Enoli e Enolati - ITIS Eustachio Divini – San Severino Marche · 2009-06-25 · • Il...

1

Enoli e Enolati

2

Idrogeni in αααα a un carbonile

• Solo gli idrogeni α sono acidi• Gli idrogeni β, γ e δ non sono acidi

– non possono essere rimossi da una base

C C C C CO H H H H

α β γ δ

acido non acidi

3

Enoli• Tutti i composti cabonilici sono in equilibio con le loro forme

enoliche.• La percentuale di enolo presente dipende dalla natura del composto e

quindi dall’acidità dei suoi H α e dal solvente.

C

OH

Ctautomeria cheto-enolica

enoloaldeide(chetone)

C

O

CH(R) H 25°C

H2O pKa = 16-20

O O O OH

β-dichetoni legame H

O OHδ- δ+

pKa = 9.025°CH2O

4

Enolizzazione• Le reazioni di enolizzazione possono essere catalizzate da acidi e da

basi

C

O

CH

C

O

CH

C

OH

C

C

OH

C

C

O

CH

H

C

O

CC

O

C

H+ -H+

H2O + OH-OH-

C

O

CH

HCatalisi acida

Catalisi basica

enolato enolo

5

+ H2O+ OH-C

O

CH

Ka ~ 10-16

Keq ~ 1

Ka ~ 10-16

C

O

CH + +

C

O

CC

O

C

N

H

Ka ~ 10-40

NLi

C

O

C

LiKeq ~ 1024

Ka ~ 10-16

litiodiisopropilammide

(LDA)

Ioni enolatoScelta della base

6

Reazioni di enoli e enolati• Gli enoli e gli enolati sono nucleofili al C α e reagiscono con elettrofili:

– acidi– alogeni– alogenuri alchilici– gruppi carbonilici

E+

E+

CC

H

OC

C

OH

enolo

CC

O

enolato

CC

E

O

carbonileα-sostituito

CC

E

O H+B

CC

E

O

7

Reazione di un enolo con un acido

• Si vede solo utilizzando un acido marcato con un isotopo.CH3COCH3 + D2O CH3COCH2D + HOD

H2SO4 tracce

CH3COCD3

O

D

HD+

O

D

H

H2CC

OH

H3C

enolo

C

O

CH2DH3C

HDCC

OH

H3C

enolo

C

O

CD2HH3CC

O

CD3H3C

C

O

CH3H3Cstadio lento

C

O

CH2DH3C

+ H

8

αααα-Alogenazione di Aldeidi e Chetoni• Il trattamento di un’aldeide o un chetone con un alogeno, Cl2, Br2 o I2

porta alla sostituzione dello (o degli) idrogeno in α.

CH3COCH3 + Br2 CH3COCH2Br + HBr50%

+ CH3COCHBr2 + BrCH2COCHBr2poco

H2O, 65°C

Br–BrH2CC

OH

H3C

enolo

C

O

CH2BrH3C

Br–

C

O

CH3H3C

C

O

CH2BrH3C

+ H

stadio lento

9

OCl2

O

Cl

O O

BrBr2

αααα-Alogenazione di Aldeidi e Chetoni

10

αααα-Alogenazione di Aldeidi e Chetoni• La reazione di α-alogenazione può essere acido catalizzata.

H3CC

CH

H H

OH

:B

H3CC

CH3

OH Br

H3CC

CH

H

OH

H3CC

CBr

H H

OH

H3CC

CHBr

O

Br–Br

:B

11

Reazione aloformica

RC

O

O+ CHX3

X2

OH-R

C

O

CH3

metil chetone aloformio

Test allo iodoformio per i metil chetoni: formazione di un voluminoso ppt giallo, CHI3.

RC

O

CH3 RC

O

CH2X RC

O

CHX2

X2OH-

X2OH-

X2OH-

+ H2O + X- + H2O + X-

RC

O

CX3

+ H2O + X-

RC

O

CX3HO−

R C

O

OH

CX3R

C

O

OH+ CX3 RCO2

−+ HCX3

12

αααα-Alchilazione• Gli anioni enolato reagiscono con alogenuri alchilici dando

prodotti di α-alchilazione.

OH

H

OH

Br

O-Na+H

O

1. NaNH2

2.

