1
3
Composti organici
mono e
polifunzionali
3.1 > Composti monofunzionali e polifunzionali
Il gruppo funzionale di una molecola organica è il punto più reattivo della
molecola (cfr. § 1.7). Questo gruppo influenza la reattività degli atomi vicini
e determina le proprietà chimiche e fisiche del composto. I composti che
hanno lo stesso gruppo funzionale danno le stesse reazioni chimiche.
Possiamo perciò suddividere i composti organici sulla base del gruppo
funzionale, che diventa la parte più significativa della molecola (tabella
3.1). Il resto conta marginalmente ed è indicato con R o Ar a seconda che si
tratti di un radicale alifatico o aromatico (cfr. § 2.7.2).
tabella 3.1
Principali gruppi funzionali con esempi di composti.
C
Formula
generale
Classe di
composti
Esempio
— X (X = F, Cl, Br o I)
R — X
Alogenuri
CH2Cl2, diclorometano
— OH
R — OH
Ar — OH
Alcoli
Fenoli
CH3CH2CH2OH, propanolo
C6H5OH, fenolo
— SH
R — SH
Tioli
CH3CH2SH, etantiolo
— ORʹ
R — O — Rʹ
Eteri
CH3OCH3, dimetiletere
— C === O
R — CHO
R — CO — Rʹ
Aldeidi
Chetoni
HCHO, aldeide formica
CH3COCH3, acetone
— COOH
R — COOH
Acidi carbossilici
CH3CH2COOH, acido propanoico
— COORʹ
R — COO — Rʹ
Esteri
CH3COOCH3, acetato di metile
— NH2
R — NH2
Ammine
CH3NH2, metilammina
Esistono composti che hanno nella loro molecola un solo gruppo funzionale e sono definiti composti monofunzionali. Questi composti danno solo
le reazioni caratteristiche dell’unico gruppo presente. Un’ammina contiene il gruppo amminico — NH2 e dà solo le reazioni caratteristiche di quel
gruppo; allo stesso modo un acido carbossilico dà solo le reazioni tipiche
del gruppo — COOH che lo caratterizza.
Esistono anche composti che hanno nella loro molecola più gruppi funzionali e si definiscono composti polifunzionali. Le reazioni tipiche di
questi composti sono quelle caratteristiche di ciascun gruppo funzionale
presente nella molecola. Gli amminoacidi, per esempio, contengono sia il
gruppo amminico sia il gruppo carbossilico: le reazioni caratteristiche degli amminoacidi sono quelle proprie di entrambi i gruppi funzionali.
COOH
H2N
Gruppo
funzionale
H
R
un generico amminoacido
A/40
Composti organici mono e polifunzionali
3
3.2 > Gli alogenuri alchilici e arilici
Gli alogenuri alchilici e gli alogenuri arilici possono essere considerati derivati dalla sostituzione di un atomo di idrogeno, rispettivamente di un alcano a catena aperta o di un idrocarburo aromatico, con un atomo di fluoro,
cloro, bromo o iodio, cioè con un alogeno. Hanno quindi formula generale
R — X o Ar — X, dove X è un atomo di alogeno legato direttamente alla catena carboniosa. Per esempio, il clorometano CH3Cl è un alogenuro alchilico; il
clorobenzene C6H5Cl è arilico.
Il gruppo funzionale di questi composti è l’atomo di alogeno. Poiché tra
questo atomo e quello di carbonio vi è notevole differenza di elettronegatività, il legame C — X, in particolare se X è F o Cl, è molto polarizzato e
quindi molto reattivo. Gli alogenuri alchilici e arilici reagiscono facilmente,
dando reazioni di sostituzione. Per esempio:
CH3Cl + H2O HCl + CH3OH
metanolo (un alcol)
CH3Cl + CH3OH HCl + CH3OCH3
etere dimetilico (un etere)
CH3Cl + NH3 HCl + CH3NH2
metilammina (un’ammina)
Importanti alogenuri sono: il triclorometano o cloroformio CHCl3, usato
come solvente e come narcotizzante; il tetraclorometano CCl4, usato come
solvente; il Freon® CF2Cl2, un gas un tempo usato come refrigerante negli
impianti frigoriferi e come propellente nelle bombolette spray; il DDT (dicloro-difeniltricloroetano), un potente insetticida molto usato dopo la seconda guerra mondiale, ma rivelatosi fonte di un pericoloso inquinamento (figura 3.1); la diossina, che ha provocato nel 1976 il disastro ecologico di
Seveso (figura 3.2); il cloroetene CH2 == CHCl, usato per la preparazione del
PVC (policloruro di vinile), una materia plastica molto versatile.
Cl
Cl
C
Cl
CH
Cl
Cl
La produzione di Freon® è cessata nel
1995, dopo l’accertamento della sua
responsabilità nell’assottigliamento
dello strato di ozono stratosferico.
APPROFONDIMENTO
Il bioaccumulo di DDT nelle catene
alimentari
figura 3.1
Il DDT è un potente insetticida che
rimane attivo a lungo, perché la sua
molecola è stabile. Una volta disperso
nell’ambiente tende ad accumularsi
negli animali che occupano i vertici
delle piramidi alimentari, procurando
a lunga scadenza gravi danni biologici.
MOLECOLA IN MOVIMENTO
DicloroDifenilTricloroetano (DDT)
Cl
O
Cl
Cl
O
Cl
figura 3.2
La diossina è un composto tossico, che
si forma nelle combustioni incomplete delle sostanze organiche e come
intermedio di reazione durante alcuni
processi industriali. A Seveso nel 1976
un incidente in una industria chimica
determinò la dispersione della diossina nell’ambiente e una vasta area
urbana dovette essere evacuata.
MOLECOLA IN MOVIMENTO
Diossina
A/41
3
Composti organici mono e polifunzionali
3.3 > gli alcoli
Gli alcoli possono essere considerati derivati dagli alcani per sostituzione
di un idrogeno con il gruppo ossidrilico — OH; hanno formula generale
R — OH. Gli alcoli si classificano in primari, secondari o terziari sulla base
del numero di atomi di carbonio legati al carbonio che porta il gruppo ossidrilico. Un alcol è primario se il carbonio del gruppo C — OH è legato a un
solo atomo di carbonio; secondario se è legato a due atomi di carbonio; terziario se è legato a tre atomi di carbonio (figura 3.3).
figura 3.3
In un alcol primario il gruppo C — OH
si lega a un solo altro atomo di carbonio; in un alcol secondario si lega ad
altri due atomi di carbonio; in un alcol
terziario si lega ad altri tre atomi di
carbonio.
R
carbonio
primario
carbonio
secondario
carbonio
terziario
H
R
R
OH
C
R
H
Formula
OH
R
H
Alcol primario
tabella 3.2
Nome comune, nome IUPAC, formula
e caratteristiche degli alcoli di uso più
comune.
C
C
OH
R
Alcol secondario
Alcol terziario
Per i composti contenenti il gruppo — OH la nomenclatura IUPAC prescrive il suffisso -olo da aggiungere alla radice dell’idrocarburo di partenza:
metanolo, etanolo, propanolo ecc. (tabella 3.2).
Poiché il gruppo — OH può formare legami idrogeno, gli alcoli a corta catena carboniosa sono solubili in acqua in tutte le proporzioni. A differenza
dell’acqua, gli alcoli istaurano tra loro solo due legami idrogeno (figura 3.4).
Nome comune
Punto di
ebollizione (°C)
Nome IUPAC
Uso
CH3OH
Alcol metilico
Metanolo
65,0
Carburante, additivo per benzine, materia prima
per produrre la formaldeide
CH3CH2OH
Alcol etilico
Etanolo
78,5
Bevande alcoliche, solvente, additivo per benzine
CH3CH2CH2OH
Alcol propilico
1-propanolo
97,4
Solvente industriale
CH3CH(OH)CH3
Alcol isopropilico
2-propanolo
82,4
Solvente, detergente
HOCH2CH2OH
Glicol etilenico
1,2-etandiolo
198
Anticongelante
HOCH2CH(OH)CH2OH
Glicerolo (glicerina)
1,2,3-propantriolo
290
Idratante per la pelle
figura 3.4
Il legame idrogeno nell’acqua e negli
alcoli. (A), il legame idrogeno nell’acqua liquida può avvenire in tre direzioni da ciascuna molecola, mentre
(B) il legame idrogeno in un alcol allo
stato liquido può avvenire solo in due
direzioni. Il legame che tiene unita
ogni molecola di acqua alle altre è
circa il 30% più forte di quello presente tra le molecole di alcol. I legami
idrogeno che si istaurano tra gli alcoli
determinano le caratteristiche fisiche
dei composti.
A/42
+
+
Hδ
δ+
H
O
+
Hδ
δ–
H
δ+
δ–
O
Oδ
δ+
H
Hδ
–
H
δ+
R
+
Hδ
A
Acqua
H
δ–
O
Hδ
+
δ–
O
δ+
H
O
δ+
B
δ–
R
Alcol
Oδ
–
R
Composti organici mono e polifunzionali
Se aumenta il numero degli atomi di carbonio, prevalgono le caratteristiche idrofobiche della catena idrocarburica e la solubilità in acqua diminuisce. Gli alcoli a basso peso molecolare sono liquidi, quelli a lunga catena
sono solidi.
Gli alcoli sono molto più reattivi degli alcani, perché la presenza dell’ossigeno provoca una polarizzazione dei legami. I doppietti elettronici presenti
nell’atomo di ossigeno rendono nucleofilo questo atomo: l’atomo di ossigeno del gruppo ossidrilico reagisce quindi con atomi elettrofili.
