Primo forum in Italia sulla Chimica Sperimentale e la scienza in generale.
Orario: 2014-09-17, 14:32 Benvenuto ospite! (Log inRegistrati)



Rispondi 
 
Valutazione discussione:
  • 1 voto(i) - 5 media
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Reazioni degli alchini
2011-12-08, 20:21
Messaggio: #1
Reazioni degli alchini
Reazioni di addizione

Un triplo legame carbonio-carbonio può essere situato in qualsiasi posizione non ramificata con una catena carboniosa o all'estremità di una catena, in tale caso si dice terminale. A causa della sua configurazione lineare (l'angolo di legame di un carbonio ibridizzato sp è di 180°), un anello di carbonio a dieci termini è il più piccolo che possa accomodare questa funzione senza eccessiva tensione. Dato che la più comune trasformazione chimica di un doppio legame carbonio-carbonio è una reazione di addizione, ci dovremmo aspettare che lo stesso sia vero per i tripli legami carbonio-carbonio. Inoltre, la maggior parte delle reazioni di addizione di alcheni avvengono anche con gli alchini, e con una regio- e stereoselettività simile.

1. Idrogenazione catalitica

L'addizione catalitica dell'idrogeno al 2-butino non solo serve come esempio di una tale reazione di addizione, ma anche fornisce i dati sul calore di reazione che riflette le stabilità termodinamiche relative di questi idrocarburi, come mostrato nello schema sotto.

[Immagine: yneh2ht.gif]

Dai calori di idrogenazione, mostrati in blu in kcal/mole, dovrebbe apparire che gli alchini sono termodinamicamente meno stabili degli alcheni in un modo maggiore rispetto a quanto gli alcheni sono meno stabili degli alcani. Le energia di legame standard per i legami carbonio-carbonio confermano questa conclusione. Perciò, un doppio legame è più forte di un legame singolo, ma non è forte il doppio. La differenza (63 kcal/mole) può essere considerata come la forza della componente legame π. In modo simile, un triplo legame è più forte di un doppio legame, ma non è più forte del 50%. Qui la differenza (54 kcal/mole) può essere presa come la forza di un secondo legame π. I 9 kcal/mole che indeboliscono questo secondo legame π è riflesso nei numeri del calore di idrogenazione (36.7 - 28.3 = 8.4).
Dato che gli alchini sono termodinamicamente meno stabili degli alcheni, dovremmo aspettarci che le reazioni di addizione dei primi siamo più esotermiche e relativamente più veloci delle equivalenti reazioni degli ultimi. Nel caso dell'idrogenazione catalitica, i soliti catalizzatori per idrogenazione Pt e Pd sono così efficaci nel promuovere l'addizione di idrogeno ad entrambi i doppi ed i tripli legami carbonio-carbonio che l'alchene intermedio formato dall'addizione dell'idrogeno all'alchino non può essere isolato. Un catalizzatore meno efficace, il catalizzatore di Lindlar, preparato disattivando (o avvelenando) il convenzionale catalizzatore al palladio trattandolo con piombo acetato e chinolina, permette di convertire gli alchini in alcheni senza ulteriore riduzione ad un alcano. L'addizione dell'idrogeno è stereoselettivamente syn (cioè il 2-butino dà il cis-2-butene). Una riduzione complementare stereoselettiva in maniera anti può essere ottenuta tramite una soluzione di sodio in ammoniaca liquida, ma ne parleremo poi.

R-C≡C-R + H2/Pd Lindlar → cis R-CH=CH-R
R-C≡C-R + 2 Na/NH3 (liq) → trans R-CH=CH-R + 2 NaNH2