Br

NaNH2

Na+

13

1. aldeidi

Condensazione aldolica

carbonio α dell’altra

OH−, ∆

OH−

2O

R−CH2−C−H

OH

H R

OR−CH2−C−CH−C−H

nuovo legame

carbonile di una aldeide

aldolo

R−CH2−CH=C−C−HR

O

aldeide α,β-insatura

14

H

O OH

H

O

H

OOH- ∆

H

OOH

H

O

H

O∆OH-

Esempi


Ph

OH

Ph

H

O

Ph

Ph

H

O

H

O

OH-

15

H2CC

O−

H

OH−

H3CC

O

H

O− OCH3−C−CH2−C−H

C

O

HH3C

C elettrofilo

OH OCH3−C−CH2−C−H

OH O−

CH3−C−CH2=C−H

C nucleofilo

OCH3−C=CH2−C−H

aldeide α,β-insatura

H2O

OH-

−OH-

aldolo

Condensazione aldolicaMeccanismo

16

2. Chetoni


carbonio α dell’altro

OH−, ∆

OH−

2

O

R−CH2−C−R′

OH

R′ R

OR−CH2−C−CH−C−R′

nuovo legame

carbonile di un chetone

β-idrossichetone

chetone α,β-insaturo

R−CH2−C=C−C−R′R

O

R′

17

Ph

HO

Ph

O

Ph Ph

OOH-O

O OH O OOH-∆

mesitil ossido

2. Chetoni


18

OH-∆

O

O

O

HO

O

OH-

O

O

O

HO

OH-H2O

O

O

O

HO

2. Chetoni

Condensazione aldolica intramolecolare

19

OH-

O

O

OH-

∆

O

O

O

O

O

Condensazione aldolica intramolecolare

2. Chetoni

20

Condensazione aldolica mista

OH-

O

OH

O

OH-, ∆

O

H

O

H

Uno dei due componenti deve essere non enolizzabile, ossia non avere H-α.

O

R′−CH2−C−H

O

R−CH2−C−H + tutti i possibili prodotti (4)

Il composto carbonilico enolizzabile viene aggiunto alla soluzione del composto carbonilico non enolizzabile in base.

non condensa con se stessa

21

H

O

O

O

OH

H

O

H

O

O

dibenzalacetone

O

benzalacetone

OH-, ∆

O

H

O

H

OH-, ∆

OH-, ∆

O

HO OH O

Condensazione aldolica mistaEsempi

22

Aldeidi e Chetoni αααα,ββββ-insaturi

O

H

propenaleacroleina

O

H

2-butenalecrotonaldeide

H

O

3-fenilpropenalecinnamaldeide

aldeide cinnamica

O

4-metil-3-penten-2-onemesitilossido

O

4-fenil-3-buten-2-onebenzalacetone

23

Aldeidi e Chetoni αααα,ββββ-insaturiO

H

O

H

H2COOH-, ∆

O

H2

H

O OH-

∆

O

H OH-, ∆PhCH=O

H

O

PhCH=OOH-, ∆

OO

OO2

OH-

∆

24

Reattività Aldeidi e Chetoni αααα,ββββ-insaturi

C

O

Nu

C

Nu

C

Nu

C

O

Nu

C C

O O O

= O δ-

δ+ δ+

ma

Carbonili α,β-insaturi

due siti elettrofili

25

Reazioni di addizione


Nu

O

Nu

O

Nu

OH

Nu

Nu

O

Nu

OH

Nu

OH+O

addizione 1,2 o diretta

addizione 1,4 o coniugata

H+

ione enolato

26

1. Basi forti come RMgX, RLi, LAH: danno addizione diretta

Addizione diretta


H

O OH

O

O OH

1) PhMgBr

2) H3O+

2) H3O+1) HC CNa

1) LAH2) H3O+

C

OH

CH

27

2. La maggior parte degli altri Nu (basi più deboli): danno addizione coniugata

Addizione coniugata


H

O

O

O O

N3

H

OCNNaCNH2O

3CH SH

H2O

NaN3

H2O

O

CH3S

28

Addizione di MichaelÈ l’addizione coniugata di un enolato a un composto carbonilico α,β-insaturo