Per la loro reattività gli alcoli sono utilizzati come base di partenza nella sintesi di numerosi prodotti. Un alcol può essere disidratato per formare
un alchene, può reagire con un altro alcol per formare un etere (vedi § 3.7) o
con un acido per dare un estere (vedi § 3.13). L’ossidazione di un alcol forma
una aldeide o un chetone, a seconda che l’alcol di partenza sia un alcol primario o secondario (vedi § 3.8).
Un’importante reazione degli alcoli è quella coi metalli alcalini, nella quale si formano idrogeno gassoso e un anione organico, lo ione alcossido (RO – ):
3
The hydroxyl group (— OH) should
not be confused with the hydroxide
ion (OH –). Alcohols are not hydroxides. Hydroxides are ionic compounds
that contain the OH – polyatomic ion.
Alcohols are not ionic compounds. In
an alcohol the — OH group, which is
not an ion, is covalently bonded to a
saturated carbon atom.
2CH3CH2OH + 2Na 2Na+ + 2CH3CH2O – + H2
ione etossido
Gli alcossidi sono basi molto forti, più degli idrossidi, e sono utilizzati
nelle reazioni in cui è richiesta una base forte in un solvente non acquoso.
Gli alcoli più comuni, metanolo ed etanolo, sono prodotti industrialmente secondo le reazioni:
400 °C
CO + 2H2
H2C == CH2 + H2O
etene
CH3OH
ZnO/Cr2 O 3
metanolo
MOLECOLE IN MOVIMENTO
• Metanolo
• Etanolo
300 °C, 200 atm
catalizzatore
CH3CH2OH
etanolo
Altri metodi per la preparazione degli alcoli sono la riduzione catalitica
delle aldeidi e dei chetoni (vedi § 3.8) e l’idrolisi alcalina degli alogenuri alchilici:
R — X
alogenuro
alchilico
+
OH –
R — OH
ione
ossidrile
alcol
+
X –
ione
alogenuro
3.4 > gli alcoli più importanti
Il metanolo CH3OH, detto comunemente alcol metilico, era noto un tempo
come alcol del legno, perché era prodotto riscaldando il legno in assenza
d’aria. È un liquido di odore e sapore gradevole, ma altamente tossico in
quanto può provocare, anche se ingerito in piccole dosi, cecità e morte. Viene usato come solvente organico e per la preparazione della formaldeide.
Recentemente sono stati realizzati numerosi prototipi di mezzi di trasporto
dotati di pile a combustibile alimentate con metanolo.
L’etanolo CH3CH2OH, detto comunemente alcol etilico, si prepara industrialmente con la reazione di addizione descritta nel paragrafo precedente
o con il metodo della fermentazione alcolica. Alcuni lieviti, in presenza di
limitate quantità di ossigeno, sono capaci di trasformare il glucosio in alcol
etilico, secondo una lunga serie di reazioni riassumibili nell’equazione:
C6H12O6
glucosio
lievito
2CO2
+
Nel 1986 si verificò in Italia un gravissimo episodio di frode alimentare.
Alcune aziende vinicole, solite a elevare illegalmente il grado alcolico con
l’aggiunta di etanolo, addizionarono
al vino il meno costoso metanolo.
Morirono 19 persone e 11 divennero
cieche.
2CH3CH2OH
etanolo
A/43
3
Composti organici mono e polifunzionali
Con la fermentazione alcolica si producono vino (10÷15%) e birra (3÷5%),
due comuni soluzioni acquose di etanolo. Come materiale di partenza per
le fermentazioni, l’industria utilizza zuccheri ottenibili in grandi quantità a
basso costo, come lo zucchero a bassa purezza, melasse, zucchero di canna
e glucosio proveniente dall’idrolisi di amidi (figura 3.5). L’alcol prodotto per
fermentazione viene poi purificato per distillazione.
Il contenuto in etanolo di una bevanda si esprime con il grado alcolico,
che corrisponde alla % V/V e indica il
volume di etanolo, in cm3, presente in
100 cm3 di soluzione alcolica.
APPROFONDIMENTO
Etanolo e la sindrome alcolica
fetale
CH2
HO
OH
CH
CH2
Glicerolo
OH
figura 3.6
Il glicerolo è un polialcol con tre gruppi ossidrilici. Ha la proprietà di rendere
morbida la pelle. Il glicerolo è considerato un anticongelante biologico. Per
sopravvivere nelle zone artiche e durante inverni molto freddi, alcuni pesci
e insetti, compresa la comune mosca,
producono grandi quantità di glicerolo, che abbassa sensibilmente il punto
di congelamento dei liquidi interni.
Santosha / iStock
figura 3.5
Una piantagione di canna da zucchero
è una fonte di etanolo, che si ricava facilmente per fermentazione. L’etanolo
ottenuto con questo metodo, detto
bioetanolo, può essere impiegato come combustibile per i motori a scoppio. Le piante della canna da zucchero
rappresentano così uno strumento
per convertire l’energia solare in combustibile.
L’etanolo è un liquido incolore, miscibile con l’acqua in tutte le proporzioni. Ha odore e sapore gradevole, caratteristico; allo stato libero o combinato si trova in molte essenze di fiori e di frutta. In modeste quantità
provoca un aumento della secrezione del succo gastrico e quindi agisce sia
come aperitivo sia come digestivo. Alte concentrazioni di alcol, superiori
al 10÷15%, assunte frequentemente arrecano gravi danni al fegato e al sistema nervoso. L’alcolismo o etilismo è un grave stato patologico provocato
dall’uso continuo ed eccessivo di bevande alcoliche.
Per le sue proprietà antisettiche l’etanolo è anche usato come disinfettante in un preparato commercializzato col nome di alcol denaturato. È
anche frequente l’impiego come solvente organico e per la preparazione di
liquori, profumi, essenze. Può essere usato come additivo per le benzine al
posto del piombo tetraetile Pb(C2H5)4, del benzene o di altri composti che
potrebbero avere effetti tossici.
I composti con più gruppi alcolici sono chiamati polialcoli. Il più importante polialcol è l’1,2,3-propantriolo, noto come glicerolo o glicerina. Il glicerolo forma con i suoi tre gruppi ossidrilici numerosi legami polari con
l’acqua e ciò lo rende particolarmente indicato per la produzione di creme
idratanti per la pelle, di cosmetici, di creme da barba e saponi (figura 3.6). I
grassi e gli oli sono sostanze che contengono un residuo del glicerolo.
Il gruppo funzionale alcolico ha enorme importanza nelle molecole degli
organismi. Si trova negli zuccheri, in alcuni amminoacidi, negli acidi nucleici, nelle vitamine, negli ormoni e in molti altri composti.
MOLECOLA IN MOVIMENTO
Glicerolo
A/44
Composti organici mono e polifunzionali
3
chimica organica in pillole
Determinazione dell’alcol nel sangue
Papa1266 / Shutterstock
L’alcol test consiste nel soffiare, utilizzando un boccaglio, aria in un tubicino
fino a gonfiare un palloncino. Se l’alito
contiene vapori di etanolo, questi reagiscono con il dicromato di potassio trasformandolo in ione Cr 3+. Il tubicino è tarato per indicare, in base alla scala di verde, la corrispondente quantità di etanolo
nell’alito e, quindi, nel sangue.
Il principio scientifico che permette di
utilizzare questo test si basa sul fatto che
l’aria presente in profondità nei polmoni
è in equilibrio col sangue che circola nelle
arterie polmonari. Infatti, si è determinato sperimentalmente che 2 100 mL di aria
espirata contengono l’equivalente di 1,0
mL di etanolo nel sangue.
Strumenti più raffinati fanno in modo
che l’aria espirata gorgogli in una soluzione acida di dicromato di potassio. La
variazione e l’intensità di colore sono determinate con uno spettrofotometro.
Gli effetti a breve termine dell’assunzione di etanolo si hanno sui riflessi e sulla
capacità di coordinazione dei movimenti. Livelli ematici di etanolo tra 0,05÷0,15
mL/100 mL di sangue inibiscono seriamente la coordinazione. Livelli nell’intervallo 0,3÷0,5 mL/100 mL producono incoscienza e rischio di morte.
Quando si sospetta che una persona
alla guida di un autoveicolo abbia assunto
una quantità eccessiva di bevande alcoliche, viene sottoposto a un test per determinare la quantità di alcol nel sangue.
Il test si basa sull’ossidazione dell’etanolo ad acido acetico utilizzando dicromato di potassio.
Il test rileva il passaggio di colore dal6+
lo ione dicromato Cr , rosso-arancio,
a quello dello ione cromo Cr 3+, verde.
L’intensità del verde è utilizzata come misura della quantità di alcol presente in un
campione di alito di una persona.
La quantità di alcol presente nel sangue
si determina insufflando aria in un etilometro. Lo strumento converte l’intensità del colore verde del Cr 3+ in un dato
numerico.
proviamo insieme
1. Assegna il nome ai seguenti alcoli.
OH
a) CH3
CH2
CH
CH
CH3
CH3
b) CH3
CH2
CH2
CH
OH
CH3
Soluzione
a)Per assegnare il nome al composto individuiamo prima la catena carboniosa più
lunga. Nel nostro caso la catena è composta di 5 atomi di carbonio. La radice del
nome del composto è pertanto pentan-. Il gruppo OH è legato al secondo atomo
di carbonio e quindi l’alcol è un 2-pentanolo. Vi è però anche un gruppo metile in
posizione 3 e il nome completo risulta perciò: 3-metil-2-pentanolo:
OH
CH3
5
CH2
4
CH
3
CH
2
CH3
1
CH3
b)Per assegnare il nome al composto individuiamo prima la catena carboniosa più
lunga. Anche se potrebbe sembrare un sostituente, il gruppo metile CH3 in alto è
in realtà parte della catena; questa è quindi composta di 5 atomi di carbonio. La
funzione alcolica è presente in posizione 2 e quindi al composto diamo il nome di
2-pentanolo:
1 CH3
CH3
5
CH2
4
CH2
3
CH
2
OH
prova da solo
1. Scrivi la formula di struttura del 1-esanolo.
2.Assegna il nome al seguente alcol:
OH
CH3
CH2
CH
CH2
CH3
A/45
3
Composti organici mono e polifunzionali
3.5 > I fenoli
I fenoli sono composti organici che hanno nella molecola uno o più gruppi
ossidrilici — OH legati a un anello benzenico o aromatico. Il primo componente di questa classe di composti è chiamato semplicemente fenolo. Fenoli e alcoli contengono entrambi il gruppo — OH e per alcuni aspetti i due
tipi di composti presentano una certa somiglianza (figura 3.7).
figura 3.7
Fenoli e alcoli contengono gruppi
ossidrilici con struttura simile al gruppo — OH presente nella molecola
dell’acqua.
