Corso di Laurea in CHIMICA (L.T.) Esercitazione n. 1 - Struttura delle molecole e modo di scrivere le formule

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1 orso di Laurea in IMIA (L.T.) IMIA RGANIA I con Elementi di Laboratorio Esercitazione n. 1 - Struttura delle molecole e modo di scrivere le formule TERMINI ED ARGMENTI DA NSERE PER L SVLGIMENT DEGLI ESERIZI DI QUEST FGLI: Struttura elettronica. Forma tridimensionale delle molecole. arbonio tetraedrico. Angoli di legame e lunghezza di legame. Legame ionico e covalente. rbitali atomici e molecolari. rbitali atomici ibridati: sp, sp2, sp. Legami σ e π. Elettronegatività. Polarità dei legami covalenti non simmetrici. Momento dipolare di molecole. Legame idrogeno. Attrazioni intermolecolari e legami di Van der Waals. Struttura e proprietà fisiche. Modi di scrivere le formule: formule di Lewis, di Kekulé (o a legame di valenza), formule condensate, formule a linea di legame legami a cuneo e tratteggiati. Formula empirica e formula molecolare. Ione molecolare. arica formale. Risonanza. Radiazione elettromagnetica. Spettri uv-vis. Spettri IR. 1. Dare una definizione a parole (e con disegni, se necessario) dei seguenti termini: orbitale atomico s, legame covalente, orbitale ibrido sp, orbitale molecolare, legame σ, lunghezza di legame, carbonio tetraedrico, legame covalente polare, orbitale ibrido sp2, orbitale ibrido sp, legame π, legame idrogeno, legame delocalizzato, risonanza. 2. a) Individuare gli otto elettroni leganti associati all'atomo di carbonio in ciascuna delle seguenti strutture: :: :: :::::: ::::N: :: b) Nelle strutture precedenti assegnare gli elettroni associati a ciascun atomo di e gli otto elettroni associati a ciascun atomo di ossigeno e di azoto.. Scrivere le strutture dei seguenti composti, usando un trattino per ogni coppia di elettroni costituenti un legame e due puntini per ogni coppia di elettroni non impegnata in legame: F acido solfidrico ( 2 S) acqua ammoniaca fosfina (P ) cloroformio (l ). 4. Scrivere le strutture di Lewis dei seguenti composti, tenendo conto che tutti gli atomi diversi da hanno l'ottetto completo: N 2, S, F,, 4, S 4=, N 2 -, -, +,, - N - 2 (disposizione degli atomi N), N + 2 (disposizione degli atomi N). 5. iascuna delle seguenti strutture contiene un doppio o un triplo legame. Scrivere le formule di Lewis e di Kekulé (a legame di valenza) corrispondenti:

2 N, l 2, 2 l 4, 2 2, 2 4, 6. alcolare la carica formale su ciascun atomo (tranne l'atomo di idrogeno) nelle seguenti strutture, indicando la carica effettiva di ogni specie: N Ṅ. : : --N=: : N: N : N : : : : : : :. S l : S : : : : : : N : 7. Scrivere le formule a legame di valenza (di Kekulé) per ciascuna delle seguenti formule di Lewis: N Ṅ. : : --N=: : N: N : N : : : : : : : :. S l : S : : : : : N : 8. Scrivere le coppie di elettroni di valenza non condivise (se ce n'è) in ciascuna delle seguenti formule: N 2, ( ) N, ( ) N +,, ( ), =, 2 =, l, 2, N 9. Scrivere le formule di Lewis per ciascuna delle seguenti strutture di Kekulé e condensate: 10. Scrivere le formule di Lewis e le corrispondenti formule di Kekulé (a legame di valenza) dei seguenti composti organici, scritti con le formule condensate: 2 l( - 2, + 2,. 2, =,,,, -, + 2, =, N 2, N, ( ) N, ( ) 4 N Scrivere la formula strutturale completa, usando un trattino per ogni legame, per ciascuna delle seguenti formule condensate, facendo attenzione, perché i legami multipli non sono indicati: (, ( ) N( ), ( ( )

3 12. Scrivere la formula strutturale completa per ciascuno dei seguenti composti, facendo attenzione, perché ogni struttura contiene almeno un doppio od un triplo legame che non è mostrato (usare le regole di valenza per trovarli): 2 ==N,, 2,, 1. Dire se le seguenti strutture rappresentano lo stesso composto o composti diversi (spiegare): 14. Indicare l'ibridazione di ciascun atomo di carbonio nelle seguenti strutture: ( ),,, 2,, N 15. Per ciascuna delle seguenti strutture dire se le coppie di atomi di carbonio indicate giacciono o no sullo stesso piano: Dire il valore degli angoli di legame indicati nelle seguenti strutture: Dire, in ciascuna delle seguenti coppie, se è più corto il legame (1) o (2): l l 18. L'angolo di legame -- nella anidride carbonica ( 2 ) è 180. Scrivere la struttura di Lewis e dire quale è l'ibridazione dell'atomo di carbonio. 19. Quanto è l'angolo di legame -- del metano [ 4 ]? Quanto vi aspettate sia l'angolo di legame -- e -N- rispettivamente dell'acqua e dell'ammoniaca, confrontati con l'angolo - - del metano? Quanto vi aspettate sia l'angolo di legame l--l nel tetracloruro di carbonio [l 4 ]? E l'angolo di legame -N- nello ione N 4 +? 20. Quali sono gli orbitali atomici che contengono gli elettroni leganti del carbonio? Disegnare un atomo di carbonio con due orbitali p non ibridi: quali orbitali ibridi sono presenti su questo atomo di carbonio? 21. Quale elemento è il più elettronegativo in ciascuna delle seguenti serie? a),, b),, N c),, Mg d), l, e),, F. 22. Tra i seguenti composti, quali hanno un legame ionico e quali solo legami covalenti? 2 Na, I, Li, Na,, 2 S, Mg(), l he cosa potete dire sul punto di fusione dei composti con un legame ionico rispetto a quelli con solo legami covalenti?

