

Metano O Etanolo Metano O Etanolo Benzene Benzene

N O O S 3 O O O N N S O 2 2 O 3 O 2 O N + O O Nimesulide 2 2 O N 2 O efalosporina

avoli Aglio 2 N Indolo-3-carbinolo O O 2 S 2 2 2 Diallil solfuro Uva O Resveratrolo O O O Fragole O O O O O O Acido ellagico O O

Tutte le molecole organiche contengono carbonio [A.Kekulé (1861)]

Metano O Etanolo Benzene O N S O O O 2 O 3 O N O N 2 O O efalosporina N S O O O 2 O 3 O N O N 2 O O O N + O O N S 3 O O Nimesulide O N + O O N S 3 O O

avoli Aglio O 2 O NN Indolo-3-carbinolo 2 S S 2 2 2 Diallil solfuro Uva O Resveratrolo O O Fragole O O O O O O O Acido ellagico O O

La maggior parte dei composti organici sono costituiti, oltre che da carbonio, anche da idrogeno, ossigeno ed azoto [A.Lavoisier (1784)]

Metano O Benzene Benzene N N O O S 33 Etanolo O N O N S O 2 O 3 O O O N + + O O Nimesulide O N 2 O efalosporina

Nei composti organici gli atomi sono solitamente tenuti insieme tramite legami covalenti

Studio strutturale delle molecole organiche ( cioè come gli atomi si legano tra di loro) Studio della relazione Struttura Reattività (suddivisione dei composti in varie classi a seconda del gruppo funzionale presente) Studio della relazione Struttura Attività ( biologica e/o farmacologica)

Rappresentazione di un atomo ATOMO Nucleo (protoni + neutroni) Nuvola elettronica Numero protoni = Numero elettroni Numero protoni + Numero neutroni

Ancora sull atomo Media pesata della massa degli isotopi 6 IV 12.011 Gruppo Numero atomico Peso atomico

Ancora sulla tavola periodica Riga = PERIODO Gli elementi di uno stesso gruppo hanno proprietà elettroniche e chimiche simili Elementi della stessa riga hanno dimensioni simili. olonna = GRUPPO N di elettroni nell orbitale più esterno Numero del gruppo VALENZA

on la formazione del legame, gli atomi completano il livello esterno degli elettroni di valenza (configurazione( stabile dei gas nobili) Il legame è l unione di due o più atomi per il raggiungimento di uno stato di maggiore stabilità Formazione di legami = liberazione di energia Rottura di legami = consumo di energia

1. Gli atomi degli elementi delle molecole organiche possono formare un numero definito di legami (VALENZA);

2. l atomo di carbonio può formare legami mediante una o più valenze con altri atomi di carbonio

Stato fondamentale Stato eccitato Stato ibridato sp 3 2p 2s 2p 2s sp 3 1s 1s 1s Promozione dell'elettrone Ibridazione

Stato fondamentale Stato eccitato Stato ibridato sp 2 2p 2s 2p 2s 2p sp 2 1s 1s 1s Promozione dell'elettrone Ibridazione

Stato fondamentale Stato eccitato Stato ibridato sp 2p 2s 2p 2s 2p sp 1s 1s 1s Promozione dell'elettrone Ibridazione

INDIARE LO STATO DI IBRIDAZIONE DEL ARBONIO NEI SEGUENTI OMPOSTI 1) sp 2 2) 3) O O sp 3 sp 3 sp 2 2 sp 2 O O O O O BENZENE AETONE VITAMINA (A. ASORBIO) 4) sp 3 l l l LOROFORMIO 5) 3 sp 2 O N O N 3 3 N N 6) O sp 2 O 3 2 3 3 AFFEINA IBUPROFENE

ome rappresentare le molecole? Formula Molecolare (o Bruta) fornisce informazioni su: (Es. 2 6 O) Tipi di atomi presenti Rapporto tra i vari atomi Peso molecolare Formula di Struttura permette di determinare: Es. l l l Il tipo di connessione tra gli atomi La disposizione spaziale degli atomi presenti (Isomeri costituzionali) (onformeri e Stereoisomeri)

Bidimensionali Tridimensionali F. di Lewis F. ad Asta e Sfera 3 2 3 F. ondensate F. Space Filling F. a Tratti F. uneo e Tratteggio F. Schematiche F. a avalletto F. Proiettive di Fisher F. Proiettive di Newman

2 4 l 2 formula bruta l l formule a tratti l l 3 l 2 formule condensate l 2 2 l ed ovviamente.

