1

Acidi Carbossilici e Derivati

2

Acidi Carbossilici

3

IUPAC: acido alcanoicoIl carbonio carbossilico prende sempre il numero 1

Nomi comuni: Molti acidi alifatici hanno nomi storici.La posizione dei sostituenti è indicata con lettere greche.

1 HCOOH form- acido formico

2 CH3COOH acet- acido acetico

3 CH3CH2COOH propion- acido propionico

4 CH3CH2CH2COOH butirr- acido butirrico

5 CH3CH2CH2CH2COOH valeri- acido valerico

6 CH3CH2CH2CH2CH2COOH capro- acido caproico

N. di C Struttura nome base

nome comune

C C C C C C OHO

123456

αβγδε

IUPAC:

comune:

Nomenclatura

4

Esempi

acido δ-bromocaproicoOH

OBr

acido γ-fenilvalerico

O

OH

acido γ-amminobutirricoGABA

O

H2N OH

acido α-clorobutirricoO

ClOH

Nomenclatura

5

• Alifatici: Acidi cicloalcancarbossilici.• Aromatici: derivati dell’acido benzoico

acido cicloesancarbossilico

acido benzoico

acido o-idrossibenzoicoacido salicilico

COOH

COOH

OH

COOH

Nomenclatura di acidi ciclici

6

Acidi grassi saturi

C20

C18

C16

C14

C12

acido arachico

acido stearico

acido palmitico

acido miristico

acido laurico COOH

COOH

COOH

COOH

COOH

7

Acidi Grassi Insaturi

p.f. 0 ºCC16 acido palmitoleico

p.f. 13 ºCC18 acido oleico

C20 acido arachidonicop.f. –49 ºC

p.f. –5 ºCC18 acido linoleico

p.f. –11 ºCC18 acido linolenico

COOH

COOH

COOH

COOH

COOH

8

• IUPAC: acido alcandioico • Comune: da ricordare

HOOC–COOH acido etandioico acido ossalicoHOOCCH2COOH acido propandioico acido malonico

HOOC(CH2)2COOH acido butandioico acido succinicoHOOC(CH2)3COOH acido pentandioico acido glutaricoHOOC(CH2)4COOH acido esandioico acido adipicoHOOC(CH2)5COOH acido eptandioico acido pimelico

N. di C Struttura nome IUPAC nome comune

123

56

4

acido maleicoCOOHHOOC

acido fumarico

COOHHOOC

acido ftalico

COOH

COOH

acido tereftalico

COOH

HOOC

acido isoftalico

COOH

COOH

Nomenclatura di Acidi Bicarbossilici

9

• Gli acidi carbossilici hanno p.eb. e p.f. maggiori di molecole con lo stesso PM.

• Gli acidi carbossilici esistono in forma dimera:• Solubilità

CH3CH2CH2CH3

PM 58peb 0°CVDW

CH3CH2CHOPM 58

peb 48°CVDW, DD

CH3CH2CH2OHPM 60

peb 97°CVDW, DD, HB

CH3COOHPM 60

peb 118°CVDW, DD, 2HB

forza intermolecolare crescente

R CO

O H

H

O

OC R

R–CO2HR = C1–C3 miscibili con acqua

C4–C10 via via meno solubili> C10 insolubili

VDW = van der Waals; DD = dipolo-dipolo; HB = legame idrogeno

Proprietà fisiche

10

Sintesi di acidi carbossilici

1. Ossidazione di alcoli 1° con H2CrO4 o KMnO4 in H2SO4.

2. Ossidazione di aldeidi con CrO3 o KMnO4 in H2SO4 o Ag(I) ammoniacale Ag(NH3)2 (Reattivo di Tollens).

3. Ossidazione di alchilbenzeni con KMnO4/NaOH/∆ o CrO3 H2SO4/H2O/∆.

4. a) Ossidazione di alcheni con KMnO4 in NaOH a caldob) Ossidazione di alcheni e alchini con O3.

5. Carbonatazione di reattivi di Grignard.6. Idrolisi di derivati degli acidi e nitrili.7. Ossidazione di metilchetoni (Reazione aloformica).

11

Acidi carbossilici via ossidazione1. Da alcoli primari2. Da aldeidi3. Da aromatici sostituiti

entrambi i legami C-H sono sostituiti da legami C-O

Ci deve essere almeno 1 legame C-H

OC

OHRCH

OHRH K2CrO7

H2SO4, H2O1.

