Gruppi funzionali: alogenuri Sono divisi in alogenuri alchilici e alogenuri arilici a seconda che il gruppo R sia alifatico o aromatico Formula generale degli alogenuri R X CH 3 Br Utilizzi e tossicità: gli alogenuri alchilici sono principalmente utilizzati come solventi per reazioni su scala industriale A). Gli alogenuri sono particolarmente tossici e cancerogeni (maggiore è il numero di alogeni per molecole, maggiore è la tossicità) Bromometano (bromuro di metile) Clorobenzene

CC Cl H H Cl H H 1,2-Dicloroetano (solvente) CC Br H Cl F F F (anestetico) ClC F F Cl Freon 12 (fluido refrigerante) ALOTANO Usati in medicina ClC H Cl Cl Triclorometano o Cloroformio Ora si usa come anestetico il SEVORANE o 2,2,2,-trifluoro-1-(trifluorometil)-etil-etere

Regole IUPAC per la Nomenclatura degli Alogenuri Alchilici 1.Trovare e nominare la più lunga catena di atomi di carbonio.Se è presente un legame multiplo bisogna scegliere la catena più lunga che lo contiene. 2.Numerare la catena partendo dall'atomo di carbonio terminale più vicino ad un sostituente, sia esso un gruppo alchilico o un alogeno. 3.Identificare e nominare i gruppi e gli atomi di alogeno attaccati a questa catena. 4.Designare la posizione di ogni gruppo o atomo sostituente con l'appropriato numero e nome. 5.Assemblare il nome, elencando i gruppi in ordine alfabetico. I prefissi di, tri, tetra, etc., usati per designare più di un gruppo dello stesso tipo, non sono considerati ai fini dell'elencazione in ordine alfabetico.

Polarizzazione del Legame C-X negli Alogenuri Alchilici

Preparazione dgli alogenuri alchilici Da Alcani (reazione di sostituzione radicalica Da Alcheni (reazione di addizione elettrofila)

Le reazioni di sostituzione nucleofila possono essere di due tipi : Sn1 e Sn2

8 Vediamo la SN2 in azione…

Diagramma Energetico per una Reazione che Decorre con Meccanismo S n 2

Meccanismo reazione SN2 Gruppo entrante Composto intermedio gruppo uscenteot Composto di partenza Composto finale

Base coniug forte (-stabile quando esce) Base coniug debole ( + stabile tende a uscire facilmente quindi + reattiva

Effetto C 1°, 2° o 3°

CCl CH 3 H 3 C CH 3 C CH 3 H 3 C CH 3 ++ C l - Lento C CH 3 H 3 C CH H 2 O Veloce C CH 3 H 3 C CH 3 O H H + C CH 3 H 3 C CH 3 O H H + Veloce C CH 3 H 3 C CH 3 OH + H + Favorita dalla presenza di solventi protici es.acqua o alcol