2 6 O formula bruta O O formule a tratti 3 2 O 3 O 3 formule condensate O ed ovviamente. O O

3 5 N 3 8 O

I Gruppi Funzionali sono dei gruppi di atomi con proprietà chimiche tipiche che caratterizzano la molecola che li contiene. Sono la parte REATTIVA della molecola. 3 6 2 6 O

IDROARBURI Alcani Gruppo Funzionale -- Alcheni Legame doppio Alchini Legame triplo omposti aromatici Gruppo fenile

OMPOSTI ON LEGAME σ Gruppo Funzionale Alogenuri alchilici (X = l, Br, F, I) -X (gruppo Legame alogeno) triplo Alcoli -O(gruppo idrossi) Eteri -OR(gruppo alcossi) Ammine -N 2 (gruppo ammino)

OMPOSTI ON LEGAME =O Gruppo Funzionale Aldeidi hetoni -=O (gruppo carbonilico) -=O (gruppo carbonilico) Acidi carbossilici Esteri -OO (gruppo carbossilico) -OOR (gruppo estereo) Ammidi -ON 2 -ONR -ONR 2 (gruppo ammidico) loruri acilici -Ol (cloruro acilico)

Indica quali gruppi funzionali sono presenti nelle seguenti molecole. 2 l O 3 O 3 O O 3 O 3 3 Alanina Acetone N 2 3 2

Idrocarburi Solo carbonio ed idrogeno Alifatici Aromatici Alcani Alcheni Alchini icloalifatici

Formula generale n2n+2

LASSIFIAZIONE ATOMI DI ARBONIO carbonio 2 3 2 PROPANO 3 carbonio 1 carbonio 3 3 3 3 2-METIL PROPANO carbonio 4 3 3 3 2 2 3 2,2-DIMETIL PENTANO

OMUNE Es. Acido formico, Vanillina, Acido acetico, ecc. SISTEMATIA IUPA

IUPA International Union of Pure and Applied hemistry

Prefisso - Radice - Desinenza Dove stanno i sostituenti? Quanti atomi di carbonio? Quale famiglia? (Gruppi funzionali)

Nomenclatura di alcani semplici Formula generale: n 2n+2 In accordo con la convenzione IUPA, il nome chimico di un alcano è basato sulla lunghezza della catena principale. Il nome consta di una radice (che indica il numero di atomi di carbonio della catena principale), seguito dal suffisso ano che sta ad indicare che il gruppo funzionale è un alcano. Radice met et prop but pent es ept ott.. non dec N arboni Formula 4 3 3 3 2 3 3 2 2 3 3 2 2 2 3 3 2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 3

Regole IUPA per la nomenclatura sistematica degli alcani ramificati 1. Per alcani ramificati: : la catena continua più lunga di atomi di carbonio determina il nome base dell alcano 3 3 2 2 2 3 Nome base: esano 3 2 2 3 2 3 2 3 Nome base: eptano

Metano 4 Metile 3 Un Gruppo Alchilico si forma rimuovendo un idrogeno da un alcano 3 3 3 2 Etano Etile

3 2 Nome base: esano 3 2 2 3 Sostituente: metile Nome base: eptano Sostituenti: etile e metile 3 2 2 3 3 2 2 3

2. Numerare gli atomi della catena, iniziando dall estremit estremità più vicina al primo sostituente (o catena laterale),, la cui posizione verrà individuata dal numero del carbonio della catena normale da cui tale sostituente si diparte. 1 2 3 4 5 6 3 3 3 - Metilesano e non 4 - Metilesano 1 2 2 3 4 5 2 6 2 3

3. Quando sono presenti due o più sostituenti, la loro posizione viene individuata dal numero del carbonio della catena principale a cui c sono legati. La numerazione della catena normale è scelta in modo da dare ai sostituenti il numero più basso possibile. iò vale anche quando si verifica il caso in cui la 1 1 ramificazione avviene alla stessa distanza dalle due estremità della catena normale. 6 7 7 4 5 3 2 1 3 2 2 3 6 5 2 4 3 3 2 2 3 1 4 - Etil- 2- Metileptano O 2 - Metil- 4- Etileptano e non 4- Etil- 6- Metileptano

