REACTIEMECHANISMEN

oorspronkelijk van; https://knowt.com/flashcards/b72e52b9-5670-40cf-b245-85f2c5fc27f9

• (HALOGEEN)ALKANEN

alkanen

• weinig reactief, zeer stabiel op zichzelf

• enige mogelijke reactie;

  • radicalaire halogenering

alkaan → halogeenalkaan

• radicalaire halogenering

  • Cl₂ of Br₂

  • hν

‎

• Hammond postulaat — bij vorming C° geldt;

  • Cl₂ exotherm (lage E_a)

    • reactiever, minder selectief → mengsel

  • Br₂ endotherm (hoge E_a)

    • trager, selectiever → meest gesubstitueerde

alkeen → halogeenalkaan

• elektrofiele additie

  • hydrohalogenering

  • + HX

    ‎

• Markovnikov

halogeenalkaan → alkeen

• dehydrohalogenatie

  • H onttrokken van β-koolstof

  • Zaitsev; meest gesubstitueerde alkeen gevormd

    = H wordt onttrokken waar minste H’s zijn

  • dubbele binding gevormd

    ‎

• E2; 1° / 2° hak + SB

• E1; 3° hak + ZB

halogeenalkaan → organometaal

• 2 mogelijkheden;

  • + 2× Li → organolithium

  • + Mg → Grignard

    ‎

• organonatrium bereiding (zie verder);

  • eindstandig alkyn + NaNH₂

• reactiviteit (ΔEN)

  • C-Na > C-Li > C-Mg

• ALKENEN

alkenen

• allylische bromering

• ozonisatie

• epoxidatie

• elektrofiele additie — let op mogelijke shift!!

  • katalytische hydrogenering

  • halogenering (in H₂O)

  • hydrohalogenering

  • hydroboratie

  • hydratatie

alkeen → Br op alkeen

• allylische/benzyllische bromering

  • + NBS in CCl₄

  • hν

‎

• opm; let steeds op resonantiestructuren

• opm; waarom allylische positie?

  • allylische radicalen gestabiliseerd door resonantie

  • C–H heeft lagere bindingsdissociatie energie

alkeen → (form)aldehyde/keton

• ozonisatie

  • + O₃

  • + Zn in CH₃COOH/H₂O

‎

• opm; wordt vaak gevolgd door oxidatie en daarom ook wel oxidatieve splitsing genoemd

  • (form)aldehyde → carbonzuur

alkeen → epoxide

• epoxidatie

  • e^- -rijk; + R-CO-O-OH in CH₂Cl₂

  • e^- -arm; + ^-OH / H₂O₂ in CH₃OH

‎

• opm; zure hydrolyse epoxide

  • + H₃O⁺ → vicinaal diol

  • anti-additie

alkeen → alkaan

• katalytische hydrogenering

  • + H₂

  • katalysator; PtO₂ of Pd/C

  • syn-additie, vanwege katalysator

alkeen → vicinaal dihalogeenalkaan

• halogenering

  • + X₂

  • anti-additie, vanwege grote halogenen

alkeen → halohydrine

• halogenering in water

  • + X₂

  • bromonium-ion + H₂O

    ‎

  • anti-additie, vanwege grote halogenen

  • competitie tussen H₂O en X

  • halogeen komt op plaats waar H

    zou komen volgens Markovnikov

alkeen → hydroboraan → alcohol

• hydroboratie + oxidatie

  • +BH₃ / THF

  • +OH^- / H₂O₂

    ‎

  • syn-additie

  • anti-Markovnikov!!!

alkeen → alcohol

• kwik/zuurgekatalyseerde hydratatie

  • + H₂O

  • katalysator; Hg(OAc)₂ of H₃O⁺

‎

• mechanisme kwikgekatalyseerd;

  • dubbele binding valt aan op Hg → ^-OAc = LG

  • aanval H₂O op mercuronium ion + deprotonatie

  • laatste stap niet volledig gekend

    • + NaBH₄ → alc + Hg

• ALCOHOLEN

alcohol → alkeen

• dehydratatie

  • vaak eerst protonering OH → H₂O = LG

  • vaak ook verhoogde temperatuur (Δ)