O
H
R
O
O
H
H
H
Tuttavia, per la maggior parte delle proprietà fenoli e alcoli differiscono
sensibilmente. Per esempio, mentre gli alcoli non hanno comportamento
acido, i fenoli sono acidi deboli. Il fenolo, infatti, è chiamato anche acido fenico, perché può dissociarsi e dare l’anione fenossido, secondo la reazione:
MOLECOLA IN MOVIMENTO
Fenolo
OH
O–
+
H2O
Fenolo
(un acido debole)
A dilute solution of phenol must be
used because concentrated phenol
causes severe burns and because
phenol is not highly soluble in water.
figura 3.8
Timolo e BHT sono fenoli. Il timolo è
l’aroma di menta. Il butil-idrossitoluene BHT è un additivo chimico usato
come antiossidante per prodotti da
forno.
+
H 3O +
Ione fenossido
(una base debole)
In soluzioni acquose diluite il fenolo agisce come antisettico. Alla fine
dell’Ottocento il suo uso ha rappresentato un grande passo avanti nella disinfezione delle ferite chirurgiche. Oggi è stato largamente rimpiazzato da
disinfettanti derivati dal fenolo, ma meno irritanti per la pelle.
Il fenolo è usato per la preparazione di alcune materie plastiche, le resine
fenoliche. Molti derivati del fenolo hanno un’enorme importanza biologica
e industriale. Sono derivati dal fenolo l’acido salicilico, l’amminoacido tirosina, vitamine, ormoni, farmaci, erbicidi, coloranti ecc. Sono fenoli anche
molti aromi, profumi e conservanti per gli alimenti (figura 3.8).
OH
H3C
CH(CH3)2
(H3C)3C
2-isopropil-5-metilfenolo
Timolo
(aroma di menta)
OH
CH3
C(CH3)3
Butilidrossitoluene
BHT
(conservante dei cibi)
I fenoli si possono ossidare con facilità. La reazione di ossidazione avviene anche nei viventi secondo processi controllati con estrema efficienza. Per
esempio, nel corso di una serie di reazioni essenziali per la vita, conosciuta
come catena respiratoria, un bifenolo è ossidato e diventa un chinone.
figura 3.9
L’ossidazione di un bifenolo, un idrochinone, a chinone è fondamentale
nel processo di respirazione cellulare.
Il gruppo ossidrilico — OH è ossidato
a gruppo carbonilico (C == O) e il bifenolo perde l’aromaticità dell’anello
benzenico.
A/46
H3CO
OH
H3CO
CH3
O
CH3
+ 2Fe 3+
H3CO
R
OH
un idrochinone
+ 2Fe2+ + 2H +
H3CO
O
un chinone
R
Composti organici mono e polifunzionali
3
3.6 > I tioli
Il gruppo funzionale dei tioli o tioalcoli, composti che hanno formula
generale R — SH, è il gruppo sulfidrilico o tiolico — SH in cui l’atomo di
zolfo ha preso il posto di quello di ossigeno. Possono essere considerati derivati dall’acido solfidrico H2S per sostituzione di un idrogeno con un radicale alchilico.
Alcuni tioli sono caratterizzati, come l’acido solfidrico, da odore di uova
marce. Le sostanze emesse dalle puzzole contengono molecole di tioli ed
emanano odori disgustosi. L’odore di cipolla appena tagliata non è sgradevole ed è dovuto al propantiolo. All’aroma del caffè contribuiscono centinaia di sostanze. Una che ne caratterizza particolarmente il profumo è il
2-(metantiol)furano (figura 3.10).
CH3CH2CH2
SH
O
SH
Propantiolo
CH2
figura 3.10
Tioli che hanno aromi e profumi gradevoli sono il propantiolo nelle cipolle
e il 2-(metantiol)furano nel caffè.
2-(metantiol)furano
R
R
S
+
S
Tioalcol
H
H
–H 2
R
S
R
S
Disolfuro
SvetlanaFedoseyeva / Shutterstock
Il metano è un gas inodore. Una quantità molto piccola di etantiolo
CH3CH2 — SH, un gas di odore agliaceo pungente, viene aggiunta al metano per percepire eventuali fughe di gas. Questo semplice e innocuo accorgimento può a volte salvare la vita.
I tioli sono importanti nella chimica delle proteine, perché i gruppi — SH,
se si trovano vicini, si uniscono per ossidazione e formano legami disolfuro (— S — S —), chiamati anche ponti disolfuro (figura 3.11). Questi legami
danno rigidità alle strutture proteiche, per esempio ai capelli quando artificiosamente vengono arricciati. La reazione può avvenire anche in direzione opposta. Per riduzione di un disolfuro si ottengono tioli: i capelli da ricci
tornano lisci.
I tioli sono più acidi degli alcoli, così come l’acido solfidrico è più acido
dell’acqua. Per questo motivo reagiscono facilmente con metalli pesanti,
come mercurio, piombo, argento e manganese, per dare sali:
R — S — H + Cl — Hg — Cl HCl + R — S — Hg — Cl
L’attività catalitica di molti enzimi, i catalizzatori biologici, è legata alla
presenza di gruppi — SH. Se questi gruppi — SH si legano a metalli pesanti,
l’enzima non può più catalizzare la reazione. La tossicità della maggior parte dei metalli pesanti è dovuta alla loro interazione con i gruppi — SH.
Ponti disolfuro sono presenti anche
nell’insulina, l’ormone secreto dal
pancreas che regola l’utilizzazione del
glucosio nel nostro organismo.
figura 3.11
Due molecole di tiolo per deidrogenazione formano un disolfuro. La
reazione è di ossidazione, in quanto il
numero di atomi di idrogeno contenuti nella molecola diminuisce. L’arricciamento dei capelli è dovuto alla
formazione di ponti disolfuro.
Even though thiols have a higher
molecular mass than alcohols with
the same number of carbon atoms,
they have much lower boiling points
because they do not exhibit hydrogen
bonding as alcohols do.
A/47
3
Composti organici mono e polifunzionali
3.7 > Gli eteri
Gli eteri hanno formula generale R — O — Rʹ. I due radicali R e Rʹ possono
essere uguali o diversi; per esempio, abbiamo:
C2H5 — O — C2H5
etere dietilico (etere etilico)
CH3 — O — C2H5
etere metil-etilico
Gli eteri non formano legami idrogeno, poiché non è presente alcun atomo di idrogeno legato direttamente all’atomo di ossigeno; sono debolmente polari e pertanto la loro solubilità in acqua è limitata e la temperatura
di ebollizione è bassa. Sono poco reattivi e il loro uso è in genere quello di
solvente organico.
L’etere più importante è l’etere etilico, un liquido di odore caratteristico,
che ha bassa temperatura di ebollizione (36 °C) ed è molto infiammabile; è
usato come solvente in laboratorio ed è stato a lungo impiegato come anestetico in medicina.
Gli eteri sono preparati per reazione di un alogenuro alchilico con alcossidi o fenossidi di sodio, attraverso una reazione di sostituzione:
CH3CH2ONa + CH3Br CH3CH2OCH3 + NaBr
Il legame caratteristico degli eteri R — O — Rʹ è presente anche in alcune
strutture eterocicliche (figura 3.12). Il furano e il pirano sono considerati
idrocarburi aromatici eterociclici (cfr. § 2.9).
O
O
O
Furano
Tetraidrofurano
Pirano
Diossano
CH2
Ossido di etilene
O
H2C
O
O
figura 3.12
Esempi di eteri ciclici, detti anche
epossidi. L’ossido di etilene, molto instabile, è usato anche per sterilizzare
strumenti chirurgici.
chimica organica in pillole
Anestetici generali
William Morton esegue con successo
l'estrazione di un dente sotto anestesia eterea, 30 settembre 1846, a Boston,
Massachusetts (USA).
A/48
William Morton (1819-1868), odontoiatra
statunitense, fu il primo (1846) a utilizzare
l’etere dietilico a scopo anestetico, praticando estrazioni dentarie in anestesia
eterea e proponendo quest’ultima per le
operazioni chirurgiche: i primi esperimenti furono eseguiti nello stesso anno nell’ospedale del Massachusetts.
Morton, a riconoscimento della sua
opera, ottenne la laurea in medicina e un
premio dell’Accademia di Parigi.
L’etere dietilico interagisce con il sistema nervoso centrale, poiché si accumula
sulla membrana lipidica dei nervi e interferisce sulla trasmissione dell’impulso nervoso. La conseguenza è una analgesia generale, vale a dire una ridotta percezione
del dolore in tutto il corpo.
Cloroformio ed etere sono stati a lungo
i più usati anestetici per inalazione. Oggi
la ricerca ha reso disponibili composti
meno infiammabili e meno pericolosi per
la salute, come gli eteri desflurano e sevoflurano. Questi due composti sono stati
introdotti nel 1990, hanno odore dolciastro e non sono infiammabili. Molti anestetici per inalazione non sono eteri. Per
esempio, l’ossido di diazoto è un gas con
formula N 2O.
