Timina
Adenina
Acido desossiribonucleico
"linguaggio della vita"
IL DNA e le sue funzioni
Fornisce le istruzioni per tutte le attività cellulari
Citosina
Guanina
DOVE SI TROVA?
Caratterizzano gli organismi meno evoluti
Nelle cellule procarioti
DNA
Non racchiuso in un nucleo, ma sparso nel citoplasma come unica molecola circolare
Caratterizzate da una serie di organuli e una membrana
Nelle cellule eucarioti
SPIRALIZZAZIONE DEL DNA
La classificazione
ESISTONO ALOGENURI DIVERSI DA QUELLI ALCHILICI?
Alogenuro arilico
Alogenuro vinilico
Alogenuro benzilico
Alogenuro allilico
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-H + X2 → R-X + HX"
- Per alogenazione diretta degli alcani
"R1R2=C=R3R4 +HX → R1R2X≡C-C≡HR3R4"
2. Per addizione di acidi alogenidrici ad alcheni, alchini e dieni
3. Per reazione degli alcoli con acidi alogenidrici
"R-OH + H-X → R-X + H2O"
4. Per reazione degli alcoli primari e secondari con opportuni trasportatori di alogeno
"R-OH + SOCl2 → R-Cl + HCl + SO2"
QUALI SONO LE LORO CARATTERISTICHE?
- Interazioni dipolo-dipolo
che diminuiscono al diminuire dell’elettronegatività dell’alogeno
- Forze di dispersione di London
che aumentano all’aumentare degli atomi di carbonio presenti
- Temperatura di ebollizione
che aumentano all’aumentare del numero di atomi di carbonio
che aumenta all’aumentare del numero di atomi di carbonio presenti
bassissima in acqua
in genere superiore a 1
QUALI SONO I MECCANISMI DI REAZIONE?
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.
Sostituzione nucleofila
Eliminazione
COME AVVIENE LA SOSTITUZIONE NUCLEOFILA?
Z– (nucleofilo) sostituisce X– (alogeno) nella molecola iniziale
SOSTITUZIONE NUCLEOFILA
il reattivo Z–, che attacca la molecola RX, è un nucleofilo
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.
significa che nello stadio lento della reazione è coinvolta una sola molecola
Sostituzione Nucleofila MONOMOLECOLARE
Nel meccanismo SN1 la reazione avviene in due stadi:
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 nella reazione sono coinvolte due molecole
Sostituzione Nucleofila BIMOLECOLARE
Nel meccanismo SN2 la reazione avviene in un unico stadio:
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.
E COME AVVIENE L'ELIMINAZIONE?
REAZIONE DI ELIMINAZIONE
l'alogenuro reagisce con una base forte che stacca un H+ da un carbonio vicinale
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.
significa che nello stadio lento della reazione è coinvolta una sola molecola
Eliminazione MONOMOLECOLARE
Nel meccanismo E1 la reazione avviene in due stadi:
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 nella reazione sono coinvolte due molecole
Eliminazione BIMOLECOLARE
Nel meccanismo E2 la reazione avviene in un unico stadio:
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.
ELIMINAZIONE vs SOSTITUZIONE
Un alogenuro alchilico può potenzialmente reagire con tutti e quattro i meccanismi visti.
Alogenuri terziari
Alogenuri primari
Alogenuri secondari
– Sostituzione via SN1 – Eliminazione via E1 o E2
– Sostituzione via SN2 – Eliminazione via E2 – Non può avvenire né la SN1 né la E1 perché non si può formare il carbocatione
– Sostituzione via SN1 o SN2 – Eliminazione via E1 o E2
10
QUALI SONO I FATTORI CHE DETERMINANO IL MECCANISMO?
E1, SN1-> benzilici, allilici, terziari > secondari sono esclusi primari e metilici
SN2 -> benzilici, metilici > allilici > primari > secondari sono esclusi terziari e ingombrati
- La forza di un nucleofilo
Una sostanza molto basica -> dà eliminazioni
Una sostanza meno basica -> dà sostituzioni
- Le dimensioni del nucleofilo
Un nucleofilo basico e ingombrato -> dà eliminazioni E2
Un nucleofilo basico di piccole dimensioni -> dà sostituzioni SN2
Temperature elevate favoriscono le eliminazioni
Temperature più basse favoriscono le sostituzioni
I solventi polari protici -> reazioni E1 e SN1
I solventi non molto polari aprotici -> reazioni E2 o SN2
I– > Br– > Cl– > F–
11
RIDUZIONE AD ALCANI
Gli alogenuri alchilici possono essere ridotti ad alcani in vari modi:
per riduzione attraverso i reattivi di Grignard
per riduzione con Idruri
per riduzione con zinco e acido alogenidrico
12
NELLA QUOTIDIANITA' DOVE TROVIAMO IMPIEGATI GLI ALOGENURI?
Gli alogenuri alchilici vengono usati in diversi contesti. Vediamo di seguito qualche esempio:
Diclorometano -> caffè decaffeinato
Triclorometano, alotano e cloroetano -> anastetico
Tetraclorometano -> sgrassante
Dicloro-Difenil-Tricloroetano -> insetticida
HFC, PFC -> propellenti
Tricloroetilene -> pvc
THANKS!
