L’ossigeno carbonilico può agire come nucleofilo ma dipende fortemente dalle condizioni della reazione.
Gli enolati possono reagire come nucleofili attraverso il carbonio alpha \ alfa carbon o l’ossigeno.
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Il rapporto tra il carbonio e i prodotti sostituiti dall’ossigeno dipende dall’equilibrio delle interazioni orbitali e delle interazioni elettrostatiche tra i reagenti., Come puoi vedere dal diagramma sopra, l’HOMO dell’enolato ha il maggior contributo dal carbonio $\alfa$e quindi le reazioni che sono controllate da fattori di energia orbitale avvengono attraverso di esse. Al contrario, la più grande carica negativa è sull’ossigeno a causa della sua maggiore elettronegatività e quindi se la reazione è controllata da fattori elettrostatici, allora avrà luogo all’ossigeno.
Modifica dell’elettrofilo:
L’alchilazione è una reazione comune degli enolati e fornisce una buona comprensione dei fattori che influenzano la selettività., Se lo ioduro di metile viene utilizzato come agente alchilante in un solvente aprotico polare, la reazione produce principalmente il prodotto alchilato di carbonio. Il passaggio al bromuro di metile o al cloruro di metile aumenta la quantità di prodotto alchilato di ossigeno e se si utilizza il metil tosilato, la reazione produce principalmente il prodotto alchilato di ossigeno. Questo perché la crescente elettronegatività del sostituente aumenta la carica positiva sul carbonio metilico, il che significa che le interazioni elettrostatiche sono più importanti., Inoltre, il $\ce{C-X}~\sigma^*$ orbitale (il LUMO dell’elettrofilo) sarà più basso in energia ioduro di metile di metil tosylate a causa della più povere di energia corrispondenza tra il $\ce{C}$ e $\ce{I}$ orbitali atomici rispetto a $\ce{C}$ e $\ce{O}$. Ciò avvicina il LUMO elettrofilo in orbitale all’HOMO enolato, rendendo le interazioni orbitali più importanti.
Questo pensiero può essere esteso ad altri elettrofili., Molti acidi di Lewis duri come $\ce{R2BCl} and e$ \ce{(CH3)3SiCl}} (credito a @Jan per averlo sottolineato) daranno quasi esclusivamente prodotti sostituiti dall’ossigeno. Questo perché gli atomi centrali sono piccoli e altamente carichi, e quindi hanno forti interazioni elettrostatiche con l’estremità dell’ossigeno dell’enolato. Questo può essere visto come un’applicazione della “teoria della base acida dura e morbida”, in cui gli elettrofili a base di silicio e boro sono considerati acidi duri e l’ossigeno carbonilico è una base dura. In confronto, gli elettrofili di carbonio neutro sono acidi molli e quindi presentano meno affinità per l’ossigeno.,
Cambiare il solvente:
Cambiare il solvente è uno dei modi più semplici per influenzare l’esito della reazione, in particolare nel caso di alchilazione. Nei solventi aprotici polari, il catione metallico è fortemente solvato ma l’enolato è debolmente solvato a causa della mancanza di idrogeni acidi sul solvente per formare legami idrogeno. Nei solventi protici polari, l’estremità dell’ossigeno dell’enolato è fortemente solvatata dal legame idrogeno che ostacola la reazione all’ossigeno, favorendo fortemente la C-alchilazione, anche con un alchil tosilato.
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