2 - ITIS E. Divini

Alogenuri alchiliciRX1

1. Alogenuri alchilici• Sono composti organici che contengonoalmeno un legame carbonio-alogeno (C–X)– X (F, Cl, Br, I)• Il carbonio è sp 3• Possono contenere più legami C–X: compostipolialogenati.2

1. Alogenuri alchiliciI. Proprietà e usi• Solventi resistenti al fuoco• Refrigeranti• Composti farmaceutici e precursoriCH 3 CH 2 ClCH 3 CH 2 BrCF 3 CCl 2 BrCCl 2 F 2CF 2 CHClcloroetano(anestetico locale)bromoetano(fumigante)alotano(anestetico)CFC-12(Freon-12)Freon 22• PesticidiCCl 3ClClClClClClClClClClClDDTClClClCl ClClMirexClClClLindano3

1. Alogenuri alchiliciII. NomenclaturaIUPAC“alogenoalcano”Comune“alchil alogenuro”CH 2 Cl 2 diclorometano metilene diclorurotriiodometanoiodoformioCBr 4 tetrabromometano carbonio tetrabromuroCCl 2 F 2 diclorodifluorometano Freon-12CH 3 Br bromometano metil bromuroCHI 3Cl2-cloropropanoisopropil cloruroIiodocicloesanocicloesil ioduroBr2-bromo-2,4-dimetilpentano --------4

1. Alogenuri alchiliciClassificazioneCH 3 XmetilalogenuriII. NomenclaturaRCH 2 Xprimario(1º)R'HR Xsecondario(2º)R'R''R Xterziario(3º)HHHRXallilico 1°H HXXallilico 2°H RXbenzilico 1°benzilico 2°5

1. Alogenuri alchiliciIII. Struttura• Il legame C–X si allunga scendendo nel gruppo ediventa più debole.Lunghezza di legame C-X e E di dissociazioneCH 3 -HCH 3 -FCH 3 -ClCH 3 -BrCH 3 -I1.091.421.781.932.14kcal/mole104108-116806550• Il legame C–X è polarizzato verso l’alogeno: R–X• Dipoli di legame: C–F > C–Cl > C–Br > C–I1.56 D 1.51 1.48 1.29ÅTeflon !δ+ δ–6

1. Alogenuri alchiliciIV. Relazione struttura-reattività• punti di ebollizione:CH 3 CH 3–89ºCCH 3 Br 4ºCCH 3 –CH 2 –CH 3 –42ºCCH 3 –CH 2 –F –32ºC• la differenza è dovuta allamaggiore polarizzabilitàdelle 3 coppie di e -dell’alogeno• solubilità in H 2 O:R-X insolubile• Gli isomeri ramificati hannoforma più compatta, diminuitaarea di contatto, diminuitaforza di attrazione di van derWaals e più bassi p.eb.CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Br(CH 3 ) 3 Brp.eb. 100°C p.eb. 72°C7

1. Alogenuri alchiliciV. Preparazioni• Alchil alogenuri:– da alcheni per addizione di acidi alogenidrici HCl, HBr,HI (v. Capitolo Alcheni)– da alcani e Cl 2 o Br 2 , calore o luce (v. Capitolo Alcani)– da alcoli per reazione con acidi alogenidrici (v. fineCapitolo)• Alchil dialogenuri:– da alcheni per addizione anti di bromo e cloro (v.Capitolo Alcheni).8

Legame debole..R–X: ..Lone pairpocodisponibili2. Reattività di R-XX, alta affinitàelettronica,buon gruppouscente, X - oX δ-∴ R + oR δ+R elettrofiloattaccabile daun nucleofilo.Un nucleofiloè anche base.1) Sostituzione NucleofilaR–X + Nu – R–Nu + X –R–X + Nu R–Nu + X –2) β-Eliminazioneβ αH–C–C–X + B – C=C + HB + X –Nucleofilo: specie con disponibilità elettronica:neutro, Nu; carico parzialmente Nu δ– o totalmente Nu – (base)Elettrofilo: specie con carenza elettronica parziale E δ+ o totale E + (acido)9