Prodotto da
Martina Cannavale
Francesco Di Martino
Naomi Granata
Prof.ssa Giuliana Russo
Copy - GLI ALOGENURI ALCHILICI
Naomi Granata
Created on March 23, 2022
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Timina
Adenina
Acido desossiribonucleico
"linguaggio della vita"
IL DNA e le sue funzioni
Fornisce le istruzioni per tutte le attività cellulari
Citosina
Guanina
DOVE SI TROVA?
Caratterizzano gli organismi meno evoluti
Nelle cellule procarioti
DNA
Non racchiuso in un nucleo, ma sparso nel citoplasma come unica molecola circolare
Caratterizzate da una serie di organuli e una membrana
Nelle cellule eucarioti
SPIRALIZZAZIONE DEL DNA
La classificazione
ESISTONO ALOGENURI DIVERSI DA QUELLI ALCHILICI?
Alogenuro arilico
Alogenuro vinilico
Alogenuro benzilico
Alogenuro allilico
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-H + X2 → R-X + HX"
"R1R2=C=R3R4 +HX → R1R2X≡C-C≡HR3R4"
2. Per addizione di acidi alogenidrici ad alcheni, alchini e dieni
3. Per reazione degli alcoli con acidi alogenidrici
"R-OH + H-X → R-X + H2O"
4. Per reazione degli alcoli primari e secondari con opportuni trasportatori di alogeno
"R-OH + SOCl2 → R-Cl + HCl + SO2"
QUALI SONO LE LORO CARATTERISTICHE?
che diminuiscono al diminuire dell’elettronegatività dell’alogeno
che aumentano all’aumentare degli atomi di carbonio presenti
che aumentano all’aumentare del numero di atomi di carbonio
che aumenta all’aumentare del numero di atomi di carbonio presenti
bassissima in acqua
in genere superiore a 1
QUALI SONO I MECCANISMI DI REAZIONE?
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.
Sostituzione nucleofila
Eliminazione
COME AVVIENE LA SOSTITUZIONE NUCLEOFILA?
Z– (nucleofilo) sostituisce X– (alogeno) nella molecola iniziale
SOSTITUZIONE NUCLEOFILA
il reattivo Z–, che attacca la molecola RX, è un nucleofilo
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.
significa che nello stadio lento della reazione è coinvolta una sola molecola
Sostituzione Nucleofila MONOMOLECOLARE
Nel meccanismo SN1 la reazione avviene in due stadi:
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 nella reazione sono coinvolte due molecole
Sostituzione Nucleofila BIMOLECOLARE
Nel meccanismo SN2 la reazione avviene in un unico stadio:
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.
E COME AVVIENE L'ELIMINAZIONE?
REAZIONE DI ELIMINAZIONE
l'alogenuro reagisce con una base forte che stacca un H+ da un carbonio vicinale
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.
significa che nello stadio lento della reazione è coinvolta una sola molecola
Eliminazione MONOMOLECOLARE
Nel meccanismo E1 la reazione avviene in due stadi:
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 nella reazione sono coinvolte due molecole
Eliminazione BIMOLECOLARE
Nel meccanismo E2 la reazione avviene in un unico stadio:
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.
ELIMINAZIONE vs SOSTITUZIONE
Un alogenuro alchilico può potenzialmente reagire con tutti e quattro i meccanismi visti.
Alogenuri terziari
Alogenuri primari
Alogenuri secondari
– Sostituzione via SN1 – Eliminazione via E1 o E2
– Sostituzione via SN2 – Eliminazione via E2 – Non può avvenire né la SN1 né la E1 perché non si può formare il carbocatione
– Sostituzione via SN1 o SN2 – Eliminazione via E1 o E2
10
QUALI SONO I FATTORI CHE DETERMINANO IL MECCANISMO?
E1, SN1-> benzilici, allilici, terziari > secondari sono esclusi primari e metilici
SN2 -> benzilici, metilici > allilici > primari > secondari sono esclusi terziari e ingombrati
Una sostanza molto basica -> dà eliminazioni
Una sostanza meno basica -> dà sostituzioni
Un nucleofilo basico e ingombrato -> dà eliminazioni E2
Un nucleofilo basico di piccole dimensioni -> dà sostituzioni SN2
Temperature elevate favoriscono le eliminazioni
Temperature più basse favoriscono le sostituzioni
I solventi polari protici -> reazioni E1 e SN1
I solventi non molto polari aprotici -> reazioni E2 o SN2
I– > Br– > Cl– > F–
11
RIDUZIONE AD ALCANI
Gli alogenuri alchilici possono essere ridotti ad alcani in vari modi:
per riduzione attraverso i reattivi di Grignard
per riduzione con Idruri
per riduzione con zinco e acido alogenidrico
12
NELLA QUOTIDIANITA' DOVE TROVIAMO IMPIEGATI GLI ALOGENURI?
Gli alogenuri alchilici vengono usati in diversi contesti. Vediamo di seguito qualche esempio:
Diclorometano -> caffè decaffeinato
Triclorometano, alotano e cloroetano -> anastetico
Tetraclorometano -> sgrassante
Dicloro-Difenil-Tricloroetano -> insetticida
HFC, PFC -> propellenti
Tricloroetilene -> pvc
THANKS!
Prodotto da
Martina Cannavale
Francesco Di Martino
Naomi Granata
Prof.ssa Giuliana Russo