CHIMICA ORGANICA (completa), Sbobinature di Chimica Organica

Scarica CHIMICA ORGANICA (completa) e più Sbobinature in PDF di Chimica Organica solo su Docsity! CHIMICA ORGANICA La chimica organica si occupa delle caratteristiche chimiche e fisiche dei composti organici, cioè quelli costituiti da atomi di carbonio. All’interno dei composti organici, oltre l’atomo di carbonio, troviamo l’idrogeno, ossigeno e l’azoto. Ad essi potrebbero legarsi Na, K, Mg, Ca, Mn, Fe, Co (ad esempio, la vitamina B12 ha un atomo di cobalto al centro), Cu, Zn (insieme a Fe, sono fondamentali nella gestione dell’omeostasi), P, Cl, S (metionina e cisteina, detossificanti e antiossidanti), I (nella tiroide e i suoi ormoni). • Caratteristiche del carbonio Il carbonio è un elemento del secondo periodo e quarto gruppo. Presenta la capacità di formare legami C-C molto stabili. Possiede un valore medio di elettronegatività (2,5) che gli permette di condividere elettroni in legami covalenti omopolari molto stabili. Ha un piccolo raggio atomico, per cui riesce a formare anche legami multipli senza problemi di ingombro elettronico. È costituito dalla configurazione elettronica s2p2, ma l’unico composto la cui struttura è compatibile con questa configurazione è il monossido di carbonio CO. In tutti gli altri composti il carbonio è costituito dalla configurazione s1p3, dovuta al salto elettronico (IBRIDAZIONE) di un elettrone che passa dall’orbitale s all’orbitale p. Quindi con questa configurazione il carbonio può effettuare 4 legami che, a seconda del tipo di ibridazione, possono essere: legami 𝝈, tipici degli orbitali ibridi; legami 𝝅, tipici degli orbitali p non ibridati (sono legami deboli). Inoltre, si distinguono tre tipi di ibridazione: - Ibridazione sp3: un orbitale s e tre orbitali p vengono ibridati formando 4 orbitali isoenergetici, che danno origine a 4 legami 𝜎. Gli orbitali sono disposti a 109,5° formando una struttura tetraedrica. Questa ibridazione è tipica degli alcani. - Ibridazione sp2: un orbitale s e due orbitali p vengono ibridati, mentre un orbitale p rimane non ibridato. Da questa ibridazione si formano 3 legami 𝜎 e un legame 𝜋. Gli orbitali ibridi sono disposti a 120° formando una struttura planare e l’orbitale p è perpendicolare al piano degli orbitali sp2. Questa ibridazione è tipica degli alcheni dove è presente almeno un doppio legame (formato da un legame 𝜎 e un legame 𝜋). - Ibridazione sp: un orbitale s e un orbitale p vengono ibridati, mentre due orbitali p rimangono non ibridati. Da questa ibridazione si formano due legami 𝜎 e due legami 𝜋. Gli orbitali ibridi sono disposti a 180° formando una struttura planare. Questa ibridazione è tipica degli alchini dove è presente almeno un triplo legame (formato da un legame 𝜎 e due legami 𝜋). Secondo la teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion), gli elettroni si dispongono negli orbitali di legame in maniera tale da distribuirsi il più possibile nello spazio, per minimizzare le forze di repulsione e raggiungere l’equilibrio. Non contribuiscono alla geometria della molecola solo i doppietti di elettroni impegnati nei legami, ma anche e soprattutto quelli liberi. ISOMERIA Il fenomeno dell’isomeria spiega perché in natura esistono tantissimi composti organici differenti. Infatti esistono composti, definite isomeri, che hanno stessa formula molecolare ma differiscono per la formula di struttura. Possiamo distinguere due tipi principali di isomeria: 1. Isomeria strutturale dipende dalla differente sequenza degli atomi nella molecola. Esistono: - isomeri di catena, che differiscono per l’ordine diverso con cui gli atomi di C sono legati nella catena carboniosa, - isomeri di posizione, che differiscono per la posizione