Ε. Μαλαμίδου Ξενικάκη

Transcript

1 Ε. Μαλαμίδου Ξενικάκη Θεσσαλονίκη 2011

2 ΑΛΚΟΟΛΕΣ Eνώσεις που περιέχουν υδροξύλιο ενωμένο σε άτομο άνθρακα sp 3 υβριδισμού. Θεωρούνται ως οργανικά παράγωγα του νερού. Μεθανόλη Οι δύο πιο διαδεδομένες αλκοόλες Αιθανόλη

3 Διάκριση μεταξύ αλκοολών, φαινολών και ενολών C sp 3 C sp 2 (αρωματικός) Αλκοόλη C sp 2 (αλκενυλικός) Φαινόλη Ενόλη

4 Αλκοόλες διαδεδομένες στη φύση Η ζύμωση σταφυλιών που έχουν εκθλιβεί παράγει αιθανόλη στο κρασί

5 Αλκοόλες διαδεδομένες στη φύση Μεντόλη Χοληστερόλη (ένα στεροειδές)

6 Ταξινόμηση των αλκοολών Πρωτοταγής αλκοόλη (1 ο ) Μια ανθρακούχος ομάδα ενωμένη με τον υδροξυ υποκατεστημένο άνθρακα Δευτεροταγής αλκοόλη (2 ο ) Δύο ανθρακούχες ομάδες ενωμένες με τον υδροξυ υποκατεστημένο άνθρακα Τριτοταγής αλκοόλη (3 ο ) Τρεις ανθρακούχες ομάδες ενωμένες με τον υδροξυ υποκατεστημένο άνθρακα

7 Ονοματολογία αλκοολών: Αλκανόλες 2 Μεθυλο 2 πεντανόλη 3 Φαινυλο 2 βουτανόλη (3R) 2,2,5 Τριμεθυλο 3 εξανόλη Επιλογή της μεγαλύτερης αλυσίδας που περιέχει το ΟΗ (όχι κατ ανάγκην τη μεγαλύτερη αλυσίδα στο μόριο). Αρίθμηση της κύριας αλυσίδας. Εκκίνηση της αρίθμησης από το άκρο που βρίσκεται πλησιέστερα στο υδροξύλιο. Οι υποκαταστάτες αριθμούνται σύμφωνα με τη θέση τους στην αλυσίδα. Οι υποκαταστάτες προτάσσονται και αναφέρονται κατά αλφαβητική προτεραιότητα.

8 Κυκλικές αλκοόλες: Κυκλοαλκανόλες Κυκλοεξανόλη cis 1,4 Κυκλοεξανοδιόλη 1 Αιθυλοκυκλοπεντανόλη cis 3 Χλωροκυκλοβουτανόλη

9 Cis trans ισομέρειες στα κυκλοεξανικά παράγωγα OH H OH H OH OH OH OH OH H OH OH H OH HO OH H OH OH HO OH OH HO H Trans-1,2-1,3-, 1,4-κυκλοεξανοδιόλες

10 Cis trans ισομέρειες στα κυκλοεξανικά παράγωγα H OH OH OH OH OH OH H OH H OH OH HO OH OH H OH OH H OH OH HO H OH Cis-1,2-1,3-, 1,4-κυκλοεξανοδιόλες

11 Ονοματολογία αλκοολών: Αποδεκτές από την IUPAC εμπειρικές ονομασίες Βενζυλική αλκοόλη (Φαινυλομεθανόλη) Αλλυλική αλκοόλη (2 Προπεν 1 όλη) tert Βουτυλική αλκοόλη (2 Μεθυλο 2 προπανόλη) Γλυκερόλη (1,2,3 Προπανοτριόλη) Αιθυλενογλυκόλη (1,2 Αιθανοδιόλη)

12 Ιδιότητες των αλκοολών Η δομή των αλκοολών μοιάζει με εκείνην του νερού Νερό Μεθανόλη sp 3 Οι αλκοόλες έχουν υψηλά σημεία ζέσεως

13 Δεσμοί υδρογόνου στις αλκοόλες Τα μόρια του νερού και των αλκοολών σχηματίζουν πολύπλοκες τρισδιάστατες δομές μέσω δεσμών υδρογόνου (ασθενείς έλξεις του θετικά πολωμένου υδρογόνου του υδροξυλίου με το αρνητικά πολωμένο οξυγόνο του υδροξυλίου ενός άλλου μορίου).

