Presentatie over: ""— Transcript van de presentatie:

285 additie aan gepolariseerde p-binding:
HOOFDSTUK XI: additie aan gepolariseerde p-binding: de carbonylgroep Mc Murry: pagina

286 2-ethyl-4methylpentanal
XI.1 Naamgeving van aldehyden en ketonen (Mc Murry: p ) Aldehyden Uitgang: alkan-al Hoofdketen bevat de CHO-groep CHO-koolstof is koolstof 1 ethanal (acetaldehyde) propanal (propionaldehyde) 2-ethyl-4methylpentanal cyclohexaan- carbaldehyde HCHO formaldehyde methanal CH3CHO acetaldehyde ethanal CH3CH2CHO propionaldhyde propanal CH3CH2CH2CHO butyraldehyde butanal H2C=CHCHO acroleïne propenal benzaldehyde benzeencarbaldehyde

287 Ketonen Uitgang: alkan-on
Hoofdketen is de langste en bevat de C=O-groep Nummering start bij het eind dichtst bij de C=O-groep 3-hexanon 4-hexen-2-on 2,4-hexaandion aceton acetofenon benzofenon

288 Methyl-3-oxohexanoaat
Een acylgroep acetyl formyl benzoyl Meest prioritaire functionele groep: COOCH3 = ester Keton wordt benoemd met prefix -oxo Methyl-3-oxohexanoaat

289 XI.2 Bereiding van aldehyden en ketonen (Mc Murry: p 685-687)
a) Oxidatie van primaire alcoholen (zie hoofdstuk oxidatie/ reductie) citronellol citronellal b) Oxidatieve splitsing van alkenen (zie hoofdstuk oxidatie/ reductie) c) Partiële reductie van carbonzuurderivaten (zie hoofdstuk oxidatie/ reductie)

290 Bereiding van ketonen a) Oxidatie van secundaire alcoholen (zie hoofdstuk oxidatie/ reductie) b) Oxidatieve splitsing van alkenen (zie hoofdstuk oxidatie/ reductie) c) Hydratatie van alkynen (zie hoofdstuk additie aan p-binding)

291 d) Arylketonen door Friedel-Crafts acylering van aromaten (zie hoofdstuk aromatische substitutie)
e) Reactie van een zuurchloride met een diorganokoper reagens (zie hoofdstuk carboxylderivaten)

292 Gemiddelde bindingsenergieën (kJ/mol)
XI.3 Nucleofiele additiereacties van aldehyden en ketonen (Mc Murry: p ) Gemiddelde bindingsenergieën (kJ/mol) X = C N O C = X C – X bijdrage van p in dubbele binding Dubbele binding is zeer sterk: moeilijk homolytisch te splitsen owv elektrostatische bijdrage (thermodynamisch aspect) Dubbele binding is reactief: vlot heterolytisch te splitsen (kinetisch aspect)

293 Vrije elektronenparen op O: zwak basische eigenschappen
Brönstedzuur pKa = , Lewiszuur

294 reactie met nucleofielen
* O meer elektronegatief dan C: C=O gepolariseerd Elektropositief C: reactie met nucleofielen

295 identiek (homomeren) enantiomeren diastereomeren

296 XI.3 Relatieve reactiviteit van aldehyden en ketonen (Mc Murry: p 690-691)
Aldehyden zijn meer reactief dan ketonen in nucleofiele additiereacties Sterische redenen één versus twee substituenten nucleofiel nadert aldehyde gemakkelijker TTS naar tetraëdraal intermediair minder gehinderd en lager in energie voor nadering naar aldehyde

297 Elektronische redenen

298 XI.4a Types nucleofielen: geladen
a: sterk exotherm: irreversibel b: omkeerbaar c: sterk endotherm: irreversibel b a b DH°r  25 kJ/mol c

299 XI.4b Types nucleofielen: neutraal
HOH: water (vorming van een hydraat) ROH: een alcohol (vorming van een acetal) H3N of RNH2: een amine (vorming van een imine)

300 bereiding van alcoholen
XI.5 Nucleofiele additie van koolstofnucleofielen: organometaalverbindingen (Mc Murry: p ) bereiding van alcoholen (1) (2) keton aldehyd formaldehyd tertiair secundair primair

301 Bereiding van het organometaalreagens in een afzonderlijke stap.
Zuur-base complexatie van Mg maakt carbonyl betere acceptor Nucleofiele additie van R- leidt tot vorming van tetraëdraal intermediair. Protonatie door water of een zwak zuur in een afzonderlijke stap geeft een neutraal alcohol. Irreversibele additie !

