QUIZ DI "CHIMICA ORGANICA" - NAZIONALI CATEGORIA B

La preferenzialità dell'acetilazione sul gruppo NH₂ rispetto a quello OH nella reazione del p-amminofenolo con anidride acetica può essere spiegata considerando la natura nucleofila dei gruppi.

La reazione di acetilazione avviene tramite un meccanismo di sostituzione nucleofila, in cui un nucleofilo attacca un elettrofilo. Nel caso della reazione del p-amminofenolo, il nucleofilo può essere sia il gruppo NH₂ (amminico) che il gruppo OH (idrossilico).

La preferenzialità per l'acetilazione del gruppo NH₂ può essere attribuita principalmente a due fattori:

1. Nucleofilia maggiore del gruppo amminico (NH₂): L'azoto è meno elettronegativo dell'ossigeno, il che lo rende più nucleofilo. La densità elettronica maggiore sull'atomo di azoto rende il gruppo amminico più suscettibile ad agire come nucleofilo, attaccando l'elettrofilo (il carbonile dell'anidride acetica) nella reazione di acetilazione.
2. Elettrofilicità dell'anidride acetica: L'anidride acetica agisce come elettrofilo nella reazione, poiché il carbonile (C=O) è suscettibile di attacco nucleofilo. Tuttavia, la sua elettrofilicità è tale che il gruppo amminico risulta essere un nucleofilo più efficace rispetto al gruppo idrossilico, portando a una maggiore probabilità di acetilazione sul gruppo NH₂.

Quindi, la scelta C ("per la maggior nucleofilicità del gruppo amminico") è corretta. Questa preferenza per l'acetilazione del gruppo amminico è importante nella sintesi del paracetamolo.

La spiegazione della variazione di basicità delle ammine primarie, secondarie e terziarie in fase gassosa e in soluzione acquosa coinvolge la stabilità del catione ammonio che si forma quando la specie cattura un protone (H⁺). Vediamo una spiegazione più dettagliata:

In fase gassosa:
Nelle ammine in fase gassosa, la basicità aumenta passando dalle ammine primarie alle terziarie (NH₂R < NHR₂ < NR₃) a causa dell'effetto elettron-donatore dei gruppi alchilici. Gli alchili sono donatori di elettroni per l'azoto, aumentando la densità elettronica sull'atomo di azoto. Questo rende più facile la cattura di un protone, aumentando la basicità.

In soluzione acquosa:
In soluzione acquosa, la situazione cambia. Le ammine terziarie risultano essere meno basiche delle ammine primarie, e la spiegazione corretta è la seguente:

• Risposta B: In soluzione, i tre gruppi alchilici legati all'atomo di azoto nelle ammine terziarie interferiscono con la solvatazione del catione trialchilammonio che si forma durante il processo di cattura del protone. Questo ostacola la formazione del guscio di solvatazione, poiché gli alchili rendono meno accessibile l'atomo di azoto alla solvatazione da parte delle molecole d'acqua. La solvatazione è essenziale per la stabilità del catione, e quindi, se interferisce, la basicità diminuisce.

Quindi, in soluzione, non c'è un'inversione dell'effetto induttivo dei gruppi alchilici, né una modifica di ibridazione dell'atomo di azoto o una facilità di ossidazione delle ammine terziarie, ma piuttosto un'interferenza con la solvatazione che influisce sulla stabilità del catione ammonio.

La risposta esatta è la C (5 isomeri costituzionali), e la spiegazione si basa sulla struttura degli alcani, che è una classe di idrocarburi a catena aperta. Gli alcani seguono la formula generale C_nH_2n+2. Quindi, per un composto con la formula molecolare C₆H₁₄, n = 6.

Per individuare gli isomeri costituzionali (o strutturali) di un alcano, puoi iniziare disegnando la catena lineare di carboni, che avrebbe 6 atomi di carbonio in questo caso. Successivamente, puoi trovare isomeri modificando la posizione di legame di un carbonio per creare nuove catene o strutture. In questo processo, puoi ottenere 5 isomeri di struttura diversa per C₆H₁₄:

1. Esiste un alcano con una catena continua di 6 atomi di carbonio.
2. Puoi ottenere un isomero spostando un atomo di carbonio in modo che ci siano 5 atomi di carbonio nella catena principale e un gruppo metile (CH₃) appeso al sesto carbonio.
3. Spostando due atomi di carbonio, puoi ottenere una catena di 4 atomi di carbonio con due gruppi metile appesi ai carboni rimanenti.
4. Spostando tre atomi di carbonio, otterrai una catena di 3 atomi di carbonio con tre gruppi metile.
5. Infine, spostando quattro atomi di carbonio, puoi ottenere un isomero con una catena di 2 atomi di carbonio e quattro gruppi metile.

Quindi, ci sono 5 isomeri costituzionali diversi con la formula molecolare C₆H₁₄.