I. Sostituzione NucleofilaA. Trasformazioni dei gruppi funzionaliB. Gruppi uscentiC. Due meccanismiII. Meccanismo S N2A. CineticaB. StereochimicaC. MeccanismoD. Effetti stericiE. Nucleofili e nucleofilicitàIII. Meccanismo S N1A. CineticaB. StereochimicaC. Stabilità dei carbocationiD. Effetto solventeIV. Sostituzione vs EliminazioneV. Sostituzione di AlcoliA. Esteri solfoniciB. Reazione con HX10

2. Reattività di alogenuri alchiliciI. Sostituzione NucleofilaIl nucleofilo Y sostituisce X nel legame con il carbonio:R X + Y R Y + Xsubstratogruppo uscenteleaving group,L.G.Es.nucleofilo prodotto nucleofiloNu – uscentereazione disostituzioneH O CH 3 Br CH 3 OH + Br11

2. Reattività di alogenuri alchiliciI. Sostituzione NucleofilaA. Trasformazioni di gruppi funzionaliR Xalogenuroalchilicosolo C sp 3+ HO R OHR'O R O R'R'OC O R'OC ORHS R SHalcolieteriesteritioliR'SR S R'tioeteriCN R C NR' C C R C C R'N 3 R N N Nnitrilialchiniazidi12

2. Reattività di alogenuri alchiliciI. Sostituzione NucleofilaB. Gruppi uscenti (LG, Leaving Group)Es.miglior gruppo uscente è quello che è base più debolereattività: R–I > R–Br > R–Cl >> R–Fmigliore L.G.il più reattivopeggior L.G.il meno reattivoR X + Y R Y + X K >1basebasepiù fortepiù debolela basepiù fortesposta labase piùdeboleBrBr +NaFbf+NaI acetonebdIF +NaBrbd+NaBr(s)bfil precipitatodetermina lareazione(Le Châtelier)13

2. Reattività di alogenuri alchiliciI. Sostituzione NucleofilaB. Gruppi uscenti (LG, Leaving Group)Basi deboli che sono buoni gruppi uscentiOOO –IoniI – ,Br – , Cl –––O–S–R––O–S–OR––O–P–OR–O–O–OAlogenuriSolfonatoSolfatoFosfatoMolecoleneutreH–OHR–OHR 3 N:R 3 P:AcquaAlcoliAmmineFosfine14

2. Reattività di alogenuri alchiliciI. Sostituzione Nucleofila S NC. MeccanismoR X+ Y R Y + X• Si riconoscono due meccanismi limite che sidifferenziano per il momento nel quale avvengono larottura del legame C–X e formazione del legame C–Y.1. Rottura del legame C-X e formazione del legame C-Yhanno luogo nello stesso momento:S N2: Reazione bimolecolare: 2 specie coinvolte nellostadio lento, reazione concertata a 1 solo stadio.2. La rottura del legame C–X avviene prima che si inizi laformazione del legame C–Y:S N1: Reazione unimolecolare: 1 sola specie è coinvoltanello stadio lento, reazione a 2 stadi15

2. Reattività di alogenuri alchiliciI. Sostituzione Nucleofila S NC. Due meccanismi limitegenerale: velocità = k 1 [RX] + k 2 [RX][Y – ]aumenta k 1RX = CH 3 X 1º 2º 3ºaumenta k 2vS N 2S N 1k 1 ~ 0velocità = k 2 [RX][Y – ](bimolecolare)S N 2k 2 ~ 0velocità = k 1 [RX](unimolecolare)S N 1[Y – ][RX] cost16

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NSTA. CineticaMeccanismo S N 2es. CH 3 I + OH – → CH 3 OH + I –si trova che: velocità = k[CH 3 I][OH – ], ossia bimolecolare∴ sia CH 3 I che OH – partecipano nel RDSricordando la reattività: R–I > R–Br > R–Cl >> R–F∴ La rottura del legame C–X avviene nel RDS⇒ meccanismo concertato, a uno stadio:δ- δ-[HO---CH 3---I]CH 3I + OH – CH 3OH + I –17

