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Organic Chemistry 4th Edition
Paula Yurkanis Bruice
Delocalizzazione degli elettroni e
risonanza
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Elettroni Localizzati contro elettroni delocalizzati
localized electrons
localized electrons
delocalized electrons
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Benzene• è una molecola PLANARE
• Ha sei identici legami C-C
• Ogni elettrone π è condiviso tra tutti i sei carboni
• Gli elettroni π si dicono DELOCALIZZATI
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Idrocarburi aromaticiOrbitali molecolari del benzene Regola di Huckel
i composti aromatici devono avere
4n + 2 elettroni π
Gli elettroni π sono delocalizzati su tutto l’anello
Formule di risonanza: si ha risonanza quando una molecola può essere rappresentata da due o più strutture ad energia simile che si differenziano solo per la disposizione degli elettroni
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Formule di risonanza e ibridi di risonanza
Le formule di risonanza sono immaginarie, ma l’ibrido di risonanza è reale: è ciò che si osserva
sperimentalmente
Formula di risonanza Formula di risonanza
Ibrido di risonanza
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Gli elettroni π non possono essere delocalizzati in una molecola non
planare
Non c’è sovrapposizione
perchè gli orbitali non sono paralleli: non si può formare
il legame π
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Disegnare le formule di risonanza
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Regole per disegnare le formule di risonanza
1. Solo gli elettroni si muovono
2. Solo gli elettroni π e i doppietti solitari (di non legame) si muovono
3. Il numero totale di elettroni nella molecola non deve cambiare
4. Il numero di elettroni accoppiati e spaiati non deve cambiare
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Gli elettroni si possono muovere in uno dei seguenti modi:
1. Gli elettroni π si muovono verso una carica positiva o verso un legame π
2. Le coppie solitarie di elettroni si muovono verso i legami π
3. Il singolo elettrone di non legame (radicale) si muove verso i legami π
4. Gli elettroni si muovono verso i carboni sp2 , mai verso i carboni sp3
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Le diverse formule di risonanza si ottengono muovendo le coppie di elettroni verso le cariche positive:
ibrido di risonanza
ibrido di risonanza
ibrido di risonanza
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Il movimento di elettroni π verso un legame π
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Il movimento di una coppia di elettroni di non legame verso un legame π
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Strutture di risonanza per il radicale allilico e benzilico
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La differenza tra elettroni localizzati e delocalizzati
Un carbonio sp3 non può ricevere elettroni
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Un carbonio sp3 non può ricevere elettroni
an sp3 hybridized carboncannot accept electrons
delocalized electrons
localized electrons
Un carbonio sp3 non può ricevere elettroni
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Le strutture di risonanza con separazione di carica sono meno stabili
più stabile
ugualmente stabili
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Gli elettroni si muovono sempre verso l’atomo più elettronegativo
Formula di risonanza ottenuta muovendo gli elettroni π lontano
dall’atomo più elettronegativo
Formula di risonanza ottenuta muovendo gli elettroni π verso
l’atomo più elettronegativo
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S e non c’è altro modo di muovere gli elettroni,
perchè la DELOCALIZZAZIONE DEGLI ELETTRONI rende la molecola più stabile
muovere gli elettroni lontano dall’atomo più elettronegativo è meglio che non muoverli affatto:
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Energia di risonanza• La delocalizzazione degli elettroni conferisce un’extra stabilizzazione alla molecola
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Benzene è stabilizzato dalla delocalizzazione degli elettroni π
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Ricapitolando...
• Più è stabile una struttura di risonanza, più contribuisce all’ibrido di risonanza
• Più strutture di risonanza relativamente stabili esistono, maggiore è l’energia di stabilizzazione della molecola per risonanza
• Più le strutture di risonanza si equivalgono, maggiore è l’energia di stabilizzazione della molecola per risonanza
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Cationi stabilizzati per risonanza
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Stabilità relative dei cationi allilici e benzilici
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Stabilità Relative dei Carbocationi
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Stabilità Relative dei Radicali
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Perchè RCO2H è più acido di ROH?
L’attrazione elettronica da parte dell’ossigeno con doppio legame diminuisce la densità di elettroni dell’ossigeno carico negativamente, stabilizzando la base coniugata (lo ione carbossilato)
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Aumenta l’energia di risonanza della base coniugata
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Acidità del fenolo
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Acidità dell’anilina protonata
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La nomenclatura dei derivati del benzene è simile a quella usata per i sistemi ciclici saturi.
In presenza di più sostituenti la loro posizione è indicata con i numeri
Si possono anche usare i prefissi
orto- (o-) sostituenti adiacentimeta- (m-) sostituenti distanziati da un atomo di Cpara- (p-) sostituenti contrapposti
1
23
4
56
Idrocarburi aromatici: nomenclatura
Cl
Cl
o-diclorobenzene m-diclorobenzene p-diclorobenzene
1,2-diclorobenzene
Cl
Cl Cl
Cl
Cl
Cl
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Alcuni derivati del benzene hanno nomi tradizionali. Tra questi i più importanti sono:
Il benzene è la molecola aromatica più semplice; sistemi più complessi possono essere visti come degli anelli benzenici “fusi”. Queste molecole sono dette composti aromatici ad anelli condensati
Idrocarburi aromatici: nomenclatura
Quando il benzene funge da sostituente è detto gruppo fenile.
CH3CH3
CH3
metilbenzene(toluene)
1,4-dimetilbenzene(para-xilene)
naftalene antracene fenantrene
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