6.15 : Reazioni di eliminazione

Un nucleofilo può reagire con un alogenuro alchilico per dare il prodotto di sostituzione spostando l'alogeno. Oppure può funzionare come base per dare il prodotto di eliminazione mediante deprotonazione del carbonio vicino per formare un alchene. In una reazione di eliminazione, il substrato perde due gruppi di atomi di carbonio adiacenti formando almeno un legame π. Il carbonio attaccato all'alogeno è chiamato carbonio α, mentre il carbonio adiacente è chiamato carbonio β; quindi, queste reazioni sono chiamate reazioni di eliminazione β o reazioni di eliminazione 1,2.

Il nucleofilo agisce come una base di Lewis donando una coppia di elettroni ad un protone. Le basi comuni utilizzate per promuovere le reazioni di eliminazione includono idrossidi (OH⁻), alcossidi (OR⁻) e ammidi (NH₂⁻). In presenza di una base forte, l'alogenuro alchilico perde un protone dal carbonio β e l'alogeno dal carbonio α, consentendo la formazione di un legame π tra i due atomi di carbonio.

Meccanismo delle reazioni di eliminazione

Le reazioni di eliminazione si verificano comunemente tramite i meccanismi E2 o E1. Il meccanismo E2 avviene in un unico passaggio concertato: l'estrazione dell'idrogeno β da parte della base è accompagnata dalla scissione del legame carbonio α-alogeno. Pertanto, la reazione E2 procede attraverso uno stato di transizione.

La reazione E1 avviene in due fasi. Innanzitutto, l'alogenuro alchilico subisce la ionizzazione formando un carbocatione intermedio e uno ione alogenuro. Successivamente, la deprotonazione del carbocatione da parte della base dà luogo ad un legame π. Pertanto, nelle reazioni E1, l'intermedio carbocationico si forma attraverso uno stato di transizione ed esiste un secondo stato di transizione per la fase di deprotonazione.

Regio- e stereoselettività

Quando l'alogenuro alchilico ha due diversi carboni β, la reazione di eliminazione può produrre più di un alchene. In questi casi, si osserva generalmente l'alchene più sostituito (e più stabile), noto come prodotto di Zaitsev. Tuttavia, in alcuni casi, si ottiene l'alchene meno sostituito (prodotto di Hofmann). La scelta della base gioca un ruolo importante nel decidere quale prodotto regioselettivo si formerà. Le reazioni di eliminazione favoriscono anche la formazione di trans-alcheni rispetto agli isomeri cis, rendendoli stereoselettivi.