MARTEDI ’ E MERCOLEDI ’: 15.00 -17 .00 GIOVEDI - people.unica.it … · 2016. 1. 22. · 3 TEST DI VERIFICA IN ITINERE PROVA ORALE OPPURE FINE CORSO: PROVA SCRITTA + PROVA ORALE

MARTEDIMARTEDI’’ E MERCOLEDIE MERCOLEDI’’ : 15.00 : 15.00 --1717.00.00

GIOVEDIGIOVEDI’’ : 17.00: 17.00-- 19.0019.00

LEZIONI TEORICHELEZIONI TEORICHE

ESERCITAZIONIESERCITAZIONI

33 TEST DI VERIFICA TEST DI VERIFICA IN ITINEREIN ITINERE PROVA ORALEPROVA ORALE

OPPUREOPPURE

FINE CORSO:FINE CORSO: PROVA SCRITTA + PROVA ORALEPROVA SCRITTA + PROVA ORALE

�J. C. Smith FONDAMENTI DI CHIMICA FONDAMENTI DI CHIMICA ORGANICAORGANICA-- Ed. McGraw-Hill

�W.Brown-T. Poon INTRODUZIONE ALLA INTRODUZIONE ALLA CHIMICA ORGANICACHIMICA ORGANICA – Ed. Edises

Cavoli

Indolo-3-carbinolo

NH

OH

Aglio

Diallil solfuro

S

Uva

Resveratrolo

HO

OH

OH

Fragole

Acido ellagico

O

O

O

O

HO

OH

HO

OH

calore H2N C NH2

O

cianato d'ammonio urea

NH4 NCO

♦F. Wöhler (1828)

Origine del termine CHIMICA ORGANICA

Composti organiciComposti organici composti prodotti da composti prodotti da organismi viventiorganismi viventi

Teoria del vitalismo (1780)Teoria del vitalismo (1780)

H

C

H HH

Metano

C

CHO

H HH

HH

Etanolo

H

CH H

H

Metano

CCHO

H HH

HH

Etanolo

H

H

H

H

H

HC

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

Benzene

H

H

H

H

H

HC

C

CC

CC

H

H

H

H

H

H

Benzene

O

N+

–O O

HN

S

CH3

O O

Nimesulide

N

S

O

HO O

H2C

O

CH3

O

HN

O

NH2

OH

O

Cefalosporina

N

S

C

CH

O

CHO O

H2C

OC

CH3

O

HN

C OH2C

CH2H2C

CH NH2

C

OH

O

CH2

CC

Cefalosporina

C

C C

CO

C

CC

C

CC

C

N+

–O O

C

HN

S

CH3

O O

Cavoli

Indolo-3-carbinolo

NH

OH

Aglio

Diallil solfuro

S

Uva

Resveratrolo

HO

OH

OH

Fragole

Acido ellagico

O

O

O

O

HO

OH

HO

OH

HC

HCCH

C

C

HC

NH

CHC

H2COH

H2C

HC

CH2

SCH2

HC

CH2

CHC CH

CCHHC

CH

HC CHC C

CHCHC

HO

OH

OH

C

CCH

C

CC

CO

CC C

C

HC

O

O

O

HO

OH

HO

OH

Tutte le molecole organiche contengono carbonioTutte le molecole organiche contengono carbonio

[[A.KekulA.Kekuléé (1861(1861))]]

H

C

H HH

Metano

C

CHO

H HH

HH

Etanolo

H

H

H

H

H

HC

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

Benzene

H

C

H HH

C

CHO

H HH

HH

H

H

H

H

H

HC

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

N

S

O

HO O

H2C

O

CH3

O

HN

O

NH2

OH

O

Cefalosporina

N

S

O

HO O

H2C

O

CH3

O

HN

O

NH2

OH

O

O

N+

O O

HN

SCH3

O O

Nimesulide

O

N+

O O

HN

SCH3

O O

Cavoli

Indolo-3-carbinolo

NH

OH

Aglio

Diallil solfuro

S

Uva

Resveratrolo

HO

OH

OH

Fragole

Acido ellagico

O

O

O

O

HO

OH

HO

OH

HC

HCCH

C

C

HC

NH

CHC

H2COH

H2C

HC

CH2

SCH2

HC

CH2

CHC CH

CCHHC

CH

HC CHC C

CHCHC

HO

OH

OH

C

CCH

C

CC

CO

CC C

C

HC

O

O

O

HO

OH

HO

OH

La maggior parte dei composti organici sono La maggior parte dei composti organici sono

costituiti, oltre che da carbonio, anche da costituiti, oltre che da carbonio, anche da

idrogeno, ossigeno ed azotoidrogeno, ossigeno ed azoto

[[A.LavoisierA.Lavoisier (1784(1784)])]

H

C

H HH

Metano

C

CHO

H HH

HH

Etanolo

H

H

H

H

H

HC

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H

Benzene

O

N+

–O O

HN

S

CH3

O O

Nimesulide

N

S

O

HO O

H2C

O

CH3

O

HN

O

NH2

OH

O

Cefalosporina

H

CH H

H

Metano

CCHO

H HH

HH

Etanolo

H

H

H

H

H

HC

CC

C

CC

H

H

H

H

H

H

Benzene

O

N+

O O

HN

SCH3

O O

Nimesulide

N

S

O

HO O

H2C O

CH3

O

HN

O

NH2

OH

O

Cefalosporina

Nei composti organici gli atomi sono solitamente Nei composti organici gli atomi sono solitamente

tenuti insieme tramite legami covalentitenuti insieme tramite legami covalenti

Studio strutturale delle molecole organicheStudio strutturale delle molecole organiche ( cio( cioèè comecome gli gli

atomi si legano tra di loro)atomi si legano tra di loro)

