Enoli ed Enolati

(1)

(2)

L’Atomo di Carbonio a

ed i suoi Idrogeni

CH₃CH₂CH₂CH O a b g

Oltre il carbonio carbonilico

c’è un altro centro reattivo nella molecola di una aldeide o di un chetone

(3)

 L’atomo di riferimento è il carbonio carbonilico  Gli altri atomi di carbonio sono designati a, b, g,

etc. sulla base della loro posizione rispetto al carbonio carbonilico.

 Gli atomi di idrogeno sono indicati con la stessa lettera greca del carbonio a cui sono legati.

Terminologia CH₃CH₂CH₂CH O a b g

(4)

Acidità degli Idrogeni

a

O •• R₂C CR' • • H pK_a = 19-20 + H+ R₂C CR' O •• • • • • – •• R₂C CR' O • _• – •• Ione enolato

 Gli Idrogeni in a sono acidi perchè:

 Il carbonile adiacente esercita un effetto induttivo elettron-attrattore che indebolisce il legame C-H  l’anione risultante risulta

stabilizzato dalla risonanza

(5)

Acidità Relativa di Composti Carbonilici ed Acilici

aldeide chetone estere alcano

pKa ~17 ~19 ~25 ~50 H C CH O H R C CH O H RO C CH O H C H H R H

(6)

Enolizzazione

(7)

+ H+ R₂C CR' O •• • • • • – •• R₂C CR' O • _• – •• Ione enolato

R

₂

C

_CR'

H

O

R₂C _CR' OH + H+ + H+ Forma chetonica Forma enolica - H+ - H+

(8)

Ogni composto carbonilico avente un atomo di H sul carbonio in a si equilibra con l’enolo corrispondente

(9)

Nei composti monocarbonilici l’equilibrio è spostato a favore della forma carbonilica

(10)

La percentuale di forma enolica è abitualmente molto piccola

La forma chetonica (carbonilica) è di solito 45-60 kJ/mol più stabile della forma enolica

Concentrazione della Forma Enolica

R₂CHCR' O R₂C CR' OH enolo chetone

(11)

Contenuto di Enolo CH₃CH O H₂C CH OH K = 3 x 10-7 CH₃CCH₃ O H₂C CCH₃ OH K = 6 x 10-9

(12)

(13)

2,4-Cicloesadienone? O H H H H H H OH H H H H H

La forma carbonilica è meno stabile di quella enolica

La forma carbonilica non è aromatica

La forma enolica è aromatica: FENOLO!

(14)

1,3-Dichetoni (

b

-dichetoni)

La forma carbonilica è meno stabile di quella enolica

CH₃CCH₂CCH₃ O O CH₃C OH CHCCH₃ O (20%) (80%) Esempio: 2,4-pentandione

(15)

(16)

Forma enolica del 2,4-pentandione 103 pm 133 pm 134 pm 141 pm 124 pm 166 pm H₃C C C C CH₃ H O _O H

C=C e C=O sono coniugati

(17)

Meccanismo della Enolizzazione (generale) O •• CR' • • R₂C H R₂C CR' O •• • • H Tautomeria Cheto-Enolica

(18)

Meccanismo della Enolizzazione (catalisi basica) O •• R₂C CR' H O H • • • • •• – • •

(19)

Meccanismo della Enolizzazione (catalisi basica) H O H • • •• O •• R₂C CR' – • • • • O H H • _• ••

(20)

Meccanismo della Enolizzazione (catalisi basica) O H H • _• O •• R₂C CR' – • • • • ••

(21)

Meccanismo della Enolizzazione (catalisi basica) H O •• R₂C CR' • • O H • • – • • ••

(22)

Meccanismo della Enolizzazione (catalisi acida) O H H • _• H R₂C H O •• CR' • • +

(23)

Meccanismo della Enolizzazione (catalisi acida) O •• R₂C CR' • • H O H H • _• H +

(24)

Meccanismo della Enolizzazione (catalisi acida) O •• R₂C CR' H H +

(25)

