Indic Indi e 1 Aspetti generali della chimica organica 3 Alcani e cicloalcani 4 Isomeria e stereoisomeria 2 Acidi e basi

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1 1 Aspetti generali della chimica organica Che cos è la chimica organica Struttura dell atomo Tavola periodica Livelli energetici e orbitali atomici Forma degli orbitali Distribuzione degli elettroni Energie relative degli orbitali atomici Formazione dei legami: teoria del legame di valenza Legami chimici Classificazione dei legami chimici Legame ionico Legame covalente Legame metallico Legami intermolecolari Perché il carbonio è un atomo speciale Legami del carbonio Rappresentazione di una struttura organica Strutture di Lewis Strutture di Kekulé Strutture condensate Strutture segmentate Strutture tridimensionali Teoria della risonanza Regole per scrivere le formule limite di risonanza Approfondimento 1.1 Elettronegatività Approfondimento 1.2 Come si scrive una struttura di Lewis Approfondimento 1.3 Calcolo della carica formale di un atomo Acidi e basi Acidi e basi secondo Arrhenius Acidi e basi secondo Brønsted-Lowry Fattori che influenzano l acidità e la basicità Acidi e basi secondo Lewis Alcani e cicloalcani Alcani Isomeri di struttura Classificazione degli atomi di carbonio e idrogeno Nomenclatura IUPAC degli alcani Proprietà chimico-fisiche degli alcani Punto di ebollizione Punto di fusione Solubilità Conformazioni degli alcani Fonti naturali di alcani Reattività degli alcani Cicloalcani Nomenclatura IUPAC dei cicloalcani Conformazioni dei cicloalcani Reazioni principali Esercizi Isomeria e stereoisomeria Isomeria: isomeri costituzionali e stereoisomeri Chiralità molecolare Simmetria e chiralità Centri di chiralità Enantiomeri Nomenclatura degli enantiomeri: regole di Cahn-Ingold-Prelog e notazioni R/S Proiezioni di Fischer Attività ottica degli enantiomeri Misura dell attività ottica: polarimetro Potere rotatorio specifico Miscela racemica e purezza ottica Molecole con due o più centri di chiralità Molecole chirali con due centri di chiralità Molecole achirali con due centri di chiralità: forme meso Composti ciclici contenenti due centri di chiralità

2 XI 4.7 Separazione di enantiomeri: risoluzione Risoluzione per mezzo di sali diastereoisomeri Risoluzione per mezzo di enzimi Esercizi Approfondimento 4.1 Conformazione e configurazione Alcheni Struttura elettronica degli alcheni Nomenclatura IUPAC degli alcheni Proprietà chimico-fisiche degli alcheni Isomeria geometrica Notazione cis/trans Notazione E/Z Stabilità degli alcheni Reattività degli alcheni Diagrammi di energia Addizione di acidi alogenidrici Addizione di acqua Addizione di bromo e cloro Reazione con peracidi Reazione di idrogenazione Reazione di 1,2-diossidrilazione Reazioni principali Esercizi Approfondimento 5.1 Meccanismo della reazione di addizione degli acidi alogenidrici agli alcheni Approfondimento 5.2 Meccanismo dell addizione di acqua agli alcheni Approfondimento 5.3 Meccanismo dell addizione di bromo e cloro agli alcheni Approfondimento 5.4 Meccanismo della reazione di epossidazione degli alcheni Approfondimento 5.5 Meccanismo della reazione di idrogenazione degli alcheni catalizzata dal palladio Approfondimento 5.6 Qual è il motivo dell addizione sin dei due gruppi ossidrilici agli alcheni nella reazione con tetrossido di osmio? Alchini Struttura elettronica degli alchini Nomenclatura IUPAC degli alchini Proprietà chimico-fisiche degli alchini Reattività degli alchini Acidità degli alchini terminali Addizione di acqua Addizione di idrogeno (reazione di idrogenazione) Reazioni principali Esercizi Alogenuri alchilici Struttura elettronica degli alogenuri alchilici Nomenclatura IUPAC degli alogenuri alchilici Proprietà chimico-fisiche degli alogenuri alchilici Reattività degli alogenuri alchilici Sostituzione nucleofila alifatica Meccanismi della sostituzione nucleofila alifatica Competizione tra S N 1 ed S N Eliminazione Meccanismi della b-eliminazione Reazioni principali Esercizi Approfondimento 7.1 Fattori che influenzano l andamento della sostituzione nucleofila monomolecolare Approfondimento 7.2 Fattori che influenzano la sostituzione nucleofila bimolecolare Alcoli e tioli Alcoli Nomenclatura IUPAC degli alcoli Proprietà chimico-fisiche degli alcoli Reattività degli alcoli Reazioni acido-base Reazioni che comportano la rottura del legame carbonio-ossigeno Reazioni che non comportano la rottura del legame carbonio-ossigeno Ossidazione degli alcoli Tioli Nomenclatura IUPAC dei tioli Proprietà chimico-fisiche dei tioli Acidità dei tioli Reattività dei tioli Reazioni principali Esercizi Approfondimento 8.1 Generalità sulle reazioni di ossidoriduzione in chimica organica