Studio della relazione Studio della relazione Struttura Struttura –– ReattivitReattivitàà (suddivisione dei (suddivisione dei

composti in varie classi a seconda del gruppo funzionale composti in varie classi a seconda del gruppo funzionale

presente)presente)

Studio della relazione Studio della relazione Struttura Struttura ––AttivitAttivitàà ( biologica e/o ( biologica e/o

farmacologicafarmacologica))

Nucleo (protoni + neutroni)

Nuvola elettronica

Rappresentazione di un atomo

ATOMO

Numero protoni = Numero elettroni

Numero protoni + Numero neutroni

Ancora sull’atomo………

Media pesata della massa degli isotopi

C6

12.011

IV Gruppo

Numero atomico

Peso atomico

Riga = PERIODO

Colonna = GRUPPO

Gli elementi di uno stesso gruppo hanno proprietà elettroniche e chimiche simili

Ancora sulla tavola periodica………

Numero del gruppo

N°di elettroni nell’orbitale più esterno

VALENZA

Elementi della stessa riga hanno dimensioni simili.

Con la formazione del legame, gli atomi Con la formazione del legame, gli atomi

completano il livello esterno degli elettroni di completano il livello esterno degli elettroni di

valenza (valenza (configurazione stabile dei gas nobiliconfigurazione stabile dei gas nobili))

Il legame Il legame èè ll’’unione di due o piunione di due o piùù atomi per il atomi per il

raggiungimento di uno stato di maggiore stabilitraggiungimento di uno stato di maggiore stabilitàà

Formazione di legami = liberazione di energiaRottura di legami = consumo di energia

1. Gli atomi degli elementi delle molecole organiche possono formare un numero definito di legami (VALENZA);

2. l’atomo di carbonio può formare legami mediante una o più valenze con altri atomi di carbonio

1s

2s

2p

Stato fondamentale Stato eccitato

sp3

2p

2s

1s 1s

Stato ibridato sp3

Promozione dell'elettrone Ibridazione

1s

2s

2p


sp2

2p

2s

1s 1s

Stato ibridato sp2


2p

1s

2s

2p


sp

2p

2s

1s 1s

Stato ibridato sp


2p

C

CC

C

CC

H

H

H

H

H

H

1)

BENZENE

2)

CC

C

H

H

H

H

H

H

O

ACETONE

3)

H

CCl Cl

Cl

CLOROFORMIO

4)

OH

C

CHCH

OH

CH2

HO

O

CO

C

HO

VITAMINA C(AC. ASCORBICO)

OC

N

CH3

C

CN

CH3

CH

N

NH3C C

O5)

CAFFEINA

6)

CH

CH3

CH3CH2

CCH

HC

C

HC

CHCH

CH3

C

O

HO

IBUPROFENE

INDICARE LO STATO DI IBRIDAZIONE DEL CARBONIO NEI SEGUENTI COMPOSTI

sp3 sp2

sp3sp2

sp2

sp2

sp2sp3

Come rappresentare le molecole?Come rappresentare le molecole?

Tipi di atomi presenti

Rapporto tra i vari atomi

Peso molecolare

Formula Molecolare (o Bruta)Formula Molecolare (o Bruta) fornisce informazionisu:

(Es. C2H6O)

Formula di StrutturaFormula di Struttura permette di determinare:

Il tipo di connessione tra gli atomi

La disposizione spaziale degli atomi presenti

(Isomeri costituzionali)(Isomeri costituzionali)

((ConformeriConformeri e e

StereoisomeriStereoisomeri))

H

CCl Cl

Cl

Es.

Bidimensionali Tridimensionali

�F. di Lewis

�F. Condensate

� F. a Tratti

� F. Schematiche

� F. a Cavalletto

� F. ad Asta e Sfera

� F. Space Filling

� F. Cuneo e Tratteggio

�F. Proiettive di Newman

�F. Proiettive di Fisher

H

H

HH

H

H

HH

CH3CH2CH3

C C

H

H

C

H

H

H

H

H

H

C C CH

H

HH

H H

H

H

H2C CH2 ClCl

CC CC

H

H

H H

Cl

Cl

CC CC

H

Cl

H

H H

Cl

CC CC CCed ed ovviamenteovviamente ……..

C2H4Cl2 formula bruta

formule condensate

formule a tratti

H3C CH Cl2

CC CC

HH

H

H

CC ed ed ovviamenteovviamente ……..

C2H6O formula bruta

formule condensate

formule a tratti

H

O H COC COC

HH

HH

H H

H3C CH2 OH H3C O CH3

CCO

CC O

C

O

C

C3H5N C3H8O

I Gruppi Funzionali sono dei gruppi di atomi con proprietà

chimiche tipiche che caratterizzano la molecola che li contiene.

Sono la parte REATTIVA della molecola.

C2H6OC3H6

Legame doppio

Legame triplo

Gruppo fenile

IDROCARBURIGruppo Funzionale

--Alcani

Alcheni

Alchini

Compostiaromatici

Legame triplo-X (gruppo alogeno)

-OH(gruppo idrossi)

-OR(gruppo alcossi)

-NH2(gruppo ammino)

Gruppo FunzionaleCOMPOSTI CON LEGAME σσσσ

(X = Cl, Br, F, I)

Alogenurialchilici

Alcoli

Eteri

Ammine

COMPOSTI CON LEGAME C=O Gruppo Funzionale

-C=O (gruppo carbonilico)

-C=O (gruppo carbonilico)

-COOH (gruppo carbossilico)

-COOR (gruppo estereo)

-CONH2-CONHR-CONR2

(gruppo ammidico)

-COCl (cloruro acilico)

Aldeidi

Chetoni

Acidicarbossilici

Esteri

Ammidi

Cloruriacilici

CH2 ClH3C C C C

O

OCH3

H3C CH

NH2

C

O

OH H3C C CH3

O

H3C CH2 C CH

Indica quali gruppi funzionali sono presenti nelle seguenti molecole.

