1
Molekulska Pregradjivanja
2
1. Pregradjivanje na elektronomosiromasenom atomu
2. Slobodni radikali i anionska pregradjivanja
3
Pregradjivanje na elektronomosiromasenom atomu
• Migracija prema karbokationu• Sklonost migraciji i pinakolno
pregradjivanje• Stereohemija• Migracija prema karbenu• Migracija prema N• Migracija prema O• Migracija sa bora
4
• U vecini organskih reakcija zbivaju se promjene funkcionalnih grupa, dok kosturmolekula ostaje nepromijenjen
• Ponekad se funkcionalne grupe seleunutar molekula I mjenjaju se ugljikovikosturi. Takve transformacije su nazvanemolekulskim pregradjivanjima
5
• U najpoznatijim vrstama pregradnji grupa se seli unutar molekule, s jednog atoma nadrugi.
A B
M
A B
M
6
Pregradjivanje na ElektronomOsiromasenom Atomu
• Migracija grupe sa jednog atoma na drugielektronom osiromaseni atom jenajuobicajenija vrsta molekulskogpregradjivanja
• Atom sa kojeg pocinje migracija-ishodiste migracije i Atom prema kojem se krece grupa koja migrira- cilj migracije obicno su u susjedstvu, tj. Preovladavaju 1,2-migracije.
7
Elektronom osiromaseni atom
prema kojem migrira neka skupina :
• moze imati naboj
• moze biti i elektricki neutralan
8
Tipicne 1,2-pregradnjeC C
M
C C
M
C C
M
C CM
C
M
N LL C N M
C
M
O LL C O M
B
M
z LL B Mz
+ +
..
..
..
- :-
..
..
:-
..
..
..
+
:-
9
Tipicne 1,2-pregradnje
C C
M
C C
M
+ +
10
Tipicne 1,2-pregradnje
C C
M
C CM
..
11
Tipicne 1,2-pregradnje
C
M
N LL C N M
..
..
- :- ..
12
Tipicne 1,2-pregradnje
C
M
O LL C O M
..
..
: ..
..
+
13
Migracija prema karbokationu
Wagner-Meerweinova pregradnja
• Nastajanje stabilnijeg produkta kada se karbokation moze prevesti u stabilniji ion
1,2-pomakom susjedne grupe.
• Te se migracije prema elektronom osiromasenom C opcenito nazivaju Wagner-Meerweinova pregradnje
14
15
Dehidratacija alkohola
• Nastajanje alkena –podlijeze premijestanju u cilju nastajanja stabilnijeg produkta
• 3,3-dimetil-2-butanol
3,3 dimetil-1-buten(3%)
2,3 dimetil-2-buten(64%)
2,3 dimetil-1-buten(33%)
16
Sklonost Migraciji i Pinakolno Pregradjivanje
• Dehidratacija pinakola(1,2-diola) predstavlja najranije primjere molekulskih pregradnji
• Pri obradi pinakola kiselinom gubi se jedan mol H2O i dobiva keton ili aldehid s pregradjenom strukturom
• Pinakolno pregradjivanje zapocinje nastajanjem karbokationa, nakon koga slijedi migracija alkil ili aril skupine, ili hidrida
17
Pinakolno Pregradjivanje
2,3-dimetil-2,3-butandiol 3,3-dimetil-2-butanon
18
Semipinakolna Pregradnja
• Dezaminacija α-amino-alkohola vodi do reakcije koja podsjeca na pinakolnu pregradnju -semipinakolna pregradnja
• Nitritna kiselina upotrebljava se za stvaranje alkandiazonijum-iona, koji lako gubi N i daje medjuprodukt karbokation.Takodjer nastaju aldehidi ili ketoni
• Ovim se pregradjivanjem mogu povecati ili smanjiti srednje veliki prstenovi
(Pine, molekulske pregradnje)
19
20
21
• Pinakolno pregradjivanje se koristilo kao model za proucavanje karakteristika migracija prema karbokationu
• Kada pinakol sa dvije razlicite grupe na karbinolnom atomu C reagira sa kiselinom, brzine migracija mogu biti razlicite, to sutzv. sklonosti za migracije
22
• Migraciji su sklonije grupe sa atomima bogatijim elektronima (jer se u toku migriranja krece grupa sa svojim veznim elektronima prema osiromasenom sredistu)
23
• Npr. Ako imamo na C atomu CH3OC6H4
(anisil, p-metoksi fenil) i C6H5(fenil) grupu?