Nella moderna pratica chirurgica, l’uso di un singolo anestetico è piuttosto
raro. Normalmente si inietta al paziente
una forte dose di sedativo, che provoca
incoscienza. In seguito si somministra un
anestetico generale per dare insensibilità
al dolore, mantenendo il paziente in un
contemporaneo stato di incoscienza. A
queste molecole può essere aggiunto un
miorilassante per dare un completo rilassamento muscolare, in modo da ridurre
i rischi associati a una anestesia troppo
profonda.
Composti organici mono e polifunzionali
3
3.8 > Le aldeidi
Le aldeidi sono composti organici caratterizzati dal gruppo carbonilico
C == O in cui l’atomo di carbonio è legato ad almeno un atomo di idrogeno.
Le aldeidi hanno pertanto formula generale R — CHO e il gruppo — CHO è
chiamato gruppo aldeidico (cfr. tabella 3.1).
Molti fiori si caratterizzano per particolari profumi e aromi, dovuti a
composti che presentano il gruppo carbonilico. Questo gruppo si trova anche negli ormoni sessuali maschili e femminili. Il gruppo carbonilico caratterizza inoltre i carboidrati, che sono il principale materiale di struttura delle piante (cellulosa) e la maggior fonte di energia dei sistemi viventi
(amidi e zuccheri semplici).
H
C
OH
O
C
H
H
C
OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
CH2OH
O
Citrale
(un profumo)
O
Testosterone
(un ormone sessuale maschile)
Glucosio
(un carboidrato)
I composti contenenti il gruppo carbonilico sono genericamente chiamati composti carbonilici. Questo gruppo comprende oltre alle aldeidi, i chetoni, gli acidi carbossilici, gli esteri e le ammidi, che saranno trattati nei paragrafi successivi.
MOLECOLA IN MOVIMENTO
La nomenclatura IUPAC assegna alle aldeidi il suffisso -ale. Di seguito sono riportate le formule e la nomenclatura IUPAC e comune (tra parentesi)
di alcune aldeidi:
APPROFONDIMENTO
Insetti nocivi e composti carbonilici per combatterli
H
C
O
CH 3
H
C
O
CH 3CH2
H
O
H
Etanale
(acetaldeide)
Metanale
(formaldeide)
C
Glucosio
Propanale
(aldeide propionica)
L’aldeide aromatica più semplice è la benzaldeide, che è il principale
componente dell’olio di mandorle amare. Le benzaldeidi sostituite assumono il nome di derivati della benzaldeide.
O
C
O
H
C
H
NO2
Benzaldeide
The term aldehyde stems from alcohol dehydrogenation, indicating
that aldehydes are related to alcohols
by the loss of hydrogen.
3-nitrobenzaldeide
A/49
3
Composti organici mono e polifunzionali
Le aldeidi, che possono essere prodotte per deidrogenazione di un alcol
primario, a loro volta si ossidano ad acido carbossilico:
H
Un generico agente ossidante si indica con [O].
R
C
OH
[O]
R
O
C
O
[O]
R
C
OH
H
H
Alcol primario
Aldeide
Acido carbossilico
Le aldeidi subiscono, in genere, le reazioni di addizione caratteristiche
–H 2 del gruppo aldeidico
+O 2
del doppio legame.
L’ossigeno
la parte elettrofila
CH 3CH
CH3
CHO
CH3lega
COOH
2OH
del reagente, la cui
parte
nucleofila
si
lega
al
carbonio
(figura
3.13 A). QuanEtanolo
Etanale
Acido acetico
do una aldeide reagisce con un alcol, avviene una reazione di addizione e il
composto che si forma è detto emiacetale (figura 3.13 B).
La formazione di emiacetali è particolarmente importante nella chimica
degli zuccheri.
figura 3.13
(A), il carbonio del gruppo aldeidico,
elettrofilo, si lega con l’atomo nucleofilo del reagente, X; l’ossigeno del
gruppo aldeidico, nucleofilo, si lega
con l’atomo elettrofilo del reagente,
H. (B), la formazione di un emiacetale
è un esempio di reazione di addizione.
A
B
b
SCHEDA DI LABORATORIO
Test di riconoscimento delle
aldeidi
Le aldeidi hanno grande tendenza a ossidarsi e quindi sono energici
riducenti. Inoltre, possono essere facilmente ridotte ad alcoli primari in
presenza di catalizzatori e di agenti riducenti, come idruri o idrogeno molecolare:
R — CHO + H2 R — CH2OH
Crown copyright / Health & Safety Laboratory / Science Photo Library
Aldeide
figura 3.14
Per uccidere i parassiti un allevatore
immerge le pecore in vasche contenenti soluzioni di formaldeide.
A/50
Alcol primario
La più semplice aldeide è il metanale H — CHO, detto comunemente formaldeide, un gas incolore di odore pungente, solubilissimo in acqua.
La sua soluzione acquosa, chiamata formalina, è usata per conservare reperti anatomici grazie all’azione antisettica e denaturante sulle proteine.
La formaldeide si usa per la preparazione di schiume isolanti, lacche,
colle, vernici, inchiostri, resine, carta, prodotti per la pulizia, pesticidi (figura 3.14). È presente nei legni industriali, come gli agglomerati e i compensati. La formaldeide è inoltre utilizzata nella produzione di medicinali,
cosmetici e tessili. A contatto con la pelle può provocare ipersensibilità e
allergie.
L’etanale CH3 — CHO, detto comunemente acetaldeide, è un composto
liquido molto usato nell’industria chimica. Le aldeidi con molti atomi di
carbonio nel radicale R hanno odore piacevole e sono usate nell’industria
cosmetica.
Composti organici mono e polifunzionali
3
3.9 > i chetoni
Anche i chetoni contengono il gruppo carbonilico, come le aldeidi. Nei chetoni, però, il carbonio del gruppo carbonilico è legato attraverso due legami
singoli a due atomi di carbonio. I chetoni hanno perciò formula generale
R — CO — Rʹ e ciò significa che il gruppo carbonilico non è mai terminale
nella catena carboniosa. La nomenclatura IUPAC prescrive il suffisso -one
dopo la radice, ma spesso i chetoni più semplici sono chiamati coi loro nomi comuni.
CH3 — CO — CH3
propanone (acetone)
CH3 — CO — C2H5
butanone (metil-etil-chetone)
CH3 — CO — C6H5
metil-fenone (metil-fenil-chetone)
Da un chetone ridotto con idrogeno si ottiene un alcol secondario:
O
H3C
C
OH
CH3
+
H2
H3C
CH
CH3
L’acetone è un liquido volatile, di odore grato, infiammabile e molto solubile in acqua. È un ottimo solvente per molti composti organici, per vernici,
lacche e celluloide.
Negli organismi viventi l’acetone si forma come sottoprodotto nelle reazioni del metabolismo dei grassi. Le concentrazioni normali di acetone nel
corpo umano sono inferiori a 1 mg/100 mL di sangue. Nei pazienti affetti
da diabete mellito la concentrazione tende ad aumentare, tanto che l’acetone viene escreto con le urine. Talvolta l’odore di acetone è percepibile nel
respiro di alcuni pazienti.
Il gruppo carbonilico si trova in numerosi composti di interesse biologico, come zuccheri, vitamine e ormoni, a cui conferisce notevole reattività.
An interesting synthetic ketone is
Novec 1230®, a completely fluorinated compound with fire-suppressant
properties. This ketone is a colorless
liquid at room temperature that has
the feel of water. When placed on a
fire, it vaporizes and smothers the
fire in a manner similar to that of
CO2. It is a nonconductor of electricity
and thus can be used on electrical
fires and in other contexts, such as
hospitals, museums, and computer
equipment rooms, where water cannot be used.
F3C
F
O
CF3
C
C
C
F
CF3
F
Novec 1230®
chimica organica in pillole
Il civetone è un cicloalchenone, cioè è un
idrocarburo ciclico insaturo contenente
un gruppo chetonico. Il suo nome deriva
dal fatto che è prodotto da una ghiandola
presente nella civetta africana o zibetto
(Civettictis civetta), un mammifero carnivoro appartenente alla stessa famiglia
della genetta.
Gli zibetti producono il civetone come
attrattore sessuale e per marcare il territorio. Il civetone ha un forte odore di muschio, insopportabile per l’uomo quando
è concentrato. A elevate diluizioni l’odore
diventa piacevole, tanto che il civetone
e il muscone, composto analogo a quindici atomi di carbonio, sono importanti
materiali di partenza nell’industria profumiera.
Nei tempi passati per fare profumi bisognava catturare e allevare un grande
numero di zibetti, animali selvatici ed
elusivi. Oggi il civetone può essere sintetizzato in laboratorio, un fatto che certamente rassicura la popolazione degli
zibetti.
Civetone, un profumo insopportabile
A/51
3
Composti organici mono e polifunzionali
3.10 > Gli acidi carbossilici
Il gruppo carbossilico è il gruppo funzionale che caratterizza gli acidi carbossilici e può essere così rappresentato:
O
The term carboxyl is a contraction of
the words carbonyl and hydroxyl.
C
OH
COOH
Gruppo carbossilico
oppure
CO2H
Forme abbreviate
La formula generale di un acido carbossilico è R — COOH. In natura e nei
prodotti commerciali è particolarmente diffuso il gruppo acile, che caratterizza gli acidi carbossilici e tutti i derivati da questi composti, cioè i cloruri
acilici, le anidridi acide, gli esteri e le ammidi.