AcetoneAlanina

Solo carbonio ed idrogeno

Alcani Alcheni Alchini Cicloalifatici

Alifatici Aromatici

Idrocarburi

Formula generale CnH2n+2

H3C

H2C

CH3

PROPANO

carbonio 1°

carbonio 2°

H3CCH

CH3

CH3carbonio 3°

2-METIL PROPANO

H3CC

CH2

H2C

CH3

CH3

CH3

carbonio 4°

2,2-DIMETIL PENTANO

CLASSIFICAZIONE ATOMI DI CARBONIO

COMUNEEs. Acido formico, Vanillina, Acido acetico, ecc .

SISTEMATICAIUPAC

IUPACInternational Union of Pure and Applied Chemistry

Prefisso Prefisso -- Radice Radice -- Desinenza Desinenza

Dove stanno i sostituenti?

Quanti atomi di carbonio?

Quale famiglia?

(Gruppi funzionali)

In accordo con la convenzione IUPAC, il nome chimico di un In accordo con la convenzione IUPAC, il nome chimico di un alcanoalcano èèbasato sulla lunghezza della basato sulla lunghezza della catena principalecatena principale..

Il nome consta di una Il nome consta di una radiceradice (che indica il numero di atomi di carbonio (che indica il numero di atomi di carbonio

della catena principale), seguito dal della catena principale), seguito dal suffissosuffisso––anoano che sta ad indicare che sta ad indicare che il gruppo funzionale che il gruppo funzionale èè un un alcanoalcano..

Nomenclatura di Nomenclatura di alcanialcani semplicisempliciFormula generale: CFormula generale: CnnHH2n+22n+2

RadiceRadiceCH4

CH3CH3CH3CH2CH3

CH3CH2CH2CH3

CH3CH2CH2CH2CH3

CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

NN°° CarboniCarbonimetmet……etet……propprop……butbut……pentpent……eses……eptept……ott..ott..nonnon……decdec……

FormulaFormula

Regole IUPAC per la nomenclatura sistematica degli Regole IUPAC per la nomenclatura sistematica degli alcanialcani ramificatiramificati

1.1. Per Per alcanialcani ramificatiramificati : la : la catena continua picatena continua piùù lungalunga di di atomi di carbonio determina il atomi di carbonio determina il nome basenome basedelldell’’ alcanoalcano

CH2

CH2

CH2CH3

H3C

H3C

CH

CH2

CH2

CH2CH3

H3C

H3C

CHCH2

CH2 CH3

CHH3CCH2

CH3

CH

H2C

CH3

CH2

CH2 CH3

CHH3CCH2

CH3

CH

H2C

CH3

Nome base:Nome base: esanoesano Nome base:Nome base: eptanoeptano

CH4H C

H

H

H

Metano

H C

H

H

CH3

Metile

C C

H

H

H

H

H

H

CH3 CH3

Etano

C C

H

HH

H

H

CH3 CH2

Etile

Un Gruppo Alchilico si forma rimuovendo un idrogeno da un alcano

CH2

CH2

CH2CH3

H3C

H3C

CH

CH2

CH2

CH2CH3

H3C

H3C

CH

CH2

CH2 CH3

CHH3CCH2

CH3

CH

H2C

CH3

CH2

CH2 CH3

CHH3CCH2

CH3

CH

H2C

CH3

Nome base:Nome base: esanoesano

Sostituente:Sostituente: metilemetile

Nome base:Nome base: eptanoeptano

Sostituenti:Sostituenti: etile e metileetile e metile

2.2. Numerare gli atomi della catena, iniziando Numerare gli atomi della catena, iniziando dalldall ’’ estremitestremitàà pipiùù vicina al vicina al primo sostituenteprimo sostituente(o (o catena laterale)catena laterale), la cui posizione verr, la cui posizione verràà individuata individuata dal numero del carbonio della catena normale da dal numero del carbonio della catena normale da cui tale sostituente si diparte.cui tale sostituente si diparte.

1

CH2

CH2

CH2CH3

H3C2

34

5

6

3 - Metilesano e non

4 - Metilesano

H3C

CH

12

34

5

6

3.3. Quando sono presenti due o piQuando sono presenti due o piùù sostituenti, la loro posizione viene sostituenti, la loro posizione viene individuata dal numero del carbonio della catena principale a cindividuata dal numero del carbonio della catena principale a cui sono ui sono legati. La numerazione della catena normale legati. La numerazione della catena normale èè scelta in modo da dare ai scelta in modo da dare ai sostituenti il numero pisostituenti il numero piùù basso possibile. Ciò vale anche quando si basso possibile. Ciò vale anche quando si verifica il caso in cui la 1verifica il caso in cui la 1°° ramificazione avviene alla stessa distanza ramificazione avviene alla stessa distanza dalle due estremitdalle due estremitàà della catena normale.della catena normale.

CH2

CH2 CH3

CHH3CCH2

CH3

CH

H2C

CH3

4 - Etil- 2- Metileptano

2 - Metil- 4- Etileptano

e non4- Etil- 6- Metileptano

O

1

23

4

5

6

1

23

4

5

6

7 7

5.5. Quando si possono individuare nel composto Quando si possono individuare nel composto due catenedue catenenormali normali della della stessa lunghezzastessa lunghezza, quella che da luogo al , quella che da luogo al maggior numero di maggior numero di sostituentisostituentidefinisce il nome base delldefinisce il nome base dell’’ alcanoalcano..

H3C

H2C

CHCH

CH2

CHCH3

CH3

CH3H2CCH2

H3C

2,5-dimetil-4-propil eptano

12

34

56

7

4.4. Quando sono presenti sullo stesso atomo di carbonio due Quando sono presenti sullo stesso atomo di carbonio due sostituenti sostituenti DIVERSIDIVERSI il numero corrispondente il numero corrispondente èè riportato riportato due volte.due volte.

