Idrocarburi aromatici. Idrocarburi. Idrocarburi

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1 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Idrocarburi 1 Molecole costituite solo da atomi di carbonio e idrogeno Idrocarburi alifatici Idrocarburi saturi, solo legami singoli. Idrocarburi aromatici Idrocarburi insaturi, almeno un legame multiplo carbonio-carbonio Alcani Alcheni: doppio legame = Alchini: triplo legame

2 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Tipiche geometrie ed ibridizzazioni del carbonio negli idrocarburi 2 Alcano Alchene Alchino Aromatico Geometria Tetraedrica Planare Lineare Planare Ibridizzazione sp 3 sp 2 sp sp 2 Esempio: nome Propano Propene Propino Toluene Formula molecolare Formula di struttura

3 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano 3

4 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Idrocarburi ramificati

5 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Distillazione frazionata del petrolio (olii lubrificanti) e oltre.

6 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Isomeri conformazionali: esempio del n-butano: : Anti (A) Eclissata (B) Sgemba (, E) Eclissata (D) La conformazione anti è più stabile della conformazione sghemba di 0.9 kcal/mole. A temperatura ambiente il butano è al 72% in forma anti e al 28% in forma sghemba. 4Le due forme sono separabili a -230.

7 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano omposti ciclicici: anelli a 6 atomi di carbonio 7 icloesano onformazioni a sedia onformazione a barca icloesene Adamantano

8 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Energie conformazionali di alcuni cicloesani monosostituiti 8 4A causa delle interazioni steriche tra un gruppo in posizione assiale e gli idrogeni assiali, generalmente, le conformazioni equatoriali risultano più stabili delle corrispondenti conformazioni assiali. 4Il metilcicloesano, ad esempio, a 25 è presente circa al 95% nella forma equatoriale.

9 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Importanza della giunzione: esempio amido - cellulosa 9 4Il glucosio è uno zucchero che nella sua forma ciclica assume la tipica conformazione a sedia degli anelli a sei atomi. A seguito della ciclizzazione si genera un nuovo centro chirale in 1. 4La posizione assiale o equatoriale del gruppo su 1, determina le forme α o β del monosaccaride. amido unità cellobiosio unità moltosio cellulosa 4La polimerizzazione dell una o dell altra forma porta a due composti significativamente diversi: l amido e la cellulosa.

10 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Atomo di carbonio primari, secondari, terziari e quaternari. 10 4L atomo di carbonio si dice: 4primario quando legato ad un solo atomo di carbonio 4secondario quando legato a due atomi di carbonio 4terziario quando legato e tre atomi di carbonio 4quaternario quando legato a quattro atomi di carbonio primario secondario Energie di dissociazione per alcuni alcani 3 quaternario primario

11 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Alogenazione degli alcani Stadio di iniziazione: Br 2 2Br hν + Br Br + ( 3 ) 2 Br 1-Br-propano (8%) 2-Br-propano (92%) Stadi di propagazione: 1) Br Br 2) Br Br + Br Stadi di terminazione: Tutte le reazioni tra le specie radicaliche. Stadi di strappo dell idrogeno: 1a) Br Br = kcal/mole 1b) Br ( 3 ) 2 + Br = kcal/mole

12 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Introduzione ai gruppi funzionali organici La varietà della chimica del carbonio è alla base dell enorme estensione e complessità della chimica organica. 4 iò nonostante, molte proprietà chimico-fisiche dei composti organici possono essere spiegate e previste analizzando solo piccoli gruppi di atomi, chiamati gruppi funzionali, che presentano caratteristiche strutturali e reattività chimica tipiche e peculiari, perlatro influenzate, più o meno significativamente, dal resto della molecola di cui fanno parte. 4egli idrocarburi i gruppi funzionali sono rappresentati essenzialmente dalle insaturazioni (legami doppi, tripli, coniugati ecc.) presenti, ma la grande maggioranza dei composti organici presentano gruppi funzionali contenenti eteroatomi, vale a dire atomi diversi da carbonio e idrogeno. 4I gruppi funzionali più comuni ed importanti implicano come eteroatomi solo l ossigeno e/o l azoto e gli alogeni. Altri gruppi sono caratterizzati dalla presenza di zolfo, silicio e fosforo.