O
R
C
O
R
R = alchile o arile
Gruppo acile
Molti di questi composti sono utilizzati come additivi dei cibi, saponi e
detergenti, fibre sintetiche (Nylon®, Terital®) e medicine (Aspirina®, barbiturici). Gli amminoacidi, i costituenti fondamentali delle proteine, contengono nella loro struttura il gruppo carbossilico.
La nomenclatura IUPAC assegna agli acidi carbossilici il suffisso -oico
aggiunto al nome dell’alcano di partenza, preceduto dal termine acido. Per
gli acidi più comuni spesso si fa ricorso alla nomenclatura tradizionale, di
seguito indicata tra parentesi.
H — COOH
Negli acidi carbossilici il gruppo
— COOH ha struttura planare.
acido metanoico (acido formico)
CH3 — COOH
acido etanoico (acido acetico)
CH3CH2 — COOH
acido propanoico (acido propionico)
C6H5 — COOH
acido benzoico
MOLECOLA IN MOVIMENTO
Acido acetico
figura 3.15
In presenza di una base, gli acidi
carbossilici si comportano da acidi:
cedono un idrogenione e formano un
anione. Il gusto acido di alcuni cibi
è spesso riconducibile alla presenza
di uno o più acidi carbossilici. L’aceto
contiene acido acetico, gli agrumi
contengono acido citrico, il succo di
mela è ricco di acido malico.
A/52
R
C
O
O
H
R
C
O
+ H+
O–
Africa Studio / Shutterstock
Le caratteristiche del gruppo carbossilico dipendono dalla contemporanea presenza del gruppo ossidrile — OH e del gruppo carbonilico C == O, che
interagiscono tra loro. La struttura del gruppo carbossilico è planare.
Nel gruppo carbossilico — COOH l’ossigeno legato al carbonio col doppio
legame esercita una forte attrazione sugli elettroni e indebolisce il legame
O — H. Per questo motivo gli acidi carbossilici hanno comportamento acido
e in presenza di una base si dissociano nell’anione corrispondente e in un
idrogenione (figura 3.15).
Composti organici mono e polifunzionali
3
CH3CH2
COOH
Acido propanoico
+
NaOH
Idrossido
di sodio
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OlenaMykhaylova / iStock
Gli acidi carbossilici, pur essendo i più acidi tra i composti organici, sono
acidi deboli. Sappiamo che la reazione tra un acido e una base produce un
sale e acqua. Anche gli acidi carbossilici, trattati con una base, formano sali
e acqua (figura 3.16).
CH3CH2
COO – Na+
Propanoato di sodio
+
H2O
figura 3.16
Durante la fermentazione dovuta al
batterio Propionibacter shermani nella produzione del formaggio svizzero
Gruyere® (A), l’acido propanoico ha
la funzione di far sviluppare CO 2 , che
genera i caratteristici buchi. Le muffe
(B) e i batteri si possono combattere
con additivi alimentari come il propanoato di sodio, un sale dell’acido
propanoico.
Gli acidi carbossilici con basso peso molecolare sono liquidi a temperatura ambiente e hanno odore pungente e sgradevole, come l’acido formico H — COOH. L’acido butirrico, CH3CH2CH2 — COOH, è uno dei composti
presenti nel sudore ed è parzialmente responsabile dell’odore dei calzini
non lavati. Il cattivo odore degli acidi carbossilici diminuisce all’aumentare del peso molecolare, poiché la volatilità di questi composti si riduce
notevolmente.
Gli acidi carbossilici hanno in genere punto di ebollizione elevato. La
particolare struttura del gruppo carbossilico consente lo stabilirsi di forti
legami idrogeno, vinti solo a temperature molto alte. Il punto di ebollizione
aumenta anche perché si forma un dimero del composto, che ha peso molecolare doppio (figura 3.17).
O • • • • • • HO
R
C
C
R
OH• • • • • • O
Gli acidi carbossilici più pesanti, con più di dieci atomi di carbonio, sono
solidi cerosi. L’acido stearico C18H36O2, per esempio, mescolato con la paraffina è usato per fare candele. La solubilità in acqua decresce all’aumentare
del peso molecolare. Gli acidi carbossilici fino a quattro atomi di carbonio
sono completamente solubili in acqua, ma già l’acido esanoico C6H12O2 ha
una solubilità di solo 1 g/100 mL e l’acido palmitico C16H32O2 è in pratica insolubile.
La solubilità in acqua dei sali degli acidi carbossilici è molto più grande di quella degli acidi da cui derivano. I farmaci che contengono gruppi
acidi sono di solito commercializzati sotto forma di sali di sodio o potassio
dell’acido. Questo accorgimento aumenta notevolmente la solubilità del
farmaco, facilitandone l’assorbimento da parte dell’organismo.
Gli acidi danno luogo a numerose reazioni di sostituzione (figura 3.18) e
possono essere preparati per ossidazione di una aldeide o di un alcol primario:
2R — CHO + O2 2R — COOH
aldeide
acido
R — CH2OH + O2 R — COOH + H2O
alcol primario
acido
figura 3.17
Il legame idrogeno presente tra le
molecole degli acidi carbossilici origina strutture dimeriche, cioè formate
da coppie di molecole unite tra loro.
The solubility of benzoic acid in water at 25 °C is 3,4 g/L. The solubility
of sodium benzoate, the sodium salt
of benzoic acid, in water at 25 °C is
550 g/L.
A/53
3
Composti organici mono e polifunzionali
figura 3.18
Reazioni caratteristiche degli acidi
carbossilici. In ognuna di queste reazioni si forma una nuova classe di
sostanze.
Gli ossiacidi sono composti polifunzionali che contengono nella stessa
molecola un gruppo carbossilico e un gruppo ossidrilico — OH. Tra gli ossiacidi ricordiamo l’acido lattico, che si trova nel latte acido e si forma nei
muscoli sotto sforzo. L’acido lattico è prodotto anche dalle cellule della pelle e contribuisce a difendere il nostro organismo dalle infezioni.
Monika Wisniewska / Shutterstock
3.11 > Gli acidi carbossilici più importanti
figura 3.19
I cani antidroga utilizzati dagli agenti
della narcotici riescono a trovare l’eroina nascosta nei bagagli grazie alla
loro capacità di percepire l’odore di
acido acetico. L’acido acetico è un prodotto secondario dello stadio finale di
raffinazione dell’eroina illegale e tracce di questo composto rimangono
inglobate nella droga.
MOLECOLA IN MOVIMENTO
Aspirina
Quando il burro irrancidisce si forma
acido butirrico, sostanza che ha il
caratteristico odore di burro rancido.
All’acido butirrico e ad altri composti
è dovuto l’odore del sudore.
A/54
L’acido formico H — COOH è stato così chiamato perché isolato per la prima
volta dalle formiche. L’azione irritante delle punture di molti insetti e delle
ortiche è dovuta all’acido formico, che abbassa il pH e causa irritazione.
L’acido acetico CH3 — COOH è stato isolato per la prima volta dall’aceto,
di cui costituisce il 5÷7%. È solubile in acqua in tutte le proporzioni e solidifica a 16 °C. L’acido acetico conferisce l’acidità e l’aroma all’aceto (figura
3.19). L’aceto è il prodotto della fermentazione, in presenza di aria, di liquidi
alcolici a basso contenuto di alcol, come vino e birra.
L’acido propionico CH3CH2 — COOH si forma nella maturazione dei formaggi (cfr. figura 3.16). Alcuni suoi derivati sono usati nell’industria cosmetica, perché hanno un gradevole odore di frutta. Uno dei componenti caratteristici del burro è un derivato dell’acido butirrico CH3CH2CH2 — COOH.
L’acido benzoico C6H5 — COOH è il più semplice acido carbossilico aromatico, più acido dell’acido acetico. Due importanti derivati dell’acido benzoico sono l’acido salicilico, che può essere considerato sia un fenolo sia un
acido carbossilico, e l’acido acetilsalicilico, meglio noto come aspirina®.
COOH
COOH
Acido benzoico
Acido salicilico
OH
COOH
O
O
Acido acetilsalicilico
(Aspirina®)
C
CH 3
Composti organici mono e polifunzionali
3
Fin qui abbiamo incontrato acidi carbossilici che hanno un solo gruppo
carbossilico, perciò detti acidi monocarbossilici per distinguerli dagli acidi
bicarbossilici, che ne contengono due nella stessa molecola:
HOOC
COOH
H
Acido ossalico
COOH
C
C
HOOC
H
Acido fumarico
HOOC
CH2
Acido malonico
COOH
H
H
C
HOOC
(CH2)2
Acido succinico
C
HOOC
COOH
COOH
Acido maleico
Tra gli acidi bicarbossilici ricordiamo anche l’acido fumarico e l’acido
maleico, che sono caratterizzati dalla isomeria cis-trans (cfr. § 1.4). Tra gli
acidi tricarbossilici ricordiamo l’acido citrico, che conferisce l’aroma e l’acidità al succo di limone. L’acido citrico è utilizzato per dare il gusto frizzante e acido alle caramelle ed è aggiunto agli alimenti come conservante
e antiossidante. Il ciclo aerobio del nostro metabolismo, attraverso il quale
ricaviamo energia, ha come molecola iniziale l’acido citrico.
proviamo insieme
Oxalic acid, the simplest dicarboxylic
acid, is found in plants of the genus
Oxalis, in rhubarb, in spinach and in
cabbage. This acid and its salts are
poisonous in very high concentrations.
2.Scrivi la reazione di ossidazione completa che avviene, grazie a un agente ossidante in presenza di H2SO4 , tra l’alcol benzilico C6H5CH2OH e l’ossigeno.
Soluzione
L’alcol benzilico è un alcol primario.
Dalla ossidazione completa degli
alcoli primari si ottengono acidi
carbossilici e acqua. In questo caso
il prodotto è un acido carbossilico
aromatico, noto col nome di acido
benzoico.
