sintesi di un composto organico

Chimica organica II-modulo A
Programma del modulo (48 ore lezioni frontali)
Ricapitolazione di concetti fondamentali
I meccanismi di reazione
Principi di sintesi organica: l’analisi retrosintetica
I derivati degli acidi carbossilici
I composti carbonilici
Enoli, enolati ed enammine
Ossidazioni e riduzioni
Le ammine
Composti eterociclici
Carboidrati
Amminoacidi
Lipidi
Composti organici solforati
Reazioni pericicliche
Esercitazioni di sintesi organica
Esercitazioni in aula
-
Sintesi di composti organici
Trasformazioni e conversioni di composti organici
Descrizione del meccanismo di una reazione organica
Materiale didattico consigliato
P.Bruice, Chimica Organica II ed. (testo di riferimento)
Altri testi di consultazione:
Brown et al., Chimica Organica V ed.
Norman-Coxon-Principi di sintesi organica
McMurry et al., Chimica Organica
I lucidi del corso si basano su materiale didattico del testo di riferimento e
degli altri testi consigliati, nonché da fonti web:
http://www.chimica.unipd.it/paolo.scrimin/pubblica/Parte1.pdf
http://www.farmchim.uniba.it/chimica_organica/Didattica/24_Analisi_retrosin
tetica.pdf
Obiettivi formativi, conoscenze ed abilità da conseguire
-Il corso mira a completare le conoscenze di base della chimica organica
con particolare riferimento alla sintesi e reattività dei composti organici.
-Introduce i principi e le strategie della sintesi organica, con particolare
attenzione all’analisi retrosintetica.
-Illustra i principali meccanismi delle reazioni organiche, il controllo
sperimentale sul loro decorso (es. controllo cinetico e termodinamico) e le
principali teorie interpretative basate sullo studio degli orbitali molecolari
-Presenta infine una breve panoramica delle sostanze naturali e di
interesse biologico.
-Conoscere la struttura, le proprietà e i fondamenti della reattività delle
principali classi di composti organici;
-Saper applicare i principi della sintesi alla preparazione di un composto
organico;
-Sapere eseguire correttamente la conversione di un composto in un altro,
discutendo le reazioni da eseguire e motivandone la scelta;
-Sapere illustrare in dettaglio i meccanismi delle principali reazioni organiche
Verifica dell’apprendimento
L’esame è congiunto con quello del modulo B del corso di
Chimica Organica II.
Consiste generalmente in un colloquio orale sulla sintesi di
un composto organico con eventuale discussione dello
schema retrosintetico, delle reazioni coinvolte e dei loro
meccanismi; sulla struttura, sintesi e reattività di una
classe di composti organici; sulla struttura, proprietà e
reattività di molecole di rilevanza biologica.
Le varie classi di composti organici
I fattori che influenzano l’acidità-la carica
1-Carica: l’acidità aumenta con una carica positiva sul gruppo acido, e diminuisce se
il gruppo acido presenta una carica negativa.
I fattori che influenzano l’acidità-l’elettronegatività
2–Il ruolo dell’atomo:
a) l’acidità aumenta lungo un
periodo con l’aumentare
dell’elettronegatività (la
carica negativa sull’anione è
stabilizzata meglio)
b) l’acidità aumenta
scendendo lungo un gruppo,
in contrasto con la
diminuzione di
elettronegatività (es. alcoli
ROH< tioli RSH): le cause
sono il crescente raggio
ionico, che stabilizza meglio
la carica negativa, e la
decrescente forza di legame.
I fattori che influenzano l’acidità-la risonanza
3– Risonanza: la
delocalizzazione per risonanza
della carica negativa nella base
coniugata sposta l’equilibrio
verso la deprotonazione
(aumento acidità).
Es. alcoli ROH < fenoli ArOH.
E’ necessaria sovrapposizione
degli orbitali col sistema π.
I fattori che influenzano l’acidità-effetti induttivi
4 –Effetti induttivi, che riflettono l’elettronegatività e la distanza tra l’atomo
elettronegativo e il sito carico negativamente.
I fattori che influenzano l’acidità-l’ibridizzazione degli orbitali
5-L’ibridizzazione degli orbitali che accolgono la carica negativa (maggiore il
carattere s, più vicini sono gli elettroni al nucleo, più bassa l’energia)
Fattori che influenzano la nucleofilicità-carica ed elettronegatività
1-Carica (la nucleofilicità
aumenta con la densità di
carica negativa)
2-Elettronegatività (la
capacità di donare un
doppietto –polarizzabilitàdiminuisce con l’aumento
dell’elettronegatività,
ovvero, la nucleofilicità
diminuisce all’aumentare
dell’elettronegatività
purchè lungo lo stesso
periodo)
Fattori che influenzano la nucleofilicità-solvente e ingombro sterico
3. Solvente: un solvente
polare protico partecipa in
legami a idrogeno col
nucleofilo limitandone la
velocità di reazione. La forza
dei legami a idrogeno
diminuisce lungo un gruppo,
per cui I- > Br->Cl-> F(quest’ultimo è solvatato più
efficacemente).
Un solvente polare aprotico
non instaura legami a
idrogeno, per cui i nucleofili
non sono influenzati dalla
solvatazione, e la
nucleofilicità è correlabile
con la basicità (F->I-).
4. Ingombro sterico
La selettività nelle reazioni organiche
La selettività nelle reazioni organiche
© Division of Chemical Education • www.JCE.DivCHED.org • Vol. 85 No.
1 January 2008 • Journal of Chemical Education
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Six Pillars of Organic Chemistry
1. Electronegativity: the tendency of an atom in a
covalent bond to attract electron density to itself
2. Polar covalent bonding: generally, a bond between
atoms of different electronegativity
3. Steric effects: the usual tendency of atoms or groups of
atoms to repel one another and to occupy space
4. Inductive effects: through sigma-bond electron-density
donation or withdrawal
5.
Resonance:
electron
delocalization
involving electrons in p orbitals
6. Aromaticity: the unique stability of electrons in p
orbitals in certain cyclic systems
Verifica
-Quali sono le principali classi di composti organici e quali gruppi
funzionali li identificano ?
-Quali fattori influenzano l’acidità e la nucleofilicità ?
-Come si definiscono la chemoselettività, la regioselettività, la
stereoselettività e la stereospecificità ?
-Quali sono i concetti fondamentali su cui si basa la chimica dei
composti organici?
Le varie classi di composti organici
Le varie classi di composti organici
Le varie classi di composti organici: alogenuri, eteri, alcoli
Le varie classi di composti organici: ammine