1 16.1. Nucleofili all’alogeno (Cl - , Br - , I - ) N.B.: La basicità degli alogenioni è molto bassa: la E 2 è sempre trascurabile. Utilizzando nucleofili all’alogeno è possibile la preparazione di: a. altri alogenuri (scambio di alogeno) b. alogenuri da alcoli c. alogenuri da eteri 16.1.1. Scambio di alogeno : da cloruri a bromuri o ioduri alchilici CH 2 Cl Br CH 2 Br + EtOH Cl CH 3 Br "S" I EtOH CH 3 I "R" + Br nucleofilicità crescente 16. Uso preparativo delle reazioni di Sostituzione Nucleofila Le reazioni sono elencate per tipo di nucleofilo entrante e, quindi, per tipo di gruppo funzionale che si introduce (vedi tabella in slide 15.1.2).
Transcript
1
16.1. Nucleofili all’alogeno (Cl- , Br- , I- )
N.B.: La basicità degli alogenioni è molto bassa: la E2 è sempre trascurabile.
Utilizzando nucleofili all’alogeno è possibile la preparazione di:
a. altri alogenuri (scambio di alogeno)
b. alogenuri da alcoli
c. alogenuri da eteri
16.1.1. Scambio di alogeno: da cloruri a bromuri o ioduri alchilici
CH2
Cl BrCH2
Br +EtOH Cl
CH3
Br
"S"
I
EtOH CH3
I
"R"+ Br
nucleofilicità crescente
16. Uso preparativo delle reazioni di Sostituzione NucleofilaLe reazioni sono elencate per tipo di nucleofilo entrante e, quindi, per tipo di gruppo funzionale che si introduce (vedi tabella in slide 15.1.2).
2
16.1.2. Sintesi di alogenuri da alcooliN.B.: il gruppo OH- non è mai un gruppo uscente e deve essere attivato a reagire.L’attivazione del gruppo OH è effettuabile tramite catalisi acida o tramite fosforilazione.
16.1.2.1. Sintesi di alogenuri da alcooli mediante l’uso di acidi alogenidriciSi utilizzano HCl e HBr gassosi, HI in soluzione acquosa concentrataIl gruppo uscente è H2O
Meccanismo SN2 nel caso di alcoli 1° (anche allilici-1° e benzilici-1°)
Meccanismo misto SN2 (prevalente) + SN
1 (minore) nel caso di alcoli 2°Meccanismo SN
1 nel caso di alcoli 3°
R OH + HX(g) R X + H2O
attivazione di OH- ad uscire come H2O
Reazione generale:
R OHH
R OH2
X
SN2 : 1° e 2°
R OH2Xδ δ
R X + H2O
R+H2OSN1 : 3° e 2° X
R X
3
Esempi: H
CH2OH
+ HBr(g)
H
CH2OH2
Br
SN2
H
CH2Br
+ H2O
Alcool 1°
H
CH3
CH3
OH+ HBr(g)
H
CH3
CH3
OH2
SN1
H2OH
CH3
CH3
Br
H
CH3
CH3
Br
H
CH3 CH3
Br
+
+
miscela cis/trans
alcool 3°, trans-dimetil
OH
H
EtMe
2R-butanoloalcool 2°
+ HCl(g)
SN2
Cl
H
EtMe
+ H2O
2S-clorobutano,prodotto principaleOH2
H
EtMe
Cl
SN1
HEtMeH2O +
ClCH
Cl
EtMe
2-clorobutano, miscela racemica prodotto secondario
1)
2)
3)
N.B.: l’alogenuro finale è racemizzato (in parte)
N.B.: mentre la componente E2 non compete con SN
2
(Cl- non è basico), la componente E1
compete con SN1
N.B.: la componente E1 compete sempre con SN
1
4
16.1.2.2. Sintesi di alogenuri da alcooli mediante l’uso di alogenuri di fosforoLa metodologia consente di ottenere alogenuri da alcoli 2° esclusivamente via SN
2 (si evita la parziale racemizzazione e la E1 derivanti dalla componente SN
1)Il reagente è PCl3: Il gruppo uscente è acido fosforoso (base debolissima: ottimo uscente)
R OH3 + PCl3 R Cl3 + P(OH)3ac. fosforoso
meccanismo
Reazione complessiva
PCl3+OH
H
EtMe
2R-butanoloalcool 2°
O
H
PCl2Cl
H
EtMe
SN2
Cl
H
EtMe
2S-clorobutano,unico prodotto
+ PCl2HO
esempio
N.B.: la reazione è biomimetica. In natura l’attivazione degli OH è effettuata per fosfatazione mediata da enzimi.
