Corso di Laurea in Chimica e Tecnologie Farmaceutiche

Corso di Laurea in Chimica e Tecnologie Farmaceutiche
Insegnamento: Chimica Organica II
Codice Insegnamento: 5212
Obbiettivo del corso: Il corso tematico si propone di fornire le basi per la comprensione
dei processi di chimica organica (SECONDA PARTE), necessari per i corsi succesivi,
attraverso lo studio delle reazioni più importanti.
Docente: Antonino Corsaro
Programma (Totale Crediti 9)
Primo Modulo (n. 2 crediti)
Amminoacidi: struttura generale, nomenclatura, chiralità, acidità e basicità, punto isoelettrico.
Risoluzione ottica di -amminoacidi. Sintesi di amminoacidi. Sintesi asimmetrica. Reattività
degli -amminoacidi: reazioni con ninidrina, protezione del gruppo amminico, attivazione del
gruppo COOH (vari metodi).
Polipeptidi: definizione, struttura primaria. Analisi dei peptidi: amminoacido N-terminale
(reattivi di Sanger, Edman) e C-terminale (carbossi peptidasi), uso di enzimi per la
determinazione della struttura primaria di un polipeptide. Sintesi peptidica. Sintesi di
Merrifield.
Carboidrati: definizione, classificazione. Aldosi e chetosi. Epimeri. Glucosio: forme cicliche
emiacetaliche (anomeri  e ). Forme cicliche dei saccaridi: strutture di Haworth, strutture a
sedia, nomenclatura. Mutarotazione dei saccaridi. Reazioni dei saccaridi: riduzione,
ossidazione ad acidi aldonici e glicarici. Reazioni degli osi con i reattivi di Tollens, Benedict,
Feeling, etc., degradazione ossidativa con periodato. Formazione di osazoni. Reazione di
Amadori. Formazione di glicosidi: meccanismo e stabilità relativa dei due anomeri. Eteri del
glucosio. Chetosi: definizione, strutture, nomenclatura. Fruttosio. Principali disaccaridi:
maltosio, isomaltosio, cellobiosio, genziobiosio, lattosio, saccarosio. Polisaccaridi: Amido e
cellulosa. Desossizuccheri e ammino zuccheri.
Secondo Modulo (n. 3 crediti)
Reazioni pericicliche: definizione e classificazione. Regole di Woodward-Hoffmann. Reazioni
elettrocicliche su polieni con (4n) e (4n + 2) elettroni. Movimento conrotatorio e disrotatorio e
stereochimica conseguente. Reazioni di cicloaddizioni [2 + 2] e [4 + 2]. Requisiti e
implicazioni stereochimiche per le cicloaddizioni [4 + 2]. Reazioni di cicloaddizioni [1,3]
dipolari. Applicazioni della reazione di Diels-Alder. Rassegna di dieni e dienofili. Spostamenti
sigmatropici: definizione, implicazioni stereochimiche. Cenni alla teoria degli orbitali
molecolari
Reazioni radicaliche: Radicali liberi stabili; generazione di radicali; reazioni di
accoppiamento, sostituzioni al carbonio saturo, addizioni, sostituzioni aromatiche;
sterochimica delle sostituzioni radicaliche.
Fotochimica: Aspetti teorici: l’interazione della radiazione elettromagnetica con la materia; lo
stato eccitato; il trasferimento dell’energia di eccitazione; sensibilizzazione e quencing.
Reazioni (cenni): fotoisomerizzazione geometrica; riarrangiamento di Zimmermann; Norrish
tipo I, Norrish tipo II.
Trasposizioni molecolari: trasposizione a centri elettron-poveri ed elettron-ricchi; orientazione
e stereochimica della trasposizione; migrazione di doppi e tripli legami e di gruppi funzionali;
trasposizioni su anelli aromatici.
