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Alchilazione dei carboidrati

L’ alchilazione dei carboidrati è una reazione di sostituzione nucleofila che avviene con meccanismo SN₂ .

I carboidrati si suddividono in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi.

Un monosaccaride è una delle fonti energetiche dell’organismo e può dimerizzare, tramite legame glicosidico per dare un disaccaride o polimerizzare per dare un polisaccaride. I polisaccaridi possono sia fungere la riserva energetica di glucosio che assolvere ad altri compiti quali i polisaccaridi di sostegno che permettono la struttura di un tessuto specie nei vegetali e tra questi ricordiamo la cellulosa. Vi sono poi i polisaccaridi specializzati per determinate funzioni chimico-biologiche.

L’alchilazione è quella reazione in cui un gruppo alchilico sostituisce un atomo presente sul substrato. Nel caso specifico dei carboidrati nella reazione di alchilazione è sostituito un atomo di idrogeno legato ad un ossigeno del gruppo –OH. I gruppi –OH presenti in un carboidrato, infatti, danno le reazioni tipiche degli alcoli quali alchilazione e acilazione.

I carboidrati  possono essere alchilati per trattamento con ioduro di metile  CH₃I o dimetilsolfato  (CH₃)₂SO₄   in presenza di un agente basico che favorisca la deprotonazione dei gruppi OH.

Meccanismo

Un gruppo –OH appartenente ad un carboidrato, in ambiente basico, dà lo ione –O^– che attacca un alogenuro alchilico R-X per dare l’etere –OR in una  di sostituzione di tipo SN₂

 . Tale reazione, nota come reazione di Williamson, fu sviluppata nel 1850 avviene tra un alcossido e un alogenuro alchilico primario in presenza di Ag₂O.

La metilazione può essere effettuata con CH₃I mentre la sostituzione dell’idrogeno con un gruppo fenilico può essere fatta con un alogenuro arilico.

L’alchilazione di un carboidrato è una reazione che spesso viene effettuata con lo scopo di ottenere un prodotto che agisca da gruppo protettore per il gruppo –OH.

Molecole polifunzionali come i carboidrati, infatti, richiedono frequentemente la protezione selettiva delle funzioni idrossiliche.

Gli obiettivi principali della protezione di un alcol sono rappresentati dall’esigenza di ridurre:

•  l’acidità del protone alcolico
•  la nucleofilicità/basicità dei doppietti elettronici dell’atomo di ossigeno
•  prevenire l’eventuale reattività del carbonio in  α al gruppo OH.

I gruppi protettori più comunemente utilizzati per la protezione degli alcoli sono gli eteri oltre agli acetali e agli esteri. Una delle caratteristiche più interessanti degli eteri è la loro elevata stabilità anche in condizioni di reazione drastiche; questo costituisce, tuttavia,  un punto debole in quanto, ad eccezione del metil etere, la fase di deprotezione non avviene in condizioni blande.

La reazione è reversibile in presenza di ambiente acido.