4 2. Indicare l'elemento più elettronegativo in ciascuna delle seguenti strutture e mostrare la direzione di polarizzazione dei suoi legami:,, F (), ( N Quali segnali di stretching (stiramento) vi aspettate nello spettro IR per ciascuno di questi composti? 24. Indicare le estremità positive e negative del dipolo dei seguenti legami: -Mg l - -B. 25. Sistemare i seguenti composti in ordine di polarità crescente: N 2,,,, I, l Quali segnali di stretching (stiramento) vi aspettate nello spettro IR per ciascuno di questi composti? 26. Sistemare i seguenti composti in ordine di carattere ionico crescente: 4,, Lil. 27. Quale è il composto più polare in ciascuna delle seguenti coppie? Spiegare. a) e b) e l c) N 2 e ( ) N 28. a) Predire la direzione del dipolo (se c'è) nelle seguenti molecole: F, l 2, Il, N 2 b) hi tra i seguenti composti ha momento dipolare e perché?: 4,, l, N 4 +, BF a) Indicare la polarità dei legami in ciascuna delle seguenti strutture: (a) l l (b) (c) Vi aspettate che i composti (a) e (c) abbiano momento dipolare? Spiegare. b) Quali assorbimenti nell infrarosso vi aspettate? 0. Quale dei seguenti composti può formare legami idrogeno con altre molecole della stessa specie?: ( N 2 1. Scrivere le strutture di legame idrogeno (se c'è) che vi aspettate per i seguenti composti: F ( ) N 2. Quale dei seguenti composti può formare legame idrogeno con se stesso? e con l'acqua?: ( ). a) Mostrare tutti i tipi di legame idrogeno in una soluzione acquosa di ( N. Quale è il più forte? b) Indicare il legame idrogeno tra due molecole di metanolo ( ) e quello tra una molecola di metanolo ed una di acqua. 4. Se si prova a sciogliere in acqua: cloroformio [l ], metanolo [ ] e tetracloruro di carbonio [l 4 ], quale pensate si sciolga meglio? Perché? E' possibile sciogliere acqua in tetracloruro di carbonio? Perché? 5. Disporre i seguenti composti secondo l'ordine di solubilità crescente in acqua, dal meno solubile al più solubile. Spiegare.

5 2,, 6. L'etere dietilico,, e l'1-butanolo,, sono ugualmente solubili in acqua, ma il punto di ebollizione dell'1-butanolo è di 8 più alto di quello dell'etere dietilico. he spiegazione si può dare a questa osservazione sperimentale? 7. Indicare, per ciascuna delle seguenti coppie di strutture, quale coppia NN costituisce strutture di risonanza: a) e b) e c) 2 =- d ) e e) e - N = = -N== + e + = 8. alcolare l energia associata alle seguenti frequenze, lunghezze d onda o numeri d onda: a) ν = 2 x 10 8 z b) λ = 254 nm (2.54 x 10-9 m) c) λ = 1.0 cm d) ν = 2600 cm -1 e) ν = 4.1 x z f) ν = 2 x 10 8 m Una molecola è costituita da atomi di, e N. L analisi elementare ha dato: % = 40, % = 1,. a) Determinare la formula empirica. b) Sapendo che lo spettro di massa presenta un valore m/z = 60, determinare la formula molecolare.

6 orso di laurea in IMIA (L.T.) Esercitazione n. 2 - Nomenclatura (I) IMIA RGANIA I con Elementi di Laboratorio TERMINI ED ARGMENTI PER L SVLGIMENT DEGLI ESERIZI DI QUEST FGLI: Idrocarburi. Alcani. Nomenclatura sistematica IUPA. Isomeri strutturali. Gruppi alchilici. arbonio primario, secondario, terziario. icloalcani. Spettri 1 NMR e 1 NMR. Alcheni ed alchini vinile, allile. Alcadieni. icloalcheni e cicloalcadieni. Idrocarburi aromatici e derivati fenile, fenilene, benzile. Idrocarburi biciclici. Idrocarburi spiro. Nomenclatura sistematica IUPA: Alogenuri alchilici ed arilici. Nitroderivati. Alcooli e fenoli. Dioli e polioli. Tioli. Eteri e solfuri. Ammine (primarie, secondarie, terziarie) ammine aromatiche. Sali di ammonio, ossonio, solfonio. Sali di diazonio. Solfossidi, solfoni, acidi solfonici. 1. Dire quale coppia tra le seguenti rappresenta due idrocarburi isomeri: a) 2 6 e 2 5 b) 5 12 e 5 10 c) 4 10 e 7 2. Quando si scrive una formula strutturale come quella sotto, gli atomi sono tutti sullo stesso piano? Spiegare.. Indicare quale (o quali) delle seguenti coppie di formule strutturali rappresenta la stessa molecola: l a) e b) e l c) e l l l l 4. Quali tra i seguenti scheletri di atomi di carbonio non rappresentano un idrocarburo lineare? a) b) c) d) e) f) g) h) 5. Indicare se ciascuna delle seguenti coppie di scheletri di atomi di carbonio rappresenta o no lo stesso composto: l l a) e b) l e l c) e l l

