Copy - GLI ALOGENURI ALCHILICI

"linguaggio della vita"

Guanina

Citosina

Timina

Adenina

Acido desossiribonucleico

IL DNA e le sue funzioni

Fornisce le istruzioni per tutte le attività cellulari

DOVE SI TROVA?

Non racchiuso in un nucleo, ma sparso nel citoplasma come unica molecola circolare

DNA

Caratterizzano gli organismi meno evoluti

Nelle cellule procarioti

Caratterizzate da una serie di organuli e una membrana

SPIRALIZZAZIONE DEL DNA

Nelle cellule eucarioti

La classificazione

ESISTONO ALOGENURI DIVERSI DA QUELLI ALCHILICI?

Alogenuro allilico

Alogenuro arilico

Alogenuro vinilico

Alogenuro benzilico

NOMENCLATURA

La nomenclatura

Gli alogenuri alchilici prendono il nome del corrispondente idrocarburo, preceduto dall'indicazione della posizione dell'alogeno e dal prefisso cloro-, bromo-, ecc. Il numero totale degli alogeni presenti nella molecola è indicato con di-, tri-, tetra-, ecc.

COME SI POSSONO PREPARARE GLI ALOGENURI ALCHILICI?

"R-OH + SOCl2 → R-Cl + HCl + SO2"

4. Per reazione degli alcoli primari e secondari con opportuni trasportatori di alogeno

"R-OH + H-X → R-X + H2O"

3. Per reazione degli alcoli con acidi alogenidrici

2. Per addizione di acidi alogenidrici ad alcheni, alchini e dieni

"R1R2=C=R3R4 +HX → R1R2X≡C-C≡HR3R4"

1. Per alogenazione diretta degli alcani

"R-H + X2 → R-X + HX"

QUALI SONO LE LORO CARATTERISTICHE?

in genere superiore a 1

bassissima in acqua

che aumenta all’aumentare del numero di atomi di carbonio presenti

che aumentano all’aumentare del numero di atomi di carbonio

che aumentano all’aumentare degli atomi di carbonio presenti

che diminuiscono al diminuire dell’elettronegatività dell’alogeno

• Peso specifico

• Solubilità

• Densità (liquidi)

• Temperatura di ebollizione

• Forze di dispersione di London

• Interazioni dipolo-dipolo

QUALI SONO I MECCANISMI DI REAZIONE?

Eliminazione

Sostituzione nucleofila

QUALI SONO I MECCANISMI DI REAZIONE?

La reattività degli alogenuri è dovuta all’effetto induttivo causato dall’alogeno. Data la sua alta elettronegatività, infatti, sia il legame C-X sia quelli vicini sono polarizzati verso l’alogeno. Le caratteristiche del gruppo funzionale consentono agli alogenuri di dar luogo a reazioni di sostituzione e a reazioni di eliminazione.

COME AVVIENE LA SOSTITUZIONE NUCLEOFILA?

il reattivo Z–, che attacca la molecola RX, è un nucleofilo

Z– (nucleofilo) sostituisce X– (alogeno) nella molecola iniziale

SOSTITUZIONE NUCLEOFILA

Le reazioni di sostituzione nucleofila, o SN, si hanno quando un nucleofilo, grazie alla sua coppia elettronica disponibile, si lega al carbonio legato all’alogeno allontanando quest’ultimo. Il risultato sarà la sostituzione dell’atomo di alogeno, con il nucleofilo.. A seconda del nucleofilo impiegato, l’alogenuro viene trasformato in etere, alcol o altro ancora.

La velocità di reazione dipende solo dallo stadio lento e quindi solo dalla concentrazione del substrato. Il processo monomolecolare è veloce su Substrati terziari, benzilici e allilici che danno carbocationi stabili mentre è lenta su substrati secondari.

significa che nello stadio lento della reazione è coinvolta una sola molecola

Nel meccanismo SN1 la reazione avviene in due stadi:

Sostituzione Nucleofila MONOMOLECOLARE

La reazione ha una velocità che dipende sia dalla concentrazione della specie RX sia dalla concentrazione del nucleofilo Z– e dalla sua natura.All'aumentare dell'ingombro dei sostituenti legati al carbonio che sta subendo l'attacco nucleofilo diminuisce la possibilità di accedere al retro del carbonio, con conseguente diminuzione della velocità della reazione SN2.