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NMeccanismo S 2 NB. Stereochimica: inversione di configurazioneReazione stereospecifica:H Br HO HNaOH(R)-(–)-2-bromoottano(S)-(+)-2-ottanoloLa reazione procede coninversione di configurazione(non sempre con inversionedel descrittore)18

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NC. MeccanismoCMeccanismo S N 2Hδ + δ -HO C IH HAttacco da dietroHδ- δ-HO IHHHHO C + IHHinversione di configurazioneHO C I HO C I HO CIC sp 3 C sp 2C sp 3ST ad alta energia19

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NENERGIAS N 2H Hδ- δ-Br----C----IHS.T.Br –CH 3 IBrCH 3I –20

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NMeccanismo S 2 ND. Effetti stericies. R–Br + I – → R–I + Br –1. ramificazioni al carbonio α (X–C–C–C.... )α β γComposto velocità relativametile CH 3 Br 150RX 1º CH 3 CH 2 Br 1RX 2º (CH 3 ) 2 CHBr 0.008RX 3º (CH 3 ) 3 CBr ~0aumento diingombro stericometil bromuro etil bromuro isopropil bromuro t-butil bromuro21

2. Reattività di alogenuri alchilici: S ND. Effetti stericiMeccanismo S N 21. ramificazioni al carbonio αIHCH Hcarbonio metilicoBringombro sterico minimoIHHH CHCH CHHCHBrHcarbonio 3°ingombro sterico massimo22

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NMeccanismo S 2 ND. Effetti sterici1. ramificazioni al carbonio α∴ Reattività verso S N 2:CH 3 X > 1º RX > 2º RX >> 3º RXreagisconofacilmentecon meccanismoS N 2(k 2 grande)piùdifficilenon reagisceconmeccanismoS N 2(k 2 ~ 0)23

2. Reattività di alogenuri alchilici: S ND. Effetti stericiMeccanismo S N 22. ramificazioni al carbonio ββ αCH 3 CH 2 CH 2 BrCH 3αCH 3 CH CH 2 BrCH 3αCH 3 C CH 2 BrCH 3vel. rel.10.0030.00001ingombrostericocrescente~ non c’è S N 2 con i substrati neopentilici(v. seguito)24

2. Reattività di alogenuri alchilici: S N1.anioniMeccanismo S N 2E. Nucleofili e nucleofilicità (nucleofilia)R X + OH R OH + XRX+ CN R CN + X2.specie neutresolvolisiR X + H 2 O R O HH+ X ROH + HXidrolisiR X + R'OH R O R' +solventiHXROR' + HXalcoolisi25

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NMeccanismo S 2 NE. Nucleofili e nucleofilicità (nucleofilia)a. specie cariche sono più nucleofile di specie neutreHO – > H 2 ORO – > ROHHS – > H 2 Sb. quando gli atomi nucleofili sono dello stesso periodo,lanucleofilia segue la basicitàH 2 N – > HO – > F –H 3 N > H 2 ORO – > RCO–2c. quando gli atomi nucleofili sono dello stesso gruppo, lanucleofilia segue la polarizzabilità (raggio ionico)I – > Br – >Cl – > F –HS – > HO –PH 3 > NH 326

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NMeccanismo S 2 NE. Nucleofili e nucleofilicità (nucleofilia)Riassunto:Nu molto buoni : I – , HS – , RS – , H 2 N –buoni: Br – , HO – , RO – , CN – , N 3–abbastanza: NH 3 ,Cl – , F – , RCO 2–cattivi: H 2 O, ROHmolto cattivi: RCO 2 H27

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NA. CineticaMeccanismo S N 1es.H 3 CCH 3CH 3∆C Br + CH 3 OH H 3 C C O CH 3 + HBrCH 3 CH 3C 3º, no S N 2Trovato: velocità = k[(CH 3 ) 3 CBr]unimolecolare∴ RDS dipende solo da (CH 3 ) 3 CBr28

