Chimica organica e laboratorio Alcoli, aldeidi e chetoni Classi terze Docente: Luciano Canu Anno Scolastico 2002/2003 Prerequisi ti Nomenclatura degli alcani, alcheni, alchini, idrocarburi aromatici Isomeria di posizione Sostituzioni elettrofile aromatiche Sostituzioni nucleofile Concetto di acidità e basicità Concetto di risonanza Concetto di effetto induttivo e mesomero 2 Obiettivi Nomenclatura di alcoli e fenoli Struttura e caratteristiche generali Acidità di alcoli e fenoli Preparazione di alcoli e fenoli Addizione di acqua Riduzione di aldeidi e chetoni Preparazione industriale del fenolo Reazioni degli alcoli e dei fenoli Eliminazione Ossidazione del fenolo 3 Obiettivi operativi* 4 O R La struttura H H O H O H R O R H Un alcol può essere considerato come un idrocarburo (alifatico o aromatico) a cui è stato sostituito un gruppo OH (ossidrile) Il nome deriva dalla catena idrocarburica con suffisso finale -olo Viceversa si può pensare che derivi da una molecola d’acqua in cui un atomo d’idrogeno è sostituito da una catena idrocarburica Le molecole più piccole sono perfettamente solubili in acqua poiché formano legami idrogeno O O H H acqua R O H alcol Ar H alcol aromatico 5 CH3OH Generalità Negli alcoli il gruppo OH (ossidrile) deve essere legato ad un atomo di carbonio ibridato sp3 Nei fenoli il gruppo OH è legato ad un atomo di carbonio ibridato sp2 facente parte di un anello aromatico Hanno caratteristiche chimiche piuttosto differenti dagli alcoli alifatici La catena idrocarburica di un alcol può essere satura o insatura, ramificata o lineare H H2 CH3 C O sp3 C H2 C OH sp2 6 Nomenclatur a Le regole IUPAC per l’assegnazione del CH3 H O metano metanolo nome agli alcoli sono Scegliere la catena più lunga di atomi di carbonio che portano la funzione alcolica (OH) Numerare la catena in modo da assegnare il numero più basso alla funzione ossidrilica Cambiare la o finale dell’alcano nel suffisso olo Il gruppo OH è una funzione seniore rispetto alle insaturazioni e agli alogeni I fenoli sono denominati come dei derivati dell’idrossibenzene idrossibenzene OH fenolo 7 Esempi Tra parentesi il nome d’uso H3C H2 H2 C C O propanolo (alcol propilico) OH H 3C H H C CH3 H 3C OH 2-propanolo (alcol isopropilico) H 3C H2 H C C C CH3 OH 2-metil-2-propanolo (alcol ter-butilico) OH C CH3 OH cicloesanolo CH3 2-penten-2-olo H2C CH OH H C CH3 OH butan-1,2,3-triolo 8 OH Esempi HO I fenoli prendono il nome dal composto base: idrossibenzene Br OH 1,2,3-triidrossibenzene (pirogallolo) 3-bromoidrossibenzene (m-bromofenolo) OH NO2 O2N OH OH NO2 2,4,6-trinitroidrossibenzene (acido picrico) CH3 OH 2-metilidrossibenzene (o-cresolo) 9 H3C Preparazione CH3 CH cumene Gli alcoli si possono preparare partendo da molte sostanze organiche Alcheni per addizione Alogeno derivati per sostituzione nucleofila Aldeidi e chetoni per riduzione I fenoli sono composti molto importanti, molti si ottengono a partire dal fenolo Questo si prepara industrialmente dal cumene Altri fenoli si ottengono dai sali di diazonio 10 Addizione Gli alcoli secondari e terziari si possono preparare partendo dagli alcheni in presenza di catalizzatore acido che attiva l’addizione di acqua H C H2C CH3 + H2SO4 H 2O H2C H H C H2C CH3 H 2C H C H C CH3 OH H2C H C CH3 CH3 H H+ H O H C H2C CH3 H2C O H H H H H C O H CH3 H H H+ 11 Aspetti importanti H32C C H H C CH3 Le reazioni di addizione sono reversibili L’inverso di una reazione di addizione è denominato eliminazione Per esempio da un alcol per eliminazione si ottiene un alchene Anche le eliminazioni sono catalizzate da un acido Si ottengono solo alcoli secondari e terziari perché i carbocationi che si formano sono solo secondari o terziari 12 Riduzione Gli alcoli primari e secondari si possono ottenere per riduzione di aldeidi e chetoni Si utilizza H2 gassoso in presenza di catalizzatori (Pt, Pd, Ni) Si può utilizzare anche l’idruro di boro e sodio (NaBH4) H aldeide H3C C O CH3 chetone H3C C H H H3C OH alcol 1° CH3 H O CH H3C CH OH alcol 2° 13 Fine Alcheni e alchini I carbocationi Un carbocatione è una specie chimica organica in cui una carica positiva si trova su un atomo di carbonio La struttura del carbocatione è questa: Atomo di carbonio ibridato sp2 + R C R Orbitale p vuoto R 15