3 XII CHIMICA ORGANICA ESSENZIALE Approfondimento 8.2 Meccanismo della reazione degli alcoli con gli acidi alogenidrici Approfondimento 8.3 Meccanismo della disidratazione di alcoli catalizzata dagli acidi Approfondimento 8.4 Regiochimica della disidratazione di alcoli catalizzata dagli acidi Approfondimento 8.5 Determinazione del tasso alcolico nel sangue attraverso il test del palloncino Eteri ed epossidi Eteri Nomenclatura IUPAC degli eteri Proprietà chimico-fisiche degli eteri Basicità degli eteri Reattività degli eteri Scissione degli eteri con acidi alogenidrici Epossidi Nomenclatura IUPAC degli epossidi Reattività degli epossidi: apertura dell anello Reazioni di apertura degli epossidi acido-catalizzate Reazioni di apertura degli epossidi in assenza di catalisi acida Reazioni principali Esercizi Approfondimento 9.1 Meccanismo della reazione di apertura degli epossidi acido-catalizzata Approfondimento 9.2 Meccanismo della reazione di apertura degli epossidi con l idrossido di sodio Ammine alifatiche Nomenclatura IUPAC delle ammine Struttura elettronica dell azoto Ammoniaca Reazioni dell ammoniaca Proprietà chimico-fisiche delle ammine Punto di ebollizione Solubilità in acqua Basicità Reattività delle ammine Eliminazione di Hofmann Reazione con acido nitroso: i sali di diazonio Reazione di ammine primarie con acido nitroso Reazione di ammine secondarie con acido nitroso Reazione di ammine terziarie con acido nitroso Reazioni principali Esercizi Approfondimento 10.1 Azoto e sua ibridazione Reazione di addizione nucleofila: aldeidi e chetoni Struttura elettronica di aldeidi e chetoni Nomenclatura IUPAC di aldeidi e chetoni Proprietà chimico-fisiche di aldeidi e chetoni Reattività di aldeidi e chetoni: addizione nucleofila Nucleofili al carbonio Addizione di acido cianidrico Addizione di composti organometallici Addizione di alchini terminali Reazione di Wittig Nucleofili all ossigeno Addizione di acqua Addizione di alcoli Nucleofili all azoto Addizione di ammoniaca e ammine primarie Addizione di derivati dell ammoniaca Reazioni di ossidazione Reazione di ossidazione di Baeyer-Villiger Reazioni di riduzione Riduzione ad alcoli con idruri metallici Reazioni principali Esercizi Approfondimento 11.1 Meccanismo della reazione di Wittig Approfondimento 11.2 Meccanismo della reazione di idratazione di aldeidi e chetoni Approfondimento 11.3 Meccanismo della reazione di addizione di alcoli ad aldeidi Approfondimento 11.4 Stabilità degli acetali in ambiente acido e basico Approfondimento 11.5 Sintesi di Strecker