R CO

H RCOOHKMnO4

oK2Cr2O 7

2.

OC

OHCH2R CHR2CH3

KMnO4o o3.

12

Reazioni di rottura ossidativa

1. Rottura di alcheniPotassio permanganato a caldo

2. Rottura di AlchiniPotassio permanganato a caldo Ozonolisi

CO2R–C≡C–H +OCHO

R1) O3

2) H2O

RCOOH + R'COOH KMnO 4R–CH=CH–R′1.

R–C≡C–R′ OCHO

RO C

OH

R'1) O3

2) H2O+2.

13

Carbonatazione di Reattivi di Grignard

C

O

Oδ+

R C

O

OMgX R C

O

OH

δRMg

XEt2O

H3O+

14

Idrolisi di derivati degli acidi e nitrili

dove G = –X, –OR, –NH2, –NHR, –NR2, –O CO

R

RC N H2O R C

O

NH 2 R C

O

OH R C

O

O -( )H + OH -o

R CO

GH +

H2O R CO

OH + HG

R CO

G H2OOH –

R C

O

O – + G–

vedi infra

15

Derivati degli acidi carbossilici

16

R C N

RCO

X

alogenuro acido

X = Cl, Br

RCO

OCO

R

anidride

RCO

OR'

estere

RCO

NH

H

ammide 1°

RCO

NR'

H

ammide 2°

RCO

NR'

R"

ammide 3° nitrile

Derivati degli acidi carbossilici

RCO

G

strutturalmente diverso, chimicamente affine

RCO

OH

acido

17

NomenclaturaA. Alogenuri acidi

Cl

O

cicloesancarbonil cloruro

benzoil bromuro

O

Br

O

Cl

etanoil cloruro(acetil cloruro)

Br

O

butanoil bromuro(butirril bromuro)

18

B. Anidridi

R

O

O R'

O+ H2O

R

O

OH R'

O

HO+

R = R′: anidride alcanoicaR ≠ R′: anidride alcanoica alcanoica′

O

O

O anidride etanoica(anidride acetica)

H

O

O

O anidride metanoica propanoica(anidride formica propionica)

800°C

Nomenclatura

19

B. Anidridi cicliche

O

O

Oanidride butandioica(anidride succinica)

O

O

O

anidride 1,2-benzenedicarbossilica(anidride ftalica)

O

O

O

anidride cis-butendioica(anidride maleica)

O

O

Oanidride 4-cicloesene-1,2-dicarbossilica

Nomenclatura

20

C. Esteri

O

O 3-metilbutil etanoato(isopentil acetato, isoamil acetato) banana

alchil alcanoato

O

O etil butanoato(etil butirrato) ananas

O

O

ottil etanoato(ottil acetato) arancia

Nomenclatura

OH

OCH3

Ometil 2-idrossibenzoato(metil salicilato) menta

21

C. Esteri ciclici o lattoniDare il nome all’acido carbossilico, tagliare il suffisso -ico, e aggiungere –olattone.

Nomenclatura

γ-lattone4-butanolattoneγ-butirolattone

O

Oα

β γδ-lattone

5-pentanolattoneδ-valerolattone

O

O

δ

α

βγ

O

Oα

β

β-lattone3-propionolattoneβ-propionolattone

O

O

CH3

2 1

3 4 5

5-esanolattoneδ-caprolattone

O

O

H3 C

23

1

3-butanolattoneβ-butirolattone

22

Vitamina C o acido ascorbico. È una vitamina idrosolubile sintetizzata dalle piante ma non dall’uomo per cui è necessario assumerla con la dieta.

Ginkgolide B è uno dei componenti attivi dell’estratto del ginkgo biloba.

Esempi di composti con un gruppo lattonico

23

D. AmmidiIUPAC: N-alchilalcanammidecomune: acido –ico + ammide

N,N-dimetilmetanammide(N,N-dimetilformammide, DMF)

H

O

N(CH3)2

NH2

O

propanammide(propionammide)

O

NH CH3

N-metiletanammide(N-metilacetammide)

NH2

O

ciclopentancarbossammide

NEt2

O

CH3

N,N-dietil-m-metilbenzammide(N,N-dietil-m-toluammide, DEET)

