ESPERIENZA N°2

ISOMERIZZAZIONE

IN LABORATORIO

IN LABORATORIO

DOM Perché la reazione “va a completezza”? •  Stabilità acido maleico/acido fumarico (proiezioni di Newman) •  Acido Fumarico precipita.

MECCANISMO

Queste differenze possono essere spiegate in termini di STRUTTURA MOLECOLARE. In particolare:

PROPRIETÀ

Isomeri Geometrici cis Acid trans Acid Formula C4H4O4 C4H4O4

Punto di Fusione 139°C 287°C

Solubilità in H2O (g/L a 25°) 790 7

Tipo di Legame H Intramolecolare Intermolecolare

Formazione di Anidride Si No

pKa1 1,5 3,5

pKa2 6,5 4,5

I due gruppi carbossilici si trovano dalla stessa parte del doppio legame è cis

I due gruppi carbossilici si trovano da parti opposte rispetto al doppio legame ètrans

Il modello molecolare dell’isomero cis mostra la vicinanza dei due gruppi carbossilici e la possibilità di avere un LEGAME IDROGENO INTRA-MOLECOLARE:

ISOMERO CIS E LEGAME IDROGENO INTRAMOLECOLARE

Un legame di questo tipo tende a mantenere le molecole l’una separata dall’altra indebolendo le forze intermolecolari.

Dal punto di vista chimico, la vicinanza dei due gruppi carbossilici spiega la facilità con cui l’isomero cis può essere trasformato nella corrispondente anidride maleica. (Il termine anidride significa senza acqua)

Diacido cis Anidride

O

OH

HO

O

H H

Per definizione, i due gruppi carbossilici sono sui lati opposti del doppio legame e, in questa situazione, non è possibile avere un legame idrogeno intramolecolare.Se però immaginate di allineare alcune molecole di acido trans-butendioico come riportato in figura, potete dimostrare la possibilità di avere LEGAMI IDROGENO INTER-MOLECOLARI MULTIPLI tra le diverse molecole.

ISOMERO TRANS E LEGAME IDROGENO INTERMOLECOLARE

Che cosa spiega questo modello?

1.  Le forze intermolecolari saranno più forti, causando un aumento del punto di fusione.

2.  Poiché le molecole sono più saldamente legate tra di loro, si avrà una notevole diminuzione della solubilità in H2O.

3.  La struttura trans non può formare facilmente la corrispondente anidride

Quanto appena detto fornisce una DIMOSTRAZIONE SEMPLICE ED ELEGANTE delle relazioni tra struttura, forze intermolecolari e proprietà molecolari dei composti organici in esame