Alcheni ed alchini mostrano una curiosa differenza nel comportamento rispetto alla idrogenazione catalitica. Studi independenti delle velocità di idrogenazione per ogni classe indicano che gli alcheni reagiscono più rapidamente degli alchini. Comunque, l'attenta idrogenazione di un alchino procede esclusivamente verso l'alchene finché il primo non viene consumato, a tale punto l'alchene prodotto è molto rapidamente idrogenato ad un alcano. Questo comportamento è spiegato bene tramite le differenze negli stadi della reazione di idrogenazione. Prima che l'idrogeno possa addizionarsi al legame multiplo l'alchene o l'alchino deve essere adsorbito sulla superficie del catalizzatore. A questo riguardo, la formazione di complessi stabili di platino (e palladio) con gli alcheni sono stati descritti, basti pensare ai già citati altrove sale di Zeise o K[PtCl3(C2H4)]·H2O, ed etilenebis(trifenilfosfino)platino, [(C6H5)3P]2Pt(H2C=CH2). Dato che gli alchini adsorbono più fortemente tali superfici catalitiche rispetto a quanto fanno gli alcheni, essi occupano preferenzialmente i siti reattivi sul catalizzatore. Il successivo transfer di idrogeno all'alchino adsorbito procede lentamente, rispetto al corrispondente transfer di idrogeno alla molecola di alchene adsorbita. Di conseguenza, la riduzione di tripli legami avviene selettivamente ad una velocità moderata, seguita da rapida addizione di idrogeno all'alchene prodotto. Il catalizzatore di Lindlar permette l'adsorbimento e la riduzione di alchini, ma non adsorbe gli alcheni sufficientemente da permettere la loro riduzione.

Sensa schei né paura ma coa tega sempre dura
Trova tutti i messaggi di questo utente
Aggiungi 'Grazie'Cita questo messaggio nella tua risposta
2011-12-08, 21:22
Messaggio: #2
RE: Reazioni degli alchini
2. Addizione di reagenti elettrofili

Quando le reazioni di addizione di reagenti elettrofili, come acidi di Brønsted forti ed alogeni, ad alchini sono studiate si scopre un paradosso curioso. Le reazioni sono anche più esotermiche delle addizioni ad alcheni, e la velocità di addizione ad alchini è ancora minore di un fattore di 100-1000 rispetto all'addizione ad alcheni sostituiti allo stesso modo.
La reazione di un equivalente di bromo all'1-penten-4-ino, per esempio, porta al 4,5-dibromo-1-pentino come prodotti principale.

HC≡C-CH2-CH=CH2 + Br2 → HC≡C-CH2-CHBrCH2Br

Sebbene queste addizioni elettrofile ad alchini siano lente, esse avvengono comunque e generalmente mostrano una regioselettività di tipo Markovnikov e una stereoselettività anti. Un problema, naturalmente, è che i prodotti di queste addizioni sono essi stessi alcheni e possono quindi subire ulteriore addizione. A causa della loro elevata elettronegatività, i sostituenti alogeni sul doppio legame agiscono riducendo la sua nucleofilicità, e diminuiscono così la velocità delle reazioni di addizione elettrofila. Di conseguenza, c'è un delicato equilibrio riguardo a se il prodotto di una addizione iniziale ad un alchino soffrirà l'ulteriore addizione ad un prodotto saturo. Sebbene gli iniziali prodotti alchenici possano spesso essere isolati ed identificati, essi sono comunemente presenti in miscele di prodotti e possono non essere ottenuti con resa elevata.
Le seguenti reazioni illustrano molte di queste caratteristiche. Nell'ultimo esempio, l'1,2-diiodoetene non soffre di ulteriore addizione in quanto come diiodoalcani vicinali sono relativamente instabili.

[Immagine: addrx3.gif]

Come regola, le reazioni di addizione elettrofila ad alcheni ed alchini procedono attraverso formazione iniziale di un complesso π, in cui l'elettrofilo accetta elettroni da e diventa debolmente legato al legame multiplo. Tali complessi sono formati reversibilmente e possono quindi riorganizzarsi in un intermedio reattivo in un rate-determining step, più lento. Le reazioni con gli alchini sono più sensibili ai cambi di solvente e alle influenze catalitiche rispetto agli equivalenti alcheni.

Esempi di reazioni di addizione elettrofila a vari alchini sono mostrati nello schema seguente. Mentre sia l'1-eptino sia il 4-ottino erano non reattivi quando trattati (1 h) con una soluzione satura di HCl in cloruro di metilene, usando il solvente polare in grado di fare legami ad idrogeno, acido acetico, ed aumentando la concentrazione dell'anione alogenuro ha portato ad un significativo aumento della velocità e stereoselettività (esempi 1-3). Questo è attribuito alla stabilizzazione di un complesso π inizialmente formato e alla competizione tra i meccanismi AdE2 ed AdE3 (Addition-Electrophilic-Bimolecular versus Addition-Electrophilic-Termolecular). Sebbene l'addizione di cloro ad un alchino terminale in cloruro di metilene abbia dato una miscela isomerica con predominanza dell'isomero di syn-addizione (esempio 4), l'addizione di bromo è stata chiaramente anti.

