Weekend Organic Chemistry Challenge
Regolamento:
- Vincerà la sfida chi svolgerà per primo CORRETTAMENTE tutti i punti del seguente esercizio.
- La risposta ai punti 1,2,3,4a va inserita nei commenti al post, la risposta al punto 4b va inviata via teams (sottoforma di foto o scansione).
- Ognuno può rispondere solo una volta (anche in presenza di più di un commento pubblicato dalla stessa persona, soltanto il primo sarà preso in considerazione).
- Il tempo massimo a disposizione sarà di 36h dalla pubblicazione del post.
- Il vincitore sarà annunciato lunedì a lezione.
Proporre un meccanismo di reazione (sulla base dei meccanismi già studiati) che possa portare alla sintesi del 1,2-dimetil-2-propilcicloesanolo a partire dal 4-metil-4-(2-metilciclopentil)-2-butene
- Quali altri reagenti sono necessari?
- Quanti intermedi sono coinvolti nella reazione?
- Qual è lo stadio cineticamente determinante?
- a) descrivere il meccanismo di reazione; b) mostrare il meccanismo di reazione con l’utilizzo delle frecce ricurve.
EDIT:
La Challenge di questa settimana era mirata a capire quanto padroni siamo degli argomenti studiati fino ad ora, tanto da evidenziare eventuali errori presenti (a qualsiasi livello, dalla nomenclatura al meccanismo di reazione!). Vediamo, alla luce di questa nuova informazione, chi riesce ad individuarli. Ne discuteremo mercoledì a lezione.
Chimica Organica-DiSTABiF 
1) Aggiungiamo un catalizzatore acido (come lo ione idronio H3O+) per fare avvenire la reazione
2)Due
3) lo stato cineticamente determinante è la formazione del carbocatione
4) si tratta dell’addizione di un alchene all’acqua per formare un alcol (ADDIZIONE ACIDO-CATALIZZATA DI ACQUA). Durante la reazione ho avuto la formazione di un primo intermedio che è il carbocatione secondario. Quest’ultimo l’ho trasformato in un carbocatione terziario mediante trasposizione 1,2- di idruro. Tuttavia il carbocatione ottenuto l’ho riarrangiato nuovamente mediante espansione d’anello per ottenere un ciclo esano che è più stabile di un ciclo pentano. Ho ottenuto il secondo intermedio che è rappresentanto dall’alcol protonato che perde successivamente il proprio protone perchè il pH della soluzione è maggiore del pka dell’alcol protonato. Da qui ottengo il prodotto finale.
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1. Acqua, in presenza di catalizzatore acido
2. Sono coinvolti due intermedi
3. Il carbocatione ottenuto dallo shift
4a.
Il carbonio SP2 dell’alchene(nucleofilo)strappa un idrogeno dall’elettrofilo(l’acido) ,si forma carbocatione secondario ma facendo uno shift1,2d’idruro posso formare un carbocatione terziario che sopporta meglio la carica positiva.l’acqua va a colmare questa lacuna elettronica formando alcol protonato.La tensione di anello rende un ciclopentano meno stabile di un ciclo esano perciò faccio un’espansione di anello.
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1) Gli altri reagenti necessari sono H2O e H3O+ (H3O+ è ottenuto in ambiente acido)
2) 6 intermedi
3) il primo carbocatione ottenuto
4a) Si ha una reazione di idratazione in un ambiente acido che porta alla formazione di ioni H3O+ (elettrofilo). L’H+ dello ione idronio si addiziona al carbonio ibridato sp2 rompendo il doppio legame mentre gli elettroni del legame O-H saranno attratti dall’ossigeno con la conseguente formazione di acqua e del primo intermedio che sarebbe un carbocatione secondario. Affinché si abbia un carbocatione più stabile (e cioè un carbocatione terziario) si verifica una trasposizione-1,2 di idruro. Tuttavia, per ottenere una specie ancora più stabile, il carbocatione terziario si riarrangia tramite un espansione d’anello ottenendo un cicloesano (più stabile di un ciclopentano). L’espansione provoca la formazione di un vuoto elettronico sul C che prima legava la catena (carbocatione secondario) che sarà colmato per mezzo di una trasposizione di metiluro. Questa porterà alla formazione di una nuova carica positiva (sul C che prima portava il metile) che sarà stabilizzata da una trasposizione-1,2 di idruro. Si forma un carbocatione terziario (il più stabile), l’H2O si addiziona a tale carbocatione ottenendo così un alcol protonato che perderà il proprio protone rigenerando il catalizzatore acido
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1) l’altro reagente necessario è lo ione idronio che deriva dalla reazione tra acqua e acido solforico
2) Abbiamo 3 intermedi carbocationici
3) Lo stadio cineticamente determinante è l’addizione dell’elettrofilo (protone) all’alchene con formazione del primo carbocatione
4a) L’addizione che avviene è un’addizione acido-catalizzata di acqua ad un alchene. Dopo aver formato lo ione idronio, il nucleofilo (alchene) attacca l’elettrofilo con la formazione del primo carbocatione. Successivamente avviene lo shift 1,2 di idruro per ottenere il secondo carbocatione più stabile, in quanto, si passa da un carbocatione secondario ad un terziario. A questo punto è possibile avere un riarrangiamento con un’espansione d’anello che ci fa ottenere il terzo carbocatione con il cicloesano che presenta minor tensione angolare rispetto al ciclopentano. Infine avviene l’attacco dell’acqua formando un alcol protonato che perderà il protone reagendo con una seconda molecola d’acqua, riformando lo ione idronio.