14 Οι αλκοόλες είναι πολικές ενώσεις Υδροφοβικό Υδροφιλικό Υδροφοβικό Υδροφιλικό Μεθανόλη: διαλυτή στο νερό, Μερικώς διαλυτή στο εξάνιο. 1 Πεντανόλη: απείρως διαλυτή στο εξάνιο μετρίως διαλυτή στο νερό.

15 Οι αλκοόλες είναι ασθενή οξέα Ιόν αλκοξειδίου Διίστανται σε πολύ μικρό βαθμό σε αραιά υδατικά διαλύματα Επίδραση των υποκαταστατών στην οξύτητα: Επιδιαλύτωση ανιόντος αλκοξειδίου Επαγωγικά φαινόμενα υποκαταστατών στη σταθεροποίηση του ανιόντος αλκοξειδίου

16 Οξύτητα των αλκοολών

17 Επίδραση των υποκαταστατών στην οξύτητα Επαγωγική δράση των υποκαταστατών pk a =18 3 pk a =5,4 Υποκαταστάτες δέκτες ηλεκτρονίων σταθεροποιούν το ανιόν αλκοξειδίου και ελαττώνουν την τιμή της pk a

18 Επιδιαλύτωση αλκοξειδίου Σχετικές τιμές pk a αλκοολών (στο διάλυμα) Η στερεοχημική παρεμπόδιση επηρεάζει την οξύτητα των αλκοολών Το μικρότερο ιόν μεθοξειδίου επιδιαλυτώνεται καλύτερα από ότι το μεγαλύτερο τριτοταγές ιόν βουτοξειδίου. (S = μόρια διαλύτη).

19 Αποπρωτονίωση αλκοολών Για το σχηματισμό των αλκοξειδίων απαιτούνται ισχυρές βάσεις: αλκαλιμέταλλα, υδρίδιο του νατρίου (NaH), νατραμίδιο (NaNH 2 ), αλκολιθιακές ενώσεις (RLi), οργανομαγνησιακές ενώσεις (RMgX)

20 Αποπρωτονίωση αλκοολών

21 Οι αλκοόλες είναι ασθενείς βάσεις Αλκυλοξωνιακό ιόν Τα μονήρη ζεύγη ηλεκτρονίων στο οξυγόνο κάνουν τις αλκοόλες ασθενώς βασικές Τελικά, οι αλκοόλες είναι αμφοτερικές ενώσεις

22 Βιομηχανικές πηγές των αλκοολών: Μονοξείδιο του άνθρακα και αιθένιο Ξηρή απόσταξη των ξύλων απουσία αέρα (ξυλόπνευμα). Καταλυτική αναγωγή CO. Μεθανόλη Γλυκόλη Παρασκευές αιθανόλης Ζάχαρη Ένζυμα μαγιάς Αιθανόλη Ζύμωση των σακχάρων Αιθανόλη Ενυδάτωση αιθυλενίου

23 Οι αλκοόλες κατέχουν κεντρική θέση στην Οργανική Χημεία Οι αλκοόλες μπορούν να παρασκευασθούν από πολλές κατηγορίες ενώσεων, αλλά και να μετατραπούν σε πολυάριθμες άλλες ενώσεις

24 Σύνθεση των αλκοολών Από αλκένια Ενυδάτωση Οξυυδραργύρωση/ Αναγωγή (Markovnikov) Υδροβορίωση/ Οξείδωση (αντι Markovnikov)

25 Παραδείγματα σύνθεσης αλκοολών από αλκένια Υδροβορίωση/ Οξείδωση (αντι Markovnikov) Οξυυδραργύρωση/ Αναγωγή (Markovnikov) Η άμεση ενυδάτωση των αλκενίων με αραιά διαλύματα οξέων δεν είναι ικανοποιητική μέθοδος παρασκευής αλκοολών.