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NA. CineticaMeccanismo S N 1CH 3CH 3RDS:H 3 CH 3 CC BrCH 3CH 3CCH 3HOCH 3+ BrH 3 C CCH 3carbocationeCH 3 HH 3 C C OCH 3CH 3H 3 CCH 3 H-H +C OCH 3CH 3H 3 CCH 3C O CH 3 + HBrCH 329

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NA. CineticaMeccanismo a due stadi:ST1Meccanismo S N 1R +ST2carbocationeRBr + CH 3OHROCH 3+HBr30

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NMeccanismo S N 1B. StereochimicaBrCH 3RHH 2 OHOCH 3RH+HCH 3sOHCH 3 CH 2CH 3 CH 2CH 3 CH 2BrOH 2 CH 3 CH 2 CH 3+HRCH 3CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 C HHCHOH 3 CH 2CH 32SHOHRcarbocationesp 2 trigonale planareHOmiscela racema31

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NMeccanismo S 1 NC. Stabilità dei carbocationiStabilità di R + : 3º > 2º >> 1º > CH+3Reattività di R–X verso la S N 1: 3º > 2º >> 1º > CH 3 XCH+31º R +2º R + benzilico 1°, allilico 1°3º R + benzilico 2°, allilico 2°32

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NMeccanismo S N 1C. Stabilità dei carbocationiPossibile riarrangiamento:BrEtOH∆CH 3 CH 2 OnonOCH 2 CH 3EtOHEtHO–H +33

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NC. Stabilità dei carbocationiMeccanismo S N 1• L’ordine di stabilità può essere spiegato attraverso effettiinduttivi edi iperconiugazione.– Gli effetti induttivi sono effetti induttivi che agiscono lungo ilegami σ e sono causati da differenze in elettronegativitàdegli atomi.• I gruppi alchilici sono elettron donatori e stabilizzanouna carica positiva proporzionalmente al loro numero.metile 1° 2° 3°s t a b i l i t à34

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NC. Stabilità dei carbocationiMeccanismo S N 1• L’iperconiugazione è la delocalizzazione della carica(positiva) per sovrapposizione dell’orbitale p vuoto con unadiacente σ C-H. Ciò stabilizza il carbocatione.– CH 3 + non può essere stabilizzato per iperconiugazione,(CH 3 ) 2 CH + sì.35

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NA. Effetto solventenonpolare:moderatamente polare:polare protico:polare aprotico:S N 1 vs S N 2esano, benzeneetere, acetone, etil acetatoH 2 O, ROH, RCO 2 Hdimetilsolfossido, dimetilformammide, CH 3 CNsolvatano cationi e anioniIl meccanismo S N 1 è favorito da solventi polari proticistabilizzano R + , X –relativamente a RXRXR + X –in solventi meno polariin solventi più polariHHHOOHHHHOCOH36HOHO HH

Na + è solvatato da interazioniione-dipolo con H 2 OBr - è solvatato da legamiidrogeno con H 2 O(CH 3 ) 2 C=O solvata Na + coninterazioni ione-dipoloGli ioni Br - sono circondati dal solvente ma nonsono bene solvatati dalle molecole di (CH 3 ) 2 C=O37

2. Reattività di alogenuri alchilici: S NA. Effetto solventeIV. S N 1 vs S N 2solvatano cationi non anioniIl meccanismo S N 2 è favorito da solventi moderatamente polari & polari aproticidestabilizza Nu – ,rendendolo più nucleofiloes.OH – in H 2 O: forti legami H con l’acqua rende OH – meno reattivoOH – in DMSO: una scarsa solvatazione rende OH – più reattivo (nucleofilo)in DMSOin H 2 ORX + OH – ROH + X –38