Meccanismo della Enolizzazione (catalisi acida) O •• R₂C CR' H H + O H H • • • •

(26)

Meccanismo della Enolizzazione (catalisi acida) H O H H • • + O •• R₂C CR' H • •

(27)

I

b

-Dichetoni sono molto più acidi CH₃CCH₂CCH₃ O O pK_a = 9 H₃C C CH₃ O C C O H H H₃C C CH₃ O C C O H H+ + •• – K_a = 10–9

(28)

H₃C C CH₃ O C C O H •• –

I

b

-Dichetoni sono molto più acidi

• L’enolato di un

b

-dichetone è

stabilizzato dall’effetto di 2 gruppi

carbonilici

• la carica negativa è delocalizzata su

entrambi gli atomi di ossigeno

(29)

I

b

-Dichetoni sono molto più acidi H₃C C CH₃ O C C O H •• – •• • • •• • • H₃C C CH₃ O C C O H – _•• • • •• • • • •

(30)

I

b

-Dichetoni sono molto più acidi H₃C C CH₃ O C C O H •• – •• • • •• • • H₃C – H C CH₃ O C C O •• • _• •• • • • • H₃C C CH₃ O C C O H – _•• • • •• • • • •

(31)

Alcune Conseguenze Chimiche e

Stereochimiche

(32)

Conseguenze Stereochimiche della Enolizzazione C CC₆H₅ O H CH₃CH₂ H₃C 100% R H₃O+ H₂O, HO– 50% R 50% S 50% R 50% S

(33)

O •• CR' • • R₂C H R₂C CR' O •• • • H Enolo achirale

(34)

L’enolo è achirale C CC₆H₅ O H CH₃CH₂ H₃C R CC₆H₅ OH C H₃C CH₃CH₂

(35)

L’enolo è achirale C CC₆H₅ O H CH₃CH₂ H₃C R CC₆H₅ OH C H₃C CH₃CH₂ C CC₆H₅ O H CH₃CH₂ H₃C S 50% 50%

(36)

Risultati degli Studi Cinetici C CC₆H₅ O H CH₃CH₂ H₃C

– Uguale velocità per: racemizzazione scambio H-D bromurazione iodurazione

•L’enolo è l’intermedio e

la sua formazione è

controlla la velocità di

reazione (stadio lento)

(37)

Ione enolato (ed enolo) potenziali nucleofili R₂C CR' O •• • • • • – •• R₂C CR' O • _• – •• Ione enolato enolo

(38)

.

(39)

Figura 22.4 MECCANISMO:

(40)

(41)

Meccanismo della Alogenazione

catalizzata dalle basi

O •• R₂C CR' H O H • • • • •• – • •

(42)

H O H • • •• O •• R₂C CR' – • • • •

(43)

O •• R₂C CR' – • • • • Br-Br

(44)

O •• R₂C CR' • • Br

(45)

(46)

(47)

Gli anioni enolato sono nucleofili e reagiscono con gli alogenuri alchilici

La reazione di alchilazione di semplici enolati, in generale, non è molto efficace perchè in presenza di basi deboli, la compresenza del carbonile e del suo enolato può provocare una reazione di condensazione aldolica

Impieghi Sintetici di Anioni Enolato in Reazioni S_N2

(48)

In alternativa si può realizzare la reazione di a alchilazione tramite la formazione di enammine, oppure si utilizza una base molto forte che determina la

trasformazione quantitativa del composto carbonilico nel suo enolato

(49)

(50)

Base impiegata per la formazione quantitativa dello ione enolato

(51)

O •• R₂C CR' – • • • • R-X O •• R₂C CR' • • R

(52)

Gli enolati stabilizzati derivati da composti

b-dicarbonilici possono essere alchilati molto efficientemente

(53)

Esempio CH₃CCH₂CCH₃ O O + CH₃I K₂CO₃ CH₃CCHCCH₃ O O CH₃ (75-77%) H₃C C CH₃ O C C O H •• – Via:

(54)

(55)

Scambio Idrogeno-Deuterio O H H H H + 4D₂O O D D D D + 4DOH KOD, calore

(56)

Meccanismo OD • • – •• •• + HOD •• •• + H O H H • • •• • • – O H H H • • •• H

(57)

Meccanismo H O H H • • •• • • –

(58)

Meccanismo OD • • – •• •• + H O H H • • •• • • – O H H D • • •• H OD •• •• D

(59)

(60)

Una soluzione basica contiene quantità comparabili di aldeide e del suo enolato.