Nomenclatura

24

D. Ammidi cicliche o lattamiDare il nome all’acido carbossilico, tagliare il suffisso -ico, e aggiungere -olattame.

Nomenclatura

γ-lattameγ-butirolattame

NH

Oα

β γδ-lattame

δ-pentanolattame

NH

O

δ

α

βγ

NH

Oα

β

β-lattameβ-propionolattame

αβ

γδ ε

O

NH123

45 6

6-esanolattameε-caprolattame

α

βH3 C

O

NH2 13

3-butanolattameβ-butirolattame

25

penicilline penicillina G

cefalosporine cefalexina

Lattami

Cefetamet

H2 N

NO

NC

H

N

S

CO2 HCH3

S

NH

CH3 O

H

26

E. Nitrili

CN benzenecarbonitrile(benzonitrile)

C N

2-metilpropanonitrile(isobutirronitrile)

CH3C N etanonitrile(acetonitrile)

IUPAC: alcanonitrilecomune: nome dell’acido –ico + onitrile

Nomenclatura

27

Ordine di precedenza dei GF

ROH

O

acido carbossilico

anidride

RO

O

OR

> ROR'

O

estere

> RX

O

alcanoilalogenuro

> RNH2

O

ammide

>

> RCN

nitrile

RH

O

aldeide

> RR'

O

chetone

> > ROH

alcool

> RNH2

ammina

28

Reattività

29

R C≡NP2O5

1 H2O

OC

O HR

OC

ClR

OC

OR'R

OC

NH2R

OC

OR RCO

H2O H2O

H2OH2O

HCl

NH3

NH3

NH3 R′OH

R′OHHA

SOCl2(PCl3)

R′OH

∆

NH3∆

RCOONa

Interconversione dei gruppi funzionaliIdrolisiFormazione di alogenuriFormazione di esteriFormazione di ammidiFormazione di anidridi

30

1. Tutti i derivati si idrolizzano ad acido.2. Vi sono delle conversioni di sola andata.3. I nitrili sono connessi al resto attraverso l’ammide.4. RCOCl e RCOOCOR, che sono localizzati

simmetricamente, svolgono il ruolo centrale nelle trasformazioni.

5. Le vie preferite per arrivare dall’acido all’estere o all’ammide non sono quelle dirette, ma quelle che passano per il cloruro o l’anidride perché non richiedono catalisi.

Commento

31

Reattività di acidi e derivati

10. Disidratazione di ammidi

11. Trasposizione di Hofmann di ammidi

4. Formazione di acil cloruriR–COOH + SOCl2 R–COCl

1. Deprotonazione

2. Protonazione

3. Idrolisi

6. Formazione di ammidi - Ammonolisi

7. Formazione di anidridi

8. Riduzione

R–COOH + NH3 R–COO-NH4+

R–COG + H2O R–COOH

R–COG + HA R–C–G + A–

+OH

=

5. Formazione di Esteri - EsterificazioneR–COG + R1OH R–COOR1

R–COG + NH3 R–CONH2

R–COCl + R1COO– R–CO–O–COR1

9. Reazione con organometalliciR–COG R–CH2OH o R-CH2NR2

LiAlH4 H3O+

RR1R1COH H3O+R–COG

R1MgX

R–CONH2 + P2O5 R–C≡N

R–CONH2 + Br2 + NaOH R–NH2

R−C−G=

O ....

R−C−Nu=

O ......

R−C−G−

O ....

−NuNu..

SN acile

acidoR−C−OH=

O

basicoR−C−G=

O ....

δδδδ+R−C−G=

O .... δδδδ−

C elettrofilo

R−C−NH2=O

32

Deprotonazione - Acidità

L’aspetto più importante è il legame O–H polare, che viene rotto da una base. Gli acidi carbossilici sono donatori di protoni (acidi di Bronsted-Lowry): pKa 3−5, acidi deboli.

(Rivedere gli effetti induttivi e di risonanza sulla acidità)

OC

O HR :B

OC

OR HB++ pKa

RCO2H 5H2O 15.74

ROH 16NH3 36RH ~50

stabilizzato per

risonanza

33

Effetti induttivi

FCH2CO2H > ClCH2CO2H > BrCH2CO2H > CH3CO2HpKa 2.59 2.87 2.90 4.76

Cl3CCO2H > Cl2CHCO2H > ClCH2CO2H > CH3CO2HpKa 0.64 1.26 2.87 4.76

CO2H

Cl

CO2HCl

CO2H

Cl

> >

pKa 2.86 4.05 4.52

Acidità

pKa 3.44 4.20 4.48

CO2H

NO2

CO2H

OCH3

CO2H

34

Conversione a sali carbossilati

1. Reazione con metalli attivi (Na, K)2. Reazione con basi forti3. Reazione con basi deboli

RCOOHNa 0

RCOO− Na + + ½H 21.