26 Οξυυδραργύρωση αλκενίων Μηχανισμός

27 Μηχανισμός υδροβορίωσης αλκενίου

28 Μηχανισμός υδροβορίωσης αλκενίου: Ευνοείται η μεταβατική κατάσταση με το μερικό θετικό φορτίο στον περισσότερο υποκατεστημένο άνθρακα

29 Μηχανισμός υδροβορίωσης αλκενίου: Ευνοείται η μεταβατική κατάσταση που είναι λιγότερο παρεμποδισμένη στερεοχημικά

30 Από αλκένια Σύνθεση 1,2 διολών Με OsO 4 / αναγωγή (cis στερεοχημεία) Κυκλικό οσμικό ενδιάμεσο Εποξείδωση / υδρόλυση εποξειδίου (trans στερεοχημεία)

31 Σύνθεση αλκοολών Με πυρηνόφιλη υποκατάσταση Δεν χρησιμοποιείται πολύ, επειδή τα απαιτούμενα αλογονίδια συχνά είναι προσιτά μόνο από τις αντίστοιχες αλκοόλες και επειδή πολλές φορές συνοδεύεται από απόσπαση.

32 Με πυρηνόφιλη υποκατάσταση Αλκοόλες από αλογονοαλκάνια μέσω οξικών εστέρων Στάδιο 1. Σχηματισμός οξικού εστέρα (αντίδραση S N 2) DME, 80 o C Στάδιο 2. Μετατροπή προς την αλκοόλη (υδρόλυση εστέρα)

33 Σύνθεση αλκοολών Από αναγωγή καρβονυλικών ενώσεων Γενική αντίδραση Αλδεΰδη Πρωτοταγής αλκοόλη Κετόνη Δευτεροταγής αλκοόλη

34 Πόλωση καρβονυλικής ομάδας Πυρηνόφιλη προσβολή του υδριδίου στον καρβονυλικό άνθρακα

35 Μηχανισμός αναγωγής με υδρίδια Καρβονυλική ένωση Ιόν αλκοξειδίου Αλκοόλη Προσθήκη του πυρηνοφίλου ιόντος Η στο θετικά πολωμένο άτομο άνθρακα του καρβονυλίου. Πρωτονίωση του αλκοξειδίου προς το τελικό προϊόν.

36 Αναγωγή καρβονυλίου με NaBH 4 : Διαλύτης αλκοόλη Μηχανισμός

37 Αναγωγή καρβονυλίου με LiAlH 4 : Διαλύτης αιθέρας (ξηρός) Μηχανισμός

38 Παραδείγματα αναγωγής καρβονυλικών ενώσεων Αναγωγή αλδεΰδης Αναγωγή κετόνης Αναγωγή ακόρεστης κετόνης με LiAL 4

39 Από αναγωγή καρβοξυλικών οξέων και εστέρων Γενική αντίδραση Καρβοξυλικό οξύ Εστέρας Πρωτοταγής αλκοόλη Η αναγωγή γίνεται δυσκολότερα από ότι στις αλδεϋδες και κετόνες. Τα οξέα ανάγονται αποκλειστικά με LiAlH 4. Oι εστέρες μπορούν να αναχθούν και με NaBH 4 αλλά η αντίδραση είναι βραδεία.

40 Παραδείγματα αναγωγής καρβοξυλικών οξέων και εστέρων Αναγωγή καρβοξυλικού οξέος Αναγωγή εστέρα

41 Σύνθεση αλκοολών Από προσθήκη αντιδραστηρίων Grignard σε καρβονυλικές ενώσεις Τα οργανομεταλλικά αντιδραστήρια είναι πηγές πυρηνόφιλου άνθρακα Γενική αντίδραση

42 Τα αλκυλολιθιακά και αλκυλομαγνησιακά αντιδραστήρια παρασκευάζονται από αλογονοαλκάνια Τα οργανομεταλλικά αντιδραστήρια συναρμόζονται με αιθερικούς διαλύτες

43 Ο οργανομεταλλικός δεσμός είναι πολύ πολωμένος Το αλκύλιο των οργανομεταλλικών ενώσεων είναι ισχυρά βασικό

44 Οι οργανομεταλλικές ενώσεις στη σύνθεση αλκοολών Μηχανισμός

45 Αλκοόλες από προσθήκη οργανομαγνησιακών ενώσεων σε καρβονυλικές ενώσεις Αντίδραση με φορμαλδεΰδη Αντίδραση με αλδεΰδη Φορμαλδεΰδη Πρωτοταγής αλκοόλη Αλδεΰδη Αντίδραση με κετόνη Δευτεροταγής αλκοόλη Αντίδραση με εστέρα Κετόνη Τριτοταγής αλκοόλη Εστέρας Τριτοταγής αλκοόλη

46 Καρβοξυλικά οξέα και οργανομαγνησιακές ενώσεις Το όξινο υδρογόνο των οξέων αντιδρά με την οργανομαγνησιακή ένωση. Σχηματίζονται αλκάνια.