5. Quando si possono individuare nel composto due catene normali della stessa lunghezza,, quella che da luogo al maggior numero di sostituenti definisce il nome base dell alcano alcano. 3 2 2 3 3 7 2 6 5 4 3 2 2 3 1 3 2,5-dimetil-4-propil eptano

4. Quando sono presenti sullo stesso atomo di carbonio due sostituenti DIVERSI il numero corrispondente è riportato due volte. 3 2 3 1 2 3 4 5 6 Br 2 2 3 3- Bromo - 3 - metil esano

3 1 3 2 3 3 4 3 Se invece i sostituenti sono IDENTII si usa il prefisso di-, tri-,, tetra-, ecc. I numeri sono separati da virgole. 2,3- Dimetilbutano 3 1 3 3 2 3 4 3 3 2 2 3 5 2,2,4,4- Tetrametilpentano

6 4 5 3 2 1 6 3 3 2 4 5 3 1 2 3 3 3 2, 3, 5 - Trimetilesano e non 2, 4, 5 - Trimetilesano

3 8 3 2 7 2 3 5 3 6 2 2 2 2 4 3 2 3 3 2 3 2 3 1 2,6- Dimetil ottano 1 3 2 3 2 3 4 5 Br 3 2-Bromo-4-metil butano

3 3 2 5 2 6 2 7 3 3 2 2 3 3 2 4 3 2 2 2 4-Etli-3-metil eptano 1 3 3

Gruppi alchilici con 3 atomi di carbonio 3 2 3 Propano 3 2 2 Propile 3 3 Isopropile

Gruppi alchilici con 4 atomi di carbonio 3 2 2 3 Butano 3 2 2 2 Butile 3 3 2 sec-butile

Gruppi alchilici con 4 atomi di carbonio 3 3 3 Isobutano (2-Metilpropano) 3 3 Isobutile 2 3 3 3 terz-butile

3 3 3 3 3 3 2 2 1 3 2 3 4 2 3 2 3 5 2 2 3 2 3 2 2 2 3 6 7 8 9 5 terz-butil-3-metil nonano 3 3 9 8 2 6 2 3 2 7 5 2 3 3 4 2 3 2 1 2 3 6- isopropil-3-metil nonano

Gruppi alchilici con 3 atomi di carbonio Propano 2 2 2 2 3 2 3 1 1 1 1 3 2 2 Propile 3 3 Isopropile

Gruppi alchilici con 4 atomi di carbonio Butano 2 2 2 2 3 2 2 3 1 1 1 1 3 2 2 2 Butile 3 3 2 sec-butile

Gruppi alchilici con 4 atomi di carbonio Isobutano (2-Metilpropano) 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 3 3 Isobutile 2 3 3 3 terz-butile

2,3,5-trimetil-4-propil eptano 2 3 2 3 1 2 3 4 5 6 7 3 3 3 3 3 2 2 3 3 2 3

5- isopropil-3,3,7-trimetildecano 3 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 3 3 3 3 2 2 3 3 3 2 3 2 2 3

3-etil-5-isobutil nonano 3 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 3 3 2 2 3 2 2 3 3 2 2 2 3

Idrocarburi Solo carbonio ed idrogeno Alifatici Aromatici Alcani Alcheni Alchini icloalifatici

I ILOALANI vengono nominati premettendo il termine ILO alla radice del nome. Formula Generale n 2n 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 icloesano iclopentano 2 2 2 iclopropano icloeptano 2 2 2 2 2 2 2

Regole IUPA per la nomenclatura sistematica dei cicloalcani 1. Se sull anello è presente un solo sostituente non è necessario indicare la sua posizione. 3 3 l 3 Isopropilcicloesano lorociclopentano Metilciclopropano

2. Se sono presenti due sostituenti si numera a partire dal sostituente che è 1 in ordine alfabetico, assegnando al secondo sostituente il numero più basso. 3 3 1 3 l 2 1 1-Isopropil-2-metilcicloesano 3 2 3 1-loro-3-etilciclopentano