    ‎

• E2; 1° / 2° alc + SB

• E1; 3° alc + ZB

alcohol → alkoxide

• zuur/base reactie

alcohol → halogeenalkaan

• substitutie

  • + HCl / HBr / HI

‎

• 1° → SN2

• 2° → SN2 / SN1

• 3° → SN1

1° alcohol → aldehyde

• oxidatie

2° alcohol → keton

• oxidatie

• ALKYNEN

alkyn

• deprotonering eindstandige alkynen

• elektrofiele additie

  • katalytische hydrogenering

  • +2X₂, +2HX …

  • hydroboratie

  • kwik/zuurgekatalyseerde hydratatie

eindstandig alkyn → nucleofiel

• alkyn kan niet reageren tenzij het omgezet wordt in een nucleofiel, hiervoor is sterke base nodig;

  • + NaNH₂

  • + nBuLi

  • + LDA

alkyn → alkeen → alkaan

• katalytische hydrogenering

  • + H₂

  • syn-additie

  ‎

• volledige reductie; alkyn → alkaan

  katalysator; PtO₂ of Pd/C

  ‎‎

• partiële reductie; alkyn → alkeen

  katalysator; Lindlar

intern/eindstandig alkyn → enol → aldehyde/keton

• hydroboratie + oxidatie

  • +BH₃ / THF

  • +OH^- / H₂O₂

    ‎

• sterische hinder; BH₃ niet 3× reageren

• anti-Markovnikov én syn-additie!!!

  • eindstandig → aldehyde

  • intern → keton

intern/eindstandig alkyn → enol → keton

• kwik/zuurgekatalyseerde hydratatie

  • + H₂O

  • katalysatoren; HgSO₄ en H₂SO₄

    ‎

• Markovnikov

  • eindstandig → één product

  • intern én C’en gelijk gesubstitueerd → mengsel

• NITRIL

bereiding nitril

• SN2

  • RX + NaCN → RCN + NaX

‎

• bij reacties met nitril;

  • nucleofiele aanval op C (δ⁺)

  • e^- verspringen naar N (δ^-)

nitril → amide → carbonzuur

• zure hydrolyse

  • + SZ

  • + H₂O

nitril → amine

• reductie

nitril → aldehyde

• reductie

nitril → imine anion → keton

• nucleofiele additie

  • + R-Mg-X

‎

• zure hydrolyse

  • + SZ

  • + H₂O

• ALDEHYDES

• KETONEN

aldehyde/keton → alcohol

• via Grignardreagens

• via reductie

aldehyde/keton → alcohol — Grignardreagens

• nucleofiele additie

  • + R-Mg-X

‎

• formaldehyde → 1° alc

• aldehyde → 2° alc

• keton → 3° alc

aldehyde/keton → alcohol — reductie

• reductie

  • + LiAlH₄ of NaBH₄

‎

• aldehyde → 1° alc

• keton → 2° alc

aldehyde/keton → cyanohydrine

• nucleofiele additie

  • + HCN

aldehyde/keton → imine/enamine

• nucleofiele additie + dehydratatie

  • + R - NH₂ = 1° amine → imine

  • + R₂ - NH = 2° amine → enamine

‎

• PAD - PED mechanisme

  • protonatie, additie, deprotonatie

  • protonatie, eliminatie, deprotonatie

aldehyde/keton → (hemi-)acetal

• nucleofiele additie + nucleofiele substitutie

  • + R-OH

‎

• PAD - PEAD mechanisme

  • protonatie, additie, deprotonatie

  • protonatie, eliminatie, additie, deprotonatie

aldehyde/keton → alkaan

• Wolff-Kishner reductie

  • + N₂H₄

  • + KOH

‎

• opm; vgm niet te kennen

aldehyde/keton → alkeen

• Wittig reactie

  • + (Ph)₃P⁺ - ^-CR₂ = fosforylide

‎

• bereiding fosforylide

  • SN2; trifenylfosfine ((Ph)₃P:) + H₃C-X

    • P⁺

  • deprotonatie met BuLi (butyllithium)

    • C^-

aldehyde/keton → hydraat

• nucleofiele additie

  • + H₂O

  • kan zowel zuur als base gekatalyseerd;

