Chimica Organica I

Chimica Organica I
Laurea triennale in Chimica
corso: 6 CFU – 48 ore di lezione teoriche
docente: Melchiorre F. Parisi ([email protected])
PROGRAMMA
Note introduttive – Struttura elettronica degli atomi. Legami chimici. Regola dell’ottetto.
Strutture di Lewis. Orbitali atomici e molecolari. Ibridazioni sp3, sp2, sp del carbonio.
Composti del carbonio. Gruppi funzionali e classi di composti organici. Principi generali di
nomenclatura. Acidi e basi secondo Broensted-Lowry e secondo Lewis. Reazioni acidobase. Acidi e basi in chimica organica. Specie elettrofile e nucleofile. Concetto di stato di
transizione, intermedio e prodotto di reazione. Diagrammi di reazione. Energia di
attivazione e urto efficace. Reattività in chimica organica. Reazioni radicaliche e ioniche.
Struttura dei radicali, carbocationi e carboanioni. Formule di risonanza.
Alcani e cicloalcani – Nomenclatura, proprietà, diffusione e reattività. Isomeri di struttura.
Isomeri conformazionali. Isomeri geometrici. Formule di Newman. Analisi conformazionale
in sistemi lineari e ciclici. Reazioni di alogenazione radicalica di alcani.
Stereochimica – Chiralità e molecole chirali. Stereocentri. Enantiomeri e racemi.
Configurazioni assolute e relative. Regole di Cahn-Ingold-Prelog. Luce polarizzata e
attività ottica. Composti con più stereocentri: diastereoisomeri, forme meso. Cicloesani
disostituiti. Formule di Fisher. Risoluzione di racemi.
Alcheni – Struttura, nomenclatura e proprietà. Isomeria E/Z (cis/trans). Stabilità relative
degli alcheni. Preparazione di alcheni: deidroalogenazione, disidratazione e idrogenazione
parziale di alchini. Reazioni di addizione elettrofile al doppio legame carbonio-carbonio
(acqua, acidi alogenidrici, alogeni). Formazione di aloidrine. Stabilità dei carbocationi.
Effetti induttivi. Iperconiugazione. Trasposizione di carbocationi. Regola di Markovnikov.
Reazioni regioselettive, stereoselettive e stereospecifiche. Idroborazione-ossidazione.
Ossimercuriazione-demercuriazione. Idrogenazione catalitica. Calori di idrogenazione.
Ossidazione a dioli ed epossidi. Scissione ossidativa. Ozonolisi.
Alchini – Struttura, nomenclatura e proprietà. Acidità degli alchini terminali. Preparazione
di alchini: deidroalogenazione e sostituzione nucleofila con ioni acetiluro. Idrogenazione
totale e parziale. Addizione elettrofila di alogeni, acidi alogenidrici, acqua. Idroborazioneossidazione.
Dieni – Isolati, coniugati e cumulati (alleni). Stabilità dei dieni coniugati. Reazioni di
addizione elettrofila 1,2 e 1,4 ai dieni coniugati. Addizione. Controllo cinetico e
termodinamico. Reazione di Diels-Alder.
Alogenoalcani – Struttura, nomenclatura e proprietà. Preparazioni di alogenoalcani:
alogenazione radicalica di alcani, alogenazione allilica, addizione radicalica di HBr ad
alcheni. Postulato di Hammond. Reazioni di sostituzione nucleofila ed eliminazione
monomolecolare e bimolecolare (SN1/SN2 e E1/E2). Competizione tra sostituzioni ed
eliminazioni.
Alcoli – Struttura, nomenclatura e proprietà. Acidità e basicità. Formazione di alcossidi.
Preparazione di alcoli: da alcheni. Conversione in alogenoalcani (con alogenuri di fosforo
e cloruro di tionile) e alchil/aril solfonati (mesilati, triflati, tosilati). Ossidazione di alcoli.
Eteri ed Epossidi – Struttura, nomenclatura e proprietà degli eteri. Preparazione di eteri:
sintesi di Williamson, disidratazione di alcoli. Scissione acido-catalizzata di eteri.
Formazione di idroperossidi. Cenni sugli eteri corona. Struttura, nomenclatura e proprietà
degli epossidi. Preparazione di epossidi: ossidazione di alcheni con perossiacidi. Idrolisi
acido-catalizzata di epossidi.
Composti organometallici – Composti di Grignard e organolitio, preparazione e reattività.
Aldeidi e chetoni – Struttura, nomenclatura e proprietà. Preparazione di aldeidi e chetoni:
ossidazione di alcoli, riduzione di derivati di acidi carbossilici. Reazioni di addizione
nucleofila al gruppo carbonilico. Addizione di reattivi organometallici, ioni acetiluro, acido
cianidrico, acqua, alcoli e dioli, ammoniaca e derivati. Reazione di Witting. Ossidazione di
aldeidi e chetoni. Reazioni di riduzione con idrogeno ed idruri misti. Riduzioni di
Clemmensen e di Wolff-Kishner. Reazioni al carbonio in posizione alfa. Formazione dello
ione enolato. Tautomeria cheto-enolica. Condensazione aldolica.
Acidi carbossilici e derivati – Struttura e nomenclatura di acidi carbossilici, cloruri acilici,
anidridi, esteri, ammidi e nitrili. Preparazione di acidi carbossilici da reazioni di ossidazione
e con reattivi organometallici. Reazioni di addizione nucleofila-eliminazione al carbonio
acilico. Reattività relativa dei derivati acilici. Preparazione di cloruri acilici, anidridi, esteri, e
ammidi. Esterificazione di Fisher. Transesterificazione. Idrolisi di esteri, ammidi, nitrili.
Sintesi di immidi. Reazione di esteri con reattivi di Grignard. Riduzione di esteri ad alcoli e
aldeidi. Riduzioni di ammidi. Decarbossilazione di acidi carbossilici.
Testi Consigliati
W. H. Brown, C. S. Foote, B. L. Iverson, E. V. Anslyn: “Chimica Organica”
4^ ed. EdiSES.
J. McMurry: “Chimica Organica” 6^ ed. Piccin.
T. W. G. Solomons, C. B. Fryhle: “Chimica Organica” 3^ ed. Zanichelli.
P. Yurkanis Bruice: “Chimica Organica” 2^ ed. EdiSES.
Modalità di verifica dell'apprendimento
I 6 CFU del corso verranno acquisiti dallo studente con il superamento di un
esame unico (prova scritta ed orale) da sostenere al termine del corso.