3. Quando sono presenti tre o più gruppi,, l anello l è numerato a partire da quel sostituente che permette di assegnare agli altri i numeri più bassi possibile. 3 3 1 F 2 4 4 l l 4 2 3 4-Etil-2-fluoro-1-isopropilcicloesano l l 2 1 21 2 2 3 3 1,4-Dicloro-2-etilciclopentano oppure 2,4-Dicloro-1-etilciclopentano

4. Se un sistema ciclico singolo è legato ad una catena alchilica con un numero di atomi di carbonio maggiore di quelli dell anello anello,, oppure quando sono legati 2 o più cicli, è bene chiamare i composti con il termine cicloalchilalcani. 2 1 2 2 2 3 4 2 3 5 1 2 2 2 3 2 1-ciclobutilpentano 1,3-Dicicloesilpropano

2 3 1 2 3 3 1-etil-3-metilcicloesano 3 3 Br 1-bromo-1-isopropil ciclopentano 3 3 1,1-dimetil cicloesano

l 1 2 4 1 3 4 1 2 4 Br Br 2 3 1 3 5 1 3 4 1 3 5 1-bromo-4-cloro-2-etil ciclopentano 2-bromo-4-cloro-1-etil ciclopentano

3 F 3 2 3 1 F 1 2 5 1 3 6 4 2 2 3 2 2 3 1 3 4 1 4 5 3 3 3 1 2 4 1 4 6 1-terz-butil-2-fluoro-4-propil cicloesano

1 3 2 2 3 2 3 3 4 5 6 2-ciclopentil-4-metil esano

Preparazioni Alcani ALANI Fonti Industriali Laboratorio Petrolio Gas naturale Idrogenazione degli alcheni Riduzione di alogenuri alchilici a)idrolisi reattivi di Grignard b) Riduzione con metalli e acidi opulazione di alogenuri alchilici con composti organometallici a)sintesi di orey - ouse b) Sintesi di Wurtz

Idrogenazione degli alcheni + Pt o Ni solvente Esempi + Pt o Ni 2 5 O,25 iclopentene iclopentano Pt o Ni Br 3 + Br 2 2 3 2 5 O,25 1 - Bromo propene 1 - Bromo propano

Riduzione di alogenuri alchilici a) riduzione con metalli ed acidi 2 R X + Zn + 2 + 2 R + ZnX 2 Esempi R = gruppi alchilici 3 2 3 Zn, + 3 2 3 Br 2 - bromo butano o Bromuro di sec-butile Butano l Zn, + 3 - loro eptano Eptano

Riduzione di alogenuri alchilici b) idrolisi dei reattivi di Grignard etere 2 O R X + Mg R Mg X etilico (o N 3 o 3 O) R I reattivi di Grignard sono composti ORGANOMETALLII, in cui, cioè, un atomo di carbonio è legato ad un atomo di metallo.tutti questi composti hanno una proprietà in comune: sono capaci di cedere un carbonio con i suoi elettroni. R : Mg + X - δ δ + d- d + R Mg Meccanismo: Esempio: 3 Mg X 3 2 : Mg+ X - X+ R : + O - + Mg 2+ + X - 2 R :O: 2 Mg O 3 2 2 + O + Mg + X esempio etere dry 3 2 Br+ Mg 3 2 MgBr 2 O 3 3

I Reagenti Organometallici contengono un atomo di carbonio legato OVALENTEMENTE ad un metallo δ δ M R M Metalli più comuni: M= Li, Mg, u Legame polare R Li R Mg X R u Li regenti alchil litio regenti alchilmagnesio (reattivi di Grignard) R regenti litio dialchil rame