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1) Trattandosi di una reazione di idratazione ovvero, una reazione di addizione elettrofila dell’acqua ad un alchene, gli altri reagenti necessari sono l’acqua H2O e un catalizzatore acido esempio, H2SO4 (acido solforico), H3PO4 (acido fosforico), che reagiscono fra loro per formare la specie ione idruro H3O+.
2) Sono coinvolti 4 intermedi: il carbocatione secondario ottenuto dall’addizione dell’elettrofilo H+ al doppio legame dell’alchene, il carbocatione terziario ottenuto con trasposizione 1,2 di idruro, il carbocatione terziario ottenuto con un’ulteriore trasposizione che implica un’espansione ad anello e il catione alchilossonio ottenuto dall’addizione dell’acqua al carbocatione.
3) Lo stadio cineticamente determinante o stadio lento che definisce dunque la velocità della reazione, è lo stadio che porta alla formazione del 1° carbocatione con l’addizione dell’elettrofilo H+ al nucleofilo (doppio legame) poiché presuppone la rottura del legame pigreco.
4a) E’ una reazione di addizione elettrofila, in particolare una reazione di idratazione che comporta l’addizione di acqua H2O ad un alchene in presenza di un catalizzatore acido (H2SO4, H3PO4) con formazione di un alcol. La presenza di un acido è fondamentale poiché se si aggiungesse H2O ad un alchene non avverrebbe alcuna reazione di addizione per assenza di un elettrofilo. A tal proposito il catalizzatore acido reagisce con l’acqua H2O con formazione di una specie, lo ione idruro H3O+ (elettrofilo della reazione). Avviene dopodiché l’attacco nucleofilo ad opera del doppio legame che comporta l’addizione di H+ al carbonio ibridato sp2 legato al maggior numero di idrogeni, secondo la regola di Markovnikov. Ciò implica la rottura del doppio legame mentre l’altro carbonio ibridato sp2 assume carica positiva con formazione di un intermedio carbocationico, in questo caso secondario. Gli elettroni del legame O-H, nel contempo, si depongono sull’ossigeno che presentava carica positiva. In questo tipo di reazione l’H+ si sarebbe potuto addizionare ad entrambi i carboni sp2 poiché entrambi secondari tuttavia, si addizione al carbonio 2 mentre il carbonio 3 assume carica positiva, in quanto attraverso alcuni meccanismi si otterrà una specie con una maggiore stabilità. Si effettua una trasposizione 1,2 di idruro (H che porta con se la coppia di elettroni) che porta alla formazione di un carbocatione più stabile (carbocatione con maggior numero di sostituenti), da secondario a terziario. Per ottenere un maggior guadagno di energia e rendere la specie più stabile si effettua un’ulteriore trasposizione che comporta l’espansione dell’anello da 5 a 6 termini, ciclo con maggiore stabilità in quanto minore tensione angolare. Raggiunta la specie carbocationica più stabile, il nucleofilo H2O si lega al carbocatione formando un alcol protonato, il catione alchilossonio. Infine l’alcol protonato reagirà con una seconda molecola d’acqua perdendo il protone H+ e rigenerando lo ione idruro. Il prodotto finale sarà un alcol.
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ti ricordo che è necessario rispondere a tutti i quesiti. Manca il 4b
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Prof l’ho pubblicato su teams
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Ok
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