Indice. xvii Prefazione 1 Introduzione per lo studente

xvii Prefazione 1 Introduzione per lo studente CAPITL 1 6 Legame chimico e isomeria 6 1.1. La disposizione degli elettroni negli atomi 7 1.2. Il legame ionico e il legame covalente 1.2A. I composti ionici, 8; 1.2B. Il legame covalente, 10 11 1.3. Il carbonio e il legame covalente 12 1.4. I legami semplici carbonio carbonio 13 1.5. I legami covalenti polari 15 1.6. I legami covalenti multipli 16 1.7. La valenza 17 1.8. L isomeria 18 1.9. Come si scrivono le formule di struttura 20 1.10. Le formule di struttura semplificate 22 1.11. La carica formale 23 1.12. La risonanza 25 1.13. Il significato delle frecce 26 1.14. Gli orbitali e il legame chimico. Il legame sigma 28 1.15. Gli orbitali ibridati sp 3 del carbonio 29 1.16. Il carbonio tetraedrico. I legami nel metano 31 1.17. La classificazione in base alla struttura molecolare 1.17A. I composti aciclici, 31; 1.17B. I composti carbociclici, 32; 1.17C. I composti eterociclici, 33 33 1.18. La classificazione in base ai gruppi funzionali ALTRI PRBLEMI, 35

IV CAPITL 2 38 Alcani e cicloalcani; isomeria conformazionale e isomeria geometrica 38 2.1. La struttura degli alcani 40 2.2. La nomenclatura dei composti organici 41 2.3. Le regole IUPAC per la nomenclatura degli alcani 43 2.4. Alchili e alogeni come sostituenti 45 2.5. L applicazione delle regole IUPAC 45 2.6. Le fonti di alcani 45 2.7. Le proprietà fisiche degli alcani e le interazioni intermolecolari di non legame 48 2.8. Le conformazioni degli alcani 49 2.9. La nomenclatura e le conformazioni dei cicloalcani 54 2.10. L isomeria cis-trans nei cicloalcani Isomeri possibili e isomeri impossibili, 54 56 2.11. Riepilogo sull isomeria 56 2.12. Le reazioni degli alcani 2.12A. L ossidazione e la combustione: gli alcani come combustibili, 56; 2.12B. L alogenazione degli alcani, 58 Il metano, il gas di palude e l esperimento di Miller, 59 60 2.13. Il meccanismo radicalico a catena dell alogenazione RIEPILG DELLE REAZII, 61 RIEPILG DEI MECCAISMI, 61 ALTRI PRBLEMI, 62 CAPITL 3 65 Alcheni e alchini 65 3.1. Definizione e classificazione 66 3.2. La nomenclatura 69 3.3. Alcune caratteristiche dei doppi legami 70 3.4. Il modello orbitalico del doppio legame; il legame 72 3.5. L isomeria cis trans negli alcheni La chimica della visione, 73 74 3.6. Le reazioni di addizione e di sostituzione a confronto

V 75 3.7. Le reazioni di addizione polare 3.7A. L addizione di alogeni, 75; 3.7B. L addizione di acqua (idratazione), 75; 3.7C. L addizione di acidi, 76 76 3.8. L addizione di reagenti asimmetrici ad alcheni asimmetrici. La regola di Markovnikov 78 3.9. Il meccanismo di addizione elettrofila agli alcheni 80 3.10. La spiegazione della regola di Markovnikov 81 3.11. L equilibrio di reazione: che cosa rende possibile una reazione? 82 3.12. La velocità di reazione: la reazione è veloce o è lenta? 85 3.13. L idroborazione degli alcheni 86 3.14. L addizione di idrogeno 87 3.15. Le addizioni ai sistemi coniugati 3.15A. Le addizioni elettrofile ai dieni coniugati, 87; 3.15B. Le cicloaddizioni ai dieni coniugati: la reazione di Diels Alder, 89 90 3.16. Le addizioni radicaliche; il polietilene 91 3.17. L ossidazione degli alcheni 3.17A. L ossidazione con permanganato: un saggio chimico, 91; 3.17B. L ozonolisi degli alcheni, 92; 3.17C. Altre ossidazioni degli alcheni, 94 L etilene: materia prima e ormone delle piante, 92 94 3.18. Alcune caratteristiche dei tripli legami 94 3.19. Il modello orbitalico del triplo legame Il petrolio, la benzina e il numero di ottani, 96 97 3.20. Le reazioni di addizione degli alchini 98 3.21. L acidità degli alchini RIEPILG DELLE REAZII, 99 RIEPILG DEI MECCAISMI, 100 ALTRI PRBLEMI, 100 CAPITL 4 104 I composti aromatici 105 4.1. Alcune caratteristiche del benzene 106 4.2. La struttura di Kekulé del benzene 106 4.3. La risonanza nel benzene 107 4.4. Il modello orbitalico del benzene 108 4.5. I simboli del benzene 108 4.6. La nomenclatura dei composti aromatici