[Immagine: alkynes1.gif]

Le reazioni di alcheni coniugati simili con un gruppo fenile sono mostrate sotto. Tali reazioni sono spesso più veloci di quelle con tripli legami sostituiti con alchili, ma sono meno stereoselettive. I riarrangiamenti molecolari sono raramente osservate in qualsiasi addizione di HX ad alchini, suggerendo che intermedi carbocationici non sono intermedi degni di nota.

[Immagine: alkynes2.gif]

Perché le reazioni di alchini con reagenti elettrofili sono più lente delle corrispondenti reazioni degli alcheni? Del resto, le reazioni di addizioni ad alchini sono generalmente più esotermiche delle addizioni di alcheni, e dovrebbe esserci una maggiore densità elettronica π attorno al triplo legame (due legami π versus uno). Due fattori sono importanti per spiegare questo paradosso apparente. Primo, sebbene ci siano più elettroni π associati al triplo legame, i carboni ibridizzati sp esercitano una forte attrazione per questi elettroni π, che sono di conseguenza legati più strettamente al gruppo funzionale rispetto a quanto lo siano gli elettroni π di un doppio legame. Questi è visto nei potenziali di ionizzazione di etilene ed acetilene.

Acetilene HC≡CH + Energia → [HC≡CH]•+ + e ΔH = +264 kcal/mole
Etilene H2C=CH2 + Energia → [H2C=CH2]•+ + e ΔH = +244 kcal/mole
Etano H3C–CH3 + Energia → [H3C–CH3]•+ + e ΔH = +296 kcal/mole

Come definito dalle equazioni sopra, un potenziale di ionizzazione è la minima energia richiesta per rimuovere un elettrone da un molecola di un composto. Dato che gli elettroni π sono meno strettamente trattenuti rispetto agli elettroni σ, ci aspettiamo che i potenziali di ionizzazione di etilene ed acetilene siano minori di quelli dell'etano, come è il caso. Le affinità protoniche in fase gas mostrano lo stesso ordine, con l'etilene che è più basico dell'acetilene, e l'etano che è meno basico di entrambi. Dato che l'iniziale interazione tra un elettrofilo ed un alchene o alchino è la formazione di un complesso π, in cui l'elettrofilo accetta elettroni da e diventa debolmente legato ad un legame multiplo, le reazioni relativamente più lente degli alchini diventano comprensibili.
Un secondo fattore è presunto sia la stabilità del carbocatione intermedio generato dal legame σ di un protone o altro elettrofilo ad uno degli atomi di carbonio del triplo legame. Questo intermedio ha la sua carica positiva localizzata su un carbonio insaturo, e tali cationi vinilici sono meno stabili dei loro analoghi saturi. Inoltre, possiamo modificate il nostro precedente ordine di stabilità carbocationica per incluedere questi cationi vinilici nella maniera mostrata sotto. È possibile che i cationi vinilici stabilizzati tramite coniugazione con un sostituente arilico siano intermedi nell'addizione di HX ad alchini del tipo Ar-C≡C-R, ma tali intermedi non sono formati in tutte le reazioni di addizioni di alchini.

Stabilità del carbocatione CH3+ ≈ RCH=CH+ < RCH2+ ≈ RCH=CR+ < R2CH+ ≈ CH2=CH-CH2+ < C6H5CH2+ ≈ R3C+

L'applicazione del postulato di Hammond indica che l'energia di attivazione per la generazione di un catione vinile intermedio dovrebbe essere più alta di quella per un intermedio a minore energia. Questo è illustrato dallo schema seguente per alcheni versus alchini.

[Immagine: addenyn.gif]

Nonostante queste differenze, le addizioni elettrofile ad alchini si sono dimostrate trasformazioni sintetiche eccezionalmente utili. Per esempio, l'addizione di HCl, acido acetico ed acido cianidrico all'acetilene hanno dato rispettivamente gli utili monomeri cloruro di vinile, acetato di vinile e acrilonitrile, come mostrato sotto. Notate che in queste e molte altre reazioni simili i metalli di transizione, come sali di rame e mercurio, sono catalizzatori efficaci.