13 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Eteri R--R 13 Sono composti aventi due gruppi organici legati allo stesso atomo di ossigeno. I residui organici possono essere gruppi alchilici, arilici, vinilici e l ossigeno può far parte di una catena o di un ciclo Etere etilico Metilfeniletere (Anisolo) 3 Tetraidrofurano (TF) ssido di etilene

14 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Alogenuri alchilici R-X: con X = F, l, Br, I 14 4Generalmente liquidi, immiscibili e più densi dell acqua. 4ltre che come reagenti chimici, sono stati ampiamente usati in grosse quantita come solventi e nel lavaggio a secco ma il loro uso viene attualmente molto limitato essendo risultati epatotossici e cancerogeni. 4Tipiche reazioni sono le sostituzioni nucleofile: Y e le eliminazioni: Y δ+ + R X δ R + X l K alcolica 3 3 2

15 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Alcoli R- 15 4omposti con punto di ebollizione abbastanza elevato a causa della presenza di legami idrogeno 4Metanolo, etanolo e propanolo ( 1 2 e 3 ) sono perfettamente miscibili in acqua mentre gli omologhi superiori risultano progressivamente sempre meno miscibili divenendo preponderante la componente idrofobica (idrocarburica) della molecola (vedi tabella). 4La presenza di più gruppi nella molecolea (es. zuccheri) ne favorisce la solubilità in solventi polari. 4Reazioni con rottura del legame R - 3 etanolo 2 S etilene 3 + Pl 5 3 l + Pl + 3 l cloroetano atura basica del gruppo

16 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano 16 4Reazioni con rottura del legame R-: 2a a atura acida del gruppo 4Reazioni di ossidazione del gruppo alcolico: n.o K 2 r S 4 n.o chetone 3 n.o. -1 K 2 r S 4 3 n.o. +1 K 2 r S 4 aldeide 3 n.o. +3 acido carbossiclico

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18 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Ammine alifatiche R-2; R-R ; R-R R 18 4Si tratta di composti che formalmente possono essere visti come derivati dell ammoniaca dove uno o più atomi di idrogeno sono stati sostituiti con uno o più gruppi alchilici. 4Si hanno così ammine primarie, secondarie e terziarie: R R' R R R' R" 4 Le ammine sono molecole polari e basiche che possono formare energici legami idrogeno (meno afficaci nelle ammine terziarie). iò giustifica l andamento dei punti di ebollizione e la notevole solubilità in acqua di quelle a minor peso molecolare.

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20 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano 4ltre a essere tipiche basi di Lewis, le ammine si comportano come basi di Brønsted: 20 R 2 (aq) + 2 (l) [R 2 2 ] + (aq) + - (aq) 4Le ammine come nucleofili:.. R' R I 3 + R' R 3 I Sale d ammonio quaternario

21 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano omposti carbonilici R 21 R' E σ(-)* π(-)* 4Polarizzazione del gruppo carbonilico e sua tipica reattività: 2p z sp 2 π(-) σ(-) 2p z sp 2 R attacco elettrofilo δ+ δ- R' attacco nucleofilo

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23 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Tautomeria cheto-enolica enolica acetilacetone Ione acetilacetona to

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25 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Acidi carbossilici 25 R

26 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano 26 R + 2 R + 3 +

27 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano R l acilcloruro + R' + R R' alcol estere l 27 R R' + R" 2 R R" + R' estere ammina ammide alcol 2 R acido carbossilico Pl 5-2 R anidride R

28 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano 28 4Polimerizzazione radicalica Polimeri R R. 2 R R 2. R R n. 2

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30 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano 30 4Steroisomeria nei polimeri 4Polipropilene isotattico sindiottico atattico

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32 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano 32 4Policondensazione n Acido tereftalico glicol etilenico Poliestere (Dacron) n R' R R' R aminoacido aminoacido Legame peptidico dipeptide

33 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Preparazione ylon 6,10 33

34 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Struttura delle Proteine 34 Planarità del gruppo ammidico (---) legame ammidico (parzialmente doppio)

35 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Struttura delle Proteine 35 proteine fibrose a catene ad α- elica passo dell elica piccola - 5,1 Å passo dell elica grande - 61,2 Å Avvolgimento di catene ad α-elica con formazione di cavi a tre o sette fili.

36 Lezioni di himica Generale Elementi chimica organica Prof. Roberto Sebastiano Struttura delle Proteine 36 Proteine globulari (emoglobina, enzimi vari) Elettrostatica Principali Interazioni che stabiliscono la struttura terziaria delle proteine. + - Ponti disolfuro S S Idrofobica Altri legami ad - =