REGISTRO DELLE LEZIONI 2004/2005. Tipologia

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1 Introduzione alla chimica del carbonio. Tabella periodica degli elementi e configurazione elettronica. Orbitali atomici. Energia di ionizzazione. Affinità elettronica. Strutture di Kekulè e Lewis. Orbitali molecolari: diagramma energetico. Legami di tipo sigma e pigreco. Ibridazione sp3. Struttura del metano. Angoli di legame. Struttura dell'etano.ibridazione sp2. Struttura dell'etene. Natura del doppio legame CC. Ibridazione sp. Struttura dell'acetilene. Addì Addì Analisi strutturale di: ammoniaca, acqua e trifluoruro di boro. Elettronegatività. polarità dei legami e delle molecole. Acidi e basi di BronstedLowry. Acidi e basi di Lewis. Scale di acidità relativa. Idrocarburi: alcani. Strutture e isomeria. Gruppi alchilici. Nomenclatura IUPAC e regole relative. Nomenclatura corrente. Analisi conformazionale. Proiezioni di Newman. Cicloalcani. Struttura a sedia del cicloesano. Posizioni assiali ed equatoriali. Strutture a barca e barca ritorta. Addì Addì Alcheni: strutture e reattività. Nomenclatura. Cicloalcheni. Legami sigma e pigreco. Energie di legame. Alcheni cis e trans. Stereoisomeri EZ. Regole di sequenza.reazioni di idrogenazione. Reazioni esoenergetiche. Stabilità degli alcheni. Reazioni di: addizione, eliminazione, sostituzione e trasposizione in chimica organica. Addì Studio dei meccanismi di reazione. Omolisi ed eterolisi dei legami. Elettrofili e nucleofili. Reazioni polari.equilibri e velocità di reazione. Calore di reazione. Processi eso ed endotermici. Equilibri e relative costanti. Energie di legame e loro uso nel calcolo del calore di reazione. Diagrammi energetici. Stati di transizione. Variazioni di energia libera. Reazioni lente e veloci, mono e pluristadio, eso ed endotermiche: profili energetici relativi. Addì

2 Reazione e sintesi degli alcheni. Addizione di HX. Regola di Markovnikov. Carbocationi: struttura e stabilità. Migrazioni di idruro e metile nei carbocationi. Idratazione degli alcheni: meccanismo. Addizione di alogeni. Ioni alonio: struttura elettronica. Stereochimica anti. Idrogenazione degli alcheni. Catalisi eterogenea. Ossidazione degli alcheni. Ozonolisi. Polimerizzazione degli alcheni: meccanismo radicalico. Principali tipi di polimeri sintetici. Preparazione degli alcheni. Esercizi di riepilogo in preparazione del I parziale. Addì Addì Metodi di sintesi attraverso reazioni di eliminazione. Regola di Zaitsev. Stabilità relativa degli alcheni. Reazioni di disidratazione. Dieni coniugati: orbitali molecolari. Addizioni 1,2 e 1,4. Carbocationi allilici. Controllo cinetico e termodinamico di una reazione. Profili energetici. Alchini: struttura, triplo legame CC, nomenclatura. Addizione di HX, X2 e H2O. Addì Formazione di enoli. Tautomeria chetoenolica. Acidità degli alchini. Scala di acidità degli idrocarburi semplici. Formule empiriche e molecolari. Calcolo del grado di insaturazione. Benzene e aromaticità. Confronto reattività con alcheni e dieni. Calore di idrogenazione. Struttura di Kekulè. Modello orbitalico del benzene. Esecitazione in preparazione del I parziale. Addì L'aromaticità e la regola di Huckel. Cicloottatrene e sua rapprensentazione orbitalica. Nomenclatura degli aromatici. Posizioni orto, meta e para. Sostituzione elettrofila aromatica (SEA). Meccanismo dell'alogenazione del benzene. Complessi sigma e pigreco. Nitrazione, solfonazione, alchilazione e acilazione di FriedelCrafts. Sostituente: reattività e orientamento. Sostituenti attivanti e disattivanti. Stabilità dei diversi complessi sigma. Effetti induttivi e coniugativi. Additività degli effetti dei sostituenti. Ossidazione e riduzione degli aromatici. Idrocarburi aromatici policiclici (PAH). Sintesi degli aromatici: strategia ed ordine degli eventi. Esercizi di riepilogo. Addì Addì