CH2OH
COOH
+ O2
Alcol
benzilico
prova da solo
3.Scrivi la reazione di ossidazione che avviene, grazie a un
agente ossidante in presenza
di H2SO4 , tra il butanale e l’ossigeno.
+ H2O
Acido
benzoico
3.12 > Gli acidi grassi
Si chiamano acidi grassi gli acidi carbossilici alifatici che, a causa della loro
lunga catena carboniosa, sono insolubili in acqua. Sono, per esempio, acidi
grassi:
CH3(CH2)12 — COOH
acido miristico
CH3(CH2)14 — COOH
acido palmitico
CH3(CH2)16 — COOH
acido stearico
CH3(CH2)18 — COOH
acido arachico
A/55
3
Composti organici mono e polifunzionali
Questi quattro acidi sono acidi grassi saturi, perché nella loro catena
carboniosa non vi sono doppi legami (figura 3.20 A). Nella catena degli acidi grassi insaturi, invece, vi è un doppio legame, come nel caso dell’acido
oleico, oppure ve ne sono due, come nell’acido linoleico, o tre, come nell’acido linolenico (figura 3.20 B, C, D).
CH3(CH2)7 — (CH == CH — CH2) — (CH2)6 — COOH
acido oleico
CH3(CH2)4 — (CH == CH — CH2)2 — (CH2)6 — COOH
acido linoleico
CH3CH2 — (CH == CH — CH2)3 — (CH2)6 — COOH
acido linolenico
figura 3.20
A un’estremità di ogni catena si trova un gruppo — CH3, all’estremità
opposta vi è un gruppo carbossilico
— COOH; a ogni vertice di angolo c’è
un gruppo — CH2. Due trattini indicano un doppio legame tra due gruppi
— CH. (A), acido stearico; (B), acido
oleico; (C), acido linoleico; (D), acido
linolenico.
A
H3C
COOH
B
H3C
C
H3C
D
z
H3C
16
15
10
9
COOH
13
12
10
9
COOH
13
12
10
9
COOH
Gli acidi grassi naturali, saturi e insaturi, contengono in genere un numero pari di atomi di carbonio.
Gli acidi grassi saturi sono composti relativamente stabili, in quanto tutti gli atomi di carbonio della catena sono uniti da legami semplici. Gli acidi grassi insaturi, invece, sono molto più reattivi a causa della presenza del
doppio legame.
Gli acidi grassi insaturi sono più facilmente ossidabili in corrispondenza
del doppio legame. L’ossidazione porta alla scomposizione dell’acido grasso
in due molecole di aldeidi sature e insature a catena più breve. Queste molecole a catena corta e media hanno un cattivo odore di rancido e la rottura
del doppio legame conferisce alla miscela un odore sgradevole.
Se trattiamo con idrogeno gli acidi grassi insaturi, si ha una reazione di
addizione. Due atomi di idrogeno si sommano al doppio legame per dare il
corrispondente acido grasso saturo. La riduzione con idrogeno trasforma
un acido grasso insaturo in acido grasso saturo. Questo processo si chiama
idrogenazione degli acidi grassi e ha notevole importanza industriale, in
quanto trasforma composti instabili e reattivi in composti stabili e poco
reattivi.
L’idrogenazione degli oli, che derivano dagli acidi grassi insaturi, porta
alla formazione di grassi solidi; per esempio, l’idrogenazione di oli a basso
valore commerciale produce la margarina.
A/56
Composti organici mono e polifunzionali
3
3.13 > Gli esteri e le anidridi acide
Gli esteri sono composti che derivano dagli acidi carbossilici e hanno formula generale R — COO — Rʹ. Si ottengono in genere dalla reazione, detta di
esterificazione, di un acido carbossilico con un alcol, con formazione anche
di una molecola d’acqua:
Il carbonio del gruppo carbonilico presente nell’acido è dotato di una
parziale carica elettrica positiva ed è quindi elettrofilo; questo atomo può
pertanto subire l’attacco nucleofilo dell’ossigeno di un alcol (figura 3.21).
figura 3.21
Nella reazione di esterificazione, l’ossigeno nucleofilo dell’alcol si lega col
carbonio elettrofilo dell’acido. Si rompe il doppio legame C==O e l’ossigeno
lega l’idrogenione rilasciato dall’alcol.
Infine si forma una molecola d’acqua.
Nel processo inverso, l’idrolisi dell’estere, l’acqua reagisce con l’estere per
ridare acido carbossilico e alcol.
La nomenclatura IUPAC assegna agli esteri il nome che si ottiene aggiungendo il suffisso -ato al tema dell’acido corrispondente, seguito dal nome
del radicale proveniente dall’alcol.
Sono esteri alcune molecole biologiche molto importanti come i lipidi,
cioè grassi e oli. Trattando un estere con una base si ottengono un sale e un
alcol, secondo l’equazione:
CH3 — COO — Rʹ + NaOH
estere acetico
b
SCHEDA DI LABORATORIO
Reazione di esterificazione
CH3 — COONa + Rʹ — OH
idrossido
di sodio
acetato di sodio
alcol
Una classe importante di derivati degli acidi carbossilici è rappresentata
dalle anidridi acide. Il termine anidride significa «senza acqua». Le anidridi acide si possono formare dalla condensazione di un acido carbossilico
con se stesso, eliminando una molecola d’acqua:
O
CH3
C
O
O
OH +
HO
Acido etanoico
(acido acetico)
C
CH3
calore
CH3
C
O
O
C
CH3
Anidride etanoica
(anidride acetica)
A/57
+
H 2O
3
Composti organici mono e polifunzionali
Nei sistemi biologici è molto comune la presenza di anidridi miste, vale
a dire formate da un acido carbossilico e un acido inorganico come l’acido
fosforico. Alcune di queste molecole, quando si formano per condensazione, accumulano energia, che rilasciano poi nel corso del processo inverso,
l’idrolisi.
O
Esters of inorganic acids undergo
hydrolysis reactions in a manner similar to that for esters of carboxylic
acids.
R
O
OH + HO
C
P
OH
OH
Acido carbossilico
O
O
Acido fosforico
R
C
O
P
OH + H2O
OH
Anidride fosforica di
un acido carbossilico
3.14 > le ammine
Le ammine sono derivati organici dell’ammoniaca NH3. Se sostituiamo
uno, due o tutti e tre gli atomi di idrogeno dell’ammoniaca con uno, due o
tre radicali R o Ar, abbiamo rispettivamente le ammine primarie, secondarie e terziarie.
Nella nomenclatura IUPAC per assegnare il nome a una ammina si individua la catena idrocarboniosa più lunga alla quale è legato il gruppo amminico e si lega il termine ammino alla radice del nome dell’idrocarburo.
Un numero, messo come prefisso, individua la posizione del gruppo amminico lungo la catena principale. I sostituenti sull’azoto, nelle ammine secondarie e terziarie, sono indicati rispettivamente con il prefisso, in corsivo,
N-sostituente e N,N-disostituente. Per le ammine più semplici si utilizzano
spesso i nomi tradizionali (figura 3.22).
figura 3.22
Le ammine primarie, secondarie e
terziarie sono derivate dall’ammoniaca. Nel nome IUPAC si indicano, con
il prefisso N, il nome dei sostituenti
sull’azoto.
H
N
H
H
Ammoniaca
L’atomo di azoto delle ammine ha un doppietto elettronico libero, lo stesso che è presente nella molecola di ammoniaca. A causa di questo doppietto, le ammine possiedono due significative caratteristiche: sono basiche; il
loro atomo di azoto è un nucleofilo che reagisce con un atomo elettrofilo.
La basicità deriva dal fatto che il doppietto elettronico può essere condiviso con un protone proveniente da una molecola d’acqua. Ciò dà origine a
uno ione di alchilammonio e a uno ione ossidrile, responsabile della basicità della soluzione.
z
A/58
Le ammine sono basi deboli e praticamente sono gli unici composti organici con carattere basico.
Composti organici mono e polifunzionali
H
R
N
H
Ammina
+
H
+
H
OH
R
N
H
H
Acqua
3
Ione di
alchilammonio
+
OH
–
Ione
ossidrile
Amines, like ammonia, have a pair of
unshared electrons on the nitrogen
atom present. These unshared electrons can accept a hydrogen ion from
water. Thus both amines and ammonia produce basic aqueous solutions.
Le ammine primarie, secondarie, terziarie e le ammine eterocicliche
sature sono basi più forti dell’ammoniaca, mentre le ammine aromatiche
come l’anilina e le ammine eterocicliche aromatiche sono meno basiche
dell’ammoniaca.
A temperatura ambiente le ammine con basso peso molecolare sono gas
e il loro punto di fusione è molto inferiore a 0 °C. I composti più pesanti
sono liquidi o solidi.
Come gli alcoli, le ammine primarie e secondarie formano legami idrogeno tra loro. Poiché l’azoto è meno elettronegativo dell’ossigeno, i legami
idrogeno stabiliti dalle ammine sono più deboli di quelli formati dagli alcoli. Per questo motivo i punti di ebollizione delle ammine primarie e secondarie sono un po’ più bassi rispetto a quelli degli alcoli con simile peso molecolare. Le ammine terziarie non possono formare legami idrogeno, perché non hanno atomi d’idrogeno legati all’azoto: i loro punti di ebollizione
sono simili a quelli degli alcani con uguale peso molecolare.
Le ammine a basso peso molecolare hanno odore pungente, penetrante,
simile a quello dell’ammoniaca. Le ammine con peso molecolare più alto
hanno un odore sgradevole, che ricorda quello del pesce avariato. Infatti,
alcune ammine sono responsabili dell’odore dei tessuti animali in decomposizione. Il nome tradizionale di due di questi composti descrive bene la
loro provenienza: putrescina e cadaverina.