di gruppi funzionali o legami multipli - isomeri di gruppo funzionale che differiscono per il gruppo funzionale 2. Stereoisomeria dipende dalla disposizione nello spazio degli atomi all’interno della molecola, che ne variano anche la forma. Può essere: - Conformazionale quando è possibile un’interconversione degli isomeri per rotazione intorno ad un legame. Esistono due configurazioni limite: sfalsata, in cui i sostituenti si dispongono quanto più distanti possibile ed è quella più stabile; eclissata, in cui i sostituenti sono vicini ed è energicamente sfavorita. - Configurazionale quando non è possibile un’interconversione e i gruppi sono bloccati nella loro disposizione spaziale. Questa a sua volta si suddivide in: - Isomeria geometrica in cui i composti differiscono per la disposizione spaziale di atomi o gruppi di atomi rispetto ad un doppio legame C-C. Gli isomeri vengono definiti cis se i gruppi funzionali sono dallo stesso lato del piano della Gli alcani con struttura ciclica prendono il nome di CICLOALCANI e hanno formula generale CnH2n. Per quanto riguarda la nomenclatura si utilizza il prefisso ciclo- e il suffisso -ano. Quando sono formati da più di quattro atomi di carbonio, possono assumere particolari conformazioni, molto spesso “a sedia” o “a barca” (la prima è più stabile). ALCHENI Sono idrocarburi insaturi, cioè contengono almeno un doppio legame, e hanno formula generale CnH2n. La nomenclatura è data dal nome dell’alcano corrispondente con la desinenza -ene. Gli atomi di carbonio coinvolti nel doppio legame presentano ibridazione sp2. Il doppio legame, in particolare, è costituito da un legame 𝜎 e un legame 𝜋. Da ciò deriva che attorno agli atomi di carbonio uniti mediante il doppio legame la rotazione è impedita. Ciò comporta il manifestarsi dell’isomeria geometrica. Nel caso in cui all’interno di una molecola ci siano più doppi legami: - se i legami sono in successione vengono definiti cumulati - se i legami sono intervallati da un legame semplice vengono definiti coniugati - se i legami sono intervallati da più di un legame semplice vengono definiti isolati La presenza di un doppio legame conferisce agli alcheni una particolare reattività, in quanto gli elettroni del legame 𝜋 sono un punto di attacco per i reattivi elettrofili. La principale reazione a cui vanno incontro è la reazione di addizione elettrofila, in cui avviene la rottura del doppio legame e la sostituzione con due legami semplici per aggiunta di reagenti quali: alogeni, acidi, acqua, idrogeno. La reazione avviene in due passaggi: - Passaggio lento: avviene in ambiente leggermente acido, quindi in presenza di H+. L’idrogenione funziona da elettrofilo, favorendo la rottura del doppio legame e la formazione del carbocatione (atomo di C con carica positiva). - Passaggio veloce: il carbocatione si lega con il componente negativo. Questa reazione segue la regola di Markovnikov: quando un alchene di struttura asimmetrica si combina con un reagente asimmetrico, la parte positiva del reagente che si attacca al carbonio del doppio legame che è legato al maggior numero di atomi di idrogeno, mentre la parte negativa si lega al carbonio del doppio legame più povero di idrogeno. A seconda del tipo di reagente abbiamo diverse reazioni di addizione: - Idrogenazione (riduzione): per addizione di idrogeno si ottiene l’alcano corrispondente. È catalizzata da enzimi definiti deidrogenasi. - Idratazione: per addizione di acqua si ottiene un alcol. Questo tipo di reazione è frequente nel nostro metabolismo. - Idroalogenazione: per addizione di un acido si ottiene un alogenuro alchilico. - Alogenazione: per addizione di un alogeno. Se vicino al doppio legame c’è un carbonio terziario, come nel 3-metil-1-butene, il carbocatione 2° che si forma può subire una trasposizione 1, 2 di idruro per trasformarsi in un carbocatione 3° (più stabile del 2°). In questo caso si ottengono due prodotti in quantità circa uguali. Es.: il 3-metil-1-butene porta alla formazione del 3-metil-2-butanolo e del 2-metil-2-butanolo. 