R OH + PCl2
Cl
R O
H
PCl2+ClSN
2 al P
Il gruppo OH è attivatoa uscire
R O
H
PCl2Clδ δ
R Cl + PCl2HO
ac. diclorofosforoso
sono presenti altri 2 Cl che vengono sostituiti in sequenza
5
16.1.2.3. Sintesi di ioduri alchilici da eteri (apertura di eteri)La rottura diretta via SN
2 del legame C-O-C non è possibile (il gruppo uscente sarebbe un alcossido: troppo basico)
+I R OR' gruppo uscente R'Onessuna reazione
La reazione è possibile solo dopo attivazione del gruppo alcossilico mediante catalisi acida: l’unico acido che funziona è HI (molto acido: pka=- 9) e con base coniugata (I- ) molto nucleofila. Pertanto, l’apertura degli eteri fornisce solo ioduri alchilici
+ SN2R
OR'
HI(conc.) RO
R'
H
+I R I + OHR'
OHR' + HI(conc.) OH2R'+ISN
2
IR' + H2O
Complessivamente:
Trattandosi di SN2, sono attaccati solo i carboni sp3 (1° e 2°) e viene attaccato per primo il carbonio meno
sostituito. Eteri aril-alchilici sono attaccati solo al C alchilico
Utilizzando nucleofili all’ossigeno è possibile la preparazione di:a. alcoli da alogenuri alchilicib. eteri da alogenuri alchilicic. epossidi da aloidrined. eteri ciclici (5 o 6 termini)e. dioli vicinali o α-idrossi-eteri da epossidif. resine epossidiche
7
16.2.1. Sintesi di alcooli da alogenuri
Alogenuri 1ari e 2ari (anche allilici-1ari e benzilici-1ari) reagiscono via SN2 : il reagente è HO-
(da idrossidi alcalini) ed il gruppo uscente è X-
La componente E2 viene minimizzata operando a freddo
+CH2CH3 Br
+
KOHEtOH
25°+CH2CH3 OH KBr E2 trascurabile
CH3
CHCH3
I + KOHEtOH
25°
CH3
CHCH3
OH + CH3 CH CH2 KI + H2O
componente E2 non trascurabile
H
Br
CH3 HHH H
H
+ KOHEtOH
25° OH
H
CH3 HHH H
H
+ H
CH3
H
H
H
CH3
HH
+
componente E2 non trascurabile
8
Alogenuri 3ari (anche allilici e benzilici) reagiscono via SN1 : il reagente è H2O (solvolisi) ed il
gruppo uscente è X-
La componente E1 non è trascurabile. L’uso di KOH conduce ad esclusiva E2
KOH/H2O25°
+ H2O
CH3
Br
CH3H
HH
HH H2O
50°
OH
CH3
CH3 HH HH
+
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
H H
+
componente E1 non trascurabile
HO
CH3CH3 H
HH
HH
+ Br
+ HBr
componente SN1; principale
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
H H
++ KBr
componente E2 esclusiva
CH2
CH3
H+
CH2
CH3
H+
H
9
16.2.2. Sintesi di eteri da alogenuri (Sintesi di Williamson)
Eteri alchilici possono essere preparati per reazione SN2 tra alcossidi e alogenuri alchilici.