Terzo Modulo (n. 1 crediti)
Derivati organici dello zolfo: classificazione, struttura, nomenclatura. Legami multipli dello
zolfo. Retrodonazione di elettroni: legami 3d-2p. Sintesi dei tiofenoli per riduzione dei
solfoncloruri e tramite i sali di diazonio. Sintesi di mercaptani attraverso i sali di Salchiltiouronio o con i reattivi di Grignard. Metodi di sintesi di disolfuri, solfuri, episolfuri,
solfossidi, solfoni, acidi solfonici. Sali di solfonio. Ditiani: sintesi ed uso nella sintesi organica.
Metilide di dimetilsolfonio e metilide di dimetilsolfossonio: comportamento con i derivati
carbonilici. Derivati chirali dello zolfo: solfinati, solfossidi.
Derivati organici del fosforo: struttura e nomenclatura. Stereochimica di fosfine, sali di
fosfonio, fosfinossidi. Il fosforo come nucleofilo. Reazioni nucleofile sul fosforo.
Decomposizione alcalina di sali di fosfonio quaternario. Reazioni di Arbuzov. Reazione di
Wittig e reazioni correlate con applicazioni.
Quarto Modulo (n. 3 crediti)
Composti eterociclici: definizione e classificazione. Vie generali di sintesi dei composti
eterociclici: reazioni di formazione di cicli da precursori non ciclici e funzionalizzazione di
sistemi ciclici “parente”. Fattore entropico ed entalpico nelle reazioni di ciclizzazione.
Relazione fra dimensioni del ciclo e facilità di formazione. Effetto Anomerico. Regole di
Baldwin. Eterocicli pentatonici ed esatonici aromatici e non aromatici. Aromaricità del pirrolo,
furano e tiofene. Sostituzioni elettrofile sugli eterocicli pentatomici e pentatomici condensati.
Reazioni di Mannich e Vilsmeier. Basicità del pirrolo. Alcuni metodi di sintesi degli eterocicli
pentatomici e derivati. Piridina: struttura, risonanza. Basicità della piridina. Sostituzioni
elettrofile e sostituzioni nucleofile sulla piridina (Reazioni di Chichibabin, alchilazione,
arilazione) e suoi derivati. Reazioni all'azoto: formazione di sali di N-alchilpiridinio e piridina
N-ossido. Reattività della piridina N-ossido. Idrossipiridine e amminopiridine. Sintesi di
Hantzsch della piridina. Chinolina e isochinolina. Pirimidina: reattività e sintesi. Basi puriniche
e pirimidiniche. Nucleosidi e nucleotidi: nomenclatura e struttura.
Sintesi organica: approccio retrosintetico.
Esercitazioni scritte sotto forma di problemi sulle reazioni organiche trattate e su sintesi di
particolari composti di interesse farmaceutico.
Testi consigliati: a) F. A. CAREY, R. J. SUNDBERG, Advanced Orgamic Chemistry, 3rd
Ed., Part A e B, Plenum Press, New York. b) P. SYKES, La ricerca dei meccanismi delle
reazioni chimiche, Zanichelli. c) HENDRICKSON, CRAM, HAMMOND Chimica Organica,
Casa Editrice PICCIN EDITORE PADOVA. d) T. I. GILCHRIST, Heterocyclic Chemistry,
Longman Scientific & Technical. e) G. A: PAGANI e A. ABBOTTO, Chimica
Eterociclica, Casa Editrice Piccin. F) A. STRETTWEISER, C. H. HEATHCOK, E. M.
KOSOWER, Chimica Organica, EdiSES.
Svolgimento dell’esame: l’esame si articola in una prova scritta ed una orale. Per
accedere alla prova orale occorre aver superato la prova scritta.
Verifiche in corso d’anno: Alla fine di ciascun modulo.
Propedeuticità: Chimica Organica I.
Luogo e ora delle lezioni: da definire ogni anno.