B. RiassuntoIV. S N 1 vs S N 2v = k 1 [RX] + k 2 [RX][Nu]velocità di S N 1 crescente (stabilità carbocatione)RX = CH 3 X 1º 2º 3ºvelocità di S N 1 calante(ingombro sterico)reagisconoprincipalmentecon meccanismoS N2(k 1~ 0, k 2grande)può reagire conentrambi imeccanismireagisceprincipalmentecon meccanismoS N1(k 2~ 0, k 1grande)S N 2 favorite da buon nucleofilo (velocità = k 2 [RX][Nu])– di solito in solventi polari aproticiS N 1 decorre in assenza di un buon nucleofilo (velocità = k 1 [RX])– di solito in solventi polari protici (solvolisi)39

S N 2 o S N 1?CCCXHCXHCXMeccanismoprobabileS N 13° benzilico 2° allilico 2°C HC X2°H HH HXXbenzilico 1° allilico 1°S N 1 o S N 2a seconda del solventee altri parametriRCH 2 X* CH 3 X1° metilalogenuriS N 2*senza ramificazioni in β40

S N 2 o S N 1?S N 2• Primari o metile• Nucleofilo forte• Solvente polare aprotico• v = k[RX][Nu]• Inversione al carboniochirale• Nessun riarrangiamentoS N 1• Terziario• Nucleofilo debole (puòessere anche il solvente)• Solvente polare protico• v = k[RX]• Racemizzazione dicomposti otticamenteattivi• Prodotti riarrangiati41

V. Sostituzione vs EliminazioneNuXCCHCCHL’attacco al carbonio provoca sostituzioneL’attacco all’idrogeno provoca β-eliminazioneNu:CC42

V. Sostituzione vs EliminazioneA. Unimolecolare o bimolecolare?(S N 1, E1) (S N 2, E2)Velocità = k 1 [RX] + k 2 [RX][Nu o B]• questo termine diventa più grande all’aumentaredella [Nu o B]∴ reazione bimolecolare (S N 2, E2) favorita daalta concentrazione di un buon Nu o forte B• questo termine è zero quando [Nu o B] è zero∴ reazione unimolecolare (S N 1, E1) avviene inassenza di un buon Nu o forte B43

V. Sostituzione vs EliminazioneB. Bimolecolare: S N 2 or E2?1. struttura del substrato: ingombro stericov = k SN2 [RX][Nu] + k E2 [RX][B]ingombrostericocrescenteNaOEtBrBr"Br "diminuisce la v di S N 2,non ha effetti sulla v di E2, ∴ E2 predominaO +91% 9%O+13% 87%100%tBuOKBr O +nucleofilo stericamente ingombrato15% 85%44

V. Sostituzione vs EliminazioneB. Bimolecolare: S N 2 or E2?2. base vs nucleofilo• base più forte favorisce E2• migliore nucleofilo favorisce S N 2BrNaII 100%NaOCH 3OCH+340% 60%buon Nudebole Bbuon Nuforte BtBuOKOtBu+5% 95%cattivo Nuforte B eingombrata45

• StereochimicaEliminazione E2È favorita la geometria anti perché consente unasituazione sfalsata.BHXHXantiperiplanare S.T. anti prodottoalchene46

Regola di Zaitsev (Saytzeff )• Se sono possibili più prodotti di eliminazione, siforma in percentuale maggiore l’alchene più stabile(quello più sostituito).R 2C=CR 2 > R 2 C=CHR > RHC=CHR > H 2C=CHRtetra > tri > di > monoHHCHBrCHCH 3C CH 3HOH – HC CHHCH 3CHCH 3+HHCHCHCCH 3CH 3minoremaggiore47

V. Sostituzione vs EliminazioneC. Unimolecolare: S N 1 o E1?OH 2OH 2OHBrH 2 O∆base deboleNu deboleHper entrambe, v = k[RBr]∴ non si controlla il rapporto di S N 1 e E148

V. Sostituzione vs EliminazioneD. Sommario1. bimolecolare: S N 2 & E2Favorite da alta concentrazione di buon Nu o forte Bbuon Nu, debole B: I – , Br – , HS – , RS – , NH 3 , PH 3 favorita S N 2buon Nu, forte B: HO – , RO – , H 2 N –S N 2 & E2cattivo Nu, forte B: tBuO – (steric. ingombrato) favorita E2Substrato:1º RX principalmente S N 2 (tranne che con tBuO – )2º RX sia S N 2 che E2 (ma principalmente E2)3º RX E2 soltantolaramificazionein βimpedisce S N249