H3C CH2 C

CH3

Br

CH2 CH2 CH31 2 3 4 5 6

3- Bromo - 3 - metil esano

H3C CH2 C

CH3

Br

CH2 CH2 CH3

H3CCH

H3C

CH CH3

2,3- Dimetilbutano

CH31

2

3 4

H3CCH

H3C

CH CH3

CH3

2,2,4,4- Tetrametilpentano

H3C C

CH3

CH2

C1

2 3 4CH3

CH3

H3CCH3

5H3C C

CH3

CH2

C1

2 3 4CH3

CH3

H3CCH3

5H3C C

CH3

CH2

C CH3

CH3

H3CCH3

Se invece i sostituenti Se invece i sostituenti sono sono IDENTICIIDENTICI si usa il si usa il prefissoprefisso didi --, , tritri --, tetra, tetra --,, ecc. ecc. I numeri sono separati da I numeri sono separati da virgole.virgole.

12

34

5

6

1

CH

H2CCH CH CH3

H3C

2

34

5

6

2, 3, 5 - Trimetilesanoe non

2, 4, 5 - Trimetilesano

H3C

CH3

CH3

CHCH2

H2C

H3C

CH2

H3C

CH2

CH

CH3

CH3

CHCH2

H2C

H3C

CH2

H3C

CH2

CH

CH3

CH3CH

CH2

H2C

H3C

CH2

H3C

CH2

1

23

45

6

7

8

CH

CH3

CH3

2,6- Dimetil ottano

H3CHC

Br

CH2HC

CH3

CH3H3CHC

Br

CH2HC

CH3

CH31

2 3 4 5H3C

HC

Br

CH2HC

CH3

CH3 2-Bromo-4-metil butano

H3CHC

CH2

CH CH2

CH3

CH3

CH2 CH2 CH3

H3CHC

CH2

CH CH2

CH3

CH3

CH2 CH2 CH3

1

2

3

4

5 6 7

H3CHC

CH2

CH CH2

CH3

CH3

CH2 CH2 CH3

4-Etli-3-metil eptano

H3C

H2C

CH3Propano

Propile

H3C

H2C

CH2 H3CCH

CH3

Isopropile

Gruppi alchilici con 3 atomi di carbonio


H3C

H2C

CH2

CH3 Butano

H3C

H2C

CH2

CH2

Butile

H3CCH

CH2

CH3

sec -Butile


Isobutano(2-Metilpropano)H3C

CHCH3

CH3

Isobutile

H3CCH

CH2

CH3

terz -Butile

H3CC

CH3

CH3

H3C CHC CH2

CH3

CH3

CH2 CH2 CH2 CH3

CH CH3

H2C CH3

H3C CHC CH2

CH3

CH3

CH2 CH2 CH2 CH3

CH CH3

H2C CH312

3

4

5

6 7 8 9

H3C CHC CH2

CH3

CH3

CH2 CH2 CH2 CH3

CH CH3

H2C CH3

5 terz -butil-3-metil nonano

H3C CH2

H2C C

H

H2C

H2C

CH

H3C CH3

HC CH3

H2C CH3

H3C CH2

H2C C

H

H2C

H2C

CH

H3C CH3

HC CH3

H2C CH312

345

6

7

89H3C C

H2

H2C C

H

H2C

H2C

CH

H3C CH3

HC CH3

H2C CH3

6- isopropil-3-metil nonano

H3C

H2C

CH3

Propano

Propile

H3C

H2C

CH2 H3CCH

CH3

Isopropile


C 1C 1°°

H 1H 1°°

C 2C 2°°

H 2H 2°°


H3C

H2C

CH2

CH3

Butano

H3C

H2C

CH2

CH2

Butile

H3CCH

CH2

CH3

sec -Butile

C 1C 1°°

H 1H 1°°

C 2C 2°°

H 2H 2°°


Isobutano(2-Metilpropano)

H3CCH

CH3

CH3

Isobutile

H3CCH

CH2

CH3

terz -Butile

H3CC

CH3

CH3

C 1C 1°°

H 1H 1°°

C 3C 3°°

H 3H 3°°

2,3,5-trimetil-4-propil eptanoeptano

CCC C C C CCCC C C C C1 2 3 4 5 6 7

CH3CH3

CH3H

H

H

H

H

H H H

H

H

HH H2C

H2C CH3

H3CHC

CH3

CH

HC

H2CH2C

CH

H2C CH3

CH3

CH3

CH3

5- isopropil-3,3,7-trimetildecanodecano

CCC C C C C C C CCCC C C C C C C C1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

CH3

CH3

CH3

CHCH3H3C

H

H

H H

H H

H

H

H

H

H H

H H

H

H

H

H

H3C CH2 C

CH3

CH3

CH2HC

CHH3C CH3

CH2 CH

CH3CH2 CH2 CH3

3-etil-5-isobutil nonanononano

CCC C C C C C CCCC C C C C C C1 2 3 4 5 6 7 8 9

H

H

H H

H H

H

H

H

H

H H

H H

H

H

H

HH2C

CH3

H2CCH

H3C

CH3

H3CH2C

HC

H2CCH3

CH2 CH

CH2CH

CH3H3C

H2C CH2 CH2 CH3

Solo carbonio ed idrogeno

Alcani Alcheni Alchini Cicloalifatici

Alifatici Aromatici

Idrocarburi

Cicloeptano

Ciclopentano

Ciclopropano

Cicloesano

I CICLOALCANI vengono nominati premettendo il termi ne CICLOalla radice del nome.

Formula Generale CnH2n

H2C

H2CCH2

CH2

CH2

H2C

H2C

H2C CH2

CH2

H2C

H2C

H2C CH2

H2C

H2CCH2

CH2

CH2

CH2

H2C

Regole IUPAC per la Regole IUPAC per la nomenclatura sistematica dei nomenclatura sistematica dei

cicloalcanicicloalcani

1.1. Se sullSe sull ’’anello anello èè presente un solo sostituente non presente un solo sostituente non èènecessario indicare la sua posizione.necessario indicare la sua posizione.