O O O OO O H2O

composto 1,5-dicarbonilico

enolato chetone α,β-insaturo

29

Addizione di Michael


H2O

OH-

+

O

O

O

H

O

H

O

O

H

OO

H

OH-

30

O O O O O O+ OH– + H2O

Ka = 10–9 Ka = 10-16Keq = 107

O O

+

OO

O

O

NaOH

CH3OH

Addizione di Michael


β-Dichetoni

31

È un’addizione di Michael seguita da condensazione aldolicaReazione di anellazione di Robinson


O

O O

O

O

O

OO

+OH-

addizione di Michael

condensazionealdolica

32

Meccanismo della reazione di anellazione di Robinson


O

O O

O

O

O

OO

OH-

O

O

O

OO

O

OO

O

OO

O

OOH

O

OOH

H2O

OH-

OH-

H2O

33

Addizione coniugata di reagenti organorameO OH

R

OR

1) RMgX2) H3O+

1) R2CuLi2) H3O+

addizione 1,2

addizione 1,4O

alchilazione al carbonio β

O O

3 21) (CH ) CuLi

2) H3O+

2 RLi + CuX R2Cu–Li+ + LiXEt2Odi solito metile o 1°

Et2 CH3Li + CuBr (CH3)2CuLi2O Litio dimetil cuprato

34

O O

ROH- O

R X

O O O O

R

R X+K2CO3

metile o 1°SN2

alchilazione al C-α

la resa è di solito bassa perché compete la condensazione aldolica

I β-dichetoni invece non condensano con se stessi:

K2CO3

CH3I

O

O

O

O

O

O

O

OH-

∆

Alchilazione di ioni enolato

35

RC

O

CH2C

O

OR'

+ R'O

RC

O

CHC

O

OR'

+ R'OH Keq ~ 10–6RCH2

C

O

OR' RCH

C

O

OR'

RC

O

CHC

O

OR'

+ R'O + R'OH Keq ~ 105

Ka ~ 10–22

Ka ~ 10–11

Ka ~ 10–16

Ka ~ 10–16

Enolizzazione Esteri

β-Chetoesteri

Esteri: Gli idrogeni in α ad un carbonile estereo sono meno acidi, pKa ≅ 24, di quelli in α di aldeidi e chetoni, pKa ≅ 16–20 (Effetto del gruppo OR′).

Carbanione stabilizzato per risonanza con 2 carbonili

RC

O

CHC

O

OR':

36

Reazioni di enolati di esteri• Gli enolati di acidi ed esteri sono nucleofili al C α e reagiscono con

elettrofili:– alogeni – Reazione di Hell-Volhardt-Zelinski (per gli acidi)– alogenuri alchilici – Reazione di alchilazione di esteri– gruppi carbonilici – Reazione di condensazione di Claisen

37

Reazione di Hell-Volhardt-Zelinsky

• È una reazione di α-bromurazione di acidi condotta con Br2 in presenza di P elementare.1. 2P + 3 Br2 2PBr3

2. RCH2COOH + PBr3 RCHBrCOOH + HOPBr2

OR−CH2−C−OH

OR−CH−C−Br−

Br

OR−CH2−C−O−C−CH−R−

Br

O

OR−CH2−C−Br

OR−CH−C−OH−

Br


Br

−

Br

−O


Br

−

Br

− O

+

Br–

+

38

Reazione di αααα-Alchilazione• Gli anioni enolato reagiscono con alogenuri alchilici per dare

prodotti di α-alchilazione.

RCH2

C

O

OR'R

CHCO

OR'LDA

THF, -78°C

Li

HMPA-78°C

RCH

C

O

OR'

R′′R′′–X

LDA: litio diisopropilammideHMPA: esametilfosforammide

NLi O

PMe2N NMe2

NMe2

39

1) R'O−

2) H3O+ RCH2

C

O

CHC

O

OR'

R

β-chetoestere

carbonio carbonilico di un esterecarbonio α dell’altro estere

nuovo legame

RCH2

C

O

OR'2

Condensazione di Claisen

Un estere enolizzabile in ambiente basico (alcolato) reagisce con se stesso per dare un β-chetoestere.

