Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith University

Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith University of Hawai’i Capitolo 22 Reazioni di condensazione dei composti carbonilici Prepared by Rabi Ann Musah State University of New York at Albany Copyright © The Mc. Graw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 1 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione aldolica • Nella reazione aldolica, due molecole di un’aldeide o un chetone reagiscono l’una con l’altra in presenza di una base per formare un composto -idrossi carbonilico. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 2 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione aldolica • Il meccanismo della reazione aldolica consiste di tre stadi. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 3 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione aldolica • La reazione aldolica è una reazione reversibile di equilibrio, così che la posizione di equilibrio dipende dalla base utilizzata e dal composto carbonilico. • ¯OH è la base usata comunemente nelle reazioni di condensazione aldolica. Benchè con ¯OH si formi solo una piccola quantità di enolato, questo è appropriato perchè l’aldeide di partenza deve reagire con l’enolato nel secondo stadio della reazione. • La reazione di condensazione aldolica può essere eseguita sia con aldeidi che con chetoni. Con le aldeidi, di solito l’equilibrio favorisce il prodotto, ma con i chetoni l’equilibrio favorisce il composto di partenza. Comunque, ci sono modi per spostare l’equilibrio verso 4 destra. Fondamenti di chimica organica Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl Janice Gorzynski Smith

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione aldolica • Ricordare che le reazioni caratteristiche di aldeidi e chetoni sono le addizioni nucleofile. Una reazione aldolica è un’addizione nucleofila in cui l’enolato è il nucleofilo. Figure 24. 1 The aldol reaction—An example of nucleophilic addition Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 5 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione aldolica • Un secondo esempio di condensazione aldolica è mostrato utilizzando il propanale composto di partenza. Le due molecole di aldeide che partecipano alla reazione di condensazione aldolica si comportano in modo opposto. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 6 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione aldolica • Questi esempi illustrano le caratteristiche generali della reazione aldolica. Il carbonio in di un composto carbonilico si lega al carbonio carbonilico dell’altro composto. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 7 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione aldolica—Disidratazione del prodotto di condensazione aldolica • In condizioni basiche, spesso il prodotto aldolico iniziale non viene isolato. Invece, accade che questo prodotto perda una molecola di H 2 O dai carboni e per formare un composto carbonilico , -insaturo. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 8 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione aldolica • Una reazione aldolica è spesso chiamata una condensazione aldolica, perchè i composti -idrossi carbonilici che si formano inizialmente perdono H 2 O per disidratazione. Una reazione di condensazione è una reazione in cui una piccola molecola, in questo caso H 2 O, è eliminata durante la reazione. • Può essere o non essere possibile isolare il composto idrossi carbonilico nelle condizioni di reazione della condensazione aldolica. Quando un composto carbonilico , -insaturo è ulteriormente coniugato con un doppio legame o un anello benzenico (come nel caso della reazione 2), l’eliminazione di H 2 O è spontanea e non si può isolare il composto -idrossi carbonilico. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 9 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione aldolica • Il meccanismo della disidratazione consiste di due stadi: deprotonazione seguita da perdita di ¯OH. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 10 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione aldolica • La reazione di eliminazione che porta al processo di disidratazione procede attraverso un meccanismo E 1 c. B. • Il meccanismo E 1 c. B si differenzia dai meccanismi E 1 ed E 2. • Come l’eliminazione E 1, l’E 1 c. B coinvolge due stadi. Diversamente comunque dall’ E 1, l’intermedio nell’ E 1 c. B è un carbanione, non un carbocatione. • E 1 c. B è un acronimo per Eliminazione monomolecolare attraverso la Base Coniugata. • I normali alcoli disidratano solo in presenza di acidi, non di basi, poichè l’ idrossido è un gruppo uscente debole. Tuttavia, quando il gruppo OH si trova in posizione ad un carbonile, la perdita di un H e un OH dalle posizioni e forma un doppio legame coniugato, e la stabilità del sistema coniugato favorisce la reazione nonostante la presenza di un gruppo uscente molto debole. • La disidratazione del composto -idrossi carbonilico iniziale 11 sposta l’equilibrio della reazione aldolica verso destra, Fondamenti di chimica organica Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl Janice Gorzynski Smith favorendo così la formazione dei prodotti.

Reazioni di condensazione di composti carbonilici Reazioni aldoliche incrociate • E’ possibile talvolta eseguire una reazione aldolica tra due composti carbonilici differenti. Tale reazione è chiamata reazione aldolica incrociata o reazione aldolica mista. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 12 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici Reazioni aldoliche incrociate Le reazioni aldoliche incrociate sono sinteticamente utili in due differenti situazioni: [1] Quando solo uno dei composti carbonilici ha un idrogeno — tali reazioni spesso conducono alla formazione di un solo prodotto. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 13 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici Reazioni aldoliche incrociate [2] Quando uno dei composti carbonilici ha un protone in particolarmente acido, questi idrogeni sono rimossi più facilmente degli altri idrogeni . Come risultato, il composto -dicarbonilico sarà sempre il componente enolato della reazione aldolica. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 14 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici Reazioni aldoliche incrociate La figura 24. 2 mostra i due stadi di una reazione aldolica incrociata tra dietilmalonato e benzaldeide. In questo tipo di reaazione aldolica incrociata, il composto -idrossi carbonilico che si forma perde sempre acqua per formare un prodotto altamente coniugato. Figure 24. 2 Crossed aldol reaction between benzaldehyde and CH 2(COOEt)2 Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 15 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici Reazioni aldoliche incrociate I composti -dicarbonilici sono talvolta chiamati composti metilenici attivi perchè sono più reattivi verso le basi di altri composti carbonilici. Gli 1, 3 -dinitrili e gli -ciano carbonili sono anch’essi composti metilenici attivi. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 16 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione di Claisen • Nella reazione di Claisen, due molecole di un estere reagiscono l’una con l’altra in presenza di uno ione alcossido per formare un -cheto estere. • Diversamente dalla reazione aldolica che è catalizzata da basi, un equivalente di base è necessario per deprotonare il -cheto estere che si forma nello stadio [3] della reazione di Claisen. • Notare che poichè gli esteri hanno un gruppo uscente sul carbonio carbonilico, la perdita di questo gruppo uscente forma un prodotto di sostituzione, e non 17 di Fondamenti di chimica organica Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl Janice Gorzynski Smith addizione.

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione di Claisen Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 18 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione di Claisen • Ricordare che la reazione caratteristica degli esteri è la reazione di sostituzione nucleofila. Una reazione di Claisen è una reazione di sostituzione nucleofila in cui il nucleofilo è un enolato. Figure 24. 6 The Claisen reaction—An example of nucleophilic substitution Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 19 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione di Michael coinvolge due componenti carboniliche—l’enolato di un composto carbonilico e un composto carbonilico , -insaturo. Ricordare che i composti , -insaturi sono stabilizzati per risonanza e hanno due siti elettrofili—il carbonio carbonilico e il carbonio . Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 20 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione di Michael Il componente carbonilico , -insaturo è spesso chiamato accettore di Michael. Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 21 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl

Reazioni di condensazione di composti carbonilici La reazione di Michael Fondamenti di chimica organica Janice Gorzynski Smith 22 Copyright © 2009 – The Mc. Graw-Hill Companies srl