Riduzione di alogenuri alchilici b) idrolisi dei reattivi di Grignard etere 2 O R X + Mg R Mg X etilico (o N 3 o 3 O) R I reattivi di Grignard sono composti ORGANOMETALLII, in cui, cioè, un atomo di carbonio è legato ad un atomo di metallo.tutti questi composti hanno una proprietà in comune: sono capaci di cedere un carbonio con i suoi elettroni. R : Mg + X - δ δ + d- d + R Mg Meccanismo: Esempio: 3 Mg X 3 2 : Mg+ X - X+ R : + O - + Mg 2+ + X - 2 R :O: 2 Mg O 3 2 2 + O + Mg + X esempio etere dry 3 2 Br+ Mg 3 2 MgBr 2 O 3 3

opulazione di alogenuri alchilici con composti organometallici a) sintesi di orey - ouse etere R X + Li R Li etilico Alchillitio ui R 2 uli Litio dialchilrame R' X R' R + R u + Li X R' X 3 2 2 X X 3 3 Al. Alchilico 1 Al. Alchilico 2 E' una reazione che, tramite la formazione di un legame carbonio- carbonio, permette di ottenere alcani con un numero di atomi di carbonio superiore a quello degli alogenuri alchilici di partenza. Meccanismo: Sebbene non sia stato ancora chiarito completamente, pare che il gruppo R si distacchi dal rame portandosi via una coppia di elettroni, con i quali poi si attacca al gruppo R', espellendo contemporaneamente l'alogenione.(sostituzione NULEOFILA ALIFATIA BIMOLEOLARE) esempio 3 Br 3 R u RLi 2 : uli + R' X R : 3 R' u Li X R 1 X 3 R R 2 2 1 3 R etere dry Li 3 Li ui ( 3 ) 2 uli 3 ( 2 ) 4 2 Br 3 3 ( 2 ) 5 3

b) sintesi di Wurtz 2 R X + 2 Na R R + 2 NaX reattività di R X 1 > 2 >3 I composti sodioorganici sono molto reattivi tanto che, appena formatisi, reagiscono con l'alogenuro alchilico di partenza : tale reazione porta, dunque, solo ad ALANI SIMMETRII. Meccanismo: 1) R X + 2 Na + Na + X - δ+ δ Na 2) R Na + R X R R + Na + X - R esempio 2 3 Br 2 Na 3 3 solvente

INDIARE TUTTI I MODI PER PREPARARE L OTTANOL a) Idrogenazione degli alcheni + Pt o Ni solvente 3 2 2 2 2 2 2 3 oppure 2 2 2 2 3 Ni o Pt + 2 3 solvente 2 2 2 2 2 2 3

b) Riduzione con metalli e acidi 3 2 2 2 2 2 2 2 l + Zn 3 2 2 2 2 2 2 3 c) Idrolisi reattivi di Grignard 3 2 2 2 2 2 2 2 l + Mg etere 3 2 2 2 2 2 2 2 Mg l 2 O 3 2 2 2 2 2 2 3

d) Sintesi di Wurtz 3 2 2 2 l + Na 3 2 2 2 Na 3 2 2 2 WURTZ l 3 2 2 2 2 2 2 3

e) Sintesi di orey-ouse 3 2 2 2 2 2 2 l + Li 3 2 2 Li ui 1-cloro pentano 3 2 2 2 2 R 2 uli 2 uli 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 u Li + 3 2 2 Br 1-bromo propano SN2 3 2 2 2 2 2 2 3

Eseguire la seguente reazione 3 2 2 Br 3 2 2 3 1-bromo propano butano a) Riduzione con metalli e acidi 3 2 2 Br Zn / 3 2 3 1-bromo propano propano b) Idrolisi reattivi di Grignard 3 2 2 Br Mg 3 2 2 Mg Br 2 O 3 2 3 1-bromo propano propano

c) Idrolisi reattivi di Grignard 3 2 2 Br Mg 3 2 2 Mg Br 2 O 3 2 3 1-bromo propano propano d) Sintesi di Wurtz 3 2 2 Br 1-bromo propano Na 3 2 2 Na 3 2 2 Br WURTZ 3 2 2 2 2 esano 3 2

e) Sintesi di orey-ouse 3 2 2 Br 1-bromo propano Li 3 2 2 Li ui orey- ouse 3 2 2 uli 2 3 I 3 2 2 3 butano

Ma cosa si intende per REAZIONE IMIA? IUPA Processo di interconversione di sostanze chimiche REAGENTI PRODOTTI

Le reazioni dei composti organici riguardano quasi esclusivamente la scissione e la formazione di legami OVALENTI. Tale scissione può avvenire in due distinte maniere: A : B A. + B. A : - + B + A + + B : - OMOLISI ETEROLISI Formazione di legami = liberazione di energia Rottura di legami = consumo di energia