H3C
O
O
CH3
N
N
N
N
CH3
Caffeina
NH2 — CH2CH2CH2CH2 — NH2
Putrescina (1,4-diamminobutano)
N
NH2 — CH2CH2CH2CH2CH2 — NH2
N
Cadaverina (1,5-diamminopentano)
Le ammine più semplici e le ammine aromatiche sono irritanti per la
pelle, gli occhi e le mucose; per ingestione sono tossiche. Molte ammine
sono assorbite rapidamente attraverso la pelle e influenzano sia il sistema
nervoso sia il sangue.
Nei composti naturali è frequente trovare il gruppo amminico inserito
in strutture cicliche (figura 3.23).
Le ammine si preparano in laboratorio con metodi diversi, dei quali la riduzione è il più frequente. Per esempio, l’anilina C6H5 — NH2 si ottiene per
riduzione del nitrobenzene. L’anilina, uno dei prodotti base per la preparazione di colori, coloranti e sostanze farmaceutiche, è la più importante
ammina aromatica ed è cancerogena.
NO2
NH2
Fe, HCl
Nitrobenzene
Nicotina
CH3
figura 3.23
Due degli agenti stimolanti del sistema nervoso centrale tra i più usati
nella nostra società, la caffeina e la
nicotina, sono derivati di ammine
eterocicliche.
MOLECOLA IN MOVIMENTO
Caffeina
APPROFONDIMENTO
Amfetamine: farmaci o droghe
pericolose?
Anilina
Le ammine reagiscono con gli acidi carbossilici e dalla loro unione per
condensazione si ottiene una famiglia di composti, le ammidi, caratterizzati dal gruppo funzionale R — CO — NH2.
A/59
3
Composti organici mono e polifunzionali
chimica organica in pillole
Zergkind / iStock
La melatonina, l’orologio del sonno
La melatonina è una ammide complessa
sintetizzata da una ghiandola endocrina,
l’epifisi, ed è l’ormone che regola il ciclo
sonno-veglia dell’uomo.
I livelli di questo ormone aumentano
nelle ore serali e diminuiscono il mattino.
I livelli fisiologici di melatonina diminuiscono con l’età: in un bambino di sei anni
sono cinque volte più elevati di quelli di un
anziano di 80 anni.
La melatonina è somministrata come
farmaco per trattare l’insonnia e il jet lag.
Il jet lag è la condizione causata dalla desincronizzazione dell’orologio biologico
in seguito a un drastico cambiamento del
ciclo sonno-veglia. Ciò si verifica quando
si attraversano rapidamente diversi fusi
orari con aerei di linea. I sintomi sono
stanchezza, difficoltà ad addormentarsi,
mal di testa.
3.15 > I polimeri di condensazione
Da composti come gli idrocarburi insaturi si possono ottenere i polimeri di
addizione (cfr. § 2.10). Composti contenenti gruppi funzionali come il gruppo alcolico, il gruppo carbossilico o il gruppo amminico reagendo tra loro
possono dare luogo a reazioni di condensazione a catena: si originano così
i polimeri di condensazione.
z
Un polimero di condensazione è il prodotto della reazione di polimerizzazione tra molecole con gruppi funzionali tra i quali si vengono a
formare molecole d’acqua.
I polimeri di condensazione si possono formare tra un acido bicarbossilico e una diammina o tra un acido bicarbossilico e un bialcol, con numerose
combinazioni possibili. Ognuna di queste molecole ha una doppia possibilità di unione, una in testa e una in coda. La struttura generale di un polimero di condensazione è perciò:
continua~A – B – A – B – A – B – A – B~continua
Nylon® è l’acronimo di NewYork London. Le cifre 6-6 indicano che i due
composti che reagiscono sono entrambi a 6 atomi di carbonio.
Le fibre di Kevlar® sono resistenti come l’acciaio, ma la loro leggerezza le
rende molto più competitive in applicazioni particolari, come cavi per usi
aerospaziali, giubbotti antiproiettile,
guanti e tute per motociclisti.
A/60
Il polimero di condensazione che deriva da un acido bicarbossilico e una
diammina è una poliammide. Una poliammide molto nota è il Nylon 66, di
cui sono fatte le fibre di tanti indumenti, corde e teli, molto apprezzata per
la sua flessibilità.
Un composto a sei atomi di carbonio e con due gruppi amminici, la esametilendiammina H2N — (CH2)6 — NH2, è uno dei reagenti necessari per la
produzione del nylon. L’altro reagente è un composto a sei atomi di carbonio e con due gruppi carbossilici, l’acido adipico HOOC — (CH2)4 — COOH,
con cui l’esametilendiammina si lega in modo ripetitivo, avendo anch’essa
due possibilità di legame (figura 3.24).
Il Kevlar®, famoso per le sue eccezionali proprietà meccaniche, è una poliammide aromatica (poliaramide) e si ottiene dalla polimerizzazione tra
l’1,4-diammino benzene e l’1,4-dibenzoil dicloruro.
Il Kevlar®, a differenza della maggior parte delle materie plastiche, ha
una temperatura di fusione molto alta, superiore a 500 °C. Il punto di fusione è indeterminabile, perché il materiale inizia a decomporsi a 500 °C,
senza fondere.
I poliesteri sono polimeri di condensazione in cui il legame tra i due monomeri è un legame estere. Un esempio di poliestere è il polietilene tereftalato PET, formato tra un acido bicarbossilico e un bialcol. Il PET è ottenuto
dall’acido tereftalico, con due gruppi — COOH, e il glicol etilenico, con due
gruppi alcolici — OH.
Composti organici mono e polifunzionali
O
Cl
H
O
C(CH2)4C
Cl
Cloruro
dell’acido adipico
+
H
O
calore
N(CH2)6NH2
Cl
O
3
O
H
C(CH2)4C
N(CH2)6NH2
+
HCl
ulteriori
reazioni
Esametilendiammina
C
H
N
Nylon
CH2
CH2
C
N
H
H 2C
C
Il PET è largamente usato come materia plastica con cui si producono
bottiglie infrangibili per bibite gassate.
O
OOC
N(CH2)6N
CH2
O
O
H
Nylon 66
H2 C
H
C(CH2)4C
H
O
H2 C
N
O
C
PET
O
CH2CH2O
n
figura 3.24
(A), il nylon si sintetizza a partire dal
cloruro dell’acido adipico e dall’esametilendiammina. (B), la struttura
polimerica delle fibre di nylon in
alcuni casi presenta catene legate tra
loro. (C), il nylon è stato uno dei primi
ed è ancora uno dei materiali sintetici
più impiegati dall’industria tessile.
I poliesteri come il PET, quando sono prodotti come fibre, sono impiegati
per filare tessuti e indumenti (Terital®). Le fibre possono essere prodotte in
dimensioni più sottili della seta e, se trattate opportunamente, conservano
la forma rendendo i tessuti ingualcibili. Le fibre sono leggere, resistenti agli
strappi e piuttosto forti. Inoltre, poiché non riescono a formare legami idrogeno, hanno comportamento idrofobico, non si legano all’acqua e quindi i
tessuti si asciugano subito.
Queste fibre sono caratterizzate da ottime proprietà meccaniche, resistenza all’abrasione e leggerezza (figura 3.25).
Meunierd / Shutterstock
figura 3.25
Così come il Colosseo ai tempi dei Romani, anche lo stadio olimpico di Monaco oggi in Germania utilizza una
copertura dello stadio per proteggere
gli spettatori dal sole e dalla pioggia. I
materiali elaborati dalla chimica moderna, però, permettono di ottenere
risultati eccezionali. La tensostruttura
in plastica è un esempio della versatilità di impiego dei polimeri sintetici,
che uniscono straordinaria leggerezza, robustezza e elevata trasparenza,
così da permettere una buona luminosità degli ambienti ricoperti.
A/61
3
O
C
N
R
N
un diisocianato
C
O
figura 3.26
Un poliuretano è formato dall’unione di un dialcol e un diisocianato.
Nell’esempio, la condensazione è tra
il glicole etilenico e il benzene 2,6-diisocianato. La struttura, in parte di
un’ammide e in parte di un estere, è
caratterizzata da una parte flessibile,
che conferisce elasticità, e una parte
rigida, che dà resistenza.
figura 3.27
L’Elastam® è una fibra poliuretanica
che aderisce al corpo ed ha una resistenza notevole alle abrasioni e agli
strappi.
Composti organici mono e polifunzionali
Un’altra famiglia di materie plastiche ottenute da reazioni di condensazione è quella dei policarbonati, poliesteri derivati dall’acido carbonico.
I policarbonati sono polimeri ad alta trasparenza con elevata resistenza
all’impatto in un intervallo molto ampio di temperature. Sono utilizzati nei
caschi per motociclisti e sciatori, ma anche per CD e DVD, per fare lenti leggere per occhiali e per lastre trasparenti e infrangibili negli aerei.
I poliuretani sono polimeri complessi che si formano per condensazione
tra i monomeri di un dialcol e un diisocianato. La struttura dei poliuretani
è sia quella di un poliestere sia di una poliammide (figura 3.26).
parte rigida
H
N
parte flessibile
H
N
O
H
O
O
O
Ammide Estere
un poliuretano
I poliuretani sono usati in numerose applicazioni per la coibentazione di
case o di condutture di liquidi caldi o freddi. Sono polimeri di poliuretano
la comune gommapiuma, materiali da imballaggio, molte fibre elastiche e
le ciambelle di salvataggio.
I poliuretani hanno anche applicazioni mediche. Per esempio, membrane di poliuretano sono utilizzate per sostituire la pelle a persone che hanno
subito gravi bruciature. Queste membrane permettono il passaggio solo di
acqua e ossigeno e ciò consente una rapida guarigione.