47 Περιορισμοί στη χρήση οργανομαγνησιακών ενώσεων Δεν μπορούν να παρασκευαστούν οργανομαγνησιακές ενώσεις από υποστρώματα που έχουν τις παρακάτω λειτουργικές ομάδες Το αντιδραστήριο Grignard πρωτονιώνεται από αυτές τις ομάδες. Το αντιδραστήριο Grignard προστίθεται σε αυτές τις ομάδες.

48 Απόσπαση Υποκατάσταση ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΛΚΟΟΛΩΝ Αντιδράσεις που γίνονται στον δεσμό C O

49 Αποπρωτονίωση Οξείδωση ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΛΚΟΟΛΩΝ Αντιδράσεις που γίνονται στον δεσμό Ο Η

50 Αφυδατώσεις αλκοολών προς αλκένια Καταλύονται από οξέα Αντί των «πυρηνόφιλων» οξέων ΗΒr και ΗΙ προτιμώνται τα «μη πυρηνόφιλα» οξέα, όπως H 3 PO 4 ή H 2 SO 4. Ακολουθούν τον κανόνα του Saytseff

51 Μηχανισμός αφυδάτωσης αλκοόλης: Απόσπαση Ε1 Πρωτονίωση του αλκοολικού οξυγόνου. Σχηματισμός ιόντος αλκυλοξωνίου. Διάσπαση δεσμού C O. Σχηματισμός καρβοκατιόντος. Αποβολή πρωτονίου από το γειτονικό στο ΟΗ άνθρακα. Σχηματισμός δεσμού C=C.

52 Σειρά δραστικότητας των αλκοολών στις καταλυόμενες από οξύ αφυδατώσεις: Οι τριτοταγείς αλκοόλες αφυδατώνονται σε ήπιες συνθήκες (θερμό υδατικό οξύ). Οι δευτεροταγείς αλκοόλες αφυδατώνονται σε δραστικές συνθήκες (75% H 2 SO 4, 100 o C). Οι πρωτοταγείς αλκοόλες απαιτούν πολύ δραστικές συνθήκες (75% H 2 SO 4, 150 o C).

53 Αφυδατώσεις αλκοολών με POCl 3 σε βασικό περιβάλλον: Aπόσπαση Ε2 μέσω του διχλωροφωσφορικού εστέρα Σχηματισμός διχλωροφωσφορικού εστέρα με πυρηνόφιλη προσβολή του οξυγόνου του ΟΗ στο δεσμό P=O. Απόσπαση Ε2 με αποχώρηση της καλής αποχωρούσας ομάδας OPOCl 2 και ταυτόχρονη απόσπαση πρωτονίου από το γειτονικό άνθρακα.

54 Αντιδράσεις υποκατάστασης των αλκοολών Αλογονοαλκάνια από πρωτοταγείς αλκοόλες και ΗΧ Τα αλκυλοξωνιακά ιόντα που προέρχονται από πρωτοταγείς αλκοόλες υπόκεινται σε πυρηνόφιλες προσβολές S N 2 απότοχ (Br, I ).

55 Αντιδράσεις δευτεροταγών και τριτοταγών αλκοολών με ΗΧ Παρουσία καλών πυρηνόφιλων και σε σχετικά χαμηλές δίνουν προϊόντα S N 1. Η αντίδραση περιορίζεται σε αλκοόλες που μπορούν να σχηματίσουν σταθερά καρβοκατιόντα. H 3 C H 3 C OH HCl (αέριο) Et 2 O, 0 o C H O H Cl H 3 C Cl CH 3 Σε υψηλότερες θερμοκρασίες επικρατούν προϊόντα απόσπασης Ε1.

56 Συνοπτικά: Συμπεριφορά των αλκοολών με οξέα H κατεργασία των αλκοολών με ισχυρά οξέα οδηγεί σε αλκυλοξωνιακά ιόντα. Τα αλκυλοξωνιακά ιόντα από πρωτοταγείς αλκοόλες, παρουσία καλών πυρηνόφιλων, δίνουν αντιδράσεις SN 2. Τα αλκυλοξωνιακά ιόντα από δευτεροταγείς και τριτοταγείς αλκοόλες μετατρέπονται σε καρβοκατιόντα, τα οποία δίνουν προϊόντα υποκατάστασης και απόσπασης (αφυδάτωση)

57 Αναδιατάξεις καρβοκατιόντων από αλκοόλες Αναδιάταξη με μετατόπιση υδριδίου Αντίδραση υποκατάστασης αλκοόλης με επίδραση ΗΧ.