HC≡CH + HCl + HgCl2 (su carbone) → H2C=CHCl
HC≡CCH2Cl + HCl + HgCl2 → H2C=CClCH2Cl
HC≡CH + CH3CO2H + HgSO4 → H2C=CHOCOCH3
HC≡CH + HCN + Cu2Cl2 → H2C=CHCN

I complessi formati da alcheni ed alchini con metalli di transizione sono diversi dai semplici complessi π notati sopra. Qui un processo sinergico che coinvolte la donazione di elettroni da un orbitale π pieno del ligando organico in un orbitale d vuoto del metallo, assieme ad una retrodonazione di elettroni ad un altro orbitale d del metallo nell'orbitale di anti-legame π* del ligando.

Sensa schei né paura ma coa tega sempre dura
Trova tutti i messaggi di questo utente
Aggiungi 'Grazie'Cita questo messaggio nella tua risposta
2011-12-09, 10:44
Messaggio: #3
RE: Reazioni degli alchini
3. Idratazione di alchini e tautomerismo

Come con gli alcheni, l'addizione di acqua agli alchini richiede un acido forte, di solito acido solforico, ed è facilitata dal solfato mercurico. Comunque, diversamente dall'addizione ai doppi legami che porta a prodotti alcolici, l'addizione di acqua agli alchini porta a prodotti chetonici (eccetto per l'acetilene che porta all'acetaldeide). La spiegazione per questa deviazione si trova nella tautomerizzazione cheto-enolica, illustrata attraverso la equazione che segue. L'iniziale prodotto dall'addizione di acqua ad un alchino è un enolo (un composto avente un sostituente idrossile attaccato ad un doppio legame), e questo immediatamente riarrangia al più stabile tautomero chetone.

[Immagine: ketentau.gif]

I tautomeri sono definiti come isomeri costituzionali rapidamente interconvertiti, di soliti distinti tramite una differente posizione del legame per un atomo di idrogeno labile (qui in rosso) e un doppio legame posizionato differentemente. L'equilibrio tra tautomeri non è solo rapido in condizioni normali, ma spesso esso favorisce fortemente uno degli isomeri (l'acetone, per esempio, è per il 99.999% il tautomero cheto). Anche in tali equilibri spostati da una parte, la prova della presenza del tautomero minoritario proviene dal comportamento chimico del composto. Gli equilibri tautomerici sono catalizzati da tracce di acidi o basi che sono generalmente presenti nella maggior parte dei campioni chimici. I tre esempi mostrati sotto illustrano queste reazioni per diverse sostituzione del triplo legame. Il passaggio di tautomerizzazione è indicato da una freccia rossa. Per alchini terminali l'addizione di acqua segue la regola di Markovnikov, come nel secondo esempio sotto, ed il prodotto finale è un metil chetone (eccetto per l'acetilene, mostrato nel primo esempio). Per alchini interni (il triplo legame è all'interno della catena più lunga) l'addizione di acqua non è regioselettiva. Se il triplo legame non è posizionato simmetricamente (ovvero se R & R' nella terza equazione non solo uguali) si formaranno due chetoni isomerici.

HC≡CH + H2O + HgSO4/H2SO4 → [H2C=CHOH] → H3C-CH=O

RC≡CH + H2O + HgSO4/H2SO4 → [RC(OH)=CH2] → RC(=O)CH3

RC≡CR' + H2O + HgSO4/H2SO4 → [RHC=C(OH)R' + RC(OH)=CHR'] → RCH2-C(=O)R' + RC(=O)-CH2R'


Due fattori hanno un'influenza importante sulle tautomerizzazione cheto-enoliche descritte qui. Il primo è la differenza in energia potenziale tra gli isomeri tautomerici. Questo fattore determina la posizione dello stato di equilibrio. Il secondo fattore è l'energia di attivazione per l'interconversione di un tautomero nell'altro. Questo fattore determina la velocità del riarrangiamento. Dato che l'energia potenziale o la stabilità di un composti è in larga parte una funzione delle energie del suo legame covalente, possiamo stimare l'energia relativa dei tautomeri chetone ed enolo considerando i legami che sono cambiati nel riarrangiamento. Dallo schema seguente, vediamo che solo tre cambiamenti significativi avvengono, e le energie di legame standard per questi cambiamenti sono date a destra dell'equazione. Il tautomero cheto ha un vantaggio di 17.5 kcal/mole in energia di legame, così è prevista la sua predominanza all'equilbrio.