CH

CH3

H3C

Isopropilcicloesano

Cl

Cloroc ic lopentanoMetilciclopropano

CH3

2.2. Se sono presenti Se sono presenti duedue sostituenti si numera a partire sostituenti si numera a partire dal sostituente che dal sostituente che èè 11°° in ordine alfabeticoin ordine alfabetico , , assegnando al secondo sostituente il numero piassegnando al secondo sostituente il numero pi ùùbasso. basso.

CH

CH3

H3C

CH3

1-Isopropil-2-metilcicloesano

1-Cloro-3-etilciclopentano

Cl

CH2CH3

11 2211

33

1,4-Dicloro-2-etilciclopentano

4-Etil-2-fluoro-1-isopropilcicloesano

3.3. Quando sono presenti Quando sono presenti tre o pitre o pi ùù gruppigruppi , l, l ’’anello anello èènumerato a partire da quel sostituente che permette di numerato a partire da quel sostituente che permette di assegnare agli altri i numeri piassegnare agli altri i numeri pi ùù bassi possibile.bassi possibile.

11

22

11 44

CH

CH3

H3C

F

CH2CH3

Cl

CH2CH3Cl

44

2211

Cl

CH2CH3Cl

44

22

2,4-Dicloro- 1-etilciclopentanooppure

4.4. Se un sistema ciclico singolo Se un sistema ciclico singolo èè legato ad una legato ad una catena catena alchilicaalchilica con un numero di atomi di carbonio con un numero di atomi di carbonio maggiore maggiore di quelli delldi quelli dell ’’anelloanello , oppure quando sono legati 2 o pi, oppure quando sono legati 2 o pi ùùcicli, cicli, èè bene chiamare i composti con il termine bene chiamare i composti con il termine cicloalchilalcanicicloalchilalcani ..

CH2

H2C

CH2

1,3-Dicicloesilpropano1-ciclobutilpentano

H2C

CH2

H2C

CH2

CH32233

44

5511

11

22

33

CH2CH3

CH3

21

3

1-etil-3-metilcicloesano

CH

Br

H3CCH3

1-bromo-1-isopropil ciclopentano

CH3

CH3 1,1-dimetil cicloesano

Cl

Br CH2CH3BrBr

1 2 4

1 3 5

ClCl

1 3 4

1 3 4

CH2CH3

1 2 4

1 3 5

1-bromo-4-cloro-2-etil ciclopentano

2-bromo-4-cloro-1-etil ciclopentano

F

CH2CH2CH3

C

CH3H3C

H3C

F

1 2 5

1 3 6

CH2CH2CH3

1 3 4

1 4 5

C

CH3H3C

H3C

1 2 4

1 4 6

2

41

1-terz -butil-2-fluoro-4-propil cicloesano

H3CHC

H2C

HC

CH3

H2C CH3

3 64 5

1

2

2-ciclopentil-4-metil esano

•• Petrolio Petrolio

••Gas naturaleGas naturale

•Idrogenazione degli alcheni•Riduzione di alogenuri alchilici

a)Idrolisi reattivi di Grignardb) Riduzione con metalli e acidi

•Copulazione di alogenuri alchilici con composti organometallici

a)Sintesi di Corey - Houseb) Sintesi di Wurtz

Preparazioni Preparazioni AlcaniAlcani

FontiIndustriali

Laborato rio

ALCANIALCANI

C C + H HPt o Ni

solventeC C

HH

Idrogenazione degli alcheni

Esempi

+ H HPt o Ni

C2H5OH,25°C

CH

CH

CH3Br + H H H2C CH2C2H5OH,25°C

Pt o NiCH3Br

Ciclopentene Ciclopentano

1 - Bromo propene 1 - Bromo propano

Riduzione di alogenuri alchilici

a) riduzione con metalli ed acidi

R X2 + + 2 H+ R H2 +

Esempi

H3C CH2HC

Br

CH3Zn, H+

H3C CH2HC

H

CH3

Cl

3 - Cloro eptano

Zn, H+

Eptano

2 - bromo butanoo Bromuro di sec-butile

Butano

Zn ZnX2

R = gruppi alchilici


b) idrolisi dei reattivi di Grignard

R X + R Mg Xetere

etilicoR H

:

: + : + + +

(o NH3 o CH3OH)

I reattivi di Grignard sono composti ORGANOMETALLIC I, in cui, cioè, un atomo di carbonio è legato ad un atomo di metallo.Tutti questi composti hanno un a proprietà in comune: sonocapaci di cedere un carbonio con i suoi elettroni.

d- d +

Meccanismo:

esempio

+etere dry

Mg

Mg+ X-R

Mg+ X-R H:O:H HR OH- Mg2+ X-

MgR

H2O

CH3CH2Br Mg CH3CH2MgBrH2O CH3CH3

δδδδ−−−− δδδδ++++

CH3 Mg XEsempio:

H3C

H2C

CH2

Mg

+X

+Mg+OH2H

OH H3C

H2C

CH2

HX

I Reagenti Organometallici contengono un atomo di ca rbonio legato COVALENTEMENTE ad un metallo

C M R M Metalli più comuni: M= Li, Mg, Cu

δδδδδδδδ

Legame polare

R Li R Mg X R Cu Li

Rregenti alchil litio regenti alchilmagnesio(reattivi di Grignard) regenti litio dialchil rame


b) idrolisi dei reattivi di Grignard

R X + R Mg Xetere

etilicoR H

:

: + : + + +

(o NH3 o CH3OH)

I reattivi di Grignard sono composti ORGANOMETALLIC I, in cui, cioè, un atomo di carbonio è legato ad un atomo di metallo.Tutti questi composti hanno un a proprietà in comune: sonocapaci di cedere un carbonio con i suoi elettroni.

d- d +

Meccanismo:

esempio

+etere dry

Mg

Mg+ X-R

Mg+ X-R H:O:H HR OH- Mg2+ X-

MgR

H2O

CH3CH2Br Mg CH3CH2MgBrH2O CH3CH3

δδδδ−−−− δδδδ++++

CH3 Mg XEsempio:

H3C

H2C

CH2

Mg

+X

+Mg+OH2H

OH H3C

H2C

CH2

HX

R X + R Lietere

etilicoR2 CuLi

: + : R'

E' una reazione che, tramite la formazione di un legame carbo nio- carbonio, permette diottenere alcani con un numero di atomi di carbonio superiore a quello degli alogenuri alchilici di partenza.