1. Passaggio lento: il 3-metil-1-butene, in presenza di ione H+, subisce la rottura del doppio legame e H+ si lega al carbonio legato a più atomi di H producendo un carbocatione 2°. 2. Passaggio veloce: il carbocatione 2° subisce un’idratazione e, successivamente, viene eliminato uno ione H+. In questo modo si forma il 3-metil-2-butanolo. 3. Il carbocatione 2° subisce una trasposizione 1,2 dell’atomo di H legato al carbonio terziario, in questo modo si forma un carbocatione 3° più stabile. 4. Il carbocatione 3° subisce un’idratazione e poi l’eliminazione di uno ione H+, formando il 2- metil-2-butanolo. Un’altra reazione a cui vanno incontro è l’addizione radicalica che avviene in presenza di perossidi (ROOR) e luce o calore. Questa reazione non segue la regola di Markovnikov perché non si forma il carbocatione intermedio. ALCHINI Sono idrocarburi insaturi contenenti almeno un triplo legame C-C, quindi questi ultimi hanno ibridazione sp. Il triplo legame è costituito da un legame 𝜎 e due legami 𝜋. Anche per gli alchini la rotazione intorno all’asse C-C è impedita a temperatura ordinaria. La nomenclatura si forma dall’alcano corrispondente ma non la desinenza -ino. Le reazioni a cui vanno incontro sono le reazioni di addizione elettrofila ma, dato che i legami 𝜋 sono due possono dare due addizioni consecutive. In particolare, l’addizione di acqua agli alchini genera un alcol vinilico o enolo. Se i reagenti sono asimmetrici, la reazione segue le regole di Markovnikov. ALOGENURI ALCHILICI Sono composti molto attivi che si formano a partire da un idrocarburo per sostituzione di un atomo di idrogeno con uno o più alogeni. Hanno formula generale R-X, e prendono il nome dell’idrocarburo preceduto dal nome dell’alogeno, indicandone anche la posizione. Quindi avremo: - Fluoruri alchilici R-F - Cloruri alchilici R-Cl - Bromuri alchilici R-Br FENOLI Sono composti formati da un anello aromatico al quale si lega un gruppo OH. Sono più acidi rispetto agli alcoli corrispondenti, questo perché hanno la possibilità di delocalizzare la carica negativa dell’anione sull’anello aromatico. Le reazioni a cui vanno incontro sono: - Sostituzione elettrofila sull’anello aromatico: un atomo di H viene sostituito da gruppi alchilici (alchilazione), alogeni (alogenazione), azoto (nitrazione) o zolfo (solfonazione). - Ossidazione. Viene utilizzata nella respirazione cellulare dal coenzima Q, che attraverso un ciclo di ossidazione e riduzione traporta gli elettroni dell’ossigeno. Inoltre, poiché possono delocalizzare e stabilizzare gli elettroni spaiati presenti nei radicali liberi, hanno un forte potere antiossidante. Ad esempio, la vitamina E e i polifenoli (contenuti nelle piante). TIOLI o TIOALCOLI Sono composti simili agli alcoli ma l’ossigeno è sostituito dallo zolfo, a formare il gruppo sulfidrilico. Hanno formula generale R-SH e hanno lo stesso nome degli alcoli corrispondenti ma con il suffisso -tiolo. La reazione a cui vanno incontro è la reazione di ossidazione in cui viene ossidato lo zolfo. Per ossidazione di due molecole di tiolo si forma il disolfuro (o ponte disolfuro). Un esempio di tiolo è la cisteina, un amminoacido, che formando un ponte disolfuro con un’altra cisteina stabilizza la struttura tridimensionale della proteina. Inoltre, è il precursore del glutatione, un potente antiossidante presente all’interno delle cellule. N-acetil-cisteina è il principio attivo di farmaci