Cos’è la Trasposizione (o Riarrangiamento) dei Carbocationi e come mai è un argomento fondamentale? Oggi ti farò vedere proprio questo aspetto grazie ad una prima infarinatura teorica, seguita poi da 3 Esercizi svolti e commentati.

Cosa si intende per Carbocatione?

Come dice il nome, si tratta di un Catione (ione con la carica positiva), in cui l’atomo povero di elettroni è proprio il carbonio. Dunque, li riconosci perché presentano una carica positiva sul carbonio.

Quando avviene la trasposizione dei Carbocationi?

Avviene quando un carbocatione ha la possibilità di diventare più stabile. Quindi, innanzitutto dobbiamo capire: quando è più stabile?

In un altro articolo in cui si parlava della stabilità dei carbocationi, ho già indicato che: più il carbonio è sostituito e meglio regge la carica positiva. Aspetta aspetta, te lo spiego in modo più semplice.

Prendi il carbonio con la carica positiva. Ci sei? Bene, ora immagina che più carboni lega direttamente e più è stabile.

Come mai? Perché è come se questi lo aiutassero a sostenere il “peso” della carica.

Te lo spiego in modo più semplice:

Ecco l’immagine che ti aiuterà a visualizzare questa metafora.

Quindi il carbocatione più stabile tra questi è il terziario, poi il secondario, poi il primario ed infine il metilico.

In cosa consiste il riarrangiamento?

Se c’è un modo per trasformarsi in una forma più stabile, il Carbocatione non se lo fa ripetere due volte.

Ad esempio, a volte un carbocatione primario può riarrangiarsi per formarne uno secondario. Un secondario può diventare terziario. Tutto ciò è favorito dalla stabilità maggiore che si viene a creare.

Vediamo 3 Esercizi pratici.

Esercizio Svolto #1 sul Riarrangiamento

Per prima cosa dobbiamo capire se questo carbocatione può riarrangiare oppure no. Come si fa?

Come detto prima, vedi innanzitutto se c’è un modo per renderlo più stabile.

Spostando idealmente la carica sul carbonio di sinistra o di destra diventa primario, mentre ora è secondario.

Questo significa che in entrambi i casi, si creerebbe una forma meno stabile, di conseguenza la trasposizione NON avviene.

Esercizio 2: 1,2-shift dell’idruro

Vediamo in quest’altro caso che cosa succede. Innanzitutto si tratta di un carbocatione primario. Spostando la carica sul carbonio adiacente diventerebbe secondario (di conseguenza più stabile). Quindi cosa succede? Che avviene il riarrangiamento.

Per prima cosa noto che il carbonio vicino a quello carico positivamente ha 2 idrogeni a disposizione. Mettine uno in evidenza (in rosso nell’immagine). Poi usi gli elettroni del legame per legarlo all’altro carbonio (quello con la carica positiva).

In questo modo avviene l’ 1,2-shift dell’idruro, dunque lo spostamento dell’idruro (ione dell’idrogeno).

Cosa otteniamo? Il Carbocatione secondario che vedi nell’immagine in basso.

Questo si è reso possibile grazie allo spostamento degli elettroni e di conseguenza della carica.

Ma vediamo nel dettaglio cos’è successo.

L’idrogeno si è comportato come un idruro (H-), specie nucleofila (ricca di elettroni). L’idruro ha usato i propri elettroni per legare il carbonio positivo del carbocatione (forte centro elettrofilo, ovvero povero di elettroni).

Esercizio Svolto 3 sulla Trasposizione dei Carbocationi

Vediamo quest’ultimo esercizio, in cui puoi vedere un carbocatione primario. Immaginando di spostare la carica positiva sul carbonio adiacente, diventerebbe terziario e dunque molto più stabile.

Non dire al professore che sposti la carica positiva, non è un’affermazione corretta. Sono gli elettroni che si spostano. Serve soltanto a noi per capirci meglio.

Come avviene la trasposizione? Il carbonio adiacente a quello con la carica, presenta un idrogeno che può essere utilizzato per far avvenire l’1,2-Shift dell’Idruro.

Metti in evidenza l’idrogeno (scritto nell’immagine sotto in rosso), per poi usare gli elettroni del legame per legarlo al carbonio con la carica positiva. In questo modo, la carica si neutralizza visto che ora il carbonio rispetta la regola dell’ottetto.

Invece, il carbonio centrale ora ha perso gli elettroni (che prima erano coinvolti nel legame con l’idrogeno rosso), di conseguenza ora è diventato lui elettron povero (carico positivamente).

Si è formato così un carbocatione terziario che è molto più stabile rispetto al primario.