Meccanismo:

R' XR' R R Cu+ + Li X

R' X

a) sintesi di Corey - House

Alchillitio Litio dialchilrame

R' X

Sebbene non sia stato ancora chiarito completamente , pare che il gruppo R si distacchi dal rame portandosi via una coppia di elettroni, con i quali poi si attacca al gruppo R', espellendo contemporaneamente l'alogenione.( SOSTITUZIONE NUCLEOFILA ALIFATICA BIMOLECOLARE )

Li

CuLiR2 R

CuI

H3C

H2C

CH2

X

H3CCH

CH3

X

Al. Alchilico 1° Al. Alchilico 2°

Copulazione di alogenuri alchilici con composti organometallici

esempio

etere dry (CH3)2CuLICH3BrLi

CH3LiCuI CH3(CH2)4CH2Br

CH3(CH2)5CH3

Cu Li

R

RR1 X R R1

Cu Li

CH3

CH3

CH2

X H3C CH2H3C CH3

R X +

I composti sodioorganici sono molto reattivi tanto che, app ena formatisi, reagiscono conl'alogenuro alchilico di partenza : tale reazione p orta, dunque, solo ad ALCANI SIMMETRICI.

Meccanismo:

esempio

solvente

R

R X 1° > 2°>3°

b) sintesi di Wurtz

2 2 NaX+

reattività di

R X + +1)

2) R X+δ+ δ−

R

R R +

2 Na

NaR

2 CH3Br2 Na

CH3CH3

2 Na Na+X-

NaR Na+X-

INDICARE TUTTI I MODI PER PREPARARE LINDICARE TUTTI I MODI PER PREPARARE L ’’OTTANOOTTANO

a)

C C + H HPt o Ni

solventeC C

HH

H3C

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH

CH2

H3C

H2C

CH2

HC

CH

H2C

CH2

CH3

oppureNi o Pt

solvente+ H2 H3C

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

CH3

Idrogenazione degli Idrogenazione degli alchenialcheni

b)

H3C

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C Cl + Zn

HH3C

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

CH3

Riduzione con metalli e acidi

c)

H3C

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C Cl + Mg

etereH3C

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C Mg Cl

H2O

H3C

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

CH3

Idrolisi reattivi di Idrolisi reattivi di GrignardGrignard

H3C

H2C

CH2

H2C Cl + Na H3C

H2C

CH2

CH2 Na

H3C

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

CH3

H3C

H2C

CH2

H2C Cl

WURTZ

d) Sintesi di Sintesi di WurtzWurtz

e) Sintesi di Sintesi di CoreyCorey --HouseHouse

CH2

H2C

CH2

H2C Cl + Li C

H2

H2C

CH2

H2C Li

H3C

H2C

CH2

H2C

CH2

H2C

CH2

CH3

H3CCH2

H2C Br

H3C

1-cloro pentano

H3CCuI

CH2

H2C

CH2

CH2H3C

CH2

H2C

CH2

CH2H3C

Cu Li +

1-bromo propano

SN2

CH2

H2C

CH2

CH2H3C

2

CuLI

R2CuLi

H3CCH2

H2C Br

butano1-bromo propano

H3CCH2

H2C

CH3

Eseguire la seguente reazione

H3CCH2

H2C Br

1-bromo propano

Zn / H

propano

H3CCH2

CH3

a) Riduzione con metalli e acidi

H3CCH2

H2C Br

1-bromo propano

MgH3C

CH2

H2C Mg Br

H2O

propano

H3CCH2

CH3

b) Idrolisi reattivi di Idrolisi reattivi di GrignardGrignard

H3CCH2

H2C Br

1-bromo propano

MgH3C

CH2

H2C Mg Br

H2O

propano

H3CCH2

CH3

c) Idrolisi reattivi di Idrolisi reattivi di GrignardGrignard

CH2

H2C

CH2

H2CH3C

H3CCH2

H2C Br

1-bromo propano

NaH3C

CH2

CH2

esano

NaCH3CH2CH2Br

CH2

CH3

WURTZ

d) Sintesi di Sintesi di WurtzWurtz

butano

2

H3CCH2

H2C

CH3

H3CCH2

H2C Br

1-bromo propano

LiH3C

CH2

CH2 LiCuI

Corey-House

H3CCH2

CH2 CuLi

CH3I

e) Sintesi di Sintesi di CoreyCorey --HouseHouse

Ma cosa si intende perREAZIONE CHIMICA?

Processo di interconversione di sostanze chimicheProcesso di interconversione di sostanze chimiche

IUPAC

REAGENTI PRODOTTIREAGENTI PRODOTTI

Le reazioni dei composti organici riguardano quasi Le reazioni dei composti organici riguardano quasi esclusivamente la esclusivamente la scissionescissione e la e la formazione formazione di di legami legami COVALENTICOVALENTI ..

Tale scissione può avvenire in due distinte maniere :Tale scissione può avvenire in due distinte maniere :

A : BA : B

AA..

+ B + B ..

