Tema - valutazione prova tra pari (4)
D4) Illustrare le reazioni di eliminazione dimolecolare E2
Le reazioni di eliminazione dimolecolare portano la sigla E2 dove la E sta per
eliminazione e il numero 2 sta per secondo ordine, dato che la reazione
presenta un solo stadio.
Si tratta di reazione di eliminazione, con meccanismo E2, quando si ha
intenzione di far reagire una base forte con alogenuro alchilico il quale
presenta però un atomo di idrogeno legato ad un atomo di carbonio
confinante a quello presente nell’ alogeno, la posizione di questi atomi
permette di affermare che l’alogenuro alchilico in questione abbia gli idrogeni
in posizione β. Dichiarato ciò, è possibile confermare che ci sarà una
reazione di eliminazione che porterà alla formazione di un alchene.
La rezione prende il nome di β eliminazione quando il protone viene perso dal
carbonio in posizione beta rispetto all’alogeno.
Quest’immagine rappresenta una β eliminazione:
La reazione di eliminazione ha una velocità la quale dipende dalla rottura dei
legami C-H e C-X ed anche dalla formazione, nello stesso tempo, di un
doppio legame carbonio-carbonio. Dipende inoltre dalla concentrazione sia
dell’alogenuro alchilico che dalla base, seguendo la reazione:
v= k [alogenuro] [base]
Si può anche affermare che si verifica una trans-eliminazione, ciò avviene
quando sia i legami H ed i legami X, posizionati sullo stesso piano
(coplanare), vengono eliminati e inoltre quando entrambi i legami C formano il
doppio legame.
Nella seguente immagine viene illustrata una trans-eliminazione:
Le rezioni di eliminazione con meccanismo E2, utilizzando una base forte ad
una elevata temperatura messa in un solvente non acquoso, si ottengono se
vengono adoperati i reagenti ed i solventi citati in seguito: idrossido di sodio
in glicole dietilenico, t-butilato di potassio in t-butanolo, idrossido di potassio
in metanolo, ed infine la sodioammide.
In una reazione E2 i due atomi di carbonio presi in considerazione, che
danno vita al doppio legame, modificano la loro ibridazione da sp3 a sp2.
Questo permette ai sostituenti che sono legati ai due atomi di carbonio di
essere separati non più da un angolo di misurazione 109.5° ma bensì da un
angolo di ampiezza maggiore cioe 120°, in questo modo vengono
avvantaggiati i sostituenti più grandi. Se poi si prende in considerazione che
un doppio legame è reso stabile da sostituenti alchilici per iperconiugazione,
in chimica organica questo termine sta a significare che vi è interazione tra gli
elettroni di un legame sigma e l’orbitale vuoto p non legato con un obitare π
riempito, questa interazione è importante perché rende il sistema più stabile,
l’iperconiugazione può fornire stabilità anche a un carbocatione avente gli
elettroni che formano il legame π posizionati in β al carbonio con carica
positiva, la reattività della E2 segue l’ordine sottostante:
terziario > secondario > primario > metilico
I sistemi più sostituiti hanno la caratteristica di andare incontro ad
un’eliminazione E2 in maniera più rapida.
L’eliminazione dimolecolare E2 è dunque favorita da:
1)Basi forti
2)Substrati terzari e secondari
3)Gruppi uscenti deboli
La rezione che si sta trattando deve inoltre rispondere ad una richiesta
stereochimica, in quanto il gruppo uscente e l’ idrogeno devono occupare
posizioni opposte (-anti) in modo da ritrovarsi sullo stesso piano del legame π
che si formerà successivamente.
Nel momento in cui l’ eliminazione in questione conduca alla sintesi di diversi
isomeri, l’orientamento dell’ eliminazione E2 (direzione) è detta selettiva. Così
come per l’ eliminazione E1 anche quella E2 è regioselettiva cioè, come
afferma la regola di Zaitsev l’alchene che si forma in maggiore quantità è
quello derivante dalla sottrazione dell’idrogeno dal carbonio β legato al
numero minore di idrogeni. In altre parole, l’idrogeno che viene allontanato è
quello legato al carbonio in β che ha meno idrogeni è quindi quello più
sostituito. Questo significa che il sistema è maggiormente stabile.
Infine è possibile affermare che la rezione di eliminazione E2 è detta anche
stereoselettiva cioè si ha la formazione prevalentemente di stereoisomeri
trans piuttosto che di stereoisomeri cis.