mucolitici, in quanto il gruppo tiolico libero dell’acetilcisteina è in grado di scindere i ponti disolfuro responsabili dell’aggregazione delle proteine contenute nel muco. ETERI Sono composti organici costituiti da un atomo di ossigeno legato a due gruppi alchilici. Hanno formula generale R-O-R’ e vengono definiti simmetrici o asimmetrici, a seconda che i due gruppi siano uguali o diversi. La nomenclatura deriva da quella dei gruppi alchilici con la desinenza -etere. Sono composti poco polari e scarsamente reattivi, poiché il legame etereo è stabile. Si producono utilizzando la sintesi di Williamson, cioè una sostituzione nucleofila tra un alcol, trasformato in alcolato, e un alogenuro alchilico. Possono anche essere ottenuti da una reazione di condensazione tra due alcol, con eliminazione di acqua. Es.: la reazione di condensazione tra due monosaccaridi che, mediante il legame glicosidico, porta alla formazione di un disaccaride. Questa reazione può essere effettuata anche all’inverso. Infatti, in acqua e in presenza di acidi molto forti avviene la reazione di idrolisi dell’etere che porta alla formazione di due molecole di alcol. TIOETERI Sono gli analoghi degli eteri ma contengono un atomo di zolfo al posto dell’atomo di ossigeno. Un importante tioetere è l’amminoacido metionina. ALDEIDI e CHETONI Sono composti organici costituiti dal gruppo carbonilico C=O. Nelle aldeidi il gruppo è su un carbonio primario legato a un atomo di idrogeno e ad un gruppo alchilico, mentre nei chetoni il gruppo si trova su un carbonio secondario legato a due gruppi alchilici. Il nome delle aldeidi si ottiene dal nome dell’alcano corrispondente con il suffisso -ale; il nome dei chetoni si ottiene dal nome dell’alcano corrispondente con il suffisso -one. Esempi sono la formaldeide (si usa per conservare gli organi evitandone la decomposizione), l’acetaldeide e l’acetone (è un solvente ma anche un corpo chetonico). Le aldeidi vengono sintetizzate per ossidazione di alcoli primari e, per fare in modo che l’ossidazione non proceda a formare acidi carbossilici, si utilizzano reagenti a base di cromo. I chetoni, invece, vengono sintetizzati per ossidazione di alcoli secondari. Aldeidi e chetoni sono composti polari poiché il legame C=O è molto polarizzato, per cui il carbonio è soggetto ad attacchi nucleofili. Le principali reazioni sono le addizioni nucleofile, in cui il nucleofilo attacca il carbonio carbonilico formando un intermedio in cui il nucleofilo ha carica positiva e l’ossigeno ha carica negativa. Successivamente l’ossigeno del composto intermedio viene protonato e, infine, si forma un alcol. A seconda del nucleofilo, le reazioni saranno differenti: - Addizione di acqua: porta alla formazione di composti definiti gemdioli (costituiti da due gruppi OH). La reazione può essere catalizzata da acidi o da basi. Nella catalisi acida, il carbonio carbonilico viene protonato formando un composto reattivo (in cui il carbonio carbonilico è un carbocatione). Il composto reagisce con l’acqua, formando un intermedio in cui l’ossigeno dell’acqua lega il carbocatione e, quindi, la carica positiva si sposta sull’ossigeno. Per stabilizzare la carica, l’ossigeno rilascia un H+ formando il diolo geminale. - Addizione di alcoli porta alla formazione dell’emiacetale, che subirà una successiva reazione di sostituzione nucleofila formando l’acetale. La reazione può avvenire sia in presenza di H+, che in assenza poiché l’alcol è debolmente dissociato e quindi può reagire spontaneamente. Nel primo passaggio, il gruppo carbonilico viene protonato in modo da formare un carbocatione, che può reagire con l’alcol. L’ossigeno del gruppo OH reagisce con il carbocatione, per cui la carica positiva si sposta sull’ossigeno