[Immagine: keteneng.gif]

La rapidità con cui la tautomerizzazione cheto-enolica avviene suggerisce che l'energia di attivazione per questo processo è bassa. Avevamo notato che il riarrangiamento è acido e base catalizzato, ed esperimento molto attenti hanno mostrato che l'interconversione dei tautomeri è molto più lenta se tali catalizzatori sono assenti. Un esempio lampante dell'influenza dell'energia di attivazione in tali trasformazioni può essere visto nel seguente riarrangiamento ipotetico. Qui abbiamo sostituito un gruppo metile (colorato in bordeuax) for the proton of a conventional tautomerism, and the methyl shifts from oxygen to carbon just as the proton does in going from an enol to a ketone.

H2C=CH-O-CH3CH3-CH2-CH=O

Il cambiamento in energia potenziale per questo riarrangiamento è ancora pià vantaggioso di quello per il tautomerismo cheto-enolico, essendo stimato a più di 25 kcal/mole da cambiamenti nell'energia di legame. Nonostante questa driving force termodinamica, l'enol etere descritto sopra è completamente stabile per trattamento con base, e subisce una rapida idrolisi acido catalizzata con perdita di metanolo, piuttosto che un riarrangiamento. La differenza che controlla in questo caso deve essere una energia di attivazione proibitivamente alta per il riarrangiamento descritto, combinata con il cammino di reazione a minore energia.

4. Reazioni di idroborazione

Il diborano reagisce facilmente con gli alchini, la formazione di prodotti alchenici sostituiti lascia aperta la possibilità di una seconda reazione di addizione. Una tecnica intelligente per evitare questo evento sfrutta come vantaggio il fatto che gli alchini generalmente non soffrono l'ingombro sterico vicino al triplo legame (la configurazione di questo gruppo funzionale è lineare). Di conseguenza, reagenti grossi o ingombrati addizionano facilmente al triplo legame, ma l'alchene risultante è necessariamente più affollato o stericamente ingombrato e resiste alle addizioni successive. Il reagente ingombrato per l'idroborazione necessario per questa strategia è preparato tramite reazione del diborano con il 2-metil-2-butene, un alchene molto ramificato. A causa della ramificazione alchilica, solo due alcheni addizionano la funzione BH3 (ancora ingombro sterico), lasciando solo un legame B-H covalente disponibile per la reazione con un alchino, come mostrato sotto. Il risultante dialchil borano è chiamato disiamilborano, una contrazione di di-secondario-isoamylborano (amile è un vecchio nome per pentile.

2 (CH3)2C=CHCH3 + BH3·Et2O → [(CH3)2CH-CH(CH3)]2B-H

Un'applicazione importante del disiamilborano è la sua addizione ad alchini terminali. Come con gli alcheni, il gruppo reagente B-H si addiziona in maniera anti-Markovnikov, a causa del fatto che il boro è l'elettrofilo, non l'idrogeno. La successiva addizione al risultante alchene boro-sostituito non avviene, e la solita rimozione ossidativa tramite perossido di idrogeno alcalino porta all'enolo che rapidamente riarrangia al tautomero aldeidico. Perciò, con una scelta oculata dei reagenti, gli alchini terminali possono essere convertiti entrambi a metil chetoni (idratazione catalizzata dallo ione mercurico) o ad aldeidi (idroborazione seguita da ossidazione).

RC≡CH + (C5H11)2B-H → [RCH=CH-B(C5H11)2] + H2O2/NaOH → [RCH=CH-OH] → RCH2-CH=O

L'idroborazione di alchini interni non è particolarmente utile come procedura perché sarà ottenuta spesso una miscela di prodotti, nonostante il triplo legame sia simmetricamente sostituito. L'idratazione catalizzata dallo ione mercurico porta a risultati simili.

5. Ossidazioni

Le reazioni di alchini con agenti ossidanti quali potassio permanganato ed ozono portano di solito alla scissione del triplo legame a dare come prodotti gli acidi carbossilici. Un'equazione generale per questo tipo di trasformazione è scritta di seguito. Il simbolo [O] è spesso usato in modo generale per denotare un'ossidazione.