Reazione generale: + R' X R'OR + XRO
Nu entrante RO- : molto basico (rischio di E2)La reazione è limitata ad alogenuri 1ari (anche allilici e benzilici)
Nel caso di alogenuri 2ari (anche allilici e benzilici) la componente E2 non è trascurabileAlogenuri 3ari subiscono esclusivamente E2 (impossibile sintetizzare eteri 3ari per
questa via)
Per il successo della reazione è necessario scegliere oculatamente i due reagenti:
Es. 1 : sintesi diesistono 2 possibilità (a e b) di accoppiamento alcossido/alogenuro
Bra) + CH3O
SN2
CH3O + Br
E2 + H3C OH+ Brnon trascurabile
Ob) +H3C Br
SN2 CH3O + Br
E2 assente
L’opzione b) è migliore: esclude la componente E2
CH3O
a b
10
Es. 2 : sintesi di nPrOPh
a besistono 2 possibilità teoriche (a e b) di accoppiamento alcossido/alogenuro
Es. 3 : sintesi di
a
b
H
CH3
H
O CH3
esistono 2 possibilità teoriche (a e b) di accoppiamento alcossido/alogenuro
L’opzione b) è migliore: esclude la componente E2
a) b)SN
2
E2
+H
H3C H
BrCH3O
H
H3C
H
O CH3
+ Br
H
H3CCH3 OH + Br+
non trascurabile
H
CH3
H
O+ CH3 Br
SN2 H
CH3
H
O CH3
+ Br
E2 assente
Ph Bra) + CH2O
+ Br
+ + Br trascurabile: Bassa
basicità di
PhO
b)
SN2
E2
nPrOPh
nessuna reazione
(gli alogenuri
arilici non
subiscono nè SN
2 nè E2)
Ph O +
CH2 CH3
CH2Br CH2 CH3
Ph OH
11
N.B.: la sintesi secondo Williamson di eteri, in cui almeno 1 dei 2 residui alchilici sia 3ario, non può essere eseguita via SN
2
Es. 4 : ipotesi di sintesi di Et-O-tBu via Williamson
esistono 2 possibilità teoriche (a e b) di accoppiamento alcossido/alogenuro, ma entrambe portano ad esclusiva E2.
L’equilibrio è spostato verso l’alcol, ma l’alcossido (formato in piccola quantità) è molto reattivo
16.2.3. Sintesi di Williamson di epossidi (meccanismo SNi)
+
CH3
H BrHHO
CH3
3R-bromo-2R-butanolo: attivo
OHreazione attesa: SN
2CH3
H HHOHO
CH3
prodotto atteso:mesoforma
NON SI
FORMA
CH3
H BrHO
CH3
+H2OH3C H
HH3CO
BrH3C
H HH3C
O
prodotto reale: cis-1,2-dimetilossirano mesoforma
Reazione SN
i
+ Br
La reazione di estrazione del protone (acido-base) è più veloce della SN
2.
Qualsiasi aloidrina vicinale per trattamento con KOH fornisce un epossido con meccanismo SNi.
Dato che le aloidrine vicinali si ottengono (con stereochimica anti e regiochimica ben definita) per addizione di Br2/H2O agli alcheni, la sequenza sintetica
Br2/H2OOH
Br
OHO
Br+ + H2O
alchene anti-aloidrina epossido
è una valida alternativa alla epossidazione diretta degli alcheni con perossiacidi (vedi par. 9.5.1.).
13
16.2.4. Sintesi generale di ETERI CICLICI mediante SNi
Lo stesso meccanismo che porta alla formazione di epossidi dalle aloidrine permette di ottenere eteri ciclici a 5 termini (a partire da 4-bromo-alcoli, vedi esempio) o a 6 termini (a partire da 5-bromo-alcoli).
