Gli alcoli sono suddivisi in primari, secondari e terziari a seconda del carbonio a cui è legato il gruppo OH
Il nome d’uso consiste nella parola alcol seguita dal nome del radicale alchilico.
La nomenclatura IUPAC, che vedremo nella lezione 21, prevede l’uso del suffisso olo. Ad esempio il nome IUPAC dell’alcol etilico è etanolo.
Gli eteri sono composti organici in cui un ossigeno è legato a due gruppi alchilici.
Se i due sostituenti sono uguali, l'etere si definisce simmetrico. Se i due sostituenti sono diversi, l'etere è asimmetrico
Il nome d'uso degli eteri si costruisce utilizzando il nome dei due sostituenti alchilici, in ordine alfabetico, seguiti dalla parola “etere”
Gli alcoli, come tali, non possono subire una reazione di sostituzione perché il gruppo HO- è un pessimo gruppo uscente
Occorre trasformare il gruppo OH- in un buon gruppo uscente (figura in alto).
La protonazione cambia il gruppo uscente da HO- in H2O, una base abbastanza debole da poter essere sostituita con un nucleofilo (figura in basso).
Per favorire alcune reazioni SN2 (con HCl) si può anche usare ZnCl2 (dicloruro di zinco) come catalizzatore
Un alcol può essere trasformato in alogenuro alchilico anche per trattamento con PBr3 (tribromuro di fosforo) oppure SOCl2 (cloruro di tionile). In tutti i casi l’alcol è trasformato in un intermedio che possiede un gruppo uscente facilmente sostituibile dallo ione alogenuro.
Un alcol può subire una reazione di eliminazione perdendo acqua per formare il corrispondente alchene (reazione di disidratazione).
Poiché la reazione procede con meccanismo E1 dove lo stadio lento è la formazione del carbocatione, la velocità di disidratazione riflette la facilità con cui può formarsi il carbocatione.
Gli alcoli terziari sono i più reattivi.
Un metodo più blando prevede l’uso di ossicloruro di fosforo (POCl3) e piridina.
Anche il gruppo RO- è un pessimo gruppo uscente come HO- per cui gli eteri come gli alcoli subiscono difficilmente reazione di sostituzione (figura in alto).
Tuttavia, come gli alcoli, gli eteri possono essere attivati per protonazione (figura in basso).
Il meccanismo può essere di tipo SN2 oppure SN1 in dipendenza della sostituzione dei radicali alchilici dell'etere
Eteri in cui l’atomo di ossigeno è parte di un ciclo a tre termini sono chiamati epossidi. Il nome d’uso deriva dal nome d’uso dell’alchene corrispondente preceduto dalla parola “ossido di”.
Gli epossidi sono molto più reattivi degli eteri nelle reazioni di sostituzione nucleofila. Infatti la tensione di anello presente nell’epossido (ciclo a 3 termini) lo pone a maggiore energia potenziale rispetto all’etere il che diminuisce l’energia di attivazione per la reazione di sostituzione.
L’apertura dell’anello può avvenire in condizioni acide o basiche.
Gli epossidi reagiscono con acidi alogenidrici: protonazione dell’ossigeno e poi apertura dell’anello ad opera dello ione alogenuro.
Gli epossidi protonati sono così reattivi da poter essere aperti anche da nucleofili deboli come l’acqua e gli alcoli.
HB+ è un qualsiasi acido presente in soluzione (tipo H3O+).
B: è una qualsiasi base (tipo H2O oppure CH3OH).
Su epossidi asimmetrici il prodotto principale è quello ottenuto dall’attacco del nucleofilo sul carbonio più sostituito (figura in alto).
Lo stato di transizione ha un parziale carattere carbocationico (figura in basso).
In condizioni neutre o basiche il nucleofilo attacca il carbonio meno sostituito (reazione SN2) (figura in alto).
Reazione con metossido di sodio (CH3ONa) in metanolo. Dopo l’attacco del nucleofilo, lo ione alcossido può essere protonato dal metanolo stesso (il solvente) o da un acido successivamente aggiunto all’ambiente di reazione (figura in basso).
Gli epossidi sono utili reattivi in sintesi organica perché possono reagire con un ampia gamma di nucleofili
In tutti i casi, ambiente acido o basico, la reazione procede con una discreta stereospecificità: l’attacco da parte del nucleofilo avviene dalla faccia opposta rispetto a quella cui è legato l’ossigeno, risultando in un approccio anti. Come è ovvio, tale approccio ha una conseguenza sulla stereochimica del prodotto che si forma solo se entrambi i carboni epossidici diventano chirali.
1. Introduzione ai composti organici. Gruppi Funzionali e ibridazione del carbonio
3. I composti organici più semplici: gli alcani Nomenclatura IUPAC
4. Analisi conformazionale degli alcani
5. I cicloalcani: la tensione di anello
6. Uno sguardo alle energie coinvolte nelle trasformazioni organiche: cinetica e termodinamica
7. Gli alcheni: struttura e reattività. Rappresentazione di un meccanismo di reazione
9. Gli alchini: le reazioni - Gli ioni acetiluro in sintesi organica
10. L'affascinante mondo della stereochimica I
11. L'affascinante mondo della stereochimica II
12. Gli alogenuri alchilici: la reazione di sostituzione
13. Gli alogenuri alchilici: la reazione di eliminazione
14. La reazione di sostituzione e eliminazione nella sintesi organica
16. Composti organici contenenti ossigeno: gli alcoli, gli eteri e gli epossidi
17. Il benzene e l'aromaticità