V. Sostituzione vs EliminazioneD. Sommario2. unimolecolare: S N 1 & E1Ha luogo in assenza di buon Nu o forte Bcattivo Nu, debole B: H 2 O, ROH, RCO 2 HSubstrato:1º RX S N 1 e E1 (solo con riarrangiamento)2º RX3º RXS N 1 e E1 (può riarrangiare)non si controllail rapportoS N 1 / E150

Sostituzione o Eliminazione?• La forza del nucleofilo determina l’ordine:Nucleofilo forte reagirà S N2 o E2.• Alogenuri primari di solito S N2.• Alogenuri terziari miscela di S N1, E1 o E2.• Alta temperatura favorisce l’eliminazione.• Basi ingombranti favoriscono l’eliminazione.• Buoni nucleofili, ma basi deboli favoriscono lasostituzione.51

E1 o E2?E1• Terziario > Secondario• Base debole• Solvente ionizzante• v = k[alogenuro]• Prodotto di Saytzeff• Nessuna geometriarichiesta• Prodotti diriarrangiamentoE2• Terziario > Secondario• Richiesta base forte• Polarità solvente nonimportante• v =k[alogenuro][base]• Prodotto di Saytzeff• Gruppi uscenti coplanari(anti)• Nessun riarrangiamento52

RiassuntoR-X 3° reagiscono con tutti i meccanismi tranne che conS N2Con basi forti: E2Con nucleofili o basi deboli: S N 1 e E1R-X 1° reagiscono con S N2 e E2Con nucleofili forti non ingombrati: S N 2 (poco reattivi versoE2)Con nucleofili forti ingombrati: E2R-X 2° reagiscono con tutti i meccanismi S N1, S N2, E1, E2Con basi e nucleofili forti: S N 2 e E2Con basi forti ingombrate: E2Con nucleofili o basi deboli: S N 1 e E153

Postulato di Hammond• Il postulato di Hammond stabilisce che lo stato ditransizione di una reazione ha una struttura similealla specie (reagente o prodotto) che è più vicino alui in energia.54

Postulato di HammondReazione endotermicaLo stato di transizioneassomiglia ai prodottiReazione esotermicaLo stato di transizioneassomiglia ai reagentiStato di transizioneStato di transizioneEnergiaProdottiEnergiaReagentiReagentiProdotticoordinata di reazionecoordinata di reazione55

Postulato di Hammond• In una reazione endotermica lo stato di transizioneassomiglia ai prodotti.– Tutti i fattori che stabilizzano i prodotti stabilizzano anche lo statodi transizione.– Abbassando l’energia dei prodotti si abbassa anche l’energia dellostato di transizione e quindi E a , e la velocità della reazioneaumenta.– Se si possono formare due prodotti a stabilità diversa, si forma piùvelocemente quello più stabile perché ha E a più basso.• In una reazione esotermica lo stato di transizioneassomiglia ai reagenti.– Abbassare l’energia dei prodotti ha scarso effetto sull’energia dellostato di transizione e quindi su E a .– Se si possono formare due prodotti a stabilità diversa, non è dettoche quello più stabile si formi con velocità maggiore.56

Reazione endotermicaStato di transizioneUno stato di transizione a energia piùbassa porta a un prodotto più stabileEnergiaProdottiReagenticoordinata di reazionereazione più lentareazione più veloceS N 1STpiù stabileSTmeno stabileEnergia57coordinata di reazione

Postulato di HammondReazione esotermicaEnergiaStato di transizioneEasimile perentrambiDiminuire l’energia deiprodotti ha ha poco effettosugli stati di di transizione equindi sulle EaReagentiProdotticoordinata di reazione58