significa che nella reazione sono coinvolte due molecole

Nel meccanismo SN2 la reazione avviene in un unico stadio:

Sostituzione Nucleofila BIMOLECOLARE

E COME AVVIENE L'ELIMINAZIONE?

l'alogenuro reagisce con una base forte che stacca un H+ da un carbonio vicinale

REAZIONE DI ELIMINAZIONE

Eliminazione è una reazione in cui una base B– strappa un idrogeno dalla molecola RX sul carbonio β, vicino a quello che regge la specie X– , e provoca l’eliminazione degli elementi di una piccola molecola HX formando un doppio legame al posto dei legami con i due frammenti espulsi. Per questo è anche chiamata β eliminazione.

Il primo stadio della E1 è lo stesso della SN1 e porta alla formazione dello stesso carbocatione intermedio. Questo nelle eliminazioni si stabilizza espellendo un protone e formando un legame π anziché addizionando il nucleofilo. Si formano sempre miscele di prodotti (di sostituzione e di eliminazione).

significa che nello stadio lento della reazione è coinvolta una sola molecola

Nel meccanismo E1 la reazione avviene in due stadi:

Eliminazione MONOMOLECOLARE

Il meccanismo E2 è un meccanismo concertato in cui il nucleofilo agisce da base e strappa un protone aiutando l’uscita dell’alogenuro. E’ favorita da una forte basicità del reagente e dalla bassa polarità del solvente. I solventi polari infatti solvatano e quindi inattivano la base. La velocità dipende dalle concentrazioni sia del nucleofilo sia dell’alogenuro.

significa che nella reazione sono coinvolte due molecole

Nel meccanismo E2 la reazione avviene in un unico stadio:

Eliminazione BIMOLECOLARE

ELIMINAZIONE vs SOSTITUZIONE

Un alogenuro alchilico può potenzialmente reagire con tutti e quattro i meccanismi visti.

Alogenuri terziari

– Sostituzione via SN1 – Eliminazione via E1 o E2

Alogenuri secondari

– Sostituzione via SN1 o SN2 – Eliminazione via E1 o E2

Alogenuri primari

– Sostituzione via SN2 – Eliminazione via E2 – Non può avvenire né la SN1 né la E1 perché non si può formare il carbocatione

QUALI SONO I FATTORI CHE DETERMINANO IL MECCANISMO?

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I solventi non molto polari aprotici -> reazioni E2 o SN2

Temperature più basse favoriscono le sostituzioni

Un nucleofilo basico di piccole dimensioni -> dà sostituzioni SN2

Una sostanza meno basica -> dà sostituzioni

SN2 -> benzilici, metilici > allilici > primari > secondari sono esclusi terziari e ingombrati

I– > Br– > Cl– > F–

I solventi polari protici -> reazioni E1 e SN1

Temperature elevate favoriscono le eliminazioni

Un nucleofilo basico e ingombrato -> dà eliminazioni E2

Una sostanza molto basica -> dà eliminazioni

E1, SN1-> benzilici, allilici, terziari > secondari sono esclusi primari e metilici

• Il gruppo uscente

• La polarità del solvente

• La temperatura

• Le dimensioni del nucleofilo

• La forza di un nucleofilo

• La struttura molecolare

RIDUZIONE AD ALCANI

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per riduzione con zinco e acido alogenidrico

per riduzione con Idruri

per riduzione attraverso i reattivi di Grignard

Gli alogenuri alchilici possono essere ridotti ad alcani in vari modi:

NELLA QUOTIDIANITA' DOVE TROVIAMO IMPIEGATI GLI ALOGENURI?

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Gli alogenuri alchilici vengono usati in diversi contesti. Vediamo di seguito qualche esempio:

HFC, PFC -> propellenti

Dicloro-Difenil-Tricloroetano -> insetticida

Tricloroetilene -> pvc

Triclorometano, alotano e cloroetano -> anastetico

Diclorometano -> caffè decaffeinato

Tetraclorometano -> sgrassante

Naomi Granata

Martina Cannavale

Francesco Di Martino

Prodotto da

Prof.ssa Giuliana Russo

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