Anidridi degli Acidi Carbossilici Preparazione delle

(1)

Preparazione delle

(2)

Alcune anidridi sono prodotti industriali CH₃COCCH₃ O O Anidride acetica O O O O O O Anidride ftalica Anidride maleica

(3)

Dagli acidi bicarbossilici

Le anidridi cicliche a 5 e 6 termini possono essere preparate per disidratazione degli acidi bicarbossilici C C H H COH COH O O O O O H H tetracloroetano 130°C (89%) + H₂O

(4)

Reazioni delle

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

RCOCR' O O RCOR' O RCNR'₂ O RCO– O Reazioni delle Anidridi

(10)

Reazioni delle Anidridi

+ _RC_O_R'

O

+ Le anidridi reagiscono con gli alcoli

per dare esteri:

R'OH RCOCR

O O

RCOH O

generalmente si usano anidridi simmetriche (entrambi i gruppi R sono uguali)

La reazione è fatta in presenza di piridina (una base) o è catalizzata dagli acidi

(11)

Esempio (60%) H₂SO₄ + CH₃COCCH₃ O O CH₃CHCH₂CH₃ OH CH₃COCHCH₂CH₃ O CH₃

(12)

Reazioni delle Anidridi degli acidi

+ _RC_N_R'₂

O

+

Le anidridi reagiscono con ammoniaca e ammine per dare ammidi:

2R'₂NH RCOCR O O RCO– O R'₂NH₂ +

(13)

Esempio: (98%) + CH₃COCCH₃ O O H₂N CH(CH₃)₂ O CH₃CNH CH(CH₃)₂

(14)

Reazioni delle Anidridi degli acidi

+ _2RC_O_H

O

Le anidridi reagiscono con acqua per dare acidi carbossilici (ioni carbossilato in base):

H₂O + _2RCO– O + 2HO– H₂O RCOCR O O RCOCR O O

(15)

Esempio + H₂O O O O COH O COH O

(16)

Sintesi delle Immidi a partire dalle anidridi + NH₃ O O O CNH₂ O CONH₄ O O O NH Ftalimmide calore

(17)

(18)

CH₃COCH₂CH₂CH(CH₃)₂ O

Gli esteri sono molto comuni nei prodotti naturali

Acetato di 3-metilbutile

Anche chiamato" acetato di isopentile " o "acetato di isoamile "

(19)

Esteri del Glicerolo

R, R', ae R" possono essere uguali o differenti Sono chiamati "triacilgliceroli“, "gliceril triesteri," o "trigliceridi"

grassi e oli sono miscele di trigliceridi

RCOCH CH₂OCR' O CH₂OCR" O O

(20)

Esteri del Glicerolo CH₃(CH₂)₁₆COCH CH₂OC(CH₂)₁₆CH₃ O CH₂OC(CH₂)₁₆CH₃ O O

Tristearina: si trova in molti grassi animali e vegetali

(21)

Esteri Ciclici (Lattoni)

(Z)-5-Tetradecen-4-olide

(feromone sessuale femminile di uno scarafaggio giapponese) O O H H CH₂(CH₂)₆CH₃

(22)

Esterificazione di Fischer Dai cloruri degli acidi

Dalle anidridi degli acidi carbossilici

(23)

”

(24)

(25)

(26)

RCOR’ O + H₂O RCOH O + _R’OH H +

Reazione globale di esterificazione di un acido carbossilico

(27)

(28)

(29)

Punti di Ebollizione

Gli esteri hanno punti di ebollizione più alti degli alcani perchè sono più polari.

Non potendo formare legami idrogeno con

altre molecole di estere hanno punti di

ebollizione più bassi degli alcoli. CH₃CHCH₂CH₃ CH₃ CH₃COCH₃ O CH₃CHCH₂CH₃ OH 28°C 57°C 99°C Punti di ebollizione

(30)

Solubilità in Acqua

Gli esteri possono

formare legami idrogeno con l’acqua, per cui quelli a basso peso molecolare hanno buona solubilità in acqua.

La solubilità decresce con l’aumentare del numero di atomi di carbonio. CH₃CHCH₂CH₃ CH₃ CH₃COCH₃ O CH₃CHCH₂CH₃ OH ~0 33 12.5 Solubilità (g/100 g)

(31)

(32)

Con i reattivi di Grignard Riduzione con LiAlH₄

Con ammoniaca e ammine Idrolisi

(33)

Reazioni degli Esteri

(34)

(35)

RCOR' O RCNR'₂ O RCO– O Reazioni degli Esteri

(36)

Reazioni degli Esteri

+ _RC_NR‘’₂

O

+

Gli esteri reagiscono con ammoniaca e ammine per dare le ammidi:

R‘’₂NH RCOR'

O

(37)