302 bereiding organometaalreagens
Enkele praktische voorbeelden bereiding organometaalreagens additiereactie afwerking (zuur)

303

304 Omzetting van aldehyd / keton in een alkeen: Wittig reactie
XI.6 Nucleofiele additie van koolstofnucleofielen: fosforyliden (Mc Murry: p ) Omzetting van aldehyd / keton in een alkeen: Wittig reactie

305 Bereiding van het fosforylide
Methyltrifenyl fosfoniumbromide Methyleentrifenyl fosforaan Trifenylfosfine (Ph)3P : goed nucleofiel in de SN2 reactie Waterstof op het koolstof naast het positief geladen fosfor: zwak zuur Resulterende carbanion gestabiliseerd door delokalisatie van de negatieve lading naar het derde-periode element P (zogenaamde (p-d) delokalisatie)

306 Retinylideentrifenylfosforaan
Hoffman-LaRoche bereiding van b-caroteen Retinal Retinylideentrifenylfosforaan b-caroteen Gele voedingskleurstof Bron van vitamine A

307 Enkele praktische voorbeelden
Bereiding van 3-ethyl-2-penteen ? Alternatieve bereiding van b-caroteen vertrekkende van:

308 XI.7 Nucleofiele additie van koolstofnucleofielen: HCN additie, vorming van cyanohydrinen (Mc Murry: p ) Gemiddelde bindingsenergie (kJ/mol) (C=O) : H – O : 435 H – CN : C – CN : 485 cyanohydrin via CH2O + KCN HOCH2CN H2SO4 H2O praktisch voorbeeld:

309 XI.8 Nucleofiele additie van zuurstofnucleofielen: H2O additie, vorming van hydraten (Mc Murry: p ) Additie: traag in zuiver water Katalyse door zuur of base ! Katalysator verandert de ligging van het evenwicht niet ! Beïnvloedt enkel de snelheid van de hydratatiereactie ! Aceton (99.9%) Aceton hydraat (0.1%) Formaldehyde (0.1%) Formaldehyde hydraat (99.9%)

310 Basegekatalyseerde hydratatie
Aanvallend nucleofiel is sterk: negatief geladen hydroxide ion is een sterke elektronendonor !

311 Zuurgekatalyseerde hydratatie

312 XI.9 Nucleofiele additie van zuurstofnucleofielen: additie van alcoholen, vorming van acetalen (Mc Murry: p ) Keton / aldehyde acetaal Activatie van de carbonylgroep via protonatie Stapsgewijze reactie hemiacetaal

313 Mechanisme van de acetalisering
hemi-acetaal acetaal

314 K acetalisering hydrolyse
K > 1 door [ ROH ] én / of [ H2O ] Inspelen op negatieve entropiefactor (bv. Gebruik van een diol) Mechanisme acetalisering met diol uitwerken !! hydrolyse

315 ? Gebruik als beschermende groep praktisch voorbeeld: bescherming
ontscherming ? praktisch voorbeeld:

316 Belangrijk: ether acetaal

317 XI.10 Nucleofiele additie van stikstofnucleofielen: additie van amines, vorming van imines en enamines (Mc Murry: p ) Keton of aldehyde enamine imine Stabiliteit van imines of Schiff basen << < stabiliteit

318 Mechanisme van de iminevorming
primair amine imine

319 pH 4 primair amine imine NB: bij pH 4: = RNH2 RNH3+ 1 106 oxime hydroxylamine fenylhydrazon fenylhydrazine

320 Mechanisme van de enaminevorming
secundair amine enamine

321

322 XI.11 Geconjugeerde nucleofiele additie aan a, b –onverzadigde aldehyden en ketonen (Mc Murry: p ) a, b –onverzadigde carbonyl groep geactiveerde dubbele binding niet-geactiveerde dubbele binding

323

324 Geconjugeerde additie van amines
Selectief geconjugeerde additie 3-(N-methylamino) cyclohexanon 2-cyclohexenon Geconjugeerde additie van alkylgroepen: organokoper reacties RX RLi + Li+X- 2 Li pentaan 2 RLi Li+(RCuR) + Li+I- CuI pentaan - Gilman reagens

325 Grignard en organolithiumverbindingen: directe additie
Lithiumdiorganokoperverbindingen: geconjugeerde additie

326 Bereiding van via geconjugeerde additie ? Bereiding van 4-tert-butyl-3-ethylcyclohexanon via geconjugeerde additie ?

327 XI.12 Biologische nucleofiele additiereacties
Synthese van alanine door Bacillus subtilis Pyrodruivenzuur imine Alanine Verdedigingsmechanisme van de duizendpoot Apheloria corrugata Mandelonitrile (cyanohydrine)

328 Chirale katalysator op basis van wijnsteenzuur
XI.12 Enantioselectieve additie (Mc Murry: p ) wijnsteenzuur S (97%) R (3%) Chirale katalysator op basis van wijnsteenzuur