AA : : -- + B + B ++

AA ++ + B : + B : --ETEROLISIETEROLISI

OMOLISIOMOLISI

Formazione di legami = liberazione di energiaRottura di legami = consumo di energia

In base a ciò, le piIn base a ciò, le piùù comuni reazioni organiche possono essere comuni reazioni organiche possono essere distinte in:distinte in:

REAZIONI IONICHEREAZIONI IONICHE

REAZIONI RADICALICHEREAZIONI RADICALICHE

Scissione eteroliticaScissione omolitica

Le reazioni che decorrono in piLe reazioni che decorrono in piùù stadi procedono attraverso la stadi procedono attraverso la formazione di formazione di INTERMEDIINTERMEDI , specie estremamente reattive e , specie estremamente reattive e talvolta non isolabili. Essi possono essere costalvolta non isolabili. Essi possono essere cosìì rappresentati:rappresentati:

C

C

C

••Lenta al buioLenta al buio

••Veloce in presenza di luceVeloce in presenza di luce

••Veloce al buio ma con riscaldamentoVeloce al buio ma con riscaldamento

••LL ’’ ossigeno ossigeno èè un inibitore della reazioneun inibitore della reazione

Reazioni Reazioni radicalicheradicaliche::alogenazione degli alcanialogenazione degli alcani

H

CH

H

H + Cl Cl

H

CH

H

Cl + H Clhνννν

o ∆∆∆∆

luceCl Cl 2 Cl

Stadio d’inizio:

Stadi di propagazione:

C

H

H

H

C

H

H

H

C

H

H

H

+ HCl

C

H

H

H

+

H Cl

Cl ClCl Cl

Stadi di terminazione:

C

H

H

H

2 Cl Cl Cl

C

H

H

H

C

H

H

H

C

H

H

H

Brluce

CH3CH2CH3

CH3CHCH3

CH3CH2CH2Br

CH3CHCH3

CH3CH2CH2Radicale 1°

Radicale 2°

CH3

Br

CH3

CH3CH3CHCH3

CH3CHCH2Br

CH3CCH3

Br2

luce

Br2

CH3CHCH2

CH3

CH3CCH3

Radicale 3°

Radicale 1°CH3

(97%)

(3%)

(tracce)

(>99%)

R C

H

H

R C

R'

H

R C

R'

R''

Primario(1°)

Secondario(2°)

Terziario(3°)

H C

H

H

Metile

> > >

Stabilità crescente

Un Un RadicaleRadicaleèè tanto pitanto piùù stabile quanto pistabile quanto piùù può può delocalizzaredelocalizzareil il suo elettrone.suo elettrone.

AlogenuriAlogenuriAlogenuriAlogenuri alchilici di interessealchilici di interessealchilici di interessealchilici di interesse

TEFLON

C

F

F

C C

F

F

F

F

C C

F

F

F

F

H CCl3

ClCl

DDT

R X

X= -Cl, -Br, -F, -I

prodotti di sostituzione

prodotti di eliminazione

composti organometallici

• Concetto di reazione chimica

• Reazioni ioniche e radicaliche

• Una reazione radicalica: l’alogenazione degli alcani

• Stabilità dei radicali

• Alogenuri alchilici

R C

H

H

X R C

R'

H

X R C

R'

R''

X

Primario(1°)

Secondario(2°)

Terziario(3°)

••Sistema IUPACSistema IUPAC

Si seguono le stesse regole viste per gli alcani. L’alogeno viene considerato come un qualunque sostituente presente sulla catena dell’alcano

Cl

CH3CH2CHCH3

2- Cloro butano

Br

CH3CH2CHCH2CH2CH2Cl

4- Bromo- 1- Cloro esano

••Nomi comuniNomi comuni

•Assai usati nel caso di alogenuri più semplici. Il no me viene determinato dal gruppo alchilico seguito dal termine cloruro , ioduro, bromuro o fluoruro , a seconda dell’alogeno presente.

Cl

sec- butil cloruroo Isopropil bromuro

obromuro di isopropile

cloruro di sec- butile

Br

CH3CHCH3CH3CH2CHCH3

C C + H X C C

HX

Addizione di acidi alogenidrici agli alcheni

R H

Alogenazione degli alcani

R X + H XX2+hνννν∆∆∆∆

R OHHX o PX3

Dagli alcooli

R X

Alcooli 1° meglio usare PX 3 o HBr concentrato

Alcooli 2°o 3° Usare indifferentementePX3 o HX

HX = HBr, HCl

PX3= PBr3, PCl3

Esempi

CH3CH2CH2OH

Alcool propilico oppureHBr conc.

CH3CH2CH2Br

Bromuro di propile

CHCH3

OH

CHCH3

Br

Alcool 1- fenil etilico 1- Bromo- 1- fenil etano

PBr3

PBr3

C C + C C

XX

Addizione di alogeni agli alcheni o agli alchini

C C + C C

X

X

X

X

X2

2 X2

R X

X= -Cl, -Br, -F, -I

prodotti di sostituzione

prodotti di eliminazione

composti organometallici

AlogenuriAlogenuri alchilici:alchilici:Reazioni di SostituzioneReazioni di Sostituzione

La Reattività degli alogenuri alchilici è determinata dalla Polaritàdel legame CC--XX

H3C

H2C

Brδδδδδδδδ

nucleo

Nucleofilo = specie chimica affine al nucleo

R Xδ δ

AlogenuriAlogenuri alchilici:alchilici:Reazioni di SostituzioneReazioni di Sostituzione

La Reattività degli alogenuri alchilici è determinata dalla Polaritàdel legame CC--XX

ROR' C C

R'COORALCOOLETEREESTEREALCHINO

R' C C-R

R'COO

R-X

OHH2OSHCN

R-OHR-OHR-ORR-SHR-CN

Comuni reazioni di Sostituzione Comuni reazioni di Sostituzione NucleofilaNucleofila

R Xδ δ

Si tratta di reazioni in cui un gruppo ( gruppo uscente o nucleofugo ) viene SOSTITUITO da un altro gruppo

(nucleofilo )

ETEROLISI

Nu + +XR XR Nu

nucleofilo gruppo uscente

R Xδ δ

NUCLEOFILONUCLEOFILO :: ione o molecola capace di donare una coppia elettronica ad un altro atomo o ione per for mare un nuovo legame covalente.