Reazioni degli Esteri

+ _RC_N_R'₂

O

+

Gli esteri reagiscono con ammoniaca e ammine per dare le ammidi:

R'₂NH RCOR' O R'OH via: _R _C O OR' NR’'₂ H -

(38)

Esempio (75%) + CCNH₂ CH₃ O H₂C CH₃OH CCOCH₃ CH₃ O H₂C + NH₃ H₂O

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

Si aumenta la formazione di estere rimuovendo l’acqua

Si aumenta l’idrolisi dell’estere in grande eccesso di acqua L’equilibrio ben bilanciato perchè il carbonile di un estere e quello di un acido carbosslico sono similmente stabilizzati

Idrolisi Acido-Catalzzata degli Esteri

RCOH O + R'OH RCOR' O + _H₂_O H +

(46)

Esempio HCl, calore + H₂O O CHCOCH₂CH₃ Cl + CH₃CH₂OH O CHCOH Cl (80-82%)

(47)

E’ il contrario del meccanismo dell’ esterificazione acido-catalzzata.

Come il meccanismo dell’esterificazione, comporta due stadi:

1) formazione dell’ intermedio tetraedrico (3 passaggi)

2) dissociazione dell’ intermedio tetraedrico (3 passaggi)

Meccanismo dell’Idrolisi Acido-Catalizzata degli Esteri

(48)

Meccanismo dell’Idrolisi Acido-Catalizzata degli Esteri

(49)

1 RC O O R' •• • • • • •• O • _• + H H H

(50)

1 RC O O R' •• • • • • •• O • _• + H H H •• RC O O R' •• • • + _H • • O • • H H

(51)

1 •• RC O O R' •• • • + _H l’ossigeno carbonilico è protonato poichè il catione prodotto è stabilizzato per risonanza RC O O R' •• • • + H ••

(52)

2 •• • • O • • H H RC O O R' •• • • + _H

(53)

2 •• • • O • • H H RC O O R' •• • • + _H RC OH OR' •• • • • • •• O • _• + H H

(54)

3 • • O • • H H •• RC OH OR' •• • • • • O • _• H H +

(55)

3 • • O • • H H •• RC OH OR' •• • • • • O • _• H H + O • _• H H H + •• RC OH OR' •• • • • • O • _• H ••

(56)

Scissione dell’ intermedio tetraedrico

(57)

4 O • _• H H H + •• RC OH O •• • • • • OH •• •• R'

(58)

4 O • _• H H H + •• RC OH O •• • • • • OH •• •• R' •• RC OH O •• • • OH •• •• R' H + • _•O • _• H H

(59)

5 •• RC OH O •• • • OH •• •• R' H +

(60)

5 •• RC OH O •• • • OH •• •• R' H + •• O •• R' H + RC OH •• • • OH •• •• +

(61)

5 RC OH •• OH •• •• + RC OH •• • • OH •• •• +

(62)

6 O •• H •• H RC O •• OH •• •• + _H + O H •• H H RC O •• OH •• •• • •

(63)

Attivazione del gruppo carbonilico per protonazione dell’ossigeno carbonilico

Addizione nucleofila dell’acqua al gruppo carbonilico per formare l’intermedio tetraedrico

Eliminazione di alcol dall’intermedio tetraedrico e ripristino del gruppo carbonilico

(64)

Studi di marcatura isotopica con 18O + H₂O COCH₂CH₃ O COCH₂CH₃ O + H₂O

Il benzoato di etile, marcato con 18O

all’ossigeno carbonilico, è stato sottoposto a idrolisi acido-catalizzata.

Il benzoato di etile, ricuperato prima del

completamento della reazione,aveva perso

l’18_{O marcato.}

Questa osservazione è coerente con l’intermedio tetraedico.

(65)

Studi di marcatura isotopica con 18O C OH OH OCH₂CH₃ + H₂O COCH₂CH₃ O H+ COCH₂CH₃ O + H₂O H+

(66)

(67)

Idrolisi degli Esteri in Base: Saponificazione

(68)

E’ chiamata saponificazione

E’ irreversibile a causa della forte stabilizzazione dello ione carbossilato

Se il prodotto desiderato è l’acido carbossilico, la saponificazione è seguita da acidificazione (aggiustando il pHdella soluzione)

Idrolisi Basica degli Esteri

RCO– O + R'OH RCOR' O + _HO–

(69)

Idrolisi Basica degli Esteri RCO– O + R'OH RCOR' O + _HO– H+ RCOH O

(70)

Esempio Acqua/metanolo, calore (95-97%) CH₂OCCH₃ CH₃ O + _NaOH CH₂OH CH₃ O CH₃CONa +

(71)

Esempio (87%) + CCOH CH₃ O H₂C 1. NaOH, H₂O, calore 2. H₂SO₄ CH₃OH CCOCH₃ CH₃ O H₂C

(72)

I saponi CH₃(CH₂)_yCOCH CH₂OC(CH₂)_xCH₃ O CH₂OC(CH₂)_zCH₃ O O L’idrolisi basica dei trigliceridi (dai grassi e oli) dà

sali di acidi carbossilici a lunga catena.

