Paolo Arcari » 11.Reazioni tra gruppi funzionali

Ammidi I

Le ammidi sono considerate derivati degli acidi carbossilici in cui il gruppo ossidrilico è stato sostituito da un gruppo amminico. Il gruppo funzionale è:

R-CO-NH₂.

Se il composto è un’ammide primaria, la struttura generale è: R-CO-NH₂, se invece si tratta di un’ammide secondaria, la struttura generale è R-CO-NHR’ mentre R-CO-NR’R” rappresenta la struttura di un’ammide terziaria.

La nomenclatura delle ammidi deriva dall’acido corrispondente sostituendo il suffisso -oico con -ammide, o il suffisso -carbossilico con -carbossiammide. Ad esempio, il nome per CH₃-CO-NH₂ è acetammide, il nome per C₆H₅-CO-NH₂ è benzammide. Per le ammidi con un solo sostituente (N-monosostituite) e due sostituenti (N, N-disostituite) viene utilizzato il nome del gruppo o dei gruppi legati all’azoto preceduti dalla lettera maiuscola N così, ad esempio, C₆H₅-CO-NHCH₂CH₃ viene detta N-etilbenzammide, mentre C₆H₅-CO-N(CH₂CH₃)₂ viene detta N,N-dietilbenzammide.

Ammidi II

Le ammidi primarie e secondarie,  che quindi  presentano rispettivamente due atomi di idrogeno ed un atomo di idrogeno legati all’azoto, possono formare legami a idrogeno intermolecolari e  pertanto hanno alte temperature di ebollizione.

Il legame ammidico è stabilizzato per risonanza a causa del doppietto elettronico solitario presente sull’azoto.

Quindi le ammidi presentano un parziale doppio legame tra l’azoto e il carbonio carbonilico. A causa di questa delocalizzazione il doppietto elettronico dell’azoto è poco disponibile ad accettare protoni e di conseguenza esse sono basi più deboli rispetto alle ammine.

Il legame ammidico riveste particolare importanza soprattutto nei composti biologici in quanto esso è presente nelle proteine dove prende il nome di “legame peptidico”. Infatti, il legame peptidico si forma dalla reazione tra il gruppo  carbossilico (-COOH) di un amminoacido ed il gruppo amminico (-NH₂)  dell’amminoacido successivo.

Esteri I

Gli Esteri sono quei composti organici che in seguito alla reazione con l’acqua portano alla formazione di alcoli e di  acidi organici o inorganici.

Gli esteri formati da acidi carbossilici e alcoli hanno formula generale RCOOR’ (R e R’ sono gruppi organici combinati), vengono comunemente preparati per reazione di acidi carbossilici ed alcoli in presenza di acido cloridrico o acido solforico, e formazione di acqua. Il processo è chiamato “esterificazione”. Nella reazione, il gruppo ossidrile (OH) dell’acido carbossilico è sostituito dal gruppo alcossi (R’O) dell’alcol. L’idrogeno dell’alcol insieme al gruppo ossidrilico dell’acido vanno a formare acqua. Al contrario, l’idrolisi degli esteri in presenza di alkali è una reazione definita di “saponificazione” che viene utilizzata per la preparazione di saponi, grassi e oli.

Acetali e chetali

Semiacetali e semichetali

Le aldeidi e i chetoni attraverso la reazione con una aldeide o un alcol, portano alla formazione di un semiacetale o di un semichetale, rispettvamente.

Entrambe le reazioni sono di addizione. Il semiacetale e il semichetale derivano dalla reazione con una molecola di alcoli. La reazione con una ulteriore molecola di alcol porta alla formazione di un acetale e di un chetale, rispettivamente.

In questa reazione, il carbonio carbonilico dell’aldeide o del chetone, che presenta ibridazione sp² e una geometria trigonale planare, passa nell’acetale o chetale ad ibridazione sp³ e una geometria tetraedrica. Si osserva quindi nella reazione un cambio della geometria del carbonio. Di conseguenza, un carbonio che non presentava forme isomeriche (dell’aldeide o del chetone) viene trasformato in un carbonio che potrebbe presentare il fenomeno dell’isomeria ottica.

Questa reazione riveste particolare importanza nella chimica dei carboidrati in quanto il passaggio dei monosaccaridi dalla forma aperta a quella ciclica è basata sulla formazione di un semiacetale o semichetale interno a seconda se lo zucchero è un aldoso o un chetoso.