(S) BrHO
(S)
Br
OH OH
(S)
Br
O
(S)
O + BrSN
i1
4
3-metilossolano(o
3-metil-THF)
H2O
(R) Br OH+ Br
SNi1 5 H2O
HO (R)
OH
Br
(R)
O
Br
O
4-metilossano
14
16.2.5. Apertura dell’anello ossiranico (epossidi) con Nu all’ossigeno:sintesi di dioli vicinali o di α-idrossi-eteri.
A differenza degli eteri classici (molto stabili), gli epossidi sono molto reattivi a causa dell’energia di “Strain” collegata all’anello a 3 termini.
L’apertura dell’anello ossiranico da parte di Nu all’ossigeno avviene con facilità. In particolare:
a. Nu all’ossigeno neutri (H2O, R-OH) sono troppo deboli per aprire l’anello e necessitano di catalisi acida: la reazione che avviene è (generalmente, ma non sempre) di tipo SN
1
b. Nu all’ossigeno basici (OH-, R-O-) aprono direttamente l’anello (catalisi basica): la reazione che avviene è di tipo SN
2
c. La componente E2 è sempre assente
15
16.2.5.1. Apertura con Nu all’ossigeno neutri sotto catalisi acida (SN1)
La reazione si conduce in acqua (o in alcooli) catalizzando con acidi minerali: il meccanismo è generalmente, ma non sempre, di tipo SN
1 cioè solvolitico. Meccanismo generale:
O OH
H
OH
H2O; -H
OH
OHsolvente H2O:diolo vicinale
ROH; -H OH
OR
solvente ROH:α-idrossi-etere
Data l’intermediazione di un carbocatione, vigono tutte le regole dei carbocationi:
a. si forma sempre il C+ più stabile
b. possono avvenire trasposizioni
c. racemizza il C* su cui si forma il C+
d. la E1 è assente per la bassa basicità di H2O o ROH
16
(R)CH2
O
H3CH
H (R)CH2
O
H3CH
H
CH2
OH
H3C
H H2O; -H
(R) CH2 OH
CH3
H
OH
(S)CH2 OH
CH3
H
OH
Esempi:
(R)C
(R)
O
PhH
HC (R)
OH
Ph
H H2O; -H
HCH3
(R)C
(R)
O
PhH
HCH3
H
HCH3
(R) C (R)
OH
PhH
HCH3
OH
(S) C (R)
OH
PhH
HCH3
OH
catione benzilico 2°
epimeri
N.B.: nel caso di epossidi 1ari e 2ari sono descritti molti casi in cui l’idrolisi acido catalizzata avviene con meccanismo SN
2 (simile all’apertura dello ione bromonio nella sintesi delle bromidrine: slide 9.3.3.2)
17
16.2.5.2. Apertura con Nu all’ossigeno basici (catalisi basica (SN2))
La reazione si conduce in acqua (o in alcooli) catalizzando con KOH (o RO-)
Meccanismo generale è SN2:
O
+ RO
(R= H; alchile)
O
OR
δ
δ
O
OR
OH
OR
ROH+ RO
(R= H; alchile)
Dato il meccanismo SN2, vigono tutte le regole relative:
a. l’attacco del Nu avviene sempre al C meno sostituito
b. il C attaccato subisce sempre inversione di configurazione
c. epossidi doppiamente 3ari non sono reattivi
d. la E2 è assente
18
Esempi (gli stessi substrati utilizzati sotto catalisi acida):
(R)CH2
O
H3CH
OH (R)CH2
O
H3CH (R)
CH2 OH
CH3
H
δ
δ
+
OH
O H2O
(R)CH2 OH
CH3
H
OH
OH
+
δ
CH3OH(R)C
(R)
O
PhH3C
HCH3
(R)C
O
PhH3C H
CH3
OCH3
OCH3δ
(R)C
(S)O
PhH3C
HCH3
OCH3
(R)C
(S)HO
PhH3C
HCH3
OCH3
OCH3
19
16.3. Nucleofili allo zolfo (SH-, RS- )
I Nu solfidrato (SH- ) e alchil-tiolato (R-S- ) sono molto meno basici dei corrispondenti Nu all’ossigeno (OH- e RO- ), ma sono molto più nucleofili (vedi).