4 XIII 12 Acidi carbossilici e loro derivati Struttura elettronica degli acidi carbossilici e dei loro derivati Nomenclatura IUPAC degli acidi carbossilici Proprietà chimico-fisiche degli acidi carbossilici Acidità degli acidi carbossilici Derivati degli acidi carbossilici: struttura elettronica, nomenclatura IUPAC e proprietà chimico-fisiche Reattività degli acidi carbossilici Reattività dei derivati degli acidi carbossilici: reazione di sostituzione nucleofila acilica Cloruri acilici e anidridi Esteri Reazione di esterificazione di Fischer Idrolisi acida di un estere Idrolisi basica di un estere Transesterificazione Tioesteri Ammidi Idrolisi delle ammidi Reazioni di riduzione degli acidi carbossilici e dei derivati Riduzione degli acidi carbossilici e degli esteri ad alcoli primari Riduzione delle ammidi e dei nitrili ad ammine Reazioni con composti organometallici degli acidi carbossilici e dei derivati Reattività dell acido carbonico e dei suoi derivati Reazioni principali Esercizi Approfondimento 12.1 Meccanismo dell esterificazione di Fischer Approfondimento 12.2 Reazione di saponificazione Approfondimento 12.3 Meccanismo della formazione delle ammidi da un cloruro acilico e un ammina primaria Approfondimento 12.4 Meccanismo di idrolisi acida delle ammidi Approfondimento 12.5 Antibiotici b-lattamici Approfondimento 12.6 Reazioni di idrolisi dei nitrili Approfondimento 12.7 Meccanismo di riduzione degli esteri ad alcoli primari Anioni enolato ed enammine Acidità degli idrogeni in a al gruppo carbonilico Aldeidi e chetoni Derivati degli acidi carbossilici Reazioni di alogenazione in a catalizzate da acidi e basi Reattività degli anioni enolato Reazioni di alchilazione Reazioni di condensazione aldolica Condensazione aldolica catalizzata da basi Condensazione aldolica catalizzata da acidi Condensazione aldolica intramolecolare e incrociata Reazioni affini alla condensazione aldolica Condensazione di Claisen Condensazione di Dieckmann Reazione di Mannich Reattività dei composti b-dicarbonilici Reazioni di alchilazione: sintesi acetoacetica e malonica Enammine Reazioni principali Esercizi Approfondimento 13.1 Meccanismo della reazione di alogenazione in a di chetoni promossa da basi Approfondimento 13.2 Meccanismo della reazione di alogenazione in a di chetoni promossa da acidi Approfondimento 13.3 Alogenazione in a dei metilchetoni promossa da basi Approfondimento 13.4 Substrati delle reazioni di alchilazione agli anioni enolato Approfondimento 13.5 Meccanismo della condensazione di Claisen Approfondimento 13.6 Meccanismo di decarbossilazione dei b-chetoacidi Approfondimento 13.7 Meccanismo della reazione di Mannich Approfondimento 13.8 Uso degli enzimi nella sintesi organica Composti organometallici Composti organolitio Preparazione dei composti organolitio

5 XIV CHIMICA ORGANICA ESSENZIALE Limiti al grado di funzionalizzazione dei composti organolitio Reattività dei composti organolitio Reazioni con legami carbonio-idrogeno Formazione di legami carbonio-carbonio Composti organomagnesio Preparazione dei composti organomagnesio Reattività dei composti organomagnesio Reazioni con ossirani (epossidi) Reazioni con aldeidi e chetoni Reazioni con esteri Composti organozinco Preparazione dei composti organozinco Reattività dei composti organozinco Composti organoboro Idroborazione/ossidazione degli alcheni Stereochimica della reazione di idroborazione/ossidazione degli alcheni Regiochimica della reazione di idroborazione/ossidazione degli alcheni Idroborazione/ossidazione degli alchini interni Idroborazione/ossidazione degli alchini terminali Reazioni principali Esercizi Approfondimento 14.1 Perché la sintesi dei reattivi di Grignard deve essere effettuata in ambiente anidro e in atmosfera inerte? Approfondimento 14.2 Perché la reazione dei reattivi di Grignard con gli esteri non si ferma alla formazione di chetoni ma produce generalmente alcoli terziari? Approfondimento 14.3 Meccanismo della reazione di idroborazione degli alcheni con BH 3 THF Approfondimento 14.4 Perché nell idroborazione degli alcheni il legame carbonio-boro si forma preferenzialmente con il carbonio olefinico meno sostituito? Composti carbonilici a,b-insaturi Nomenclatura dei composti carbonilici a,b-insaturi Reattività dei composti carbonilici a,b-insaturi Reazione di addizione di Michael Addizione di ammine e alcoli a sistemi carbonilici a,b-insaturi Addizione coniugata di anioni enolato a composti carbonilici a, -insaturi Reazioni principali Esercizi Approfondimento 15.1 Fattori che influenzano il decorso delle reazioni di addizione Approfondimento 15.2 Meccanismo dell addizione coniugata di ammine a sistemi carbonilici a,b-insaturi Composti aromatici Aromaticità: concetto e criteri Composti anti-aromatici Struttura elettronica dei composti aromatici Benzene Benzene e teoria della risonanza Composti aromatici monociclici Annuleni aromatici Composti ionici aromatici Composti eterociclici aromatici Nomenclatura dei composti aromatici Proprietà chimico-fisiche dei composti aromatici Reattività dei composti aromatici Reazione di sostituzione elettrofila aromatica Meccanismo della reazione di sostituzione elettrofila aromatica Nitrazione del benzene Acilazione di Friedel-Crafts Alchilazione di Friedel-Crafts Alogenazione Solfonazione del benzene Effetto elettronico dei sostituenti Reazioni di ossidazione Reazioni di riduzione Reazioni principali Esercizi Approfondimento 16.1 Perché il pirene è un composto aromatico?