    • zuur; PAD

    • base; AP

‎

• hydraat kunnen we oxideren tot carbonzuur

  met Jones reagens; CrO₃ in H₂SO₄

aldehyde/keton → aldol = β-hydroxy aldehyde/keton

• aldolcondensatie

  • OH^- neemt H van α-koolstof

  • elektronen vallen aan op carbonyl andere = nieuwe C-C binding gevormd

  • protonatie tot OH

aldolcondensatie — opmerkingen

• dehydratatie aldol → enal/enon = α,β-onverzadigd aldehyde/keton

  • in praktijk steeds base gekatalyseerd

  • OH^- neemt H van α-koolstof

  • e^- verspringen, ^-OH als LG

‎

• intramoleculaire aldolreactie

  • 2 carbonylgroepen op één molecule

  • steeds meest stabiele ring gevormd

enol → keton

• keto-enol tautomerie

  • base gekatalyseerd

  • zuur gekatalyseerd

base gekatalyseerd

• keton → enol

• enol → keton

zuur gekatalyseerd

• keton → enol

• enol → keton

• CARBONZUUR & DERIVATEN

reactiviteit — zie ook 3.12

halogeenalkaan → carbonzuur

• 2 mogelijkheden;

  • vorming Grignard + CO₂

  • vorming nitril → amide → carbonzuur

alkylbenzeen → carbonzuur

• oxidatie

  • vb. KMnO₄

alkeen → carbonzuur

• oxidatieve splitsing

  • + KMnO₄ en +H₃O⁺

  • + O₃ en +H₂O₂

  ‎

• opm; enkel voor alkenen met min. 1× vinyllisch H

  • indien niet kan je alleen ketonen vekrijgen

  • enkel aldehydes kunnen omgezet worden in carbonzuur

1° alcohol → aldehyde → carbonzuur

• oxidatie

carbonzuur → zuurchloride

• + SOCl₂

  ‎

• je verkrijgt op einde;

  • zuurchloride + SO₂ + Cl^-

2× carbonzuur → zuuranhydride

• dehydratatie

carbonzuur → ester

• 2 mogelijkheden;

  • Fischer-esterificatie; + R-OH

  • SN2; vorming carboxylaat + 1° halogeenalkaan

carbonzuur → amide

• eerst omzetting naar zuurchloride!!

• aminolyse

  • + NH₃

zuurchloride → carbonzuur

• hydrolyse

  • + H₂O

zuurchloride → ester

• alcoholyse

  • + R-OH

zuurchloride → amide

• aminolyse

  • + NH₃

zuurchloride → aldehyde → 1° alcohol

• partiële reductie; zuurchloride → aldehyde

  • reductor; DIBAH

    ‎

• volledige reductie; zuurchloride → 1° alc

  • reductor; LiAlH₄

zuurchloride → keton → 3° alcohol

• partiële omzetting tot keton

  • + R₂CuLi

    • RX + 2× Li → RLi + XLi

    • 2× RLi + CuI → R₂CuLi + LiI

      ‎

• volledige omzetting tot alc

  • + 2× Grignardreagens

    • RX + Mg → RMgX

zuurchloride → zuuranhydride

• + carboxylaat

zuuranhydride → 2× carbonzuur

• hydrolyse

  • + H₂O

zuuranhydride → ester

• alcoholyse

  • + R-OH

zuuranhydride → amide

• aminolyse

  • + NH₃

ester → ester

• omestering

  • + R-OH

ester → carbonzuur

• zure hydrolyse — volledig reversibel

  • + SZ

  • + H₂O

‎

• opm; dit is omgekeerd van Fischer

  • je verkrijgt dus carbonzuur + alc

  • HOR (alc) = LG

ester → carboxylaat

• basische hydrolyse = verzeping — irreversibel

  • + SB

  • + H₂O

‎

• je verkrijg een carbonzuur, maar ^-OR = LG

  • valt niet aan als nucleofiel, want te zwak

  • neemt H op v/d OH-groep v/h carbonzuur

  • uiteindelijk verkrijg je dus carboxylaat!!

ester → amide

• aminolyse

  • + NH₃

ester → aldehyde → 1° alcohol

• partiële reductie; ester → aldehyde

  • reductor; DIBAH

    ‎

• volledige reductie; ester → 1° alc

  • reductor; LiAlH₄

ester → keton → 3° alcohol

• + 2× Grignardreagens

amide → amide met N^-

• zuur/base reactie

  • + SB

amide → amine

• reductie

  • + LiAlH₄

amide → carbonzuur → carboxylaat

• uitzonderlijke reactie, want;

