Acidi e basi problemi risolti - Parte 4

Ancora esercizi, tutti risolti e spiegati, sulle proprietà acide e basiche, e sul carattere elettrofilo e nucleofilo dei composti organici, in ordine di difficoltà crescente.

Buon lavoro! :)

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ESERCIZIO 1

Disporre le specie di ciascuna delle serie seguenti in ordine di basicità decrescente:

a) CH₃NHCH₃ e CH₃OCH₃

b) NH₂ ^ CH₃^ F ^ OH^

c) (CH₃)₂ N^ e CH₃O^

ESERCIZIO 2

Spiegare perché la piperidina è base più forte della piridina.

ESERCIZIO 3
Indicare i centri elettrofili nelle seguenti molecole e porle in ordine di reattività crescente verso i nucleofili:

ESERCIZIO 4
Indicare l'ordine di pK_a crescente degli ioni anilinio corrispondenti a:

a) anilina 

b) p-nitroanilina 

c) p-toluidina

d) m-nitroanilina 

e) p-cloroanilina



ESERCIZIO 5
Indicare l'ordine di acidità crescente per i seguenti composti (per i composti azotati si consideri il catione corrispondente):

a) piridina 

b) 4-metilpiridina

c) anilina

d) p-nitroanilina

e) toluene

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SOLUZIONI
1.
L'ordine corretto è il seguente:

a) CH₃NHCH₃ è più basico di CH₃OCH₃

b) CH₃^ è più basico di NH₂ ^ ,che lo è più di OH^ , che lo è più di F ^

c) (CH₃)₂ N^ è più basico di CH₃O^

In questo caso conta essenzialmente l'elettronegatività dell'atomo di riferimento.

2.
La piperidina è base più forte perché il doppietto libero dell’azoto si trova in un orbitale sp³ mentre nella piridina il doppietto libero si trova in un orbitale sp². L’orbitale sp², avendo maggior carattere s rispetto all’orbitale sp³ , trattiene maggiormente il doppietto, rendendolo meno disponibile al legame con un protone.


3.



4.
L'ordine corretto di pK_a crescente è il seguente:

c) a) e) d) b)

Anche in questo caso, basta ricordare che la base più forte corrisponderà all'acido coniugato più debole.

Qui il composto di riferimento è sempre un'anilina, sul cui anello variano i sostituenti: dal metile elettrondonatore in c) al cloro in e) ai gruppi nitro, che cambiano la loro influenza sulla basicità dell'azoto a seconda che si trovino in meta d) o in para b) (pK_a = 3,4).

5.
L'ordine di acidità crescente è il seguente:

e) b) a) c) d)

Ovviamente il toluene sarà l'acido più debole: il distacco di un protone comporta la rottura di un legame C-H idrocarburico (pK_a = 41).

Per quanto riguarda le ammine, basta pensare che la base più forte corrisponderà all'acido coniugato più debole.

Quindi la piridina è una base più forte (pK_a = 5,2) dell'anilina (pK_a = 4,6), dove il doppietto dell'azoto è in parte delocalizzato sull'anello aromatico.

Inoltre tra le due piridine, b) è più basica di a), in quanto il metile in posizione 4 si comporta da elettrondonatore verso l'azoto. Tra le due aniline poi, c) è più basica di d), in quanto il nitrogruppo in 4 si comporta da elettronattrattore.

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