7 d) e e) e f) l e l g) e 6. Dare la formula molecolare di: etano, propano, butano e pentano. Scrivere la formula strutturale per ciascuna di queste molecole, mostrando tutti i legami - e - e scrivere le formule condensate corrispondenti. 7. Dare la formula molecolare di: esano, ottano e decano. Scrivere per ciascuno di questi composti le strutture condensate e quelle a linea di legame. 8. Scrivere le strutture dei cinque isomeri di formula molecolare Quanti gruppi metile ha ciascun isomero? Quali sono i nomi corrispondenti, secondo la nomenclatura IUPA? Quanti segnali vi aspettate nello spettro 1 NMR? 9. Quali delle seguenti formule rappresenta correttamente il gruppo isobutile? Perché le altre non vanno bene? 10. E' corretto chiamare metilbutano il composto di formula condensata ( )? E chianare metilpentano il composto di formula ( )? 11. Scrivere per ciascuno dei seguenti nomi la formula (semicondensata e a linea di legame) corrispondente: 2,2-Dimetilpentano 4-etil-2-metilesano 2,4-dimetilesano -etil-4-metileptano -etil-4-propilottano 2,-dimetil-4-propilottano 4-isopropileptano,-dimetilpentano, 4-etil-2,2-dimetildecano 2,4,7-trimetildecano 4-isopropil-2,-dimetilottano 2,2,6,6-tetrametil-4-terzbutilnonano 2-metiltridecano eicosano -metil-4-(1-metilpropil)ottano -metil-5-(2- metilpropil)nonano -etil-5-sec-butilnonano 5-isobutil-metilnonano. Metilcicloesano etilciclopentano 1-isopropil-1-metilciclobutano 1-metil-2-propilciclopentano 1,1-dimetilcicloesano. 12. Scrivere per ogni formula il nome corrispondente, secondo la nomenclatura IUPA: ( 2 5 )( ) ( ) ( 2 5 ) ( ) 4 ( ( ( ) ( ( 2 5 ) ( ) ( ( ( ) ( )( )( 2 5 ) (

8 ( ( 1. Per il composto di formula ( )( )(, quale tra i seguenti è il nome corretto? In che cosa sono sbagliati gli altri? (a) 5,6-dietil-4-metilottano (b),4-etil-5-metilottano (c),4-dietil-5-metilottano (d) 5-metil-,4-dietilottano. 14. Secondo la nomenclatura IUPA, i seguenti nomi sono sbagliati. Stabilire quale regola (o quali regole) è stata violata e dare il nome IUPA corretto. a) 1,1-dimetilbutano [per ( ] b) isopentano [per ( ) 4 ] c) dimetilesano [per ( ) d) metilpentano e-isobutil-4-metilesano f-etileptano. 15. a) Quanti diversi tipi di carbonio e di idrogeno ci sono in ciascuno dei seguenti composti (ad esempio: nel propano ci sono due tipi di carbonio, i due primari ed il secondario, e due tipi di idrogeni, i 6 tutti equivalenti tra loro, legati ai primari ed i 2, equivalenti tra loro, legati al secondario): metilbutano 2-metilpentano -metilpentano esano 2,-dimetilbutano 2,2- dimetilbutano. b) Quanti segnali vi aspettate nello spettro 1 di ogni composto del punto a e quanti nello spettro 1 NMR? c) Quanti diversi isomeri strutturali si possono formare per sostituzione di un atomo di idrogeno con un metile in ciascuno dei composti precedenti? (i saranno tanti isomeri strutturali quanti sono i tipi di non equivalenti. Per esempio dal propano si possono formare due soli isomeri strutturali, perché ci sono due tipi di ). Dare ad ogni composto il nome IUPA. 16. Scrivere le strutture per i cinque isomeri strutturali di formula molecolare In quali strutture sono presenti atomi di carbonio secondario? In quali sono presenti atomi di carbonio terziario? ome vi aspettate sia lo spettro 1 NMR? 17. Scrivere la struttura e dare il nome IUPA di un alcano o cicloalcano che abbia la seguente formula a) 5 12 con atomi di idrogeno primari e secondari b) 5 12 con solo atomi di idrogeno primari c) 5 12 con un atomo di idrogeno terziario d) 5 10 con solo atomi di idrogeno secondari. 18. Quanti dimetilciclobutani isomeri strutturali ci sono? Quanti dimetilciclopropani? ome vi aspettate sia lo spettro 1 NMR di ciascun isomero strutturale? 19. Scrivere la struttura dei nove possibili eptani ed assegnarne i nomi, secondo la nomenclatura sistematica (IUPA). 20. Scrivere per ciascuno dei seguenti nomi la formula (semicondensata e a linea di legame) corrispondente:

9 Propene isobutene metilpropene 2,-dimetil-2-pentene -eptene -ottino, 1-ottino 2-metil-- ottino 2,2-dimetil--esino 2-undecene 4-tridecene -decino -ciclopentil-1-butino -terzbutil-2-esene 1,4-pentadiene 1,-pentadiene butadiene butenino 1-metilciclobutene -metilciclopentene cicloottene cicloesene,-dimetilcicloesene metilideneciclopentano metileneciclopentano 2-propenilcicloesano allilcicloesano 1-propenilcicloesano propilidencicloesano ciclopentadiene 1,-cicloesadiene 1,4-cicloesadiene ciclopropilcicloesano - metilcicloesene 2-etil--metilcicloesene. Benzene toluene (=metilbenzene) m-xilene (=m-dimetilbenzene) 1,,5-trimetilbenzene bifenile trifenilmetano difenilmetano naftalene fenantrene 1-etil--metilbenzene 1- metilnaftalene α-metilnaftalene β-etilnaftalene 2-etilnaftalene 1,8-dimetilnaftalene 2,2'- dimetilbifenile. Biciclo[2.2.1]eptano biciclo[2.2.2]ottano 2-metilbiciclo[5.2.0]nonano biciclo[.2.2]-2-nonene -metilbiciclo[4.4.0]decano spiro-[.4]-ottano spiro[4.5]1,6-decadiene. 21. Scrivere per ogni formula il nome corrispondente, secondo la nomenclatura IUPA: ( = = = ( =( ) ( )= =( )= ( )= =( == === ( ) ( ) 4 ( ( 22. iascuno dei seguenti composti è stato chiamato in modo improprio, secondo la nomenclatura IUPA. Indicare l'errore e dare il nome corretto. a-etil-2-pentene c-etil-2-ottene d,2- dimetil-4-pentene e) 1-etil-6-metilbenzene f-metil-4-propilbenzene g) 1-metil--metilbenzene h) 4-metil-4-etil-1-butene i) fenilmetano. 2. a) Quanti isomeri strutturali esistono di formula 5 10 con un doppio legame carboniocarbonio? b) Quanti isomeri strutturali con un triplo legame carbonio-carbonio hanno formula molecolare 5 8? c) Quanti alcadieni (attenzione: niente alleni!) hanno formula molecolare 5 8? Dare a tutti gli isomeri il nome, secondo la nomenclatura IUPA. 24. Quanti trimetilbenzeni ci sono? Scrivere le formule e dare i nomi IUPA. Quale di questi dà un solo monoetilderivato? Quale ne dà due? Quale tre?

10 25. Quale è il nome sistematico (IUPA) corretto per il composto di formula =( : vinilpentano, -vinilpentano, -etil-1-pentene? 26.Scrivere per ciascuno dei seguenti nomi la formula (semicondensata e a linea di legame) corrispondente: loruro di isobutile bromociclopentano 1,-dibromocicloesano 2-iodoeptano 1,1,1- tricloroetano 1,1,2-tricloroetano cloroformio tetracloruro di carbonio iodoformio cloruro di metilene diclorometano,,-tricloropropene 4-cloro-1-pentino bromuro di vinile 1,2- dibromoetene ioduro di allile bromuro di vinile cloruro di benzile 2-bromonaftalene p- clorometilbenzene, p-diclorobenzene bromuro di benzile. Nitroetano 2-nitrobutano 1-nitrobutano nitrobenzene o-metilnitrobenzene 9-nitroantracene. Metanolo etanolo 2-pentanolo alcool sec-butilico alcool terz-butilico cicloesanolo 1- metilcicloesanolo 2-metilcicloesanolo -cloro-5-etilcicloesanolo 2-propanolo alcool isopropilico alcool 2-feniletilico alcool benzilico benzenolo fenolo p-metilbenzenolo p- metilfenolo 4-metilbenzenolo -bromobenzenolo m-bromofenolo. Etantiolo 1-butantiolo 2-butantiolo benzentiolo tiofenolo. 2,-Butandiolo 1,2-propandiolo 1,-ciclopentandiolo 1,4-butanditiolo. Dietil etere isopropil metil etere etil propil solfuro anisolo (= fenil metil etere) metossibenzene propilossibenzene benzil etil etere -isopropilossiottano 4-metiltiononano ossaciclopropano 2- metilossaciclobutano. Etanammina 1-butanammina 2-butanammina cicloesanammina metilpropilammina - ammino-2-butanolo ciclopentilisopropilammina isopropildipropilammina benzenammina anilina 1-amminonaftalene 4-nitrobenzenammina p-nitroanilina 1,4-diamminobutano 1,2- diamminoetano etilendiammina N,N-dimetilanilina difenil ammina 1,4-diamminobenzene p- fenilendiammina 9-amminofenantrene 4-amminobifenile azacicloesano 1,4-diazacicloesano azaciclopentano. loruro di tetrabutilammonio idrossido di etilmetildipropilammonio bromuro di trietilossonio cloruro di cicloesiltrimetilammonio cloruro di etildimetilsolfonio bromuro di alliltrimetilammonio cloruro di trietilvinilammonio ioduro di dibenzilfenilsolfonio. loruro di benzendiazonio cloruro di p-clorobenzendiazonio. Dimetil solfossido etil metil solfossido dietil solfone benzil propil solfone acido metansolfonico acido benzensolfonico acido 1-butansolfonico acido 2-butansolfonico acido 1- metilpropan-solfonico acido p-toluensolfonico acido p-metilbenzensolfonico. 27. Scrivere per ogni formula il nome corrispondente, secondo la nomenclatura IUPA:

11 ( = l= l ( ) ( ) F I 4 l ( )= l ( ( ) () S ( ) ( )(N 2 ) ( ) N N 2 ( )N 2 + ( + ( ) - ) S + I - 2 ( ) 4 N + - ( N l - + ( N( - S 2 ( ( S l l N S N N S S 28. iascuno dei seguenti composti è stato chiamato in modo improprio, secondo la nomenclatura IUPA. Indicare l'errore e dare il nome corretto. a) 1-cloro-2-propene b) 1-cloro--etil-2-metil- 5-esene c) 4-bromo-4,5-dicloro-6-etileptene. 29. Scrivere tutti gli alcooli contenenti tre e quattro atomi di carbonio, specificando quali sono primari, quali secondari e quali terziari e dando a tutti il nome IUPA. 0. Scrivere le strutture dei seguenti alcooli, specificando per ognuno se è primario, secondario o terziario: etanolo alcool isopropilico ciclopentanolo alcool isobutilico dimetilpropanolo 1- metilcicloesanolo. 1. a) Scrivere le strutture di tre eteri isomeri di formula molecolare 4 10 e dare i nomi, secondo la nomenclatura IUPA. b) Qui di seguito sono riportati gli spettri 1 NMR di due di questi eteri. Quali sono? Perché? ome vi aspettate sia lo spettro 1 del etere mancante?

12 2. Usando cinque atomi di carbonio ed il numero necessario di atomi di idrogeno e di altri elementi, scrivere le strutture dei seguenti composti: a) un alcool primario a catena aperta b) un alcool secondario a catena aperta c) un alcool terziario a catena aperta d) un alcool terziario ciclico e) un alcool secondario ciclico f) un composto ciclico che sia anche un alcool primario.. (a) Scrivere la struttura dell'etere isomero strutturale dei due propanoli. (b) Scrivere gli otto alcooli ed i sei eteri di formula molecolare i sono quattro diclorocicloesani isomeri strutturali, di formula 6 10 l 2. Scriverne la struttura ed assegnarne il nome, secondo la nomenclatura IUPA. 5. Scrivere le formule e dare i nomi agli isomeri strutturali dei seguenti composti: a) triclorobenzeni b) dibromonitrobenzeni c) diclorotolueni (= diclorometilbenzeni) d) monocloronaftaleni e) clorodinitrobenzeni f) metilbenzenoli g) dinitronaftaleni. 6. Quanti trimetilbenzeni ci sono? Quale di questi dà un solo mononitroderivato? Quale ne dà due? Quale tre? 7. Quale è il nome sistematico corretto per il composto di struttura =( ) l: 1- cloro-2-metil-2-propene, clorometilpropene, -cloro-2-metilpropene? 8. I derivati fluorurati degli idrocarburi sono largamente usati nei sistemi frigoriferi e nelle bombolette spray aerosol. Sono correntemente conosciuti con nomi che sono marchi di fabbrica, come ad esempio Freon. Nelle bombolette aerosol si usa il diclorodifluorometano (scrivere la formula), che va sotto il nome di alocarbon-12. L'alocarbon-114 è il liquido frigorifero più usato nei frigoriferi domestici ed ha formula F 2 lf 2 l: che nome sistematico (IUPA) gli dareste? 9. Scrivere la formula del 2,2,2-trifluoroetil vinil etere, un anestetico per inalazione, noto come Fluoromar, che addormenta un paziente in 0-60 secondi e rende possibili risvegli accompagnati da una sensazione di nausea minore che con altri anestetici. 40. Il tritolo è tuttora il più importante degli esplosivi di uso militare. Fonde a 81, ma non esplode fino a 280. E' perciò possibile fonderlo e versarlo ancora liquido nei contenitori. Scriverne la struttura, sapendo che il suo nome è 2,4,6-trinitrotoluene.

13 Esercitazione n. - Nomenclatura (II) TERMINI ED ARGMENTI PER L SVLGIMENT DEGLI ESERIZI DI QUEST FGLI: Nomenclatura sistematica IUPA. Aldeidi e chetoni gruppo carbonile. Acidi carbossilici gruppo acile. Derivati degli acidi carbossilici: alogenuri acilici, ammidi, esteri, anidridi, nitrili. omposti polifunzionali. 1. iascuna delle seguenti strutture è monofunzionale. Indicare in ciascun caso il gruppo funzionale (aggiungendo 1, 2 o quando appropriato), specificandone la desinenza caratteristica (se c'è). Se quello indicato non fosse il gruppo funzionale principale, indicare il prefisso con cui si indica. a) b) c) N d) e) f) ( ) N g) h) i) j) ( ) 4 N+ + k) l) m) n) o) N N N S 2 p) q) S l 2. iascuna delle seguenti strutture è polifunzionale. Indicare in ciascun caso il gruppo funzionale principale, specificandone la desinenza caratteristica. Indicare il prefisso con cui si indica in questo caso l'altro gruppo funzionale. a) b) N 2 N 2 c) d) N 2 N 2 N 2 e) f). Scrivere per ciascuno dei seguenti nomi la formula (semicondensata e a linea di legame) corrispondente: Pentanale aldeide -metilbutanoica -butenale ciclopentancarbaldeide benzencarbaldeide, aldeide benzoica benzaldeide o-idrossibenzaldeide 2-idrossibenzencarbaldeide acetone propanone dimetil chetone butanone isopropil sec-butil chetone 2,4-dimetil--esanone acetofenone fenil metil chetone feniletanone benzofenone (= difenil chetone) difeniletanone 2,4-pentandione cicloesanone 1,-cicloesandione ciclopropenone. 2-Idrossipentanale m-amminobenzaldeide -amminoesanale 4-allil-2-metossifenolo. 4. Scrivere per ogni formula il nome corrispondente, secondo la nomenclatura IUPA: = ( ) =