VI 111 4.7. L energia di risonanza del benzene 112 4.8. La sostituzione elettrofila aromatica 112 4.9. Il meccanismo della sostituzione elettrofila aromatica 4.9A. L alogenazione, 114; 4.9B. La nitrazione, 115; 4.9C. La solfonazione, 115; 4.9D. Alchilazione e acilazione, 116 117 4.10. Sostituenti attivanti e disattivanti l anello 118 4.11. Gruppi orto,para-orientanti e gruppi meta-orientanti 4.11A. I gruppi orto,para-orientanti, 118; 4.11B. I gruppi meta-orientanti, 120; 4.11C. L effetto del sostituente sulla reattività, 122 122 4.12. L importanza degli effetti orientanti nella sintesi 123 4.13. Gli idrocarburi aromatici policiclici Gli idrocarburi aromatici policiclici e il cancro, 123 Il C 60, una sfera aromatica: i fullereni, 124 RIEPILG DELLE REAZII, 127 RIEPILG DEI MECCAISMI, 128 ALTRI PRBLEMI, 128 CAPITL 5 132 La stereoisomeria 132 5.1. La chiralità e gli enantiomeri 135 5.2. I centri stereogeni e l atomo di carbonio stereogeno 138 5.3. La configurazione e la convenzione R-S 142 5.4. La convenzione E-Z per gli isomeri cis trans 142 5.5. La luce polarizzata e l attività ottica Gli esperimenti di Pasteur, interpretati da van t Hoff Le Bel, 144 147 5.6. Le proprietà degli enantiomeri 148 5.7. Le proiezioni di Fischer 149 5.8. I composti con più di un centro stereogeno; i diastereomeri 151 5.9. I composti meso; gli stereoisomeri dell acido tartarico 153 5.10. Riepilogo delle definizioni di stereochimica 154 5.11. Il decorso stereochimico delle reazioni Enantiomeria e attività biologica, 156 157 5.12. La risoluzione delle miscele racemiche ALTRI PRBLEMI, 157

VII CAPITL 6 161 I composti organici alogenati. Le reazioni di sostituzione e di eliminazione 161 6.1. La sostituzione nucleofila 162 6.2. Esempi di sostituzioni nucleofile 165 6.3. I meccanismi di sostituzione nucleofila 166 6.4. Il meccanismo S 2 168 6.5. Il meccanismo S 1 171 6.6. I meccanismi S 1 e S 2 a confronto u X Le reazioni S 2 in natura: le metilazioni biologiche, 172 173 6.7. La deidroalogenazione, una reazione di eliminazione. I meccanismi E2 ed E1 175 6.8. La competizione tra sostituzione ed eliminazione 6.8A. Gli alogenuri terziari, 175; 6.8B. Gli alogenuri primari, 175; 6.8C. Gli alogenuri secondari, 176 177 6.9. I composti alifatici polialogenati I CFC, lo strato di ozono e il mercato, 178 I composti organici alogenati di origine marina, 179 RIEPILG DELLE REAZII, 180 RIEPILG DEI MECCAISMI, 180 ALTRI PRBLEMI, 181 CAPITL 7 183 Alcoli, fenoli e tioli 184 7.1. La nomenclatura degli alcoli Gli alcoli prodotti industrialmente, 185 185 7.2. La classificazione degli alcoli 186 7.3. La nomenclatura dei fenoli 186 7.4. Il legame idrogeno negli alcoli e nei fenoli 187 7.5. Acidità e basicità rivisitate 189 7.6. L acidità degli alcoli e dei fenoli 192 7.7. La basicità degli alcoli e dei fenoli 192 7.8. La disidratazione degli alcoli ad alcheni