Esempi:

Nu + +XR XR Nu

ALOGENURO ALCHILICOALOGENURO ALCHILICO : substrato ideale grazie alla intensa polarizzazione del suo legame CC--X.X.

Nu + +XR XR Nu

GRUPPO USCENTE O NUCLEOFUGOGRUPPO USCENTE O NUCLEOFUGO:: sostituente capace di staccarsi sotto forma di ione o di moleco la relativamente stabile e debolmente basico.

Esempi:

Nu + +XR XR Nu

ETEROLISI

Nu + +XR XR Nu

nucleofilo gruppo uscente

Le sostituzioni Le sostituzioni nucleofilenucleofile alifatiche possono avvenire attraverso alifatiche possono avvenire attraverso due meccanismi principali: due meccanismi principali: SSNN2 2 e e SSNN11..

Nu + +X Nuδδδδ δδδδ

XR XR NuR

SSSSSSSSNNNNNNNN22222222

Nu +

+X X1)

2)

R R

NuRR


A + BA + B DD

A + BA + B DDCC


Cl+ OHH3C Clsolvente H3C OH +Nu + +X Nu

δδδδ δδδδXR XR NuR

+

H

ClCH

H

C

HH

ClHOδδδδ

H

HO CH

H

stato di transizione

OH

δδδδCl

Nu: attacca SEMPRESEMPRE da parte opposta al gruppo uscente


Cl+ OHH3C Clsolvente H3C OH +Nu + +X Nu

δδδδ δδδδXR XR NuR

+

H

ClCH

H

C

HH

ClHOδδδδ

H

HO CH

H


OH

δδδδCl

INVERSIONE DICONFIGURAZIONE

Nu: attacca SEMPRESEMPRE da parte opposta al gruppo uscente

k [CH3Cl] [OH ]velocità =reazione del 2° ordine

C

HH

ClHOδδδδ


δδδδ

Cl+ OHH3C Clsolvente H3C OH +

+ OHC Cl solventeH3C

H3CH3C

••Struttura del substratoStruttura del substrato (R(R--X)X)

Metile > 1Metile > 1 °° > 2> 2°°

ReattivitReattivit àà crescentecrescente

SSNN22

Il substrato piIl substrato pi ùù reattivo sarreattivo sar àà quello con il minore quello con il minore ingombro ingombro stericosterico

••Struttura del substratoStruttura del substrato (R(R--X)X)••Struttura del substratoStruttura del substrato (R(R--X)X)

OH

O CH3

CN

O C

CH3

CH3

CH3

H2O

I Nucleofili

+C O solventeH3C

H3CH3C H3C Cl

OH

O CH3

CN

O C

CH3

CH3

CH3

H2O

I Nucleofili

••Concentrazione e forza del Concentrazione e forza del nucleofilonucleofilo (solo S(solo S NN2)2)

OH O CH3 CN

NucleofiloNucleofilo :: Specie chimica ricca di elettroni sufficientemente piccola da arrivare velocemente al substrato

NucleofilicitNucleofilicit àà:: proprietà CINETICACINETICA che misura la velocità con la quale il nucleofilo attacca il substr ato

••Concentrazione e forza del Concentrazione e forza del nucleofilonucleofilo (solo S(solo S NN2)2)

GENERICAMENTE:GENERICAMENTE:Un nucleofilo anionico è sempre più forte

del suo acido coniugato

> H2O >ROH> NH3; ;OH ORNH2

BasicitBasicit àà: proprietà TERMODINAMICA che risulta in relazione con la posizione dell’equilibrio acido / base

• è una reazione bimolecolare

• avviene in un unico stadio (reazione concertata)

• avviene con inversione di configurazione

• il nucleofilo deve essere forte

• R-X deve essere metilico, 1°o 2°

C

HH

ClHOδδδδ


δδδδ

R-X R-Nu

Nu + +XR XR Nu

•X deve essere un buon gruppo uscente

Il solvente gioca un ruolo fondamentale nelle reazioni SN, poiché ècapace di influenzare sia l’ordine di nucleofilicità che la velocitàdell’intero processo reattivo.

••Natura del solventeNatura del solvente

Polari Polari proticiprotici Polari Polari aproticiaprotici(H(H22O; R O; R –– OH)OH) (DMF, DMSO, acetone)(DMF, DMSO, acetone)

S. polari S. polari proticiprotici :: possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi

S. polari S. polari aproticiaprotici :: non possiedono idrogeni legati ad atomi fortemente elettronegativi. Il loro potere solvatante è in relazione ai doppietti elettronici liberi.

Non Non solvatanosolvatano gli anionigli anioni

HO

HSolvente: acqua

Solvente: acetone

H3CC

CH3

O






Non solvatano gli anioniNon solvatano gli anioni






Non solvatano gli anioniNon solvatano gli anioni

SN2

••Concentrazione e forza del nucleofiloConcentrazione e forza del nucleofilo (solo S(solo S NN2)2)

••Struttura del substratoStruttura del substrato (R(R--X)X)


••Natura del Natura del guppoguppo uscenteuscente

Nucleofilo ● FORTE

Antitubercolosi

Antidepressivo

Documents

MARTEDI ’ E MERCOLEDI ’: 15.00 -17 .00 GIOVEDI - people.unica.it … · 2016. 1. 22. · 3 TEST DI VERIFICA IN ITINERE PROVA ORALE OPPURE FINE CORSO: PROVA SCRITTA + PROVA ORALE