RCOOH RCOO− Na + +Na OH H 2O2.

RCOOH RCOO− Na + + H 2ONa HCO 3 + CO 23.

I sali sono cristallini, non-volatili, si decompongono per riscaldamento a 300 – 400°C.

35

Basi per deprotonare gli acidi

Base

Na+ HCO3–

NH3

Na2CO3

Na+ –OCH3

Na+ –OH

Na+ –OCH2CH3

Na+ H–

acido coniugato pKa

H2CO3 6.4

NH4+ 9.4

HCO3– 10.2

CH3OH 15.5

H2O 15.7

CH3CH2OH 16

H2 35

basi

cità

cre

scen

te

36

Basicità

• Il gruppo carbossilico (e derivati) può essere protonato da acidi forti (H-A) all’ossigeno carbonilico (3 forme di risonanza).

+ :A–H–AOC

OHR

L’equilibrio è spostato a sinistra tranne nel caso dell’H2SO4 in cui la forma protonata è abbondante (50%).

OHC

OHR

OHC

OHR

OHC

OHR

pKa –5.2

37

Sostituzione Nucleofila Acile(addizione-eliminazione)

1. Aldeidi e chetoni che non hanno legato al carbonio carbonilico un gruppo uscente subiscono addizione nucleofila (v. capitolo aldeidi e chetoni).

:Nu–

R H (R')

O

NuH (R')RHO

H2O

NuH (R')R

O–

Nu– e H+

si addizionano

intermedio tetraedrico

38

Sostituzione nucleofila acilica (addizione-eliminazione)

2. I derivati degli acidi, che hanno legato al carbonio carbonilico un gruppo uscente o un gruppo che può diventare buon LG, subiscono sostituzione nucleofila:

Nel caso dei cloruri acidi e delle anidridi Cl– e –OCOR sono buoni LG e non vi è necessità di catalisi.

R Nu

O

–G–

Nu– sostituisce G–

Questa reazione è chiamata sostituzione nucleofila acilica.

G = Cl, OH, OR, OCOR, NH2, NHR, NR2

1° stadio:addizione

2° stadio:eliminazione

R G

O

NuGR

O–:Nu–

intermedio tetraedrico

lento

39

RCOG + Nu-

RCONu + G-

NuGR

O–

intermedio tetraedrico

S.T.1

S.T.2

Ea

Hammett: S.T.1 simile a I, intermedio~ stessa Energia per tutti i Genergia di partenza diversa

Reattività osservata:RCOCl > RCOOCOR′ > RCOOR′ ≥ RCOOH > RCONR2 > RCOO–

S.T.1

RCOClRCOOCOR′

RCOOR′RCOOHRCONR2

RCOO-

Sostituzione nucleofila acilica

40

Struttura e Reattività

RC

O

Cl RC

O

ClG = Cl, cloruri acidi

RC

O

OR'

RC

O

OR'

G = O, anidridi, esteri, acidi

RC

O

NR'

R''

RC

O

NR'

R''

G = N, ammidi

Cloro appartiene al 3° periodo: sovrapposizione scarsa

N meno elettronegativo di O, porta meglio carica positiva

G = O, saliR

C

O

ORC

O

O

strutture di risonanza uguali

stab

ilità

41

La reatività è legata alla struttura

StabilizzazioneVelocità relative di idrolisi

Più stabilizzato è il carbonile,meno reattivo è.

molto piccola 1011

RC

O

Cl

grande < 10-2RC

O

NR'

R''

moderata 1.0R

C

O

OR'

piccola 107

R OC

O

C

O

R′

42

SN acile con catalizzatore acido• Nel caso degli acidi, esteri, ammidi, i rispettivi gruppi –OH, –OR, –

NR2 diventano buoni LG solo protonandosi, quindi è necessaria catalisi acida.