VIII 194 7.9. La reazione degli alcoli con gli acidi alogenidrici 195 7.10. Altri metodi di preparazione degli alogenuri alchilici a partire dagli alcoli 196 7.11. Alcoli e fenoli a confronto Alcoli e fenoli di importanza biologica, 197 198 7.12. L ossidazione degli alcoli ad aldeidi, chetoni e acidi carbossilici 199 7.13. Gli alcoli con più di un ossidrile 200 7.14. La sostituzione elettrofila aromatica sui fenoli I chinoni e il coleottero bombardiere, 201 201 7.15. L ossidazione dei fenoli 202 7.16. I fenoli come antiossidanti 203 7.17. I tioli, analoghi solforati degli alcoli e dei fenoli I capelli: ricci o dritti?, 204 RIEPILG DELLE REAZII, 205 ALTRI PRBLEMI, 205 CAPITL 8 208 Eteri ed epossidi 209 8.1. La nomenclatura degli eteri 210 8.2. Le proprietà fisiche degli eteri 211 8.3. Gli eteri come solventi 211 8.4. Il reattivo di Grignard; un composto organometallico 213 8.5. La preparazione degli eteri 214 8.6. La scissione degli eteri L etere e l anestesia, 215 216 8.7. Gli epossidi (ossirani) L epossido della Limantria dispar, 217 218 8.8. Le reazioni degli epossidi 219 8.9. Gli eteri ciclici RIEPILG DELLE REAZII, 221 ALTRI PRBLEMI, 222

IX CAPITL 9 224 Aldeidi e chetoni 225 9.1. La nomenclatura delle aldeidi e dei chetoni 226 9.2. Aldeidi e chetoni comuni 227 9.3. I metodi di preparazione delle aldeidi e dei chetoni 228 9.4. Le aldeidi e i chetoni in natura 229 9.5. Il gruppo carbonilico 231 9.6. L addizione nucleofila ai carbonili: considerazioni meccanicistiche 232 9.7. L addizione di alcoli: la formazione di emiacetali e di acetali 235 9.8. L addizione di acqua; l idratazione di aldeidi e chetoni 235 9.9. L addizione di reattivi di Grignard e di acetiluri 238 9.10. L addizione di acido cianidrico; le cianidrine 238 9.11. L addizione di nucleofili all azoto 240 9.12. La riduzione dei composti carbonilici 241 9.13. L ossidazione dei composti carbonilici 242 9.14. La tautomeria cheto enolica 243 9.15. L acidità degli idrogeni in ; l anione enolato 244 9.16. Lo scambio di deuterio nei composti carbonilici 245 9.17. La condensazione aldolica 247 9.18. La condensazione aldolica mista 247 9.19. Le sintesi industriali mediante condensazione aldolica Il trattamento delle acque e la chimica degli enoli/enolati, 248 RIEPILG DELLE REAZII, 249 RIEPILG DEI MECCAISMI, 249 ALTRI PRBLEMI, 250 CAPITL 10 253 Gli acidi carbossilici e i loro derivati 253 10.1. La nomenclatura degli acidi 256 10.2. Le proprietà fisiche degli acidi 257 10.3. Acidità e costanti di acidità 258 10.4. Perché gli acidi carbossilici sono acidi? 260 10.5. L effetto della struttura sull acidità; l effetto induttivo rivisitato 261 10.6. La trasformazione degli acidi in sali 261 10.7. I metodi di preparazione degli acidi