3 Stereochimica. Concetto di chiralità. Piani di simmetria. Enantiomeria. Attività ottica. Polarimetro. Potere rotatorio specifico. Regole di sequenza. Configurazioni R, S. Diastereomeri. Composti meso. Riepilogo dei diversi tipi di isomeria. Stereochimica nelle reazioni organiche. Addizione di HX e X2 agli alcheni. Reazioni regio e diastereospecifiche. Chiralità in natura. Effetti biologici di molecole chirali. Le proiezioni di Fischer. Esempio dell'acido (R)lattico. Manipolazione delle proiezioni di Fischer: movimenti permessi. Esempi applicativi. Addì Addì Alogenuri alchilici ed arilici: nomenclatura, preparazione. Clorurazione radicalica del metano: meccanismo. Correlazione selettivitàreattività. Stabilità dei radicali liberi. Preparazione degli alogenuri dagli alcoli. Reattivi di Grignard: formazione del legame Cmetallo. Inversione della polarità. Alcoli, fenoli, eteri: nomenclatura. Struttura del metanolo: legame idrogeno. Struttura del dimetiletere. Acidità degli alcoli e dei fenoli: comparazione. Esercizi di riepilogo. Addì Addì Preparazione degli alcoli: idratazione degli alcheni, riduzione dei composti carbonilici, uso dei reattivi di Grignard. Preparazione degli eteri: sintesi di Williamson. Disidratazione ed ossidazione degli alcoli. Fenolo: preparazione e reazioni caratteristiche. Preparazione degli epossidi. Meccanismo delle reazioni d'apertura d'anello. Addì Idrocarburi policiclici aromatici: meccanismo chimico dell'azione cancerogena. Generalità dei composti carbonilici. Struttura elettronica del carbonile. Struttura dell'acetaldeide. Reattività del gruppo carbonilico. Aldeidi e chetoni: nomenclatura. Reazioni di addizione nucleofila acilica: meccanismo. Vari tipi di nucleofili. Addì

4 Confronto delle reattività delle aldeidi e dei chetoni. Addizione nucleofila di: acqua, acido cianidrico, alcoli. Acetali ed emiacetali. Il gruppo protettivo in chimica organica. Addizione nucleofila di ammine. Riduzione di WolffKishner. La guerra chimica in natura, mandelonitrile e amigdalina, rilascio di acido cianidrico. Addì Acidi carbossilici: nomenclatura. La struttura dell'acido acetico. Ione carbossilato ed acidità. Fattori che influenzano la forza acida. Effetti dei sostituenti sugli acidi benzoici. Preparazione degli acidi. Derivati degli acidi carbossilici: nomenclatura. Reazione di sostituzione nucleofila acilica: meccanismo. Trasformazioni reciproche nei derivati acidi. Addì Reazioni degli acidi.esterificazione di Fischer. Reazioni degli alogenuri acilici e delle anidridi. Sintesi dell'aspirina. Esteri: natura e preparazione.reazione di saponificazione. Reazioni di riduzione e con i reattivi di Grignard.Preparazione delle ammidi e dei nitrili. Legame ammidico: cenni su amminoacidi e proteine.reazioni dei nitrili: idrolisi e riduzione. Polimeri di condensazione di interesse commerciale. Addì Reazioni di sostituzione in alfa ai carbonili. Tautomeriachetoenolica.Catalisi acida e basica dell'enolizzazione.meccanismo della sostituzione in alfa.alogenazione in alfa la carbonile.acidità degli idrogeni in alfa.risonanza degli ioni enolato.betadichetoni.reattività degli ioni enolato. Sintesi malonica:meccanismo ed applicazioni.condensazioni carboniliche. Addì di recupero Meccanismo generale della reazione di condensazione aldolica.sintesi degli enoni: catalisi acida e basica. Condensazioni aldoliche incrociate.condensazione di Claisen degli esteri: meccanismo. Le ammine: nomenclatura. Ammine eterocicliche.struttura della trimetilammina. Basicità e pkb: confronto tra ammine alifatiche e aromatiche. Addì :00 19:00 di recupero Risonanza dell'anilina: effetto dei sostituenti sulla basicità. Preparazione delle ammine: SN2 degli alogenuri; riduzione dei nitrili e delle ammidi. Riduzione dei nitroareni. Sali di diazonio aromatici. Reazioni di Sandmeyer: esempi applicativi. Reazioni di copulazione: coloranti azoici. Composti eterociclici: pirrolo, furano e tiofene. Aromaticità del pirrolo: regola di Huckel e modello orbitalico. Addì

5 di recupero SEA nel pirrolo: orientamento e meccanismo. Aromaticità della piridina: regola di Huckel e modello orbitalico.sea nella piridina: reattività, orientamento e meccanismo.ammine di origine naturale. Alcaloidi morfinici.codeina, Eroina.Regola della morfina.metadone e Meperidina. Carboidrati.Mono e Polisaccaridi.Fruttosio, Ribosio, Glucosio.Proiezioni di Fischer.Zuccheri D e L. Configurazione degli aldosi della serie D. Addì