che, per essere stabilizzato, - Ione enolato: reagendo con una base (es. OH-), il carbonio in 𝛼viene deprotonato causando la rottura del doppio legame tra carbonio e ossigeno (O assume carica negativa) e la formazione del doppio legame C-C. Questa conversione avviene spontaneamente e può essere catalizzata sia da acidi che da basi. Questo meccanismo prende il nome di tautomeria cheto-enolica, cioè un equilibrio tra la forma chetonica (chetone con H in alfa) ed enolica (cioè l’enolo o lo ione enolato corrispondenti). Successivamente, entrambi i composti intermedi possono reagire con un elettrofilo per formare nuovamente un composto carbonilico, ma sostituito in 𝛼 (viene sostituito H con E+). Quindi l’H in 𝛼 al carbonile è facilmente sostituibile poiché molto reattivo. Una reazione a cui vanno incontro è la reazione aldolica delle enammine, in cui un composto carbonilico reagisce con un’enammina per formare il beta-idrossicarbonile. In particolare, il doppio legame C-C dell’enammina agisce da nucleofilo andando a legare il carbonio carbonilico dell’aldeide (o chetone). In questo modo si forma il doppio legame tra il carbonio e l’azoto, che assume una carica positiva, e si rompe il doppio legame tra il carbonio e l’ossigeno (del gruppo carbonilico), che assume una carica negativa. A questo punto, in presenza di un acido, il protone lega l’ossigeno stabilizzando la carica. Infine, in presenza di acqua, l’azoto viene sostituito dall’ossigeno che forma un gruppo carbonilico. Un’altra reazione a cui vanno incontro è la condensazione aldolica, cioè la reazione tra due composti carbonilici in ambiente basico, con formazione di un composto beta-idrossi carbonilico. In particolare, il composto carbonilico con H in 𝛼 subisce la deprotonazione per mezzo di un gruppo OH- a formare un enolato, in cui il carbonio in 𝛼 ha carica negativa (carboanione) e quindi si comporta da nucleofilo. Il carboanione dell’enolato lega il carbonio carbonilico di un elettrofilo (aldeide o chetone), formando un composto intermedio in cui l’ossigeno ha carica negativa che prende il nome di alcossido. Infine, questo composto viene protonato da una molecola d’acqua, che neutralizza la carica dell’ossigeno, formando un aldolo. Questo tipo di reazioni sono molto frequenti nel metabolismo degli organismi viventi, dove vengono catalizzate da enzimi definiti aldolasi. Le aldolasi sono di due tipi: tipo I che si trovano negli animali e nelle piante maggiori e sfruttano il meccanismo via enammina*; tipo II che si trovano nei batteri e nei funghi e sfruttano il meccanismo enolo/enolato + Zn2+. *Ad esempio, nel processo di glicolisi, l’enzima aldolasi permette la condensazione aldolica tra gliceraldeide-3-fosfato e diidrossiacetonefosfato, per formare il fruttosio 1,6 bisfosfato. Nel primo passaggio si ha la deprotonazione sul carbonio in alfa dell’diidrossiacetonefosfato, che formerà uno ione in cui il carbonio in alfa ha una carica negativa. Quest’ultimo da attacco nucleofilo al carbonio carbonilico della gliceraldeide-3-fosfato, causando la rottura del doppio legame tra carbonio e ossigeno e formando quindi un intermedio in cui l’ossigeno ha carica negativa. Infine, per neutralizzare questa carica, l’ossigeno viene protonato da una molecola d’acqua e si forma il fruttosio-1,6-bifosfato. Un tipo di condensazione aldolica è la condensazione di Claisen, che avviene tra due molecole di estere o tra una di estere e un composto carbonilico in presenza di una base forte, dando origine a un β-chetoestere o a un β-dichetone. Il primo passaggio consiste nella deprotonazione dell'α-idrogeno, ad opera della base, con formazione di uno ione enolato stabilizzato per risonanza. Il carbanione dello ione enolato dà attacco