40

Meccanismo della Condensazione di Claisen

RCH2

C

O

OR'R

CHC

O

OR':

RCH

C

O

OR'

CH2 CO

OR'R

RCH

CO

OR'C OR'O

RCH2R

CH2CO

CHCO

OR'

R

R'O−

H3O+

RCH2

CO

CCO

OR'R

:

RCH2

CO

CHCO

OR'

R

La costante di eq. è piccola ~10–11

Ka ~ 10–22

Ka ~ 10–11

+ R′OH

Ka ~ 10–16

La costante di eq. è grande ~105

R'O–

41

O

OEt

O

OEt

O

1) NaOCH32) H3O+

1) NaOEt2) H3O+

OCH3

O O

OCH3

O

etil acetoacetatoetil 3-ossobutanoato

Condensazione di ClaisenEsempi

42

Condensazione di Claisen intramolecolare

1) NaOCH3

2) H3O+CH3O

OOCH3

O O

OCH3

O

CH3O

O

OCH3

O

CH3O-

O

OCH3

OOCH3

Condensazione di Dieckmann

43

O

R′−CH2−C−OR′′

O

R−CH2−C−OR′′ + tutti i possibili prodotti (4)R′′O−

Uno dei due esteri deve essere non enolizzabile:

OR

O

Condensazione di Claisen mista

H OR

O

formiati

OR

O

benzoati

RO OR

O

carbonati

OR

O

O

RO

1,2-diesteri

44

CH3O OCH3

O+

+OCH3

O

1) NaOCH32) H3O+

H

O

OCH3OCH3

O

OCH3

O

+

+

H

O

OCH3

O

O

OCH3

OCH3

O

O

OCH3

O

OCH3

O

O

CH3O OCH3

O

OO

H3CO

OCH3

O

OO

H3CO

1) NaOCH32) H3O+

1) NaOCH32) H3O+

1) NaOCH32) H3O+

Condensazione di Claisen mistaEsempi

45

RC

O

CH2R' +

R"C

O

OCH3

CH3O-

RC

O

CHC

O

R"

R'

CH3O-

RC

O

CH

R'

R"C

O

CH3O RC

O

CH

R'

C

O

R''

OCH3

non enolizzabile

Acilazione con esteri di chetoniEsteri che non formano enolati possono essere usati per acilare enolati di chetoni.

46

+

+H

O

OCH3

1) NaOCH3

2) H3O+

O

O

O

H

O

O OO

OCH3

1) NaOCH3

2) H3O+

Acilazione con esteri di chetoni

Esempi

47

Acilazione con esteri di chetoniEsempi

O

OCH3

OO

OKa~10-16 Ka~10-22

CH3O-

O

OCH3

OO OCH3

O

1) NaOCH3

2) H3O+

48

Sintesi di Chetoni da ββββ-Chetoesteri

R

O

R'

OR"

O

R

O

R'

OH

O

R

O

R'H3O+

o OH-

∆

∆ + CO2

R

OH

R'

−CO2R

O

R'

O

OH

β-chetoestere β-chetoacido

enolo

Decarbossilazione

chetone

49

OEt

OO

OEt

OO

R

OEt

OO

R R'

O

R

O

R

R'

O

OEt

1)NaOEt

2) RX

H3O+

∆

1)NaOEt2) R'XEtO-

Sintesi di chetoni dall’estere acetoacetico

acetone disostituito

acetone monosostituito

H3O+

∆

Claisen

50

Sintesi di chetoni da ββββ-Chetoesteri

∆

1) EtO-

2) H3O+

1) OH-, H2O2) H3O+

OEt

O O

OEt

O

O

OH

OO

Esempio

51

Sintesi di acidi con 2 C in più da RXRX RCH2COOH

HO

O

R′

OH

O

HO

O

R′ + CO2∆

derivato dell’acido malonico

acido

HO

OH

R'

−CO2HO

O

R'

O

OH

enolo

RO

O

R′

OR

O

diestere malonico monosostituito

2. R′Cl1. EtO-

RO

O

OR

O

diestere malonico

H3O+

52

Sintesi malonica

acido aceticomonosostituito

EtO OEt

OO

R

EtO OEt

OO

R R'

HO

O

R

HO

O

R

R'

1)NaOEt2) R'X

EtO OEt

OO

dietilmalonato

1)NaOEt

2) RX

H3O+

∆

acido aceticodisostituito

H3O+

∆

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