Pertanto, la loro reazione su alogenuri 1ari e 2ari conduce quasi esclusivamente ad SN2 (la E2 è molto ridotta,
anche sui substrati 2ari).
L’utilizzo di nucleofili allo zolfo consente la preparazione di tioli e solfuri a partire dagli alogenuri.
16.3.1. Sintesi di tioli e solfuri
CH3(CH2)8
CH2I + NaSH CH3
(CH2)8CH2
SH+ NaI
NaO
O
I + NaSHNaO
O
SH + NaI
Iodoacetato di sodio Tio-glicolato di sodio(usato per la permanente dei capelli)
Br
+ H3C S
SCH3
+ Br
s.butil, metil solfuro
Analoghe reazioni avvengono a carico degli epossidi
20
16.4. Nucleofili all’ azoto: preparazione di ammine
I Nu carichi all’azoto derivanti da estrazione di H+ all’ammoniaca (NH2- ) o alle ammine (R-NH- )
sono troppo basici (pka> 35) per poter essere utilizzati in reazioni SN2.
L’unica eccezione è
I Nu non carichi sono ampiamente utilizzati per la preparazione di ammine (1arie, 2arie, 3arie e sali ammonici) da alogenuri o epossidi.Nei Nu non carichi la nucleofilicità e la basicità aumentano secondo la scala:
< NH3 < R-NH2 < R2NH < R3N
pka= 9.2 pka= 10.6 pka= 10.7 pka= 11
Basicità e nucleofilicità crescenti
Pertanto, nelle reazioni SN2, le ammine 3arie reagiscono più velocemente delle 2arie (effetti
di ingombro sterico possono rallentare la loro reattività), a loro volta più reattive delle 1arie e di NH3. Le aniline sono le meno reattive.
La componente E2 è trascurabile nel caso degli alogenuri primari, ma diventa apprezzabile con gli alogenuri 2ari.
Ovviamente, gli alogenuri 3ari danno solo E2.
R
O N O
R
base coniugata delle immidi (pka=10; vedi dopo: par. 17.5.2.)
NH2
pka= 4.6
21
+R Cl
R= 1° o 2°
NH3 R ClNH3δ δ
RNH3Cl
sale (cloruro) dialchil-ammonio
NH3R NH2 ClNH4+
ammina 1aria
a) Ammonolisi degli alogenuri
1)
L’ammina 1aria è più basica e quindi più nucleofila di NH3 (reagisce più velocemente di NH3)
2)L’ammina 2aria è più basica e quindi più nucleofila dell’ammina 1aria
(reagisce più velocemente della 1aria)
+R Cl R ClNH
δ δRR R
NH ClRR
sale (cloruro) ditrialchil-ammonio
RRN
R+R
NHR
NH3 ClNH4
ammina 3aria
L’ammina 3aria è più basica e quindi più nucleofila dell’ammina 2aria
(reagisce più velocemente della 2aria)
3)
+R Cl R ClR
N
δ δRR
RR
NCl
RR
sale (cloruro)
di
tetra-alchil-ammonioRR
NR4)
Reazione generale: a “cascata” e autoaccelerante
16.4.1. Sintesi di ammine per ammonolisi o amminolisi di alogenuriN.B.: nell’ammonolisi il Nu è NH3; nell’amminolisi il Nu è un’ammina
R Cl R ClNH2
δ δ RNH2 Cl
sale (cloruro) didialchil-ammonio
RNH +
RR
R+ R NH2
NH3 ClNH4
ammina 2aria
22
1)
2)
3)
b) Amminolisi degli alogenuri
L’ammina 2aria è più basica e quindi più nucleofila dell’ammina 1aria
(reagisce più velocemente della 1aria)
L’ammina 3aria è più basica e quindi più nucleofila dell’ammina 2aria
(reagisce più velocemente della 2aria)+R Cl RR'
NR R Cl
R'N
δ δRR
RR'
N ClRR
sale (cloruro)
di
tetra-alchil-ammonio
N.B.: utilizzando come substrato ammine 2arie si parte dallo stadio 2
utilizzando come substrato ammine 3arie si parte dallo stadio 3
+R Cl R ClR' NHδ δ
RR'
NH Cl
sale (cloruro) ditrialchil-ammonio
RR'
N Cl+RR'
NHR R R
ammina 3aria
RR'
NH
RR'
NH2
+R Cl
R= 1° o 2°
R' NH2 R ClR' NH2δ δ
RR'
NH2 Cl
sale (cloruro) didialchil-ammonio
R' NH2
RR'
NH ClR' NH3+
ammina 2aria
23
Esempi:
In conclusione:
a. si ottengono miscele di ammine 1arie, 2arie, 3arie e sali ammonici
b. non è possibile fermarsi al 1° stadio se non usando fortissimi eccessi di NH3 ( o dell’ammina) rispetto all’alogenuro.