58 Μηχανισμός αναδιάταξης καρβοκατιόντος κατά την αντίδραση υποκατάστασης αλκοόλης

59 Αναδιάταξη καρβοκατιόντος με μετατόπιση υδριδίου

60 Αναδιάταξη στην Ε1 απόσπαση Αναδιάταξη με μετατόπιση αλκυλίου

61 Εστέρες από αλκοόλες: Εστεροποίηση

62 Αλογονοαλκάνια από ανόργανους εστέρες αλκοολών: Αντιδράσεις πρωτοταγών αλκοολών με SOCl 2 ή PBr 3 Μέσω των εστέρων, το ΟΗ των αλκοολών μετατρέπεται σε καλή αποχωρούσα ομάδα. Εφαρμογή στη σύνθεση χλωροαλκανίων από SOCl 2 και βρωμοαλκανίων από PBr 3. Το χλωριούχο ιόν είναι σχετικά ασθενές πυρηνόφιλο και η αντίστοιχη αντίδραση με HCl είναι αργή. Η μετατροπή των πρωτοταγών αλκοολών προς χλωροαλκάνια γίνεται με SOCl 2 και με μηχανισμό S N 2. Το ΟΗ δεν είναι καλή αποχωρούσα ομάδα. Με τα αντιδραστήρια PBr 3 και SOCl 2, η αποχωρούσα ομάδα είναι τελικά το HOPBr 2 και το SO 2 αντίστοιχα.

63 Αντιδράσεις δευτεροταγών αλκοολών με SOCl 2 Πολικός διαλύτης (πυριδίνη): Σχηματισμός ενδιάμεσου θειώδους εστέρα. Μηχανισμός S N 2 με αναστροφή της στερεοχημικής απεικόνισης. Μη πολικός διαλύτης (π.χ. βενζόλιο): Σχηματισμός ενδιάμεσου θειώδους εστέρα. Μηχανισμός S N i (ενδομοριακή πυρηνόφιλη υποκατάσταση από την εμπρόσθια πλευρά) με διατήρηση της στερεοχημικής απεικόνισης.

64 Αντιδράσεις δευτεροταγών αλκοολών με PBr 3 Με χρήση PBr 3 ή SOCl 2, η ομάδα ΟΗ μετατρέπεται σε καλή αποχωρούσα ομάδα, και οι δευτεροταγείς αλκοόλες (όπως και οι πρωτοταγείς) δίνουν τα αντίστοιχα χλωροαλκάνια ή βρωμοαλκάνια μέσω υποκατάστασης S N 2. Παρατηρείται αναστροφή της απεικόνισης του αλκοολικού άνθρακα των ασύμμετρων αλκοολών

65 Εστέρες από αλκοόλες Σουλφονικοί αλκυλεστέρες Η υποκατάσταση των σουλφονικών ομάδων με αλογονούχα ιόντα (Cl, Br, Ι ) δίνει εύκολα τα αντίστοιχα αλογονοαλκάνια. Οι σουλφονικοί αλκυλεστέρες επιτρέπουν επιπλέον την υποκατάσταση του ΟΗ από οποιοδήποτε καλό πυρηνόφιλο.

66 Στερεοχημικές επιπτώσεις των αντιδράσεων S N 2 των αλκοολών Διπλή αναστροφή κατά Walden. Το προϊόν διατηρεί την ίδια απόλυτη στερεοχημεία με την αρχική αλκοόλη. Διάσπαση μόνο του δεσμού Ο Η (ο δεσμόςc O παραμένει άθικτος) κατά τον σχηματισμό του τοσυλεστέρα. Μέσω του SN 2 μηχανισμού παρατηρείται μία μόνο αναστροφή.