Uno dei poliuretani più noti è l’Elastam®, una fibra che ha la caratteristica di allungarsi fino al 500% senza rompersi. È un polimero forte e flessibile usato per elasticizzare tessuti per abbigliamento sportivo, in particolare
per l’atletica, per mute da sub ecc. In ambito sanitario si utilizza per calze e
bende elastiche a compressione graduata (figura 3.27).
chimica organica in pillole
La supercolla
H 2C
C
N
C
O
Una colla che ha rivoluzionato i sistemi di
adesione tra gli oggetti è l’etil-cianoacrilato,
che si trova in commercio con nomi diversi
(Attak, Bostik ecc.). Quando viene applicata sulla superficie degli oggetti e polimerizza, questa colla determina un forte
legame tra i materiali.
Fu scoperta accidentalmente negli anni
della Seconda Guerra Mondiale da un ricercatore dei laboratori Kodak Research,
che stava sviluppando una plastica trasparente per i mirini ottici dei fucili. Egli
scoprì che qualsiasi cosa trattata con
cianoacrilato si univa rapidamente con
altri oggetti, che era poi difficile separare.
Questa «supercolla» è una resina acrilica che lega istantaneamente la maggior
parte dei materiali. La polimerizzazione
è attivata dagli ioni ossidrile dell’acqua
C
O
R
Cianoacrilato
MOLECOLA IN MOVIMENTO
Cianoacrilato
A/62
con un processo chiamato polimerizzazione
anionica, in cui i monomeri di cianoacrilato
si legano tra loro quando vengono a contatto con l’acqua.
Le catene formano una maglia di milioni di fili polimerici, che induriscono rapidamente formando legami di eccezionale
resistenza. Questa colla è usata per riparare oggetti domestici, ma recentemente
è stata utilizzata anche per ricavare deboli
impronte digitali da superfici lisce e per
chiudere ferite chirurgiche senza utilizzare i punti di sutura. Il processo di polimerizzazione è così rapido che una goccia di
cianoacrilato può incollare la pelle delle
dita istantaneamente, per cui la colla deve
essere maneggiata con molta precauzione. Inoltre, i vapori del monomero causano irritazioni alle vie aeree.
3
Composti organici mono e polifunzionali
Esercizi
12 I prodotti della reazione tra benzene e acido nitrico
Test a scelta multipla > Verifica le conoscenze
1
Il bromuro di pentile ha formula:
(A) C5H11Br;
(B) C5H9Br;
(D) C5H10Br.
(C) C5H12Br;
2
Il composto CH3 — CH2 — CH2SH si chiama:
(A) metantiolo;
(B) etantiolo;
(C) propantiolo;
(D) butantiolo.
3
+ HNO3 sono l’acqua e:
SO3
I composti che hanno formula generale R — NH2 sono:
(A) ammine secondarie;
(B) ammine primarie;
(C) alcoli primari;
(D) alcoli secondari eterociclici.
5
Quale tra i seguenti composti libera ioni H + in acqua?
(A) C2H5OH;
(B) CH3 — O — CH3 ;
(D) C3H8 .
(C) C2H5COOH;
(A) — CHO;
(C) — COOR;
(B) — COOH;
(D) — COR.
7
Il composto CH3CH2CH2CH2OH si chiama:
(A) 1-butanone;
(B) 1-butanolo;
(C) 1-butanale;
(D) acido butanoico.
NO2
(B)
(A)
COOH
(B)
OH
(C)
(A) CH3CH2ONa;
(B) CH3CH2CH2CH3 ;
(C) CH3CH2OCH2CH3 ;
(D) CH3CHNaOH.
CH3
corrisponde al composto:
(A) 1-butanolo;
(B) 2-butanolo;
(C) 3-butanolo;
(D) nessuna delle risposte precedenti.
C
CH2
CH3
corrisponde al composto:
(A) propanale;
(B) pentanale;
(C) propanolo;
(D) pentanolo.
18 L’ossidazione di una aldeide produce un:
(D)
(A) alcol primario;
(C) acido carbossilico;
(B) alcol secondario;
(D) etere.
19 Un estere si ottiene dalla reazione di:
HC
(D)
11 Un prodotto della reazione CH3CH2OH + Na è:
10 Quale formula corrisponde all’acido benzoico?
CH3
CH2
C
O
OH
(C)
(B) acido formico;
(D) metanale.
(A) acetone;
(B) metilpropilchetone;
(C) 2-butanone;
(D) etilmetanolo.
(B) — OH;
(D) — CO —.
CH3
(A)
17 La formula H
9 Quale formula corrisponde al toluene?
(A) acetone;
(C) formalina;
16 Quando si ossida l’aldeide CH3CH2CH2CHO si ottiene:
8 Il gruppo funzionale caratteristico delle ammine è:
(A) — NH2 ;
(C) — CHO;
(B) un alcol primario;
(D) un idrocarburo.
O
(D)
(A) un chetone;
(C) un alcol secondario;
15 La formula H3C
6 Il gruppo funzionale caratteristico degli acidi carbossilici è:
(C)
CH3
14 Una soluzione acquosa al 37% di formaldeide è chiamata:
(A) C2H5OH;
(B) CH3CH2COOH;
(C) CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — COOH;
(D) CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — COOH.
(B)
OH
13 La riduzione di un’aldeide produce:
4 La formula dell’acido pentanoico è:
(A)
NO2
O
(A) un alcol con un alcano;
(B) un acido carbossilico con un alcol;
(C) una aldeide con idrogeno;
(D) un acido carbossilico con un alchene.
20 La formula della trimetilammina è:
(A) CH3NH2 ;
(C) CH3NH3 ;
(B) (CH3) 3N;
(D) (CH3) 2NH.
21 Acetone è il nome comune del:
(A) 1-butanone;
(C) 2-propanone;
A/63
(B) 1-propanone;
(D) 2-butanone.
3
Composti organici mono e polifunzionali
Esercizi
Domande aperte > Verifica le abilità
22 Scrivi l’equazione bilanciata per le seguenti reazioni:
a) butanale + idrogeno gassoso;
b) acido propanoico + metanolo.
23 Rappresenta la formula di struttura dei seguenti alcoli,
specificando se si tratta di alcoli primari, secondari o terziari:
a) 1-butanolo;
b) 2-butanolo;
c) terz-butanolo;
d) 3,3-dimetil-1-butanolo;
e) 3,3-dimetil-2-butanolo;
f) iso-propanolo.
24
Scrivi la formula di struttura delle seguenti ammine:
a) etilammina;
b) di-propilammina;
c) tri-1-butilammina;
d) metil-butilammina.
25
Scrivi la formula di struttura dei seguenti acidi o esteri:
a) acido 2-metilpentanoico;
b) ottilacetato;
c) pentilbutanoato;
d) acido benzoico.
26 Scrivi la formula di struttura e assegna il nome ai prodotti
che si formano nelle seguenti reazioni:
a) pentanale + agente ossidante;
b) acido acetico + etanolo;
c) butanale + agente riducente;
d) 2-butanone + agente riducente;
e) 1-butanolo + agente ossidante;
f) benzene + Br2.
27 Il nome di ciascuno dei seguenti alcoli non è corretto,
anche se fornisce informazioni utili sulla struttura della
molecola. Rappresenta le formule dei composti e scrivi il
corretto nome IUPAC per ciascun alcol.
a) 2-etil-1-propanolo;
b) 2,4-butandiolo;
c) 2-metil-3-butanolo;
d) 1,4-ciclopentadiolo.
28 Quanti alcoli isomeri di struttura esistono con la formula
C5H12O e che corrispondono a ciascuna delle seguenti descrizioni?
a) alcol primario;
b) alcol secondario;
c) alcol terziario;
d) ha un anello carbonioso nella sua struttura.
29 Quale membro di ciascuna delle seguenti coppie di composti ti aspetti abbia il punto di ebollizione più alto?
a) 1-butanolo e 1-eptanolo;
b) butano e 1-propanolo;
c) etanolo e 1,2-etandiolo.
A/64
30 Determina il massimo numero di legami idrogeno che si
possono formare tra una molecola di etanolo e altre …
a) molecole di etanolo;
b) molecole d’acqua;
c) molecole di metanolo;
d) molecole di 1-propanolo.
31 Indica se nei seguenti composti è presente un gruppo carbonilico:
a) aldeide;
b) estere;
c) alcol;
d) acido carbossilico.
32 Qual è la formula molecolare di ciascuno dei seguenti
composti?
a) butanolo;
b) butanale;
c) butanone;
d) butandiolo.
33 Scrivi la struttura dell’alcol necessario per preparare ciascuno dei seguenti chetoni e aldeidi attraverso una reazione di ossidazione di un alcol:
a) dietilchetone;
b) fenilpropanone;
c) acetaldeide;
d) etilesanale;
e) aldeide formica.
Exercises
34 Alcohols can be made by reacting alkyl halides with sodium
hydroxide as follows:
RX + NaOH ROH + NaX
Give the names and formulas of the alcohols produced from
the following alkyl bromides by this method:
a) 2-bromobutane;
b) 2-bromo-3-ethylpentane;
c) bromocyclopentane.
35 Determine the maximum number of hydrogen bonds that
can form between an acetic acid molecule and:
a) another acetic acid molecule;
b) water molecules.
36 Write the structural formula of the ester that, when
hydrolyzed, would yield the following:
a) methanol and propanoic acid;
b) 1-octanol and acetic acid;
c) ethanol and butanoic acid.
37 Although they have similar molecular masses (73 and 72 u,
respectively), the boiling point of butylamine is much higher
(78 °C) than that of pentane (36 °C). Explain why.