+Et Cl NH3 CH2 ClNH3δ δ
CH2 NH3 Clcloruro dietilammonio
NH3 Et NH2 ClNH4+
CH3
H3C
Et NH2+Et Cl CH2 ClNH2δ δ
CH3
EtEt
NH2 Cl
cloruro didietilammonio
Et
NH3 EtNH ClNH4+
Et
+Et Cl CH2 ClNHδ δ
CH3
Et EtNH Cl
cloruro ditrietilammonio
EtNH3 Et
N ClNH4+Et
EtNH
Et EtEt Et
+Et Cl CH2 ClNδ δ
CH3
Et EtN
Clcloruro ditetra-etilammonio
EtEtEt
EtN
EtEt Et
Et
acce
lera
etilammina
dietilammina
trietilammina
a. Ammonolisi di EtCl
24
b. Amminolisi del bromuro di s.butile
+Bu BrH2N
CH BrNH2δ δ Bu
NH2 Br Br+
CH3
s.CH3
CH3
Ets.
H3CH2N CH3
BuNH
s.
H3CNH3H3C
+Bu BrH2N
CH BrNHδ δ Bu
NH Br +
CH3
s.CH3
H3C
Ets.
H3C
BuNH
s.
H3C
Bus.Bus.
BuN
s.
H3CBus.
+Bu Br CH BrNHδ δ Bu
N
Br
CH3
s.
H3C
Ets.
H3C
Bus.Bus.
BuN
s.
H3CBus. Bus. s.Bu
s.BrNH3H3C
N.B.: La componente E2 conduce a piccole quantità di:
E, Z
+Et
+ BrNH3H3C
Br
NH2H3C+E2
A partire da 4-alo-ammine si ottengono ammine cicliche a 5 termini, mentre 5-alo ammine forniscono ammine cicliche a 6 termini (vedi esempio).
+
Br
Br
SNi
1 5 H2O
H2N
NH2
Br
NH2
δ
δNH2
Br
OH
NHBrpiperidina
- H2O
δ
c) Amminolisi intramolecolare di alogenuri: sintesi di ammine cicliche via SNi
La solvolisi (generalmente in H2O) di alo-ammine conduce alla formazione di ammine cicliche. Il meccanismo è solvolitico (tipo SN
1), ma l’incipiente carbocatione intermedio è stabilizzato, nello ST, dal contemporaneo attacco del Nu interno –NH2 , per cui il meccanismo complessivo è SN
i.
26
16.4.2. Sintesi di ammine per ammonolisi o amminolisi di epossidi
L’azione di NH3 o ammine su epossidi porta all’apertura dell’anello ossiranico secondo le regole della SN2.
Le eliminazioni non competono.
Si ottengono β-ammino-alcoli.
O
+
(R'= H; alchile, arile)
Oδ
δ
O OH
(R'= H; alchile, arile)
R' NH2
R'NH2
R'NH2
R'NH
(R)CH2
O
H3CH
+ H3C NH2(R)
CH2
O
H3CH
δ
H3CNH2
δ
(R)CH2
O
H3CH
CH3
NH2 (R)CH2
OH
H3CH
CH3
NH
reazione generale
esempio
27
16.5. Nucleofili al carbonio
I Nu al carbonio sono molto importanti perchè, tramite SN2, permettono di generare legami C-C (alchilazioni).