nucleofilo al carbonile dell'estere, producendo l'anione di un semichetale instabile. Successivamente, quest’ultimo per stabilizza la carica elimina un gruppo alcossido formando il dichetone. La carica negativa dell’alcossido, però, influenza il dichetone andando a deprotonare il carbonio in alfa ai due carbonili. Da questa reazione, quindi, si produce un alcol e un dichetone con un carbonione in alfa ai due carbonili. Infine, per neutralizzare la carica del dichetone interviene un acido che protona il composto. Un esempio di condensazione di Claisen è dato dalla condensazione di due molecole di acetil-CoA, un tioestere, per dare l’acetoacetil-CoA. Questo composto è sia il precursore della formazione dei corpi chetonici nel fegato, sia il primo intermedio nella lunga sequenza di reazioni che conduce al colesterolo. Un’altra reazione è l’alchilazione degli ioni enolato con gli alogenuri alchilici ad esempio, un tipo di sostituzione nucleofila, che consiste nell’attacco del carboanione dello ione enolato al carbonio del gruppo alchilico. Un esempio a livello biologico è la metilazione del DNA, cioè il trasferimento di un gruppo metilico su una base azotata. In particolare il CH3 è legato allo zolfo della metionina., che quando viene adenilata causa una destabilizzazione dello zolfo che permette al CH3 di staccarsi ed attaccarsi alla base azotata. Inoltre, i composti carbonilici possono andare incontro a disidratazione formando composti carbonili insaturi. La reazione è catalizzata da acidi o basi che deprotonano il composto carbonilico, con eliminazione d’acqua, e permettono la formazione di doppi legami C-C. Una reazione biologica la troviamo nel Ciclo di Krebs, catalizzata dall’enzima aconitasi, in cui il citrato viene disidratato formando un intermedio, il cis-aconitato che presenta doppio legame C-C, che poi viene idratato formando l’isocitrato (un isomero del citrato). AMMINE Sono derivati dell’ammoniaca NH3 per sostituzione di atomi di H con atomi di C. Vengono suddivise in: - primarie, se legano un solo atomo di C - secondarie se legano due atomi di C - terziarie, se legano tre legami di C e quindi tutti gli idrogeni sono sostituiti Fanno parte di questa categoria le catecolammine, nelle quali il gruppo amminico si presenta come NH3+. Ha un pH alcalino, che porta l’ammina a catturare protoni dall’ambiente. ACIDI CARBOSSILICI Sono caratterizzati dalla presenza del gruppo carbossilico COOH, un gruppo in cui sono presenti contemporaneamente un gruppo carbonilico (C=O) ed un gruppo alcolico (OH). Il nome di un acido carbossilico si ottiene aggiungendo la desinenza -oico al nome dell’alcano corrispondente. Gli acidi carbossilici possono formare legami a idrogeno*, per questo sono solubili in acqua. Di conseguenza hanno punti di ebollizione elevati. La solubilità diminuisce con l’aumentare delle dimensioni della catena carboniosa. *Possono formare legami ad idrogeno con altre molecole o con se stessi, in questo caso formano dei dimeri. Gli acidi carbossilici si dissociano in acqua per formare uno ione carbossilato, il cui nome prende la desinenza -ato. L’acidità è dovuta alla presenza del doppio legame C=O che delocalizza per risonanza la carica negli anioni che si vengono a formare. La carica negativa è egualmente dispersa sui due atomi di ossigeno, quindi ogni atomo di ossigeno dello ione carbossilato ne porta soltanto la metà. Inoltre, la presenza di gruppi elettron-attrattori o elettron-repulsori nella molecola influenza l’acidità, rispettivamente aumentandola o diminuendola. Ad esempio, tra l'acido acetico e gli acidi mono-, di- e tricloroacetico, l'acidità aumenta di 10 000 volte. Questo è dovuto all'effetto induttivo dei gruppi vicini al carbossile; infatti quanto