  • carbonzuur minder stabiel dan amide

  • maar uiteindelijke product, nl. carboxylaat

    is nog stabieler dan amide

  • dus reactie gaat door

‎

• zure hydrolyse

  • + SZ

  • + H₂O

• SPECIALE MECHANISMEN

malonester + halogeenalkaan → carbonzuur

• Malonester synthese

  • ^-OEt valt aan op zure H’s op α-positie

  • aanval vrij ep op halogeenalkaan

  • zure hydrolyse ester; OEt → OH

  • decarboxylatie; Δ

  • keto-enol tautomerie

acetylazijnester + halogeenalkaan → methylketon

• acetylazijnester synthese

  • ^-OEt valt aan op zure H’s op α-positie

  • aanval vrij ep op halogeenalkaan

  • zure hydrolyse ester; OEt → OH

  • decarboxylering; Δ

  • keto-enol tautomerie

aldehyde/keton → aldol

• aldolcondensatie

  • 2× aldehyde/keton → β-hydroxy aldehyde/keton = aldol

    ‎‎

• mechanisme;

  • OH neemt H op van α-koolstof

  • vrij ep valt aan op koolstof carbonyl v/e andere molecule

  • O^- neemt H op van H₂O

aldol → enon

• volgt onmiddellijk na aldolreactie, want ^-OH neemt uit zichzelf meest zure H (v/d α-positie) op

  • vrij ep verspringt → dubbele binding

  • OH wordt uitgestoten als LG (basisch milieu)

    ‎

• opm;

  • aldol = β-hydroxy aldehyde/keton

  • enon = α,β-onverzadigd aldehyde/keton

• ester + ester → β-ketoester

• ester + keton → β-diketon

• Claisen condensatie

  • (1,05 eq) ^-OEt neemt H van α-koolstof

  • elektronen vallen aan op carbonyl ester

  • OEt verlaat molecule als LG

  • reactie gaat verder!!

    • EtO^- neemt zure H v/d α-positie tss carbonylgroepen → EtOH + enolaatanion

    • zure opwerking enolaatanion

‎‎

• intramoleculaire Claisen condensatie = Dieckmann cyclisatie

enolaat + α,β-onerzadigd carbonyl → 1,5-dicarbonyl

• Michael additie

  • donor = enolaat

  • acceptor = α,β-onerzadigd carbonyl

‎

• donor is best zwakke base, want

  • aanval op β-positie

  • niet direct op carbonyl

enolaat + α,β-onerzadigd carbonyl → 1,5-dicarbonyl → ring

• Robinsonannelatie

  • Michael additie + intramoleculaire aldolcondensatie

• REDUCTIE

• OXIDATIE

reductie & oxidatie

• reductie

  • = stijging e^- densiteit

  • minder C-O, meer C-H

    ‎

• oxidatie

  • = daling e^- densiteit

  • minder C-H, meer C-O

reductie

• alkenen, alkynen

  • katalytische hydrogenering

• aldehyde, ketonen

  • NaBH₄

• ester, carbonzuur, zuurchloride

  • LiAlH₄ of DIBAH

katalytische hydrogenering — alkenen, alkynen

• + H₂

• syn-additie

  ‎

• volledige reductie

  katalysator; PtO₂ of Pd/C

  • alkeen → alkaan

  • alkyn → alkeen → alkaan

  ‎

• partiële reductie

  katalysator; Lindlar

  • alkyn → alkeen

NaBH4 / ether — aldehyden, ketonen

• aldehyde → 1° alc

• keton → 2° alc

LiAlH₄ / ether — ester, carbonzuur, zuurchloride

• ester/carbonzuur/zuurchloride/zuuranhydride → aldehyde → 1° alc

  • 1^e stap = reductie

  • 2^e stap = zure opwerking

DIBAH / tolueen — ester, zuurchloride

• partiële reductie

  ester, zuurchloride → aldehyde

reductie & oxidatie — samengevat

• 1° alc ⇄ aldehyde ⇄ carbonzuur(derivaten)

• 2° alc ⇄ keton

CARBOHYDRATEN

monosacharide (hemiacetaal) → glycoside (acetaal)

• glycosidevorming

  • PEAD mechanisme

  • protonatie, eliminatie, additie, deprotonatie

monosaccharide → alditol

• reductie

aldose → aldonzuur/aldarzuur

• oxidatie