In base a ciò, le più comuni reazioni organiche possono essere distinte in: REAZIONI IONIE REAZIONI RADIALIE Scissione eterolitica Scissione omolitica Le reazioni che decorrono in più stadi procedono attraverso la formazione di INTERMEDI,, specie estremamente reattive e talvolta non isolabili. Essi possono essere così rappresentati:

Reazioni radicaliche: alogenazione degli alcani + l l hν o l + l Lenta al buio Veloce in presenza di luce Veloce al buio ma con riscaldamento L ossigeno è un inibitore della reazione

Stadio d inizio: luce l l 2 l Stadi di propagazione: l + l Stadi di terminazione: l l l + l 2 l l l

3 3 3 3 3 2 3 Br 2 luce Radicale 2 Br (97%) 3 2 2 Radicale 1 3 2 2 Br (3%) 3 3 3 3 2 Br 2 3 luce Radicale 1 3 3 3 2 Br 3 (tracce) Br 3 3 3 Radicale 3 3 (>99%)

R' R' R > R > R > R'' Terziario (3 ) Secondario (2 ) Primario (1 ) Metile Stabilità crescente Un Radicale è tanto più stabile quanto più può delocalizzare il suo elettrone.

Alogenuri alchilici di interesse

F F F F F F F F F F TEFLON

l l l 3 DDT

R X X= -l, -Br, -F, -I prodotti di sostituzione prodotti di eliminazione composti organometallici

oncetto di reazione chimica Reazioni ioniche e radicaliche Una reazione radicalica: l alogenazione degli alcani Stabilità dei radicali Alogenuri alchilici

R Primario (1 ) R' X R Secondario (2 ) R' X R R'' Terziario (3 ) X

Sistema IUPA Si seguono le stesse regole viste per gli alcani. L alogeno viene considerato come un qualunque sostituente presente sulla catena dell alcano 3 2 3 l 2- loro butano 3 2 2 2 2 l Br 4- Bromo- 1- loro esano

Nomi comuni Assai usati nel caso di alogenuri più semplici. Il nome viene determinato dal gruppo alchilico seguito dal termine cloruro, ioduro, bromuro o fluoruro, a seconda dell alogeno presente. 3 2 3 l sec- butil cloruro o cloruro di sec- butile 3 3 Br Isopropil bromuro o bromuro di isopropile

Alogenazione degli alcani R X 2 + hν R X + X Addizione di acidi alogenidrici agli alcheni X + X

Dagli alcooli X = Br, l PX 3 = PBr 3, Pl 3 R O X o PX 3 R X Alcooli 1 meglio usare PX 3 o Br concentrato Alcooli 2 o 3 Usare indifferentemente PX 3 o X

Esempi 3 2 2 O Alcool propilico PBr 3 oppure Br conc. 3 2 2 Br Bromuro di propile 3 O PBr 3 3 Br Alcool 1- fenil etilico 1- Bromo- 1- fenil etano

Addizione di alogeni agli alcheni o agli alchini X X X 2 + X X + 2 X 2 X X

R X X= -l, -Br, -F, -I prodotti di sostituzione prodotti di eliminazione composti organometallici

Alogenuri alchilici: Reazioni di Sostituzione La Reattività degli alogenuri alchilici è determinata dalla Polarità del legame -X nucleo 3 2 δ δ Br δ δ R X Nucleofilo= specie chimica affine al nucleo

Alogenuri alchilici: Reazioni di Sostituzione La Reattività degli alogenuri alchilici è determinata dalla Polarità del legame -X omuni reazioni di Sostituzione Nucleofila δ δ R X R-X R' R'OO N S RO 2 O O R' -R ALINO R'OOR ESTERE R-N R-S R-OR ETERE R-O R-O ALOOL

Si tratta di reazioni in cui un gruppo (gruppo uscente o nucleofugo) viene SOSTITUITO da un altro gruppo (nucleofilo) ETEROLISI δ δ R X Nu + R X R Nu+ X nucleofilo gruppo uscente

Nu + R X R Nu+ X NULEOFILO: ione o molecola capace di donare una coppia elettronica ad un altro atomo o ione per formare un nuovo legame covalente. Esempi:

Nu + R X R Nu+ X ALOGENURO ALILIO: substrato ideale grazie alla intensa polarizzazione del suo legame -X.

