La reazione di Cannizzaro, chiamata così in onore del chimico italiano Stanislao Cannizzaro, è una reazione chimica che coinvolge aldeidi aromatiche o alifatiche che non possiedono un idrogeno in α al carbonile in presenza di una base forte come l’idrossido di sodio NaOH o l’idrossido di potassio KOH.
Le aldeidi che non hanno un idrogeno in α sono dette non enolizzabili. Esempi di aldeidi alifatiche non enolizzabili sono la formaldeide e il 2,2-dimetilpropanale. Un esempio di aldeide aromatica che non presenta atomi di idrogeno enolizzabili è la benzaldeide e i suoi derivati.
I prodotti della reazione di Cannizzaro sono un alcol primario e un acido carbossilico. Tale reazione è una reazione di disproporzione infatti il carbonio carbonilico di un’aldeide ha numero di ossidazione +1 ad eccezione della formaldeide in cui il numero di ossidazione vale zero.
Il numero di ossidazione del carbonio carbossilico è +3 e il numero di ossidazione del carbonio legato al gruppo -OH di un alcol primario è -1. Pertanto il carbonio carbonilico subisce una riduzione passando da + 1 a -1 e una ossidazione passando da numero di ossidazione +1 a +3
Meccanismo della reazione di Cannizzaro
Per comprendere il meccanismo della reazione si ricordi che il carbonio carbonilico delle aldeidi e dei chetoni è elettrofilo e subisce una varietà di reazioni di addizione nucleofila.
Il gruppo carbonilico è costituito, infatti, da doppio legame carbonio-ossigeno ovvero da un legame σ e da un legame π e il carbonio è ibridato sp2. Stante la elevata differenza di elettronegatività tra carbonio e ossigeno nelle strutture di risonanza è alto il contributo della forma a separazione di carica (circa il 50% ) in cui il carbonio ha una parziale carica positiva.
Nel primo stadio della reazione lo ione OH– derivante dalla dissociazione della base forte attacca il carbonio carbonilico, rompendo il legame π e spostando una coppia di elettroni sull’ossigeno con formazione di un intermedio tetraedrico caricato negativamente.
L’intermedio dianionico è molto instabile a causa del forte carattere elettron donatore degli atomi di ossigeno caricati negativamente.
Quest’ultimo riforma il carbonile trasferendo l’idruro per attaccare un altro carbonile. Lo spostamento dell’idruro è molto lento e quindi è la fase che determina la velocità della reazione di Cannizzaro
Nella fase finale della reazione, gli ioni acido e alcossido formati si scambiano un protone.
In presenza di una concentrazione molto elevata di base, l’aldeide forma dapprima un anione a doppia carica da cui uno ione idruro viene trasferito alla seconda molecola di aldeide per formare ioni carbossilato e alcossido.
Applicazioni della reazione di Cannizzaro
La reazione di Cannizzaro trova diverse applicazioni in ambito chimico e industriale come, ad esempio, la sintesi di acidi carbossilici a partire dalle aldeidi. Questo processo è particolarmente utile nella sintesi di acidi grassi a catena lunga utilizzati nell’industria dei detergenti e dei cosmetici
Può essere impiegata per ottenere alcoli primari a partire da aldeidi. Questi alcoli possono essere utilizzati come precursori per la sintesi di vari composti chimici, come ad esempio, plastiche e solventi.
La reazione di Cannizzaro può essere utilizzata nella rimozione delle impurità: l’acido carbossilico ottenuto dalla reazione è solubile in acqua o può essere facilmente separato da altre impurità tramite metodi di purificazione come la cristallizzazione o la filtrazione.
La reazione può essere utilizzata come metodo analitico per determinare la concentrazione di aldeidi in una soluzione. L’acido carbossilico e l’alcol hanno infatti picchi caratteristici a una lunghezza d’onda specifica determinabile tramite analisi spettrofotometrica.