16 Vediamola all’opera…

Diagramma Energetico per una Reazione che Decorre con Meccanismo S n 1

NucleofiloNucleofili Anionici ( Basi deboli) (RS -, SCN -, I -, Br -, N 3 -, CN - etc.) Nucleofili Anionici ( Basi Forti) ( HO -, RO - ) Nucleofili Neutri (H 2 O, ROH, RSH, R 3 N) Gruppo Alchilico Primario RCH 2 - Sostituzione S N 2 veloce. La velocità di reazione può essere ridotta dalla sostituzione in  come nel caso del neopentile. Sostituzione S N 2 veloce. Può verificarsi anche una eliminazione E2. Sostituzione S N 2 (N  S >>O) Secondario R 2 CH- Sostituzione S N 2 più eliminazione E2 (dipende dalla basicità del nucleofilo). La velocità di reazione può essere ridotta dalla sostituzione in  e questo aumenterà la eliminazione. La eliminazione E2 sarà predominante. Sostituzione S N 2 (N  S >>O) In solventi fortemente polari, come acqua, dimetilsolfossido e acetonitrile, si possono avere anche prodotti derivanti da S N 1 e E1. Terziario R 3 C- La eliminazione E2 predomina con la maggior parte dei nucleofili (anche se sono basi deboli). In solventi fortemente polari, come acqua, dimetilsolfossido e acetonitrile, si possono avere anche prodotti derivanti da S N 1 e E1. La eliminazione E2 predomina. In solventi fortemente polari, come acqua, dimetilsolfossido e acetonitrile, si possono avere anche prodotti derivanti da S N 1 e E1. Eliminazione E2 con nucleofili azotati (sono basici). Nessuna sostituzione S N 2. In solventi fortemente polari, come acqua, dimetilsolfossido e acetonitrile, si possono avere anche prodotti derivanti da S N 1 e E1. Allile H 2 C=CHCH 2 - Veloce sostituzione S N 2 nel caso di alogenuri 1° e 2°. Nel caso dei 3° si ha una lenta sostituzione S N 2 oppure, se il nucleofilo è moderatamente basico, una eliminazione E2. In solventi fortemente polari, come acqua, dimetilsolfossido e acetonitrile, si possono avere anche prodotti derivanti da S N 1 e E1. Veloce sostituzione S N 2 nel caso di alogenuri 1°. Nel caso dei 2° si ha una competizione fra S N 2 ed E2. Nel caso dei 3° la Eliminazione E2 domina. In solventi fortemente polari, come acqua, dimetilsolfossido e acetonitrile, si possono avere anche prodotti derivanti da S N 1 e E1. Nucleofili all'azoto ed allo zolfo danno Sostituzione S N 2 nel caso di alogenuri 1°e 2°. Gli alogenuri 3° daranno eliminazione E2 con nucleofili azotati (perchè sono basici). In solventi fortemente polari, come acqua, dimetilsolfossido e acetonitrile, si possono avere anche prodotti derivanti da S N 1 e E1. L'idrolisi sarà favorita nel caso di alogenuri 2° & 3°. Benzile C 6 H 5 CH 2 - Veloce sostituzione S N 2 nel caso di alogenuri 1° e 2°. Nel caso dei 3° si ha una lenta sostituzione S N 2 oppure, se il nucleofilo è moderatamente basico, una eliminazione E2. In solventi fortemente polari, come acqua, dimetilsolfossido e acetonitrile, si possono avere anche prodotti derivanti da S N 1 e E1. Veloce sostituzione S N 2 nel caso di alogenuri 1°. Nel caso dei 2° si ha una competizione fra S N 2 ed E2. Nel caso dei 3° la Eliminazione E2 domina. In solventi fortemente polari, come acqua, dimetilsolfossido e acetonitrile, si possono avere anche prodotti derivanti da S N 1 e E1. Nucleofili all'azoto ed allo zolfo danno Sostituzione S N 2 nel caso di alogenuri 1°e 2°. Gli alogenuri 3° daranno eliminazione E2 con nucleofili azotati (perchè sono basici). In solventi fortemente polari, come acqua, dimetilsolfossido e acetonitrile, si possono avere anche prodotti derivanti da S N 1 e E1. L'idrolisi sarà favorita nel caso di alogenuri 2° & 3°. Resta debolmente attaccata quindi buon gruppo uscente Resta fortemente attaccata quindi cattivo gruppo uscente

Cinetica della sostituzione nucleofila Prendiamo in considerazione le seguenti reazioni di sostituzione nucleofila: Si può dimostrare sperimentalmente che la reazione (1) è del secondo ordine (SN2), poiché per farla procedere più velocemente occorre aumentare sia la concentrazione dell'alogeno derivato, sia quella di OH -. v = k [RCH 2 Cl] [OH - ] Questa reazione è invece del primo ordine (SN1), poiché la sua velocità dipende esclusivamente dalla concentrazione dell'alogeno derivato ed è indipendente da quella di OH -. v = k [R 3 CCl]La reazione (2) ha un "andamento", diciamo così, intermedio. SN1: CCl Nu _ C Nu  _   CNu + Cl _ 1 CCl CH 3 H 3 C CH 3 C CH 3 H 3 C CH H 2 O C CH 3 H 3 C CH 3 OH + H + 2

Il nucleofilo ( reagente che possiede una coppia di elettroni di non legame) può essere : All’Ossigeno ( H2O; R-OH) All’N ( NH3 e Ammine) Allo S (R-SH) Al C (C - o - C = N) Fare le reazioni di un alogenuro alchilico con H2O; R-OH: e Ammine)

Le metilazioni biochimiche sono esempi di Sn2 in biochimica (leggere scheda ) L’equivalente biologico di R-X nella cellula è l’ATP La metionina è il nucleofilo allo zolfo ( R-S-R) AD- O.P-P-P + R – S-R’ AD-S-R’ + -O-P-P-P AD X R R’ è un gruppo CH3 che viene facilmente ceduto

Alcuni gruppi funzionali attivi come nucleofili all’interno delle cellule gruppo uscente nucleofilo Forza del nucleofilo Quanto più debole è un nucleofilo tanto meglio si comporterà come gruppo uscente

funzione alcolica funzione fosforilica estere fosforico :Nu R — Nu

E’ l’elevata energia di risonanza che rende stabile l’anione fosfato rendendolo un buon gruppo uscente AD- O.P-P-P + R – S-R’ AD-S-R’ + -O-P-P-P AD X R