VI. Sostituzione di AlcoliNon si può sostituire direttamente:R–OH + Y – ⎯→ R–Y + OH –quando Y – èuna base piùforte di OH –base forte,cattivo gruppo uscenteR–O –+ HYBisogna trasformare il gruppo –OH in buon gruppo uscente:1) per protonazione –OH 2+ ;2) per formazione di esteri solfonici –O–SO 2 R59

VI. Sostituzione di AlcoliA. Reazione di ROH con acidi alogenidrici HXR–OH + HX → R–X + H 2 O1°, 2°, 3°ROH 3º: S N 1 CAH +catalizzata da acidiH 3 COHHBrH 3 CBrOH protonatodiventa buongruppo uscenteracemoBrH 3 C OH 2CH–H 2 O3planare60

VI. Sostituzione di AlcoliA. Reazione di ROH con acidi alogenidrici HXIl meccanismo S N 1 catalizzato da acidiE a più alta⇒ RDSROH+HXS.T.1S.T.2R + + X –+ H 2OROH+2+X –carbocationeintermedioRX + H 2Opossibilità diriarrangiamentiRDS: ROH+2 R + + H 2 Ov = k[ROH 2+ ] i.e., unimolecolare61

VI. Sostituzione di AlcoliA. Reazione di ROH con acidi alogenidrici HXIl meccanismo S N 2 catalizzato da acidiROH 1º : S N 2 CAR CH 2 OHH + R CH 2 X H 2 O +S.T.XR CH 2 OH 2v = k[ROH 2+ ][X – ] bimolecolareX C OH 2HHRROH+HXROH 2++X – RX + H 2 O S.T.62

VI. Sostituzione di AlcoliA. Reazione di ROH con acidi alogenidrici HXROH 2º : miscela di S N 1 CA e S N 2 CAHROHHBrBrSH+HRBr87% 13%∴ 26% racemizzazione (S N 1 CA )74% inversione (S N 2 CA )Riarrangiamenti possibili (per la parte che procede con meccanismo S N 1):OHHBrBr63

B. Sostituzione via esteri solfoniciSchema:RVI. Sostituzione di AlcoliOSOacido alcansolfonicoacido forteR OH + R' Scattivo LGOHOOOH + +ROSOO -ione alcansolfonatobase molto deboleNu R O S R'R Nu + O S R'OClalcansolfonilcloruropiridinaOR O SOR'alchil alcansolfonato(estere)+OOHClbuon LGbuon gruppo uscente64

B. Sostituzione via esteri solfoniciCH 3OSOClmetansolfonil cloruromesil cloruro MsClVI. Sostituzione di Alcoli+ ROHCF 3 SO 2 Cl + ROHtriflil cloruro, TfClCH 3OSOOR+ HClalchil metansolfonatoalchil mesilato, R-OMsCF 3 SO 3 Ralchil triflato, R-OTfCH 3SO 2 Cl+ ROHCH 3SO 3 Rp-toluenesolfonil clorurotosil cloruro TsClalchil tosilato, R-OTsBr SO 2 Cl +ROH Br SO 3 Rbrosil cloruro, BsClalchil brosilato, R-OBs65

VI. Sostituzione di AlcoliB. Sostituzione via esteri solfoniciEsempiOHTsClpiridinaOTsNaINaCNNaSCH 3ICNSCH 3HLa formazione dell’estere solfonico avviene con ritenzione di configurazioneOHMsClpiridinaHOMsritenzioneNaSHHSHinversione(S N 2)66

VI. Sostituzione di AlcoliC. Altri esteri inorganici1º, 2º ROHSOCl 2 RClpiridinaRCH 2 OHOSCl Clclorurodi tionileClOR CH 2 O S Clgruppo uscentemolto buono+H +(S N 2: solo 1° e 2°)RCH 2 Cl + SO 2 + HClpiridina67

VI. Sostituzione di AlcoliC. Altri esteri inorganiciPBr 31º, 2º ROH RBrgruppo uscentemolto buonoRCH 2 OH Br P Br R CH 2 O P(OR) 2 +H +BrBr(S N 2: solo 1° e 2°)RCH 2 Br + H 3 PO 368