Questi sali sono

saponi. K2CO3, H2O, calore CH₃(CH₂)_xCOK O CH₃(CH₂)_yCOK O CH₃(CH₂)_zCOK O

(73)

Quale legame si scinde quando gli esteri sono idrolizzati in base? RCO O + R' •• – OH • • •• •• •• • • •• RCO O + R'OH •• •• • • •• – • • _•• ••

Una possibilità è un attacco S_N2 dell’idrossido sul gruppo alchilico dell’estere (scissione

alchile-ossigeno ). Lo ione carbossilato è il gruppo uscente.

(74)

Quale legame si scinde quando gli esteri sono idrolizzati in base? + •• – OH • • •• RC O OR' •• •• • • •• + – • _{• ••}_O•• _R'

Una seconda possibilità è la sostituzione

nucleofila acilica (scissione acile-ossigeno). RC O • • •• •• •• OH

(75)

La marcatura con 18O dà la risposta

L’18O finisce nell’alcol, non nel carbossilato; quindi avviene una sostituzione nucleofila acilica (scissione acile-ossigeno).

CH₃CH₂COCH₂CH₃ O NaOH + CH₃CH₂CONa O CH₃CH₂OH +

(76)

L’analisi stereochimica dà la stessa risposta L’alcol ha la stessa configurazione al centro stereogenico dell’estere; quindi,avviene una sostituzione nucleofila acilica e non una S_N2 CH₃COK O + CH₃C O C O H C₆H₅ CH₃ C HO H C₆H₅ CH₃ KOH, H₂O

(77)

Si passa attraverso un intermedio tetraedrico? + •• – OH • • •• RC O OR' •• •• • • •• + – • _{• ••}_O•• _R'

La sostituzione nucleofila acilica procede in un unico passaggio, o è coinvolto un intermedio tetraedrico? RC O • • •• •• •• OH

(78)

Studi di marcatura isotopica con 18O + H₂O COCH₂CH₃ O COCH₂CH₃ O + H₂O

Il benzoato di etile, marcato con 18O

all’ossigeno carbonilico, è stato sottoposto a idrolisi basica.

Il benzoato di etile, ricuperato prima del

completamento della reazione,aveva perso

l’18_{O marcato.}

Questa osservazione è coerente con l’intermedio tetraedico.

(79)

Studi di marcatura isotopica con 18O C OH OH OCH₂CH₃ + H₂O COCH₂CH₃ O HO– COCH₂CH₃ O + H₂O HO–

(80)

Coinvolge due stadi:

1) formazione dell’intermedio tetraedrico 2) dissociazione dell’intermedio tetraedrico

Meccanismo dell’Idrolisi Basica degli Esteri

(81)

Primo stadio: formazione dell’intermedio tetraedrico RC OH OH OR' + H₂O RCOR' O L’acqua si addiziona al gruppo carbonile dell’estere

questo stadio è analogo all’addizione

base-catalizzata dell’acqua a un chetone

(82)

Secondo stadio: scissione dell’intermedio tetraedrico RC OH OH OR' + R'OH RCOH O HO–

(83)

Meccanismo di formazione dell’intermedio tetraedrico

(84)

1 RC O OR' •• • • • • •• O • _• H • • •• –

(85)

1 RC O OR' •• • • • • •• RC O OR' •• • • • • •• O • _• H • • – •• O • _• H • • •• –

(86)

2 RC O OR' •• • • • • •• O • _• H • • – •• • • O •• H H

(87)

2 RC O OR' •• • • • • •• O • _• H • • – •• • • O •• H H RC O OR' •• • • •• O • _• H • • •• H • • – • • O •• H

(88)

Dissociazione dell’intermedio tetraedrico

(89)

3 RC O OR' •• • • •• O • _• H • • •• H • • – • • O •• H

(90)

3 • • O •• H H RC O OR' •• • • •• O • _• H • • •• H • • – • • O •• H OR' • • •• – _•• RC • • O •• • _• •• O H

(91)

4 OR' • • •• – _•• RC • • O •• • _• •• O H HO– RC • • O •• • _• •• O • _•– H OR' •• •• H₂O

(92)

Il primo passaggio è l’addizione nucleofila dello ione ossidrile al carbonile

Nel primo stadio si forma un intermedio tetraedrico Nel secondo stadio c’è la dissociazione indotta dallo ione idrossido dell’intermedio tetraedrico

(93)

(94)