R OH

O :Nu–

NuOHR

O–

intermedio tetraedrico

lento NuOH2R

O–

+

R Nu

OH+

HA

R Nu

O–H+

–H2O

43

• Anche il 1° stadio può richiedere catalisi, quando il Nu è debole, come ad es. H2O nelle idrolisi:

R OH

OH+

lento

R Nu

O –H+

HA :OH2

R OR′

OH+

OH2

OR′ROH

+ OHOHR′R

OH +

prototropia

R OR′

O

estere

SN acile con catalizzatore acido

prototropia: spostamento di un protone da un sito basico ad un altro all’interno di una molecola

–R′OH

44

Tutti i derivati degli acidi reagiscono con acqua a dare l’acidocarbossilico.1. I cloruri e le anidridi reagiscono violentemente a t.a.:

CH3COCl + H2O → CH3COOH + HClCH3COOCOCH3 + H2O → 2 CH3COOH

2. Gli esteri devono avere un catalizzatore acido o basico:

CH3COOCH2CH3 + H2O CH3COOH + HOCH2CH3

3. Le ammidi devono avere un catalizzatore acido o basico & riscaldamento:CH3CONH2 + H2O CH3COOH + NH4

+

4. I nitrili devono avere un catalizzatore acido o basico e riscaldamento progressivo:

CH3CN + H2O → CH3CONH2 → CH3COOH + NH4+

H2SO4 ∆

H2SO4 ∆

HCl

40°C 100°C

Formazione di Acidi - Idrolisi

45

a. Cloruri acidi

b. Esteri (ambiente basico)

RCO

Cl RCO

OHR C

O

OCl

H HH2O

OH2

R CO

OHCl

H

+ H3O+ + Cl-

HOR

C

O

OR' + R'OR C

O

OR'

OH RC

O

OH

+ R'OHRC

O

OHO18HO =

irreversibile

non buon LG, ma consente formazione legame C=O (179 Kcal/mole)

Meccanismo delle Idrolisi

46

Saponificazione

triacilglicerolio grassi

3 NaOH∆

glicerina

HOOH

OHOO

O

O

O

R3

O

R1R2

+

sapone

R3COO- Na+

R2COO-Na+

R1COO-Na+

• Ogni triacilglicerolo è un triestere che contiene tre lunghe catene idrocarburiche da C12 a C20, che possono essere sature (acidi grassi saturi) o contenere doppi legami Z (acidi grassi insaturi).

• Nelle cellule, questa reazione è catalizzata da lipasi.

47

c. Esteri (ambiente acido), reversibile

RC

O

OR'

-H+

RC

OH

OR' R C

OH

OR'

OH2

H+

Meccanismo Idrolisi Acida degli Esteri

H2O

H2O18H2O =

RC

O

OH

RC

OH

OH

senza cat la reazione

è lenta

R C

OH

O

OH

H

R'

R C

OH

OR'

OH

intermedio tetraedrico protonato

intermedio tetraedrico

intermedio tetraedrico protonato

-R'OH

H+

−H+

48

d. Nitrili & Ammidi (ambiente acido)

R–C≡N:H+

R−C≡N−H

H2O

R−C=N−HH2O

R−C=N−HHO

R−C−NH2O

=

R–C–NH2

O

=

H+R–C–NH2

OH

=

H2O

R–C–NH2

OH

––OH2

R−C−NH2

OH

––OH

R−C−NH3

OH

––OH

R–C–OH

=OH+ NH3R–C–OH

=O+ NH4

R–C≡N:OH–

R–C=N–

HOR–C=N–H

HO

H2OR–C–NH2

O

=

R–C–NH2O

= OH–R–C–NH2

O–

––OH

H–OHR–C–OH

=O+ NH3 R–C–O–

=O+ NH4

e. Nitrili & Ammidi (ambiente basico)

Meccanismo Idrolisiequilibrio ammido-immidol

49

Si usano alogenuri di acidi inorganici SOCl2 (cloruro di tionile), PCl3, PCl5, PBr3, PBr5.

Formazione di acil alogenuri

RCOOH + SOCl2 RCOCl + SO2 + HCl

ClS O

ClR–C–OH

=OR–C–O–S–O

=O

––Cl

Cl

–H

Cl

R–C–O–S=O

=O –Cl–HR–C–O–S=O

O –Cl

Cl

–H

––

ClP Cl

ClR–C–OH

=OR–C–O–P–Cl

=O

–

Cl

–H

Cl

R–C–Cl

=O+ SO2 + HCl

R–C–Cl

=O+ P(OH)Cl2

Meccanismo per SOCl2 e PCl3:

N

NH

Cl

1.

2.

