Regola di Zaitsev- Chimica organica

Alla fine del XIX secolo il chimico russo Alexander Zaitsev enunciò una regola che prende in suo onore il nome di regola di Zaitsev.

Secondo tale regola in una reazione di eliminazione che porta ad un alchene quello che si forma in quantità maggiore è quello più stabile ovvero l’alchene più sostituito.

I composti che contengono un doppio legame carbonio-carbonio sono infatti stabilizzati dalla presenza di gruppi alchilici. Infatti i dati ottenuti dalla misurazione del calore di combustione indicano che la stabilità delle olefine aumenta con la sostituzione da parte dei gruppi alchilici aumentando in tal senso l’iperconiugazione.

Se un alogenuro alchilico è fatto reagire con un nucleofilo si verifica un reazione di sostituzione nucleofila che può avvenire via SN₁ o via SN₂.

Tuttavia, a seconda delle condizioni, la reazione che principalmente compete con la sostituzione nucleofila è una reazione di eliminazione

In essa il nucleofilo attacca un idrogeno beta piuttosto che il carbonio con formazione di un alchene.

Ovviamente l’assenza di idrogeni in beta non fa avvenire alcuna reazione di eliminazione.

L’eliminazione sarà relativamente più favorita in presenza di basi forti come

• HO^–
•  RO^–
• H₂N^–

essendo queste ultime particolarmente reattive verso l’idrogeno.

Esempio della regola di Zaitsev.

Consideriamo, ad esempio la reazione del 2-Bromo,2-metilbutano che presenta atomi di idrogeno in β  rispetto al carbonio 2 su cui vi è il gruppo uscente con un etossido; quest’ultimo in linea teorica può attaccare indifferentemente uno dei due idrogeni.

Se attacca:

• l’idrogeno legato al carbonio 1 si forma il 2-metil-1-butene che è l’alchene meno sostituito
• il carbonio 3 si ottiene il 2-metil-2-butene che è l’alchene più sostituito.

La regola di Zaitsev consente di prevedere la regioselettività di un tale tipo di reazione ovvero quale dei due prodotti si forma in misura maggiore.

Nelle reazioni E₁ ed E₂ degli alogenuri il doppio legame è quasi completamente formato nello stato di transizione e quello a minore energia è quello che porta all’alchene  termodinamicamente più stabile ovvero a quello più ramificato .

In alcune reazioni di eliminazione, come quella tra un’ammina primaria recante uno o più idrogeni in β e un alogenuro alchilico, l’ammina primaria è convertita nell’ alchene meno sostituto ovvero nel prodotto anti- Zaitsev e tale tipo di eliminazione prende il nome di eliminazione di Hoffmann.

Possiamo quindi asserire che la regola di Zaitsev prevede che substrati neutri come alogenuri e solfonati diano l’alchene più sostituito.

Ad esempio:

R-CH₂– CHX-CH₃ + OH^–→ R-CH=CH-CH₃

mentre la regola di Hoffmann, invece, prevede che substrati carichi quali i sali di ammonio quaternari e i sali di solfonio, diano l’alchene meno sostituito.