Nu + R X R Nu+ X GRUPPO USENTE O NULEOFUGO: sostituente capace di staccarsi sotto forma di ione o di molecola relativamente stabile e debolmente basico. Esempi:

ETEROLISI Nu + R X R Nu+ X nucleofilo gruppo uscente

Le sostituzioni nucleofile alifatiche possono avvenire attraverso due meccanismi principali: S N 2 e S N 1. S N 2 δ δ Nu + R X Nu R X R Nu + A + B D X S N 1 1) R X R + X 2) Nu + R R Nu A + B D

S N 2 δ solvente δ Nu + 3 R l + O 3 O + X Nu l R X R Nu + X O l O δ δ l stato di transizione O + l Nu: attacca SEMPRE da parte opposta al gruppo uscente

S N 2 δ solvente δ Nu + 3 R l + O 3 O + X Nu l R X R Nu + X O l O δ δ l stato di transizione O + l INVERSIONE DI ONFIGURAZIONE Nu: attacca SEMPRE da parte opposta al gruppo uscente

velocità = k [ 3 l] [O ] reazione del 2 ordine O δ δ l stato di transizione

3 l + O solvente 3 O + l

3 3 3 l + O solvente

Struttura del substrato (R-X) S N 2 Il substrato più reattivo sarà quello con il minore ingombro sterico Reattività crescente Metile > 1 1 > 2 2

O O 3 I Nucleofili N 2 O 3 O 3 3

3 solvente 3 O + 3 l 3

O O 3 I Nucleofili N 2 O 3 O 3 3

oncentrazione e forza del nucleofilo (solo S N 2) Nucleofilo: Specie chimica ricca di elettroni sufficientemente piccola da arrivare velocemente al substrato O O 3 N

oncentrazione e forza del nucleofilo (solo S N 2) Nucleofilicità: proprietà INETIA che misura la velocità con la quale il nucleofilo attacca il substrato Basicità: proprietà TERMODINAMIA che risulta in relazione con la posizione dell equilibrio acido / base GENERIAMENTE: Un nucleofilo anionico è sempre più forte del suo acido coniugato O > 2 O ; N 2 > N 3 ; OR >RO

Nu + R X R Nu+ X è una reazione bimolecolare avviene in un unico stadio (reazione concertata) O δ δ l stato di transizione avviene con inversione di configurazione R-X R-Nu il nucleofilo deve essere forte R-X deve essere metilico, 1 o 2 X deve essere un buon gruppo uscente

Natura del solvente Il solvente gioca un ruolo fondamentale nelle reazioni SN, poiché è capace di influenzare sia l ordine di nucleofilicità che la velocità dell intero processo reattivo. Polari protici ( 2 O; R O) S. polari protici: possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi Polari aprotici (DMF, DMSO, acetone) S. polari aprotici: non possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi. Il loro potere solvatante è in relazione ai doppietti elettronici liberi. Non solvatano gli anioni

O Solvente: acqua

O 3 3 Solvente: acetone

Natura del solvente Il solvente gioca un ruolo fondamentale nelle reazioni SN, poiché è capace di influenzare sia l ordine di nucleofilicità che la velocità dell intero processo reattivo. Polari protici ( 2 O; R O) S. polari protici: possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi Polari aprotici (DMF, DMSO, acetone) S. polari aprotici: non possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi. Il loro potere solvatante è in relazione ai doppietti elettronici liberi. Non solvatano gli anioni

Natura del solvente Il solvente gioca un ruolo fondamentale nelle reazioni SN, poiché è capace di influenzare sia l ordine di nucleofilicità che la velocità dell intero processo reattivo. Polari protici ( 2 O; R O) S. polari protici: possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi Polari aprotici (DMF, DMSO, acetone) S. polari aprotici: non possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi. Il loro potere solvatante è in relazione ai doppietti elettronici liberi. SN2 Non solvatano gli anioni

Struttura del substrato (R-X) oncentrazione e forza del nucleofilo (solo S N 2) Natura del guppo uscente Natura del solvente

Nucleofilo FORTE

Antidepressivo Antitubercolosi