50

Formazione di esteri1. Da acidi carbossilici

con ROH e catalisi di un acido minerale (Fischer)attraverso l’uso di diazometano (esteri metilici)

2. Da cloruri acidi3. Da anidridi acide

+ N 2

O

R–C–OH

R'OH

H +O

R–C–OH

O

R–C–OR′ + H2O

CH2N2

O

R–C–OCH3

1.

51

RC

O

OHH+

RC

O

OH

H

R C

OH

OH

OR' H

RC

O

OR′

H

RC

O

OR'

R'O

H

R C

OH

O

OR'

H

H

-H+

H+

2-H O

+H2O

H+RCOOH + R′OH RCOOR′ + H2O

a. Esterificazione di Fischer (dagli acidi e alcoli): reversibile

Formazione di Esteri - Esterificazione

52

b. Da acil cloruri e anidridi (metodo di elezione)

RCOCl + R′OH RCOOR′ + HCl

RCOOCOR + R′OH RCOOR′ + RCOOH

R–C–ClO

= R–C–OR′OH

––Cl

R′OH R–C–OHR′O–

––Cl

R–C–OR′O

=

-H+

R–C–OCORO

=

R′OH R–C–OHR′O–

––OCOR

R–C–OR′O

=

-H+

c. Da un estere per transesterificazione.

R–C–OR′O

= R–C–OR′OH

= R′′OH R–C–OHR′′OH

––OR′

R–C–OR′′OH

––OHR′

R–C–OR′′O

=Formazione di Esteri - Esterificazione

H+

R–C–OR′OH

––OCOR

R–C–OR′OH

=

R–C–OR′OH

––Cl

53

Formazione di ammidi – Ammonolisi 1. Diretta conversione di acidi ad ammidi (industriale)2. Da cloruri acidi3. Da anidridi4. Da esteri

Vista dalla parte delle ammine è un’acilazione all’azoto

RCO

NH2

RCO

NHR"

RCO

NR"2

+ NH3

+ R"NH2

+ R"2NH

ammide 1°

ammide 2°

ammide 3°R

C

O

OR'

2.R

C

O

Cl

3.R

C

O

OC

O

R

4.

RC

O

OHNH3

RC

O

NH2

1.∆

54

RCOOH RCOO−NH4+

NH3-H2O

∆RCONH2

RC

O

Cl

NH3

R C

O−

Cl

NH3

R C

OH

Cl

NH2

RC

O

NH2

–Cl−

RC

O

OCOR

NH3

R C

O−

OCOR

NH3

R C

OH

OCOR

NH2

RC

O

NH2

–RCOO−

RCOO−NH4+

+

–R'OHR

C

O

OR'

NH3

R C

O−

OR'

NH3

R C

OH

OR'

NH2

RC

O

NH2

Meccanismo di Ammonolisi

1.

2.

3.

4.

55

Formazione di immidi• Le immidi sono ammidi doppie in cui un guppo amminico è legato a

due gruppi acilici.– La immide più comune è la succinimmide.

pKa 8.5

– Le immidi cicliche si preparano per riscaldamento del sale di diammonio dei diacidi.

O

N H

O

NH

O

O

NH4+ - OCCH2 CH2 CO- NH4

+

OO

calore

56

Formazione di Anidridi1. Disidratazione di acidi (industriale)

2. Dal cloruro dell’acido e dal sale dell’acido stesso o di un altro acido (anidridi miste)

RCOOH R

C

O

OC

O

R800°C

RCOCl + R′COO-Na+ RCOOCOR′

57

Formazione di Anidridi Cicliche• Si formano da acidi bicarbossilici per forte riscaldamento:

O

O

O

+ H2O

acido succinico

COOH

COOH

forte riscaldamento

anidride succinica

forte riscaldamento

O

O

O

+ H2O

acido glutarico

COOHCOOH

anidride glutarica

58

Riduzione• Gli acidi carbossilici sono difficili da ridurre:

NaBH4 riduce solo aldeidi e chetoniH2/cat riduce legami C=C, aldeidi e chetoniLiAlH4 riduce aldeidi e chetoni ed è il solo reagente sufficientemente forte per ridurre gli acidi carbossilici ad alcoli 1°.

OH

OONaBH4CH3OH OH

OOH

H2Pt OH

OOH

1) LAH2) H3O+ OH

OH

B2H6

diglima OH

O

59

Riduzione1. Anche gli esteri sono ridotti da LAH ad alcoli primari2. Le ammidi si riducono ad ammine.3. I nitrili si riducono ad ammine.