RC≡CR' + [O] → RCO2H + R'CO2H

Sensa schei né paura ma coa tega sempre dura
Trova tutti i messaggi di questo utente
Aggiungi 'Grazie'Cita questo messaggio nella tua risposta
2011-12-09, 11:25 (Questo messaggio è stato modificato l'ultima volta il: 2011-12-09 12:14 da quimico.)
Messaggio: #4
RE: Reazioni degli alchini
Reazioni di addizione nucleofila e riduzione

Gli atomi di carbonio del triplo legame ibridizzati sp rendono gli alchini più elettrofili di alcheni sostituiti in modo simile. Come risultato, gli alchini a volte subiscono reazioni di addizione iniziate dal legame con un nucleofilo. Questo modo di reazione, illustrato sotto, non è generalmente mostrato dagli alcheni, nonostante il doppio legame sia attivato da sostituenti elettronegativi, come in F2C=CF2, o tramite coniugazione con un gruppo elettron attrattore.

HC≡CH + KOC2H5/C2H5OH (a 150 ºC) → H2C=CH-OC2H5

HC≡CH + HCN + NaCN (catalitico) → H2C=CH-CN

La specie nucleofila più piccola e più reattiva è probabilmente un elettrone. L'addizione di un elettrone ad un gruppo funzionale è per definizione una riduzione, e come già detto gli alchini sono ridotti tramite soluzione di sodio in ammoniaca liquida ad alcheni trans. Per capire come questa riduzione avvenga dobbiamo prima identificare due reazioni distinte del sodio in ammoniaca liquida (b.p. -78 °C). Nella prima, il sodio si scioglie nel liquido puro a dare una soluzione blu scuro che è costituita da elettroni molto mobili e legati in modo approssimativo assieme a cationi sodio solvatati (prima equazione sotto). Per ragioni pratiche, consideriamo tali soluzioni come sorgenti di "elettroni liberi" che possono essere usati come potenti agenti riducenti. Per una trattazione più approfondita vi rimando alla mia discussione sodio ammide. Nel secondo caso, sali ferrici catalizzano la reazione del sodio con ammoniaca, liberando idrogeno e formando il sale incolore sodio ammide (seconda equazione). Questa è analoga alla reazione del sodio con acqua a formare sodio idrossido, ma dato che l'ammoniaca è 1018 volte un acido più debole dell'acqua, la reazione è meno violenta. L'utilità di questa reazione è che la sodio ammide, NaNH2, è una base estremamente forte (1018 volte più forte del sodio idrossido), che può essere usata per convertire acidi molto deboli nelle loro basi coniugate.

Na + NH3 (liquida, –78 ºC ) → Na+ + e (soluzione blu scuro)
Na + NH3 (liquida, –78 ºC ) + FeIII → H2 + NaNH2 + FeII (soluzione incolore)

Ritornando alla capacità riducente delle soluzione blu di elettroni, possiamo scrivere un meccanismo plausibile per la riduzione di alchini ad alcheni trans, come mostrato sotto. Doppi legami carbonio-carbonio isolati non sono ridotti tramite sodio in ammoniaca liquida, confermando la differenza in elettronegatività tra carbonio ibridizzati sp ed sp2.

[Immagine: naredyne.gif]

Sensa schei né paura ma coa tega sempre dura
Trova tutti i messaggi di questo utente
Aggiungi 'Grazie'Cita questo messaggio nella tua risposta
2011-12-09, 12:13 (Questo messaggio è stato modificato l'ultima volta il: 2011-12-09 12:13 da quimico.)
Messaggio: #5
RE: Reazioni degli alchini
Acidità degli alchini terminali

Gli alcani sono indubbiamente gli acidi di Brønsted più deboli comunemente incontrati in chimica organica. È difficile misurare tali acidi deboli, ma stime pongono la pKa dell'etano a circa 48. Ibridizzando il carbonio così da aumentare il carattere s del C-H aumenta l'acidità, ed il più grande cambiamento avviene ai gruppi C-H sp trovati negli alchini terminali. Perciò, la pKa dell'etene è stimata a 44, e la pKa dell'etino (acetilene) è trovata essere di 25, rendendolo 1023 volte più acido dell'etano. Questo aumento nell'acidità permette l'isolamento dei sali insolubili di argento e rame di questi composti.