X 10.7A. L ossidazione degli alcoli primari e delle aldeidi, 261; 10.7B. L ossidazione delle catene laterali dei composti aromatici, 262; 10.7C. La reazione dei reattivi di Grignard con biossido di carbonio, 263; 10.7D. L idrolisi dei cianuri (nitrili), 263 Chimica verde e ibuprofene: un caso di studio, 264 265 10.8. I derivati degli acidi carbossilici 266 10.9. Gli esteri 267 10.10. La preparazione degli esteri; l esterificazione di Fischer 267 10.11. Il meccanismo di esterificazione con catalisi acida; la sostituzione nucleofila acilica 269 10.12. I lattoni 270 10.13. La saponificazione degli esteri 270 10.14. L ammonolisi degli esteri 271 10.15. La reazione degli esteri con i reattivi di Grignard 272 10.16. La riduzione degli esteri 272 10.17. I composti acilici attivati 273 10.18. Gli alogenuri acilici 274 10.19. Le anidridi degli acidi I tioesteri, le funzioni che attivano i gruppi acilici in natura, 275 277 10.20. Le ammidi 279 10.21. Sommario delle reazioni dei derivati degli acidi carbossilici 281 10.22. Gli idrogeni in degli esteri; la condensazione di Claisen RIEPILG DELLE REAZII, 283 RIEPILG DEI MECCAISMI, 284 ALTRI PRBLEMI, 284 CAPITL 11 287 Le ammine e altri composti azotati 288 11.1. Classificazione e struttura delle ammine 289 11.2. La nomenclatura delle ammine 290 11.3. Le proprietà fisiche e le interazioni intermolecolari delle ammine 291 11.4. La preparazione delle ammine; l alchilazione dell ammoniaca e delle ammine 293 11.5. La preparazione delle ammine; la riduzione di composti azotati 295 11.6. La basicità delle ammine 298 11.7. Il confronto delle basicità e acidità delle ammine e delle ammidi 299 11.8. La reazione delle ammine con gli acidi forti; i sali delle ammine

XI Gli alcaloidi e le rane delle frecce avvelenate, 300 301 11.9. Le ammine chirali nella risoluzione delle miscele racemiche 302 11.10. L acilazione delle ammine con i derivati degli acidi 303 11.11. I composti di ammonio quaternari 304 11.12. I sali di diazonio aromatici 306 11.13. La diazocopulazione; i coloranti azoici RIEPILG DELLE REAZII, 308 RIEPILG DEI MECCAISMI, 308 ALTRI PRBLEMI, 309 CAPITL 12 312 I metodi spettroscopici di determinazione della struttura 313 12.1. I principi della spettroscopia 314 12.2. La spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (MR) 12.2A. La registrazione di uno spettro MR, 315; 12.2B. Il chemical shift e l area dei picchi, 316; 12.2C. La separazione spin-spin dei segnali, 320 323 12.3. La spettroscopia 13 C MR L MR in biologia e in medicina, 324 327 12.4. La spettroscopia infrarossa 331 12.5. La spettroscopia visibile e ultravioletta 333 12.6. La spettrometria di massa ALTRI PRBLEMI, 337 CAPITL 13 344 I composti eterociclici 344 13.1. I legami e la basicità della piridina 346 13.2. Le reazioni di sostituzione sulla piridina 349 13.3. Altri eterocicli a sei atomi 351 13.4. Gli eterocicli a cinque termini: furano, pirrolo e tiofene 353 13.5. Le reazioni di sostituzione elettrofila del furano, del pirrolo e del tiofene 354 13.6. Altri eterocicli pentatomici: gli azoli Le porfirine: perché il sangue è rosso e l erba è verde?, 356 357 13.7. Eterocicli a cinque termini con anelli condensati: gli indoli e le purine

XII La morfina e altri farmaci azotati, 358 RIEPILG DELLE REAZII, CAPITL 363 360 RIEPILG DEI MECCAISMI, 360 ALTRI PRBLEMI, 361 14 I polimeri sintetici 363 14.1. La classificazione dei polimeri 364 14.2. La polimerizzazione di addizione radicalica 369 14.3. La polimerizzazione di addizione cationica 370 14.4. La polimerizzazione di addizione anionica 371 14.5. I polimeri stereoregolari; la polimerizzazione di Ziegler atta Poliacetilene e polimeri conduttori, 372 373 14.6. I polimeri dienici: la gomma naturale e la gomma sintetica 375 14.7. I copolimeri 376 14.8. La polimerizzazione di condensazione: il Dacron e il nylon I polimeri degradabili, 378 Le poliammidi più recenti: le arammidi, 379 380 14.9. I poliuretani e altri polimeri di condensazione RIEPILG DELLE REAZII, CAPITL 386 383 RIEPILG DEI MECCAISMI, 383 ALTRI PRBLEMI, 15 Lipidi e detergenti 386 15.1. I grassi e gli oli; i triesteri del glicerolo 390 15.2. L idrogenazione degli oli vegetali 390 15.3. La saponificazione dei grassi e degli oli; il sapone 391 15.4. Come agiscono i saponi? 393 15.5. I detergenti sintetici (detersivi) I detergenti in commercio, 395 396 15.6. I fosfolipidi 397 15.7. Prostaglandine, leucotrieni e lipossine Prostaglandine, aspirina e dolore, 398 384