Orario di ricevimento: da Lunedì a Venerdì ore 11.30 – 12.30; Giovedì ore 17.30 - 19.30.
1.
2.
3.
4.
Amminoacidi: struttura generale, nomenclatura, acidità e basicità, punto isoelettrico.
Amminoacidi: chiralità, risoluzione ottica di -amminoacidi.
Amminoacidi: sintesi di amminoacidi; sintesi asimmetrica.
Amminoacidi: reattività degli -amminoacidi: reazioni con ninidrina, protezione del
gruppo amminico, attivazione del gruppo COOH (vari metodi).
Polipeptidi: definizione, struttura primaria. Analisi dei peptidi: amminoacido Nterminale (reattivi di Sanger, Edman) e C-terminale (carbossi peptidasi), uso di enzimi
per la determinazione della struttura primaria di un polipeptide.
6. Polipeptidi: sintesi peptidica.
7. Polipeptidi: sintesi di Merrifield.
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Carboidrati: definizione, classificazione. Aldosi e chetosi. Epimeri. Glucosio: forme
cicliche emiacetaliche (anomeri  e ).
Carboidrati: forme cicliche dei saccaridi: strutture di Haworth, strutture a sedia,
nomenclatura. mutarotazione dei saccaridi.
Carboidrati: reazioni dei saccaridi: riduzione, ossidazione ad acidi aldonici e glicarici.
Reazioni degli osi con i reattivi di Tollens, Benedict, Feeling, etc., degradazione
ossidativa con periodato.
Carboidrati: formazione di osazoni. Reazione di Amadori. Formazione di glicosidi:
meccanismo e stabilità relativa dei due anomeri.
Carboidrati: eteri del glucosio. Chetosi: definizione, strutture, nomenclatura. Fruttosio.
Carboidrati: principali disaccaridi: maltosio, isomaltosio, cellobiosio, genziobiosio,
lattosio, saccarosio. Polisaccaridi: Amido e cellulosa. Desossizuccheri e ammino
zuccheri.
Reazioni pericicliche: definizione e classificazione. Regole di Woodward-Hoffmann.
Reazioni pericicliche: Considerazioni generali sulla teoria degli orbitali molecolari
Reazioni pericicliche: Considerazioni generali sulla teoria degli orbitali molecolari
Reazioni pericicliche: Reazioni elettrocicliche su polieni con (4n) e (4n + 2) elettroni.
Movimento conrotatorio e disrotatorio e stereochimica conseguente.
Reazioni pericicliche: Reazioni elettrocicliche su polieni con (4n) e (4n + 2) elettroni.
Movimento conrotatorio e disrotatorio e stereochimica conseguente.
Reazioni pericicliche: Reazioni di cicloaddizione [2 + 2]
Reazioni pericicliche: Reazioni di cicloaddizioni [4 + 2].
Reazioni pericicliche: Reazioni di cicloaddizioni [4 + 2].
Reazioni pericicliche: Requisiti e implicazioni stereochimiche per le cicloaddizioni [4 + 2].
Reazioni pericicliche: Reazioni di cicloaddizioni [1,3] dipolari.
Reazioni pericicliche: Reazioni di cicloaddizioni [1,3] dipolari.
Reazioni pericicliche: Applicazioni della reazione di Diels-Alder.
Reazioni pericicliche: Applicazioni della reazione di Diels-Alder.
Reazioni pericicliche: Rassegna di dieni e dienofili.
Reazioni
pericicliche:
Spostamenti
sigmatropici:
definizione,
implicazioni
stereochimiche.
Reazioni
pericicliche:
Spostamenti
sigmatropici:
definizione,
implicazioni
stereochimiche.
Reazioni radicaliche: Radicali liberi stabili;
Reazioni radicaliche: Generazione di radicali;
Reazioni radicaliche: Reazioni di accoppiamento, sostituzioni al carbonio saturo,
33.
