Grazie alla reazione di Wittig puoi sintetizzare un alchene. Quale? Quello che preferisci, ti basterà scegliere in modo accurato i reagenti di partenza (come ti mostrerò tra pochissimo). Ovviamente, ti parlerò (e toccherai con mano) anche il meccanismo di reazione…

Sei pronto per vedere la reazione che valse il Premio Nobel per la Chimica a Georg Wittig (nel 1979)?

Iniziamo subito!

Come prevedere il prodotto finale

Ho creato uno schemino molto interessante. Immagina di svegliarti la mattina con la voglia di sintetizzare il 2-metil-1-pentene. Come procedi? Dividi la molecola in due, tagliandola dove si trova il doppio legame (proprio come nell’ozonolisi). Adesso, devi trasformare uno dei due pezzi in un composto carbonilico (aldeide o chetone) e l’altro in un alogenuro alchilico.

 

Oppure, detto tra due amici al bar: ad uno fai fare il doppio legame con l’ossigeno, all’altro aggiungi un idrogeno ed un alogeno (Br, Cl, ecc).

Schema per capire con quali reagenti creare un prodotto nella reazione di Wittig

Come vedi, hai 2 possibilità per sintetizzare il 2-metil-1-pentene. La prima possibilità è quella di utilizzare la formaldeide (IUPAC: metanale) ed il 2-bromopentano. Mentre la seconda possibilità consiste nell’utilizzare il bromometano ed un 2-pentanone. Quale è meglio utilizzare? In linea generale la seconda opzione, perché meno è sostituito il carbonio che lega l’alogeno e meglio è, visto che uno dei passaggi del meccanismo di reazione prevede un’SN2.

 

Formazione dell’Ilide del Fosforo

La prima cosa da fare è quella di preparare l’ilide del fosforo (anche chiamata reagente di Wittig). Cos’è un Ilide? Si tratta di un composto che ha una carica positiva ed una negativa in atomi adiacenti.

 

Ma andiamo per gradi. La prima cosa da fare è quella di far reagire l’alogenuro alchilico (in questo caso, visto che devo preparare il 2-metil-1-pentene utilizzerò il bromometano) con un composto chiamato trifenilfosfina ( Ph3P , come dice il nome, un atomo di fosforo legato a 3 gruppi fenile, come puoi vedere in basso).

La trifenilfosfina è un atomo di fosforo a cui sono legati tre benzeni

Come reagiscono questi due composti? Avviene una Sostituzione Nucleofila Bimolecolare (SN2). Eccola nel dettaglio:

Reazione di Sn2 tra la trifenilfosfina e l'alogenuro alchilico in Wittig

Come vedi, si è creato un sale (una molecola carica + ed un atomo carico -, chiamato sale di alchiltrifenilfosfonio), dove il fosforo è carico positivamente, ora manca solo far diventare carico negativamente il carbonio per formare l’Ilide.

Come? Il sale ottenuto, lo faccio reagire con una base molto forte. Nell’esempio utilizzerò il n-butil litio, ma puoi benissimo utilizzare la sodio ammide, la Litio diisopropilammideo magari il fenil litio.

Perché mi serve una base forte? La base andrà a deprotonare (prendersi un idrogeno detto tra amici) lasciando gli elettroni al carbonio. Il carbonio avrà di conseguenza la carica negativa (diventando un nucleofilo) e potrà reagire con il chetone (con la sua porzione elettrofila). Il composto ottenuto si chiama per l’appunto ilide (oppure iluro) di fosfonio.

Deprotonazione carbonio in wittig

L’ilide di fosfonio (reagente di Wittig), può essere rappresentata mediante 2 strutture di risonanza.

Strutture di Risonanza dell'Ilide di fosfonio

 

Meccanismo della Reazione

Adesso, sono pronto per la reazione di Wittig vera e propria (sono veramente 3 passaggi di numero).

Nel primo stadio, faccio reagire il reagente di Wittig con l’aldeide/chetone (ricorda che voglio sintetizzare il 2-metil-1-pentene, quindi utilizzerò il 2-pentanone). Si formerà la Betaina, che è il composto che vedi qui sotto.Reazione tra l'ilide del fosfonio ed il chetone per formare la Betaina

La betaina è instabile, quindi che succede? Che si ri-arrangia ad Ossafosfetano. Nome complesso per dire che si tratta di un anello ciclico a 4 atomi, tra cui l’ossigeno ed il fosforo (da qui il nome) legati insieme.

La betaina si ri-arrangia ad Ossafosfetano

CI siamo quasi. Ricorda che si deve formare l’alchene, e quindi gli elettroni che legano il fosforo e l’ossigeno, verranno utilizzati i primi per il doppio legame carbonio-carbonio dell’alchene. Mentre i secondi per formare il doppio legame tra il fosforo e l’ossigeno, dando vita all’ossido di trifenilfosfina.

lìossafosfetano si ri-arrangia formando l'alchene e l'ossido di trifenilfosfina

 

Et voilà! Niente di difficile a parte i nomi. Ah, quasi dimenticavo, se l’alchene ha l’isomeria E/Z oppure Cis/Trans si formeranno entrambe gli isomeri.