67 Οξείδωση των αλκοολών Πρωτοταγής αλκοόλη Αλδεΰδη Καρβοξυλικό οξύ Πρωτοταγής αλκοόλη Κετόνη

68 Οξείδωση πρωτοταγών αλκοολών: Οξειδώνονται προς αλδεΰδες ή οξέα Οξείδωση προς οξέα Συνήθη οξειδωτικά: KMnO 4, CrO 3, Na 2 Cr 2 O 7 Οξειδωτικό: Αντιδραστήριο Jones (CrO 3 σε υδατικό διάλυμα H 2 SO 4 )

69 Μηχανισμός οξείδωσης

70 Οξείδωση πρωτοταγών αλκοολών προς αλδεΰδες Μηχανισμός οξείδωσης

71 Οξείδωση δευτεροταγών αλκοολών: Οξειδώνονται προς κετόνες Για ευαίσθητες αλκοόλες χρησιμοποιείται το PCC Τεστοστερόνη 4 Ανδροστενο 3,17 διόνη

72 Προστασία αλκοολικού υδροξυλίου Σκοπιμότητα της προστασίας: H ασυμβατότητα μιας προϋπάρχουσας ομάδας σε μια επιχειρούμενη αντίδραση. Διαδικασία (α) Εισαγωγή της προστατευτικής ομάδας. (β) Εκτέλεση της επιθυμητής αντίδρασης. (γ) Απομάκρυνση της προστατευτικής ομάδας

73 Προστασία αλκοολικού υδροξυλίου Σχηματισμός τριμεθυλοσιλυλαιθέρων: TMS Cl παρουσία πυριδίνης

74 Σχηματισμός τριμεθυλοσιλυλαιθέρων Αντιδράσεις τύπου SN 2 σε τριτοταγή υποστρώματα με πυρίτιο σε αντίθεση με τα αντίστοιχα ανθρακούχα υποστρώματα όπου επικρατούν αντιδράσεις SN 1 Βραχύτεροι δεσμοί. Οάνθρακαςείναι περισσότερο παρεμποδισμένος Μακρύτεροι δεσμοί. Το πυρίτιο είναι λιγότερο παρεμποδισμένο Απομάκρυνση της προστατευτικής ομάδας

75 Συνθετικό πλάνο για αντίδραση Grignard παρουσία αλκοολικού υδροξυλίου

76 Φασματοσκοπικές ιδιότητες των αλκοολών Φασματοσκοπία IR Δόνηση τάσης δεσμού Ο Η αλκοολών φαινολών Υγρό Πυκνό διάλυμα Αραιό διάλυμα

77 Φασματοσκοπία IR Φασματοσκοπικές ιδιότητες των αλκοολών

78 Φασματοσκοπικές ιδιότητες των αλκοολών Φασματοσκοπία IR

79 Φασματοσκοπικές ιδιότητες των αλκοολών Φασματοσκοπία NMR 24,4 δ 35,5 δ 69,5 δ 25,9 δ 3,5 4,5 δ Δεν παρατηρείται σύξευξη με τα γειτονικά πρωτόνια λόγω ταχύτατης ανταλλαγής με τα όξινα υδρογόνα διαφόρων προσμίξεων Ανταλλαγή υδρογόνου του ΟΗ με δευτέριο

80 1 H NMR CH 3 OH CH 3 CH3 +37 o C -65 o C OH OH

81 Φάσμα 1 Η NMR της1 προπανόλης

82 Φασματοσκοπικές ιδιότητες των αλκοολών Φασματοσκοπία MS Δύο κύριοι τύποι θραυσματοποίησης: άλφα σχάση και απόσπαση νερού

83 Kαρβοκατιόντα σταθεροποιούμενα με συντονισμό Καρβοκατιόντα με γειτονικό ετεροάτομο: + R Z CH 2 + R Z CH 2 Ζ = Ν, O, S (αμίνες, αιθέρες κλπ) + + R O CH 2 CH 3 R O CH 2 + CH 3 + R O CH 2

84 Φάσμα MS της 1 βουτανόλης

85 Θειόλες Είναι τα θειούχα ανάλογα των αλκοολών. Ονομασία: κατάληξη θειόλη αντί όλη. ΗομάδαSH ονομάζεται σουλφύδρυλο ή μέρκαπτο Χαρακτηριστική δυσάρεστη οσμή. Προσθήκη στο φυσικό αέριο για εντοπισμό των διαρροών. SH SH Οσμηρά συστατικά των εκκριμάτων του ασβού

86 Φυσικές ιδιότητες των θειολών Οι θειόλες είναι ισχυρότερα οξέα από το νερό Η πόλωση του δεσμού S H των θειολών είναι σχετικά μικρότερη αυτής του δεσμού Ο Η των αλκοολών. Τα σημεία ζέσεως των θειολών ομοιάζουν περισσότερο με αυτά των αντίστοιχων αλογονοαλκανίων και είναι πολύ μικρότερα από αυτά των αντίστοιχων αλκοολών.