più numerosi sono gli atomi di alogeno, tanto più gli elettroni sono attratti lontano dal carbossilato. Di conseguenza aumenta la dispersione della carica negativa e quindi la stabilizzazione dell’anione dell’acido. L’acidità degli acidi carbossilici consente la formazione di Sali stabili con le basi forti, come NaOH. Una reazione a cui vanno incontro gli acidi carbossilici è l’esterificazione di Fisher. Tra i derivati degli acidi carbossilici abbiamo: AMMIDI Si ottengono per reazione di acidi carbossilici con un’ammina. Quindi, sono derivati di acidi carbossilici per sostituzione del gruppo OH con un gruppo NH2. Inoltre, gli atomi di idrogeno legati all’azoto possono essere sostituiti con gruppi alchilici e allora l’ammide viene definita sostituita. Il nome deriva da quello dell’acido corrispondente mediante la sostituzione del suffisso -oico con - ammide. Fra i derivati carbossilici, le ammidi sono quelle meno reattive. Le ammidi hanno geometria piana e, sebbene il legame carbonio-azoto venga comunemente scritto come legame semplice, la rotazione risulta parzialmente impedita. La risonanza fa si che il legame carbonio-azoto si comporti come legame doppio. Quindi l'azoto, il carbonio carbonilico e gli atomi ad essi legati giacciono sullo stesso piano. Come si può dedurre dalla forma di risonanza dipolare, le ammidi sono composti altamente polari e danno forti interazioni di tipo ponte H. La geometria delle ammidi e la possibilità di instaurare ponti H sono alla base delle strutture secondarie e terziarie di tutte le proteine e quindi delle loro funzioni specifiche. Le ammidi più importanti sono le proteine, cioè catene di aminoacidi uniti tra loro. Il gruppo carbossilico COOH di un AA ed il gruppo aminico NH2 di un altro AA reagiscono formando l’ammide, con un legame denominato peptidico. ESTERI Sono derivati di acidi carbossilici per sostituzione dell’OH con un -OR’. La nomenclatura degli esteri prevede la sostituzione del suffisso -oico dell’acido di partenza con il suffisso -ato seguito dal nome del radicale alchilico dell’alcol. La reazione di sintesi degli esteri è l’esterificazione di Fischer, una reazione di sostituzione nucleofila acilica tra un alcol e un acido carbossilico in presenza di un catalizzatore acido (es. HCl o H2SO4). La sostituzione non è diretta, il processo avviene in due stadi: addizione nucleofila ed eliminazione. Nel primo passaggio si ha la protonazione dell’ossigeno del gruppo carbonilico da parte dell’acido, che assume una carica positiva. Per stabilizzare la carica dell’ossigeno si ha la rottura del doppio legame e il passaggio della carica positiva dall’ossigeno al carbonio, che diventa un carbocatione. Nel secondo passaggio l’alcol, che funge da nucleofilo, attacca il carbocatione assumendo una carica positiva e, per stabilizzare la carica, perde l’idrogeno. Nel terzo passaggio viene protonato indifferentemente uno dei due ossigeni dell’acido carbossilico di partenza, in questo modo l’ossigeno protonato assume una carica positiva e viene eliminato sotto forma di H2O. A questo punto, il carbonio risulta essere legato ad un gruppo OR e mediante un doppio legame ad un gruppo OH, il cui ossigeno ha carica positiva. Quindi il quarto ed ultimo passaggio consiste nella deprotonazione dell’ossigeno per stabilizzare la carica e la formazione del prodotto finale, l’estere. Gli esteri possono andare incontro ad una reazione di idrolisi basica, definita saponificazione in quanto i saponi si ottengono per idrolisi basica dei trigliceridi (esteri formati da tre molecole di acidi grassi con glicerolo). Nel primo passaggio l’estere reagisce con OH- formando un intermedio tetraedrico. Nel secondo passaggio si ha l’espulsione del gruppo uscente, cioè OR-.