Reazioni radicaliche: Addizioni, sostituzioni aromatiche; sterochimica delle sostituzioni
radicaliche.
Fotochimica: Aspetti teorici: l’interazione della radiazione elettromagnetica con la
materia; lo stato eccitato;
35. Fotochimica: Il trasferimento dell’energia di eccitazione; sensibilizzazione e quencing.
36. Fotochimica: Reazioni (cenni): fotoisomerizzazione geometrica; riarrangiamento di
Zimmermann;
37. Fotochimica: Norrish tipo I, Norrish tipo II.
34.
38.
39.
40.
Trasposizioni molecolari: trasposizione a centri elettron-poveri ed elettron-ricchi;
Trasposizioni molecolari: orientazione e stereochimica della trasposizione;
Trasposizioni molecolari: migrazione di doppi e tripli legami e di gruppi funzionali;
trasposizioni su anelli aromatici.
Derivati organici dello zolfo: classificazione, struttura, nomenclatura. Legami multipli
dello zolfo. Retrodonazione di elettroni: legami 3d-2p. Sintesi dei tiofenoli per
riduzione dei solfoncloruri e tramite i sali di diazonio.
42. Derivati organici dello zolfo: sintesi di mercaptani attraverso i sali di S-alchiltiouronio o
con i reattivi di Grignard. Metodi di sintesi di disolfuri, solfuri, episolfuri, solfossidi,
solfoni, acidi solfonici. Sali di solfonio.
43. Derivati organici dello zolfo: ditiani: sintesi ed uso nella sintesi organica. Metilide di
dimetilsolfonio e metilide di dimetilsolfossonio: comportamento con i derivati
carbonilici. Derivati chirali dello zolfo: solfinati, solfossidi.
41.
Derivati organici del fosforo: struttura e nomenclatura. Stereochimica di fosfine, sali di
fosfonio, fosfinossidi.
45. Derivati organici del fosforo: il fosforo come nucleofilo. Reazioni nucleofile sul fosforo.
Decomposizione alcalina di sali di fosfonio quaternario.
46. Derivati organici del fosforo: reazioni di Arbuzov. Reazione di Wittig e reazioni
correlate con applicazioni.
44.
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48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
Composti eterociclici: Definizione e classificazione. Vie generali di sintesi dei composti
eterociclici: reazioni di formazione di cicli da precursori non ciclici e funzionalizzazione
di sistemi ciclici “parente”.
Composti eterociclici: Fattore entropico ed entalpico nelle reazioni di ciclizzazione.
Relazione fra dimensioni del ciclo e facilità di formazione. Effetto Anomerico. Regole
di Baldwin.
Composti eterociclici: Eterocicli pentatonici ed esatonici aromatici e non aromatici.
Aromaricità del pirrolo, furano e tiofene.
Composti eterociclici: Sostituzioni elettrofile sugli eterocicli pentatomici e pentatomici
condensati.
Composti eterociclici: Reazioni di Mannich e Vilsmeier. Basicità del pirrolo.
Composti eterociclici: Alcuni metodi di sintesi degli eterocicli pentatomici e derivati.
Composti eterociclici: Piridina: struttura, risonanza. Basicità della piridina.
Composti eterociclici: Sostituzioni elettrofile e sostituzioni nucleofile sulla piridina
(Reazioni di Chichibabin, alchilazione, arilazione) e suoi derivati.
Composti eterociclici: Reazioni all'azoto: formazione di sali di N-alchilpiridinio e
piridina N-ossido. Reattività della piridina N-ossido.
Composti eterociclici: Idrossipiridine e amminopiridine. Sintesi di Hantzsch della
piridina.
Composti eterociclici: Chinolina e isochinolina.
Composti eterociclici: Pirimidina: reattività e sintesi.
Composti eterociclici: Basi puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi e nucleotidi:
nomenclatura e struttura.
60. Sintesi organica: approccio retro sintetico (Cenni).
57.
58.
59.