87 Παρασκευές θειολών Μικρή απόδοση εκτός αν χρησιμοποιηθεί μεγάλη περίσσεια πυρηνόφιλου. Λόγω του έντονου πυρηνόφιλου χαρακτήρα της η θειόλη αντιδρά με το αλκυλαλογονίδιο προς σχηματισμό συμμετρικού σουλφιδίου RSR.

88 Παρασκευές θειολών Χρησιμοποιείται σαν πυρηνόφιλο η θειουρία (NH 2 ) 2 C=S. Τοτελικόπροϊόν προκύπτει με υδρόλυση του ισοθειουρονικού άλατος Θειουρία (NH 2 ) 2 C=S : Iσχυρότατο καρκινογόνο

89 Ιδιότητες των θειολών Οι θειόλες οξειδώνονται διαφορετικά από τις αλκοόλες και δίνουν δισουλφίδια RSSR. Αντίδραση αντιστρεπτή. Με αναγωγή τα δισουλφίδια δίνουν πάλι θειόλες. Οξείδωση Αναγωγή

90 Σύνδεση αλυσίδων αμινοξέων με δισουλφιδικές γέφυρες Τα δισουλφίδια σταθεροποιούν την τρισδιάστατη δομή των πρωτεϊνών (ενζύμων). Η βιοκατάλυση γίνεται έτσι πιο αποτελεσματική και εκλεκτική. Κυστεϊνη : H 2 NCH(SH)COOH

91 Ασκήσεις 1. Σχεδιάστε τις δομές των ακόλουθων αλκοολών: (α) (S) 3 μεθυλο 3 εξανόλη, (β) trans 2 βρωμοκυκλοπεντανόλη, (γ) 3 (1 μεθυλαιθυλο) 2 εξανόλη, (δ) 2 αιθυλο 2 βουτεν 1 όλη, (ε) 3 κυκλοεξεν 1 όλη 2. Ονομάστε τις ακόλουθες αλκοόλες σύμφωνα με το σύστημα IUPAC. Σημειώστε τη στερεοχημεία, αν υπάρχει, και χαρακτηρίστε τις αλκοόλες ως πρωτοταγείς, δευτεροταγείς ή τριτοταγείς. 3. Εξηγείστε τη μείωση του σημείου ζέσεως των παρακάτω ισομερών αλκολών με τέσσερα άτομα άνθρακα καθώς αυξάνεται η υποκατάσταση: 1 βουτανόλη (σ.ζ. 117,5 ο C), 2 βουτανόλη (σ.ζ. 99,5 ο C), 2 μεθυλο 2 προπανόλη (σ.ζ. 82,2 ο C). 4. Γιατί η p νιτροβενζυλική αλκοόλη είναι πιο όξινη από βενζυλική αλκοόλη; 5. Ποιες από τις ακόλουθες βάσεις είναι αρκετά ισχυρές ώστε να αποπρωτονιώσουν τη μεθανόλη (pk a = 15,5); Οι pk a δίνονται σε παρένθεση. (i) BuLi (50), (ii) CH 3 CO 2 Na (4,7), (iii) LiN( i Pr) 2 (LDA, 40)i (v) KH (38), (v) CH 3 SNa (10).

92 6. Κατατάξτε τις ενώσεις σε κάθε ομάδα κατά σειρά ελαττούμενης οξύτητας. (i) CH 3 CHClCH 2 OH, CH 3 CHBrCH 2 OH, BrCH 2 CH 2 CH 2 OH (ii) CH 3 CCl 2 CH 2 OH, CCl 3 CH 2 OH, (CH 3 ) 2 CClCH 2 OH (iii) (CH 3 ) 2 CHOH, (CF 3 ) 2 CHOH, (CCl 3 ) 2 CHOH 7. Ποια πλευρά της παρακάτω αντίδρασης ισορροπίας ευνοείται; Υποθέστε ισομοριακές συγκεντρώσεις πρώτων υλών. (pk a Μe 3 CΟΗ= 18, (pk a ΜeΟΗ = 15,5). 8. Προβλέψτε τα προϊόντα των ακόλουθων αντιδράσεων (και σχολιάστε τη στερεοχημεία τους):