6 XV Approfondimento 16.2 Meccanismo della reazione di nitrazione del benzene Approfondimento 16.3 Meccanismo della reazione di acilazione di Friedel-Crafts del benzene Approfondimento 16.4 Meccanismo della reazione di alogenazione Approfondimento 16.5 Meccanismo della reazione di solfonazione del benzene Fenoli e ammine aromatiche Fenoli Proprietà chimico-fisiche dei fenoli Acidità dei fenoli Reattività dei fenoli Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica Reazioni di ossidazione Reazioni del gruppo ossidrilico Ammine aromatiche Proprietà chimico-fisiche delle ammine aromatiche Basicità delle ammine aromatiche Reattività delle ammine aromatiche Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica Reazioni del gruppo amminico Reazioni con acido nitroso Reazioni principali Esercizi Approfondimento 17.1 Meccanismo della reazione di Reimer-Tiemann Approfondimento 17.2 Scoperta dei farmaci sulfammidici Approfondimento 17.3 Meccanismo della reazione di diazotazione Biomolecole: carboidrati Definizione e classificazione dei carboidrati Aldosi Serie sterica d e relativa nomenclatura IUPAC Chetosi Nomenclatura IUPAC Strutture cicliche dei monosaccaridi Furanosi e piranosi Configurazione anomerica a e b Mutarotazione Varianza strutturale nei monosaccaridi: gli amminozuccheri Glicosidi Disaccaridi Saccarosio Lattosio Maltosio e cellobiosio Zuccheri riducenti Polisaccaridi Amido Cellulosa Pectina Acido ialuronico Reazione di glicosilazione Glicosilazione negli organismi superiori Sommario Esercizi Approfondimento 18.1 Rappresentazioni dei piranosi Approfondimento 18.2 Acido sialico e acido chetodesossiottulosonico Approfondimento 18.3 Saccarosio e dolcificanti Approfondimento 18.4 Intolleranza al lattosio Approfondimento 18.5 Vitamina C Biomolecole: amminoacidi, peptidi e proteine Amminoacidi Struttura degli amminoacidi proteogenici Proprietà acido-basiche degli amminoacidi Peptidi e proteine Legame peptidico Struttura delle proteine Determinazione della struttura primaria di peptidi e proteine Determinazione della composizione amminoacidica Identificazione dell amminoacido N- e C-terminale Idrolisi parziale della proteina Sommario Esercizi Approfondimento 19.1 Amminoacidi naturali non proteogenici Approfondimento 19.2 Elettroforesi

7 XVI CHIMICA ORGANICA ESSENZIALE Approfondimento 19.3 Aspartame, un dipeptide sintetico usato come dolcificante Approfondimento 19.4 Folding delle proteine Approfondimento 19.5 Meccanismo della reazione di degradazione di Edman Biomolecole: acidi nucleici Basi azotate Nucleosidi Nucleotidi Cofattori enzimatici di natura nucleotidica Oligonucleotidi e acidi nucleici Acido desossiribonucleico Acido ribonucleico Cenni sulla sintesi ribosomiale delle proteine Sommario Esercizi Approfondimento 20.1 Derivati purinici di origine naturale Approfondimento 20.2 Farmaci di sintesi contenenti il nucleo purinico e pirimidinico Approfondimento 20.3 Determinazione della struttura del DNA Approfondimento 20.4 Organismi procarioti ed eucarioti Biomolecole: lipidi Classificazione dei lipidi Acidi grassi e derivati acilici grassi Eicosanoidi Triacilgliceroli Saponificazione dei grassi Glicerofosfolipidi Sfingolipidi Terpeni Steroidi Colesterolo Ormoni sessuali Sommario Esercizi Approfondimento 21.1 Biosintesi degli acidi grassi saturi Approfondimento 21.2 Idrolisi enzimatica dei trigliceridi: le lipasi Approfondimento 21.3 Colesterolo e suo trasporto Approfondimento 21.4 Analoghi sintetici degli steroidi Approfondimento 21.5 Ruolo biologico dei lipidi Indice analitico