• Migraciji je sklonija anisil-grupa jer CH3O(metoksi grupa) povecava gustocu elektrona aromatskog prstena
24
Nesimetricni pinakol
• OH skupina redovito odlazi sa onog atoma C koji ce stvoriti stabilniji karbokation
• Smjer pregradnje je uveliko odredjen relativnom lakocom odlazenja OH grupe
25
• U pregradnji se ne mora nuzno seliti grupa sa najvecom sklonoscu ka migraciji
• Sklonost ka migraciji opcenito slijedi naprijed spomenuti poredak, ali, prava usporedba zavisi:
- Stvarnoj reakciji
- Uslovima reakcije
26
Primjer: • p-anisil seli u pinakolnom pregradjivanju
500 puta brze od fenila• U semipinakolnom pregradjivanju α-
amino-alkohola samo 1,5 put brze.To se pripisuje plinovitom nitrogenu kao bolje odlazecoj skupini od H2O, tz. da karbokationi cak ni u tim vrlo srodnim reakcijama ne moraju biti identicni.
27
Stereohemija
Zavisi od:
• Prostornih ili konformacijskim faktora
• Vremenskom slijedu procesa cijepanja i stvaranja veza
28
• Pretpostavlja se da se u vecini Wagner-Meerweinovih pregradjivanja izlazeca grupa otcjepljuje prije migracije, pa da konfiguracija na cilju migracije ovisi o trajnosti kationa-medjuprodukta.
29
Primjer:• U toku pregradnje opticki aktivnog 2-metil-1,2-
butandiola karbokation zbog spore migracije hidrida ima dovoljno vremena za rotaciju.Dobiva se racemski produkt.
• U analognoj pregradnji, koju zapocinje dezaminacija, mnogo brza reakcija dovodi doznacajne (odredjeni procenat, npr.30%) inverzije konfiguracije (dokazano izotopom obiljezena skupina).
30
ZADATAK
Šta će biti glavni produkt pri obradi svakog od ovih diola sa sulfatnom kiselinom?
a. 1-fenil-1,2-etandiol
b. 1,1,2-trifenil-1,2-propandiol
c. 1,2-propandiol
d. 1,1-di-p-anisil-2-p-nitrofenil-2-fenil-1,2-etandiol.anisil, p-metoksi fenil
31
Rješenje zadatka pod a.
1-fenil-1,2-etandiol i sulfatna kiselina
C6H5CH2CHO
-Fenilna grupa stabilizira intermedijarni
kation.
-Dolazi do migracije hidrid-iona.
32
Rješenje zadatka pob b.
• 1,1,2-trifenil-1,2-propandiol i sulfatna kiselina
• Dvije fenilne grupe stabiliziraju intermedijarni kation.
• Fenilna grupa migrira bolje nego metilna.
(C6H5)3CCCH3
O
33
Rješenje zadatka pob c.
1,2-propandiol i sulfatna kiselina
- Metilna grupa stabilizira kation.
- Migrira hidridni ion.
CH3CH2CHO
34
Rješenje zadatka pob c.
1,1-di-p-anisil-2-p-nitrofenil-2-fenil-1,2-etandiol i sulfatna kiselina
p-NO2C6H4CC(C6H4OCH3-p)2
C6H5
O
- p-anisilna grupa stabilizira kation- Fenilna grupa migrira bolje nego p-NO2C6H4-