93 9. Να συμπληρωθούν τα αντιδραστήρια στις παρακάτω αντιδράσεις: 10. Σχεδιάστε τα αναμενόμενα προϊόντα αναγωγής των ακόλουθων καρβονυλικών ενώσεων με NaBH 4. (Προσέξτε τη στερεοϊσομέρεια)

94 11. Συμπληρώστε τα προϊόντα των ακόλουθων αντιδράσεων: 12. Από την αντίδραση του 1,4 διβρωμοβουτανίου με 2 eq Mg προκύπτει η ένωση Α. Η αντίδραση της ένωσης Α με 2 eq CH 3 CHO (και κατεργασία με Η 3 Ο + ) δίνει την ένωση Β, με μοριακό τύπο C 8 H 18 O 2. Ποιες είναι οι δομές των Α και Β; 13. Προτείνετε αποτελεσματικές συνθέσειςγιαταακόλουθαπροϊόντααπόπρώτες ύλες που περιέχουν το πολύ μέχρι τέσσερα άτομα άνθρακα. 14. Πώς μπορείτε να παρασκευάσετε D από ; 15. Πώς θα μετατρέψετε την CD 3 OH στην πλήρως δευτεριωμένη ένωση CD 3 OD;

95 16. Γράψτε ένα σχήμα για τη μετατροπή του (CH 3 ) 2 CHBr σε (CH 3 ) 2 CHCH 2 OH. 17. Γράψτε τα προϊόντα των αντιδράσεων: i) CH 3 CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 Mg, Et 2 O D 2 O Cl ii) Cl Li, Et 2 O O 18. Ποια προϊόντα σχηματίζονται από την αφυδάτωση των παρακάτω αλκοολών με POCl 3 / πυριδίνη; Ποιοείναιτοκύριοπροϊόν; i) CH 3 CH 2 CH(OH)CH(CH 3 ) 2 ii) trans 2 μεθυλοκυκλοεξανόλη iii) cis 2 μεθυλοκυκλοεξανόλη 19. Προτείνετε μηχανισμούς για τους ακόλουθους μετασχηματισμούς: i) Me Me C Me OH CHMe H 2 SO 4 (Me) 2 C C(Me) 2 + H 2 O ii) Me Me C OH Me Me OH H 3 O + Me C C(Me) 3 O + H 2 O (Πινακολική μετάθεση)

96 20. Η αφυδάτωση με όξινη κατάλυση της δίνει και. Προτείνετε μηχανισμό που να ερμηνεύει το σχηματισμό των προϊόντων. 21. Οι αξονικές ΟΗ ομάδες οξειδώνονται ταχύτερα από τις ισημερινές. Ποια οξειδώνεται ταχύτερα, η cis 4 tert βουτυλοκυκλοεξανόλη ή η trans 4 tertβουτυλοκυκλοεξανόλη; 22. Με μοναδική οργανική πρώτη ύλη την να συνθέσετε 23. Προτείνετε τρεις διαφορετικές συνθέσεις της 2 μεθυλο 2 εξανόλης ξεκινώντας κάθε φορά με μία από τις ακόλουθες πρώτες ύλες. Χρησιμοποιείστε όσα άλλα αντιδραστήρια και όσα στάδια θέλετε. 24. Η αντίδραση της 4 υδροξυκυκλοεξανόνης με 1 eq MeMgBr δεν δίνει κανένα από τα αναμενόμενα προϊόντα προσθήκης, ενώ η κατεργασία με με περίσσεια αντιδραστηρίου Grignard δίνει σε καλή απόδοση 1 μεθυλο 1,4 κυκλοεξανοδιόλη. Εξηγείστε. 25. Πώς θα παρασκευάζατε (α) (R) 2 χλωροοκτάνιο και (β) (R) 2 οκτανόλη από την (S) 2 οκτανόλη;

97 26. Γράψτε τα προϊόντα των αντιδράσεων. Σχολιάστε τη στερεοχημεία. 27. Γράψτε το κύριο προϊόν κάθε μιας αλληλουχίας. 28. Συμπληρώστε τις αντιδράσεις. 29. Γράψτε τη σύνθεση κάθε μιας από τις ακόλουθες καρβονυλικές ενώσεις από τις αντίστοιχες αλκοόλες.

98 Ασκήσεις από McMurry: Άσκηση Άσκηση Άσκηση Άσκηση Άσκηση Άσκηση και Άσκηση Άσκηση Άσκηση Άσκηση Άσκηση Άσκηση