14 N 2 5. Secondo la nomenclatura IUPA, i seguenti nomi sono sbagliati. Stabilire quale regola (o quali regole) è stata violata e dare il nome IUPA corretto. a) butanolo (b) idrossietano (c- mercaptopropano (d-idrossietilammina. 6. Dare i nomi IUPA ai sette composti carbonilici (aldeidi e chetoni) di formula Due aldeidi che si trovano in natura sono il tetradecanale, usato dal batterio luminescente Achrobacter fisceri nel processo di produzione della luce, ed il citronellale (nome sistematico:,7-dimetil-6-ottenale), che fa parte del sistema chimico di allarme delle formiche. Scrivere le formule di queste aldeidi. 8. a) Scrivere la struttura della vaniglina, il costituente odoroso principale dei baccelli di vaniglia, sapendo che il nome IUPA è 4-idrossi--metossibenzaldeide. 9. iascuna delle seguenti strutture è monofunzionale. Indicare in ciascun caso il gruppo funzionale specificandone la desinenza caratteristica. Scrivere per ogni gruppo funzionale il prefisso da usare quando serve chuiamarlo come sostituente. a) 2 b) l c) N d) N e) f) ( ) 10. iascuna delle seguenti strutture è polifunzionale. Indicare in ciascun caso il gruppo funzionale principale, specificandone la desinenza caratteristica. Indicare il prefisso con cui si indica in questo caso l'altro gruppo funzionale. N 2 a) b) c) N d) N g) e) f) N 2 g) N Scrivere per ciascuno dei seguenti nomi la formula (semicondensata e a linea di legame) corrispondente: Acido acetico acido etanoico acido α-metilbutanoico acido -metilpentanoico acido benzencarbossilico acido benzoico acido ciclopentancarbossilico acido malonico (= ac. propandioico) acido ossalico (= ac. etandioico) acido p-toluico (= ac. p-metilbenzoico) acido - cloroeptanoico acido 2-butenoico acido esanoico acido -esenoico cloruro di butanoile bromuro di etanoile cloruro di benzoile bromuro di -cloropentanoile acetato di fenile

15 ciclobutancarbossilato di metile benzoato di etile etanoato di benzile propenoato di isopropile ossalato (v. sopra ac. ossalico) dietilico malonato ( v. sopra ac. malonico) dietilico malonato acido di etile (più corretto: acido etossicarboniletanoico) p-nitrobenzoato di metile, pentanoato di isobutile 1,-diacetossicicloesano, 1,-diacetilcicloesano, acido -acetil-2-bromopentan-dioico anidride acetica anidride etanoica anidride metanoica anidride benzencarbossilica anidride benzoica, anidride pentanoica anidride fenilacetica anidride butandioica anidride 2-butenoica, anidride butendioica anidride 1,2-benzendicarbossilica anidride 1,2-naftalendicar-bossilica esanammide benzenammide benzammide m-bromobenzenammide N-etilpentanam-mide 2- pentenammide acetonitrile etanonitrile benzenenitrile benzonitrile esanonitrile, p-nitrobenzonitrile. Acido -formilpentanoico acido acetoacetico (= ac. -ossobutanoico) acido -idrossibu-tanoico acido o-metossibenzoico acido 2-amminopropanoico acido 2-ammino--(p-idrossifenil)propanoico acido -bromoformilpropanoico acido -bromocarbonilpropanoico acido -bromo-- formilpropanoico acido -propilossicarbonilcicloesancarbossilico acido 4-butanoilossicarbonilcicloesancarbossilico acido 4-cianobenzencarbossilico. Acido -cloroformilpropanoico acido -formilbutanoico acido carbammoiletanoico, acido - etossicarbonilbenzoico. 12. Scrivere per ogni formula il nome corrispondente, secondo la nomenclatura IUPA: N( N l ( ) 2 ( = N 2 2 N 2 2 l N N 2 N 2 l 1. Scrivere gli esteri isomeri di formula molecolare Scrivere le ammidi isomere di formula molecolare 5 11 N. 15. a) Dare il nome IUPA all'acido malico, 2 (, contenuto nelle mele.

16 IMIA RGANIA I orso di laurea in IMIA (L.T.) Esercitazione n. 4 - Esercitazione sulle conformazioni di alcani e cicloesani. TERMINI ED ARGMENTI PER L SVLGIMENT DEGLI ESERIZI DI QUEST FGLI: Rotazione attorno ai legami -. onformazioni, rotameri. Formule proiettive di Newman formule a cavalletto. onformazioni alternate, eclissate, oblique. Energia torsionale. Tensione angolare e cicloalcani. onformazioni del cicloesano (a sedia, a barca, piegata). Legami assiali ed equatoriali. icloeptano e cicloottano. 1. Disegnare la molecola completa del butano, nella conformazione più favorevole per tutti i legami - (usare i legami a cuneo e tratteggiati). 2. Mediante le formule di Newman e quelle a cavalletto, rappresentare le conformazioni dell'1,2-dicloroetano corrispondenti ai minimi ed ai massimi di energia (conformazioni limite).. Scrivere i rotameri alternati ed eclissati dei seguenti composti (formule proiettive di Newman e formule a cavalletto): a) metilbutano, rispetto al legame 2- b) tetrametilbutano, rispetto al legame 2- c) 1,2-dibromoetano d) 1,2-dicloro-1-fluoroetano: e) esano, rispetto al legame -4 f) 1-esene, rispetto al legame -4 g-cloro--metilpentano, rispetto al legame 2- h-metilpentano, rispetto al legame 1-2 i-metilpentano, rispetto al legame 2- l-metilpentano, rispetto al legame -4. ostruire in ogni caso il diagramma di energia potenziale. 4. Scrivere le conformazioni alternate del 2,-dimetilbutano, usando le notazioni di Newman e quelle a cavalletto. Notare che due di queste conformazioni sono equivalenti. Quale conformazione ha energia più bassa? 5. Scrivere le proiezioni di Newman della conformazione anti e delle due conformazioni eclissate dell'1,2-diiodoetano. Quale delle due conformazioni eclissate ha energia maggiore? 6. Disegnare le proiezioni di Newman per i rotameri alternati di a) 1-bromo-1-cloroetano b) acido -idrossipropanoico. 7. Scrivere le proiezioni di Newman del rotamero anti (se c'è) per il seguente composto, secondo il legame indicato ogni volta:

17 Dire se le posizioni indicate sono assiali o equatoriali. 9. Quale delle conformazioni scritte qui sotto è la più stabile? Quale è la meno stabile? a) b) c) d) 10. Scrivere gli equilibri conformazionali (conformazioni a sedia) di: a) metilcicloesano b) clorocicloesano c) terz-butilcicloesano. Specificare in ogni caso quale è il conformero più stabile e perché. 11. Scrivere i possibili conformeri (a sedia) del cicloesilcicloesano. 12. Scrivere la conformazione più stabile di: a) cicloesanolo b) 1-etil-1-metilcicloesano c) 1,1- dietilcicloesano. 1. Mediante le formule di Newman e quelle a cavalletto, rappresentare le conformazioni-limite di: a) metossietano (secondo il legame -1) b) N-metiletanammina (secondo il legame N- 1). Indicare in ogni caso la conformazione più stabile e quella meno stabile. 14. Scrivere gli equilibri conformazionali dell'1,-diazacicloesano (conformazioni a sedia).

18 IMIA RGANIA I orso di laurea in IMIA Esercitazione n. 5 - Esercitazione sulla stereoisomeria geometrica. TERMINI ED ARGMENTI PER L SVLGIMENT DEGLI ESERIZI DI QUEST FGLI: Isomeria geometrica degli alcheni. Notazione cis, trans. Notazione E,Z e criteri di priorità. Stereoisomeria dei dieni. onformazioni s-cis e s-trans dei dieni coniugati. Stereoisomeria dei cicloalcani disostituiti e polisostituiti. onfigurazioni e conformazioni del cicloesano disostituito. 1. In quali dei seguenti composti troviamo isomeria geometrica? a) ( = b) = c) ( = d) =l 2 e) l=l f) 1,2- difeniletene g) 1-buten--ino h-penten-4-ino i,-dimetil-2-pentene l-butenoato di etile. 2. Per ciascuna delle seguenti coppie, dire se si tratta di isomeri strutturali, isomeri posizionali o isomeri geometrici: a) cis-2-esene e trans-2-esene b) -esene e 2-esene c-metil-2-butene e 1-pentene d) cis--ottene e trans-4-ottene e-metil-2-pentene e -metil-2-pentene f-metil- 2-pentene e 4-metil-2-pentene.. Dire per quali dei seguenti composti esiste isomeria geometrica e scrivere gli stereoisomeri corrispondenti: a) 1-butene b) metilpropene c) 1-eptene d-metil-2-eptene e) 1-cloro-1- butene f) 1,1-dicloro-1-butene g) 1,1-dicloro-2-butene. 4. Indicare, per ogni serie di composti, se si tratta di isomeri strutturali, isomeri geometrici, o dello stesso composto: a) b) 2 ( c) c) l l l l

19 d) l l l l e) l l l l f) g) 5. Dare le formule strutturali per ciascuno dei seguenti composti, scrivendo entrambi gli isomeri geometrici (se ci sono) indicare ogni struttura con cis, trans, o nessun isomero geometrico: a) 1-esene b-esene c-metil-1-butene d-metil-2-butene e) 1-bromo-1- butene. 6. Scrivere le formule strutturali degli alcheni di formula molecolare 6 12 che presentano isomeria geometrica. Mostrare le due configurazioni. 7. Perché lo smacchiatore tricloroetene non ha isomeri geometrici? 8. Elencare i seguenti gruppi in ordine di priorità crescente: a) -N 2, -, -, -l b) - 2, - 2, -, -, - c) -, - (. 9. Scrivere per ogni formula il nome corrispondente, tenendo conto dell'isomeria geometrica: l a) b) c) d) ( ( ) Scrivere per ogni nome la formula corrispondente: a) trans-2-esene b) cis--eptene c) trans-1,-pentadiene d) E-1-bromo-1-butene e) trans-cicloottene f) Z--terz-butil-2- esene g) E-1-metil-2-bromociclopentanolo h) E,E-2-cloro-2,4-esadiene. 11. Scrivere le strutture dei seguenti composti ed indicare se si tratta di configurazione E o Z: a) trans--metil-2-ottene b) cis-,4-dimetil--eptene c) cis-2,-dicloro-2-butene d) trans-- metil-2-esene e) cis--esene f) cis--fluoro-4-metil--esene g) cis-1-cloro-1,2-difeniletene. 12. Dare il nome ai seguenti composti, identificando con la notazione E,Z lo stereoisomero rappresentato: l l l l I a) b) c) d)

