Addizione nucleofila

In chimica organica, una reazione di addizione nucleofila è una reazione di addizione dove in un composto chimico un legame pi greco è rimosso tramite la formazione di due nuovi legami covalenti per aggiunta di un nucleofilo.

Le reazioni di addizione si limitano ai composti chimici con atomi con legami multipli:

Molecole con legami multipli carbonio - alogeno/ossigeno/zolfo/azoto (detti eteroatomi) come i carbonili, le immine o i nitrili
Molecole con legame doppi o tripli carbonio - carbonio

Addizione a legami doppi carbonio - eteroatomo[modifica | modifica wikitesto]

Le reazioni di addizione di un nucleofilo ad un legame doppio carbonio - eteroatomo come C=O o C=N - presentano una vasta varietà. Questi legami sono estremamente polari (grande differenza di elettronegatività) e l'atomo di carbonio porta una carica parzialmente positiva. Questo rappresenta il bersaglio preferito di un nucleofilo, che attacca seguendo l'angolo di Bürgi-Dunitz.

YH + R₁R₂C=O → YR₁R₂CH-O^- + H⁺ → YR₁R₂CH-OH

Questo tipo di reazione è anche chiamata addizione 1,2 nucleofila. La stereochimica di questo tipo di attacchi nucleofili favorisce la produzione di racemi (miscele 1:1 dei due enantiomeri possibili, come ad esempio nel caso dell'acido tartarico). Reazioni di addizione di questo tipo sono numerose. Con un composto carbonile come elettrofilo, il nucleofilo può essere:

acqua per idratazione in un gemdiolo
un alcool per la formazione di un acetale
un idruro per riduzione in un alcool
un'ammina alifatica in un immina
un'ammina aromatica in una base di Schiff
un nucleofilo organometallico in una reazione mediante reattivi di Grignard o la correlata reazione di Barbier

Con altri elettofili:

idrolisi di un nitrile in un'ammide o acido carbossilico
addizione di un alcool in un isocianato per formare uretano

Il gruppo nitrile è un elettrofilo nella reazione di Blaise con nucleofili e alcoli nella reazione di Pinner.

Addizione a legami doppi carbonio - carbonio[modifica | modifica wikitesto]

Y-Z + -C=C- → Y-C-C-Z

La forza trainante di questa reazione è la formazione di un nucleofilo Y^- che crea un legame covalente con un sistema -C=C- carente di elettroni insaturo (fase 1). La carica negativa di Y è trasferita al legame carbonio - carbonio.

Fase (1) Y^- + -C=C(X)-Z → Y-C-C(X)^--

Nella fase 2 il carbanione caricato negativamente si combina con Z che è carente di elettroni per formare un secondo legame covalente.

Fase (2) Y-C-C(X)^-- + Z → Y-C-C(X)-Z

I normali alcheni non sono suscettibili di attacchi nucleofili (legame apolare). Lo stirene reagisce con il sale sodico del toluene a dare l'1,3-difenilpropano ^[1] tramite il carbanione intermedio:

Ph-CH₃ + Na → Ph-CH₂^- + NaH

Ph-C=CH₂ + Ph-CH₂^- → Ph-CH₂CH₂CH₂-Ph

Quando X è il gruppo carbonile come C=O o COOR (R è un alchile) o il gruppo nitrile (CN), la reazione è una reazione di addizione coniugata. Il gruppo X aiuta a stabilizzare la carica negativa dell'atomo di carbono per induzione.

Alcheni perfluorurati (ossia con tutti gli atomi di idrogeno sostituiti da fluoro) sono altamente soggetti all'addizione nucleofila.