XIII 399 15.8. Le cere 399 15.9. I terpeni e gli steroidi RIEPILG DELLE REAZII, 403 ALTRI PRBLEMI, 404 CAPITL 16 406 I carboidrati 406 16.1. Definizioni e classificazione 407 16.2. I monosaccaridi 408 16.3. La chiralità nei monosaccaridi; le proiezioni di Fischer e gli zuccheri D,L 411 16.4. Le strutture emiacetaliche cicliche dei monosaccaridi 413 16.5. Anomeria e mutarotazione 414 16.6. Le strutture piranosiche e furanosiche 416 16.7. Le conformazioni dei piranosi 417 16.8. Esteri ed eteri da monosaccaridi 417 16.9. La riduzione dei monosaccaridi 418 16.10. L ossidazione dei monosaccaridi 418 16.11. La formazione di glicosidi dai monosaccaridi 420 16.12. I disaccaridi 16.12A. Il maltosio, 420; 16.12B. Il cellobiosio, 421; 16.12C. Il lattosio, 421; 16.12D. Il saccarosio, 422 423 16.13. I polisaccaridi 16.13A. L amido e il glicogeno, 423; 16.13B. La cellulosa, 426; 16.13C. Altri polisaccaridi, 428 Sapore dolce e dolcificanti, 424 I surrogati dei grassi da carboidrati, 427 428 16.14. I fosfati degli zuccheri 429 16.15. I deossi zuccheri 429 16.16. Gli ammino zuccheri 429 16.17. L acido ascorbico (vitamina C) RIEPILG DELLE REAZII, 431 ALTRI PRBLEMI, 431 CAPITL 17 434 Amminoacidi, peptidi e proteine 434 17.1. Gli amminoacidi naturali 435 17.2. Le proprietà acido base degli amminoacidi

XIV 440 17.3. Le proprietà acido base degli amminoacidi con più di un gruppo acido o basico 441 17.4. L elettroforesi 442 17.5. Le reazioni degli amminoacidi 442 17.6. La reazione della ninidrina 443 17.7. I peptidi Alcuni peptidi di origine naturale, 444 445 17.8. Il legame disolfuro 446 17.9. Le proteine 446 17.10. La struttura primaria delle proteine 17.10A. L analisi degli amminoacidi, 446; 17.10B. La determinazione della sequenza, 447; 17.10C. La scissione selettiva dei legami peptidici, 449 450 17.11. La logica dell analisi sequenziale Il sequenziamento delle proteine e l evoluzione, 450 451 17.12. La sintesi peptidica 456 17.13. La struttura secondaria delle proteine 17.13A. La geometria del legame peptidico, 456; 17.13B. La formazione di legami idrogeno, 456; 17.13C. L -elica e il foglietto a pieghe, 457 458 17.14. La struttura terziaria: proteine fibrose e proteine globulari 460 17.15. La struttura quaternaria delle proteine RIEPILG DELLE REAZII, 461 ALTRI PRBLEMI, 462 CAPITL 18 zucchero 465 ucleotidi e acidi nucleici 465 18.1. La struttura generale degli acidi nucleici zucchero 466 18.2. I componenti dell acido deossiribonucleico (DA) 466 18.3. I nucleosidi 468 18.4. I nucleotidi 469 18.5. La struttura primaria del DA 469 18.6. Il sequenziamento degli acidi nucleici 470 18.7. La sintesi di laboratorio degli acidi nucleici DA e crimine, 471 472 18.8. La struttura secondaria del DA; la doppia elica

XV 474 18.9. La replicazione del DA 475 18.10. Gli acidi ribonucleici (RA) 477 18.11. Il codice genetico e la biosintesi delle proteine Il genoma umano, 478 Gli acidi nucleici e i virus, 480 480 18.12. Altri nucleotidi biologicamente importanti RIEPILG DELLE REAZII, 483 ALTRI PRBLEMI, 484 APPEDICI 486 A. Le energie di dissociazione del legame nella reazione AX n A X (in kcal/mol) 486 B. Lunghezze di alcuni legami (in angstrom, Å) 487 C. I principali gruppi funzionali 488 D. Acidità caratteristiche di gruppi funzionali organici 490 E. Tavola periodica degli elementi 491 Fonti delle illustrazioni fotografiche 492 analitico