I Nu al carbonio sono dei carbanioni, ottenibili per estrazione formale di H+ dal Carbonio di una catena alchilica. Pertanto, sono le basi coniugate dei legami C-H (acidi al carbonio).
La bassa acidità dei protoni legati al carbonio, fà sì che le corrispondenti basi coniugate siano molto basiche: componente E2 molto forte, se non esclusiva.
Di conseguenza, l’uso di Nu al C in reazioni SN2 è limitato a quelli poco basici
Il pka dei carbanioni è troppo alto per poterli usare in SN
2.Si utilizzano carbanioni stabilizzati da un legame covalente C-Metallo (es: reattivi di Grignard)
In questa fase verranno trattati solo CN-e acetiluri. Per gli enolati vedi più avanti: par. 21.1.4. e 21.3.4.4.
C N CR'
O
RHH C CH R C H
Acidità crescente
C N
- H - H
CR'
O
R
- H
C C R
- H
C
Basicità crescente
pka= 9.3 pka= 10-25(dipende da R e R')
pka= 25 pka= 40
ACIDI AL CARBONIO
BASI CONIUGATE
ione cianuro enolati acetiluri carbanioni
28
Utilizzando i nucleofili al carbonio CN- e acetiluri è possibile la preparazione di:a. nitrili da alogenuri alchilici o epossidi (Nu = CN- ) b. alchini da alogenuri alchilici o epossidi (Nu= acetiluri)
16.5.1. Sintesi di nitrili da alogenuri ed epossidi
Premessa: i nitrili (o ciano-derivati) sono caratterizzati dal gruppo funzionale -CN ove il carbonio ha lo stesso stato di ossidazione che ha negli acidi carbossilici (gruppo funzionale -COOH).
Pertanto, i nitrili e gli acidi carbossilici sono “cugini” e verranno estensivamente trattati più avanti.
L’introduzione della funzione nitrilica in uno scheletro carbonioso avviene via SN2,
utilizzando lo ione cianuro (CN- , derivante dai corrispondenti sali di sodio o potassio) come Nu al carbonio ed alogenuri (1ari e 2ari) o epossidi come substrati.
C Nδ δ
CN
29
Reazione generale:
R= 1ario o 2ario
Data la bassa basicità di CN- (pka= 9.2) la componente E2 è in genere trascurabile.
Esempi: H
CH2 Br+ K CN
H2O/ EtOH H
CH2 CN+ K Br
H
Br
H
CH3
+ K CNH2O/ EtOH
H
CNH
CH3
+ K Br
(R)CH2
O
H3CH + K CN
H2O/ EtOH (R) CH2
O
H3CH
CNH
(R) CH2
OH
H3CH
CN
K
C NRδ
R X + K CN + K
X
H2O/ EtOH
O+ K
CN
H2O/ EtOH
R XCNδ SN
2
O
CN
δ
δ
SN2 O
CN
H OH
CN
30
b. saponificazione: si ottengono acidi carbossilici (vedi dopo).
Utilizzo dei nitrili:
a. idrogenazione catalitica: si ottengono ammine 1arie con un atomo di carbonio in piùrispetto a quelli presenti nell’alogenuro di partenza
C NRR X + K CN2H2/Pd
CH2 NH2R
C NRR X + K CNH2O/2 OH C
OR
O+ NH3
31
16.5.2. Sintesi di alchini da alogenuri ed epossidi mediante acetiluri
Gli acetiluri si ottengono per azione di basi all’azoto (LDA) sui corrispondenti alchini e, pertanto, sono le basi coniugate degli alchini (vedi) ed hanno pka= 25.
Tale elevata basicità ne consente l’uso in SN2 solo nel caso degli alogenuri 1ari e degli
epossidi. Gli alogenuri 2ari danno prevalenza di E2.