20 e) 2 l D f) g) h) l l D l l i) j) k) 1. Scrivere i due isomeri geometrici per ciascuno dei seguenti composti. Designare ciascun isomero secondo la notazione E,Z e, quando possibile, cis,trans: a-butene b) 1,2- difluoroetene c) 1-bromo-1-cloropropene d) -metil-2-pentene. 14. Dare il nome ai seguenti composti, identificando lo stereoisomero con la notazione E,Z: a) l l D b) c) d) I I D e) F l 2 f) g) h) l i) ( ) j) k) l) l l l F m) n) ( ( 2 l o) p) N 2 q) 2 r) 2 s) l 2 l 15. a) Scrivere gli isomeri geometrici del 2,4-esadiene e dare loro i nomi, secondo le notazioni E,Z e cis,trans b) Scrivere le due conformazioni del butadiene e spiegare perché non si possono chiamare semplicemente cis e trans. 16. Scrivere le strutture dei seguenti composti, mettendone in evidenza la stereochimica: a) (E)- 2-cloro-2-butene b) (2Z,4Z)-2,4-nonadiene c) (E)-2-bromo-1-nitro-2-butene.

21 17. Scrivere gli isomeri geometrici dei seguenti composti, assegnando a ciascuna configurazione la notazione E,Z, e, quando possibile, cis,trans: a) 1,-esadiene b,4- esadiene c,4-eptadiene d,4,6-ottatriene e) -metil-2,4-esadiene f,4-dicloro- 2,4- eptadiene. 18. Individuare gli isomeri geometrici (se ce ne sono) dei seguenti composti e scriverne le formule: Dire se i seguenti composti sono cis, trans, o nessuno dei due. l l l 2 2 l 20. Dire, per ciascuno dei seguenti cicloesani disostituiti, se si tratta di cis o trans, indicando anche la conformazione ("a,a", "e,e" o "a,e", a seconda dei casi): l l l l l l l N Per ciascuno dei seguenti cicloesani disostituiti, dire se si tratta dell'isomero cis o trans e se è nella conformazione più stabile. Nel caso non lo fosse, scriverla:

22 F I N2 ( l ( ) 2 N N 2 I I 2 F F 22. Scrivere le due conformazioni a sedia per ciascuno dei seguenti composti, specificando quale è più stabile e perché: a) cis-1-metil--terz-butilcicloesano b) trans-1-isopropil-- metilcicloesano. 2. Spiegare quale stereoisomero è più stabile per ciascuna delle seguenti coppie (scrivere le conformazioni a sedia corrispondenti): a) cis- e trans-1,2-dimetilcicloesano b) cis- e trans-1,4- dimetilcicloesano c) cis- e trans-1,-dimetilcicloesano. 24. Il trans-1-etil-4-metilcicloesano esiste in due conformazioni a sedia, mentre il trans-1- metil-4-terz-butilcicloesano esiste in una sola. Spiegare, scrivendo gli equilibri conformazionali in gioco. 25. a) Perché un cicloesano 1,-disostituito cis è più stabile del corrispondente stereoisomero trans? b) L'isomero 1,2-disostituito cis del cicloesano è meno stabile del trans? 26. Disegnare il composto qui a fianco nella forma a sedia, con tutti gli atomi di dell'anello in posizione assiale. 27. a) Scrivere la struttura della conformazione più stabile dell'1-metil-1-propilcicloesano. b) Scrivere la struttura del conformero più stabile dell'isomero più stabile dell'1,- diisopropilcicloesano. 28. Scrivere le due conformazioni a sedia del cis-1,2-diclorocicloesano e le due per il trans-1,2- diclorocicloesano. Quale conformazione in ciascuna coppia vi aspettate sia la più stabile? Quale in assoluto? 29. Scrivere le configurazioni cis e trans del biciclo[4.4.0]decano, servendosi delle formule sia proiettive che conformazionali (a sedia).

23 0. Scrivere le formule che corrispondono alle seguenti definizioni: a) la conformazione a sedia meno stabile del trans-1,4-diclorocicloesano b) l'isomero geometrico più stabile dell'1,-diterz-butilciclobutano c) un composto con un anello a sei termini che esista solo in conformazione a barca. 1. Disegnare la conformazione a sedia per ciascuna dei seguenti composti: a) idrossimetilcicloesano, b) cis-5-idrossi-2-idrossimetilossacicloesano, c-trans,-cis-1,2,- triclorocicloesano, d) -cis,5-cis-1,,5-trimetilcicloesano. 2. I composti riportati qui sotto sono isolati dalle piante ed appartengono ad un gruppo importante di composti naturali, chiamati terpeni. mentolo borneolo a) Dare la formula molecolare. b) Questi composti sono isomeri? c) Quale è la dimensione del loro anello? d) Quale è il gruppo funzionale? e) Quali sono i sostituenti? f) he relazione di stereoisomeria c'è tra gruppo funzionale e sostituenti? g) Dare il nome IUPA. h) Scrivere un isomero geometrico del mentolo. i) Scrivere le conformazioni di mentolo e borneolo.. a) Scrivere la struttura del conformero più stabile del "cloruro di mentile" (formula sotto). b) Scrivere la conformazione a sedia in cui il cloro è in anti ad un su uno dei due adiacenti. Vi aspettate che una percentuale sostanziale di molecole di cloruro di mentile si trovi in questa conformazione? c) Dare il nome IUPA. l