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-