RC≡C-H + Ag(NH3)2+ (in NH4[sub]OH) → RC≡C-Ag (insolubile) + NH[sub]3 + NH4+

Nonostante il drammatico aumento nell'acidità degli alchini terminali rispetto agli altri idrocarburi, essi sono ancora acidi davvero deboli, specialmente quando comparati con l'acqua, che è approssimativamente un miliardo di volte più acida. Se desideriamo preparare sali nucleofili degli alchini teriminali per usarli nella sintesi, sarà quindi necessario usare una base molto più forte dell'anione idrossido (o etossido). Una base tale è la sodio ammide (NaNH2), discussa sopra, e le sue reazioni con alchini terminali possono essere condotte in ammoniaca liquida o etere come solventi. I prodotti di questa reazione acido-base sono l'ammoniaca e il sale sodio acetiluro. Poiché l'anione acetiluro è un potente nucleofilo esso può sostituire ioni alogenuro da alogenuri alchilici primari a dare un alchino più sostituito come prodotto (reazione SN2). Questa applicazione sintetica è descritta nelle equazioni che seguono. Le prime due equazioni mostrano come l'acetilene possa essere convertito nel propino; le ultime due equazioni presetano una sintesi del 2-petino dal propino.

H-C≡C-H + NaNH2 (in ammoniaca o etere) → H-C≡C-Na + NH3

H-C≡C-Na + CH3-I → H-C≡C-CH3 + NaI

CH3-C≡C-H + NaNH2 (in ammoniaca o etere) → CH3-C≡C-Na (sodio propinuro) + NH3

CH3-C≡C-Na + C2H5-Br → CH3-C≡C-C2H5 + NaBr

Poiché RC≡C:Na+ è una base davvero forte (all'incirca un miliardo di volte più forte di NaOH), il suo uso come nucleofilo nelle reazioni SN2 è limitato ad alogenuri alchilici primari; alogenuri alchilici secondari e terziari subiscono eliminazione secondo un meccanismo E2.

L'aumentata acidità degli alchini terminali rispetto agli alcani porta anche a reazioni di scambio con metalli quandi questi composti sono trattati con reagenti organolitio o Grignard. Questo scambio, mostrato sotto nell'equazione 1, può essere interpretato come una reazione acido-base che, come previsto, procede nella direazione dell'acido più debole e della base più debole. Questo fattore chiaramente limita l'utilità dei reagenti di Grignard o degli organolitio quando un alchino terminale è presente, come nell'equazione 2.

1) RC≡C-H + C2H5MgBr (in etere) → RC≡C-MgBr + C2H6

2) HC≡C-CH2CH2Br + Mg (in etere) → [HC≡C-CH2CH2MgBr] → BrMgC≡C-CH2CH3

L'acidità degli alchini terminali gioca anche un ruolo nella determinazione del prodotto quando dialogenuri vicinali (o geminali) subiscono reazioni di bis-eliminazione indotte da una base. I seguenti esempi illustrano le eliminazioni di questo tipo a partire dall'1,2-dibromopentano, preparato dall'1-pentene tramite addizione di bromo. L'iniziale eliminazione presumibilmente forma l'1-bromo-1-pentene, dato che l'attaccato tramite una base al carbonio primario più acido e meno ingombrato dovrebbe essere favorita. La seconda eliminazione quindi producono l'1-pentino. Se la base estremamente forte sodio ammide viene usata, l'alchino terminale viene intrappolato come suo sale di sodio, da cui può essere rilasciato tramite trattamento acido blando. Comunque, la base più debole KOH viene usata per l'eliminazione, il sale dell'alchino terminale non viene formato, o viene formato reversibilmente. e l'1-pentino inizialmente generato riarrangia al più stabile 2-pentino tramite un intermedio allenico.

[Immagine: elimrx5.gif]

Nel caso degli alchini non terminali, la sodio e la potassio ammide, e le relative basi forti da amine primarie, sono in grado di estrarre protoni da atomi di carbonio adiacenti al triplo legame. I risultanti carbanioni allenici subiscono equilibri rapidi di trasferimento di protone, portando alla base coniugata relativamente stabile dell'alchino terminale. Questa isomerizzazione può essere usata per preparare 1-alchini a catena più lunga, come mostrato nella seguente conversione del 3-eptino ad 1-eptino. I sostituenti R ed R' sull'intermedio allenico vanno dal propile all'idrogeno, non appena avvengono i trasferimenti di protone.

[Immagine: alkynism.gif]

Sensa schei né paura ma coa tega sempre dura
Trova tutti i messaggi di questo utente
Aggiungi 'Grazie'Cita questo messaggio nella tua risposta
Rispondi 




Utente(i) che stanno guardando questa discussione: 1 Ospite(i)


Powered by MyBB, © 2002-2014 | Tema creato da Myttex
Entrando in questo sito si accettano le Note Legali
Tutti i contenuti sono pubblicati sotto licenza Creative Commons