Le aldeidi subiscono addizioni nucleofile al carbonile. Gli anioni enolato sono nucleofili.

Cosa possiamo dire dell’addizione nucleofila dell’enolato all’aldeide? RCH₂CH O + _OH•• •• • • – RCHCH O + _HOH•• •• – •• pK_a = 16-20 pK_a = 16

(61)

•• RCHCH O •• • _• – RCH₂CH O •• • •

(62)

•• RCHCH O •• • _• – RCH₂CH O •• • • _– RCH₂CH O •• • • •• • • RCHCH O • • RCH₂CH O •• •• • • RCHCH O • • H

(63)

•• RCHCH O •• • _• – RCH₂CH O •• • • _– RCH₂CH O •• • • •• • • RCHCH O • • •• RCH₂CH O •• • • RCHCH O • • H 2RCH₂CH O NaOH RCH₂CH OH CHCH O R

(64)

 La reazione porta alla formazione di un nuovo legame C-C  Il prodotto della reazione è chiamato "aldolo" perchè

contiene una funzione aldeidica ed una alcolica

Addizione o Condensazione Aldolica

RCH₂CH OH

CHCH

O

(65)

Condensazione aldolica dell’acetaldeide (etanale) Acetaldolo (50%) NaOH, H₂O 5°C 2CH₃CH O CH₃CH OH CH₂CH O

(66)

Condensazione aldolica del butanale (75%) KOH, H₂O 6°C 2CH₃CH₂CH₂CH O CH₃CH₂CH₂CH OH CHCH O CH₂CH₃

(67)

2RCH₂CH O NaOH RCH₂CH OH CHCH O R Condensazione Aldolica

(68)

2RCH₂CH O NaOH RCH₂CH OH CHCH O R Condensazione Aldolica Deidratazione dell’aldolo

(69)

2RCH₂CH O NaOH RCH₂CH OH CHCH O R Condensazione Aldolica calore RCH₂CH CCH O R Deidratazione dell’aldolo enale

(70)

2RCH₂CH O NaOH RCH₂CH OH CHCH O R Condensazione Aldolica calore RCH₂CH CCH O R NaOH calore Deidratazione dell’aldolo enale

(71)

Condensazione aldolica del butanale

NaOH, H₂O 80-100°C 2CH₃CH₂CH₂CH

(72)

Condensazione aldolica del butanale (86%) NaOH, H₂O 80-100°C 2CH₃CH₂CH₂CH O CH₃CH₂CH₂CH CCH O CH₂CH₃

(73)

La disidratazione di

b

-idrossi aldeidi può essere catalizzata sia da acidi che da basi

Disidratazione del Prodotto di Addizione Aldolica

C O C C OH H C O C C

(74)

In soluzione basica si forma lo ione enolato

OH H C O C C NaOH OH C O C C • • –

(75)

L’enolato elimina idrossido e forma l’aldeide a,b -insatura

OH H C O C C NaOH OH C O C C • • –

(76)

La Reazione di Eliminazione E1cB

 Nella reazione E1 il primo stadio (lento) è la formazione del carbocatione per distacco del gruppo uscente,

seguito dall’eliminazione del protone

 Nella reazione E1cB si verifica prima la rimozione di un protone con formazione di un anione (stabilizzato), che successivamente elimina il gruppo uscente

E1cB:

Eliminazione

unimolecolare (1)

Base