RCOOR′ RCH2OH1. LiAlH4

2. H2O

RCONR′R′′ 1. LiAlH4

2. H2ORNR′R′′

RCN 1. LiAlH4

2. H2ORNH2

60

Meccanismo della Riduzione

RC

O

OR' RC

O

H

H−AlH3 Li+−

AlH3

intermedio tetraedrico

R C

O−

OR'

H

Li+

R′OAlH2−H−

Li++ AlH2OR′

R C

O−

H

Li+

H RCH2OHH3O+

RC

O

NR′R′′

H−AlH3 Li+

R C

O−

NR′R′′

H

AlH3Li+

R C

O

NR′R′′

H

AlH3 Li+−

RCH=NR′R′′+

RCH2−NR′R′′

LiOAlH3

1.

2.

H−AlH3 Li+

AlH33. R−C≡N:−

R−CH=N:

:

R−CH=N−AlH3−

H−AlH3 Li+

AlH3

R−CH2−N−AlH3

−

AlH3

−

−

R−CH2−N−AlR3

−

AlR3

−

−

HO2

HO−HR−CH2−NH2 + R3AlOH Li+

61

Riduzione con DIBAH1. Acidi, esteri e nitrili vengono ridotti ad aldeidi usando 1

equivalente di idruro di isobutilalluminio a –70°C.2. Se si usano 2 equivalenti si ottiene l’alcool.

RC

O

OR'

H−Al[CH2CH(CH3)2]2

R C

OAl [CH2CH(CH3)2]2

OR'

Hesano, –70°C R

C

O

HH–OH

+ R′OH+ Al(OH)3 + isobutano

R−C≡N: R−CH=N–H−Al[CH2CH(CH3)2]2

H−Al[CH2CH (CH3)2]2

benzene, –70°C

H3O+

RC

O

H

62

1) R'MgBr2) H3O+

RC

N-MgBr+

R' RC

NH

R'

H3O+

R'MgXR

C

O

R'R C N

Addizione dei reattivi di Grignard1. Esteri RCOOR′ danno alcoli 3°

(HCOOR danno alcoli 2°)2. Nitrili danno chetoni.

H3O+

63

1. Gli organolitio sono più forti dei reattivi di Grignard2. Con tutti i derivati si ottengono chetoni3. Reagiscono anche con gli anioni carbossilato:

4. I chetoni si possono preprare anche dagli alchilcuprati e i cloruri degli acidi

R'LiR

C

O

O−Li+

Addizione degli organolitio e dialchilcuprati

RCOOH R C

O−Li+

R′

O−Li+

R C

OH

R′

OHR

C

O

R'H+ -H2OR'Li

C

O

ClRC

R'R

O

2. H3O+

1. 2 R'2Cu–Li+

64

Disidratazione di Ammidi primarie a Nitrili• Un’ammide primaria viene disidratata in un nitrile per azione di un

agente che lega fortemente l’acqua o la distrugge, H2SO4, P2O5, PCl3, SOCl2.

RC

ON

H

H

HO

R−C=NH

R−C≡N

OP

OP

O

O O

OP

OP

O

O OH

O

C NHRR−C≡NH

+

+ H4P2O7

OP

O P O

O OHHO

idratata

HOP

OHOO HO

PO HO

65

Trasposizione di Hofmann

• Un’ammide primaria viene trasformata in un’ammina primaria con 1 atomo di C in meno.

O

RC

NH2ammide 1°

R−NH2

ammina 1°

OHR−NH−C=O

Br2

NaOH70-75°C

OH

RCO

NH

H Br Br OH

RCO

NBr

H

RCO

NBr

R−NH2 + CO2

RCO

NH

isocianato acido carbammico

migrazione di R

OHR–N=C=OOH

R−N=C−O−

HO–H

OHO–

R−NH−C=O

HO–H

66

Acido Carbonico e DerivatiHO OH

O

acido carbonico

HO OR

O

alchil idrogenocarbonato

RO OR

O

dialchil idrogenocarbonato

H2N NH2

O

urea

RO NH2

O

alchil carbammati o uretani

HO NH2

O

acido carbammico

H OH

Oacido formico

Cl OH

Oacido cloroformico

Cl OR

O

alchil cloroformiato

Cl Cl

O

fosgene