69080 - CHIMICA ORGANICA 2

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del modulo, lo studente sa utilizzare le correlazioni struttura-reattività per prevedere il comportamento di molecole organiche e di polifunzionali; conosce le basi meccanicistiche della reattività; è in grado di proporre una breve sintesi multistadio di una molecola organica semplice; conosce struttura e proprietà delle più importanti classi di sostanze organiche naturali.

Contenuti

Capitolo 0. Ripasso di acidità e basicità e di altri nozioni chiave di chimica organica. Orbitali e atomo di idrogeno. Significato. Il metodo degli orbitali molecolari. Il metodo di Huckel (cenni). Energia degli orbitali in funzione dei sostituenti, e differenze. 

Capitolo 1. La scala di Mayr. Breve introduzione alla scala.

Definizioni di nucleofilo, elettrofilo. Basicità e nucleofilicità. Equazione di Mayr e previsione della reattività organica. Esempi. Classificazione di nucleofili ed elettrofili. Utilizzo della scala. Il principio (inutile) di reattività e selettività.

Capitolo 1. pKa e scale di pH in diversi solventi. Quando una reazione avviene e quando no. Sinclinale e periplanare. Definizioni. Composti ciclici e conformazioni.

Capitolo 2. Orbital. Revisione e chiarimenti. Orbitali molecolari. Il metodo di Huckel. La scala di energia. Orbitali di frontiera (HOMO e LUMO). Come varia l'energia degli orbitali con la sostituzione.

Capitolo 3. Aromaticità. Definizione. Sistemi aromatici. La regola di Huckel. Sistemi che seguono la regola. Sistemi a 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 orbitali. Forma e struttura degli orbitali del benzene. Il ciclobutadiene. Il Cicloottadiene. 

Nomenclatura composti aromatici.

La sostituzione elettrofilica aromatica e le principali reazioni (Alogenazione, nitrazione, solfonazione, alchilazione e acilazione). Intermedi, reattività e meccanismo.

La retrosintesi applicata ai sistemi del benzene. Esercizi di retrosintesi e sintesi.

Impiego di sali di diazonio e altre reazioni.

Sistemi eteroaromatici esa atomici, penta atomici e condensati.

Proprietà delle piridine. Reazioni piridine. Reazioni di furano, tioffene, pirrolo e indolo. Cenni ad altri sistemi eteroaromatici.

Capitolo 4

Alchilazione di enolati. Condizioni cinetiche e termodinamiche. pKa. Enolati Z e E. Uso di cosolventi. Enammine. Alchilazioni e enolati. LDA. Meccanismo per il controllo della geometria degli enolati. Reazione di Michael

Alchilazione diastereoselettiva di enolati. Gli ossazolidinoni.

Condensazione aldolica. Enolati di litio e boro.

Formazioni di enolati con acidi di Lewis. Enolati di Stagno.

Enolati al boro di chetoni. Enolati di zinco. La Reformatsky.

Reazione di Mukaiyama. Enolati di silicio. Coordinazione di acidi Lewis a Carbonili. Stati di transizione aciclico. Esempi ed esercizi.

Capitolo 5. Stereochimica avanzata.

Operazione di simmetria. Condizione necessaria e sufficiente per la chiralità. Altri elementi stereogenici. Assi e piani. Configurazione assoluta in assi e piani stereogenici

Chiralità topologica e meccanica (cenni). Nodi, link e grafi chirali.

Capitolo 6. Gruppi protettivi. Esempi e applicazioni. Derivati al silicio, THP, eteri, il benzile. Sblocco dei gruppi. Gruppi per ammine.

Capitolo 7. Ossidazioni e riduzioni. Ossidanti che si usano molto poco (Cromo). Metodi di ossidazione moderni. Perrutenato, Dess-Martin, ossidazioni con TEMPO, ossidazione secondo Swern e varianti. 

Ossidazione da aldeidi ad acidi. Epossidazione

Riduzione. Idruri e loro diversa reattività. Idrogenazione. Ni-Raney. Riduzioni con metalli. 

Regola di Cram chelato e Felkin-Ahn.

Capitolo 8. Analisi retrosintetica. Introduzione alla retrosintesi e alle principali e semplici disconnessioni. Sintoni e strategie sintetiche. Interconversione di gruppi funzionali. Disconnessioni 1-2, 1-3, 1-4. Reattività unpolung.

Capitolo 8.1 Analisi retrosintetica. Guida alla retrosintesi e alla reattività di gruppi funzionali. Esercizi nella sintesi di molecole ed esecuzioni di piani sintetici.

Capitolo 9. Chimica dello zolfo, silicio, e fosforo

Zolfo, reattività e stati di ossidazione. pKa nei composti. Tioacetali, ditiani, sali di solfonio. Ilidi. 

Chimica del silicio. Olefinazione di Pedersen, Allilsilani. Olefinazioni secono Julia, Julia-Kocienski, Wittig, Still-Gennari

Capitolo 10. Cicloaddizioni. Regola Endo. Acidi di Lewis. 1-3 dipolari

Reazioni pericicliche, elettrocicliche e sigmatropiche. Regole di Woodward-Hoffmann

Capitolo 11. Reazioni radicaliche. Reazione dei carbeni. Nitreni e nitrenoidi. 

Capitolo 12. a disposizione (non oggetto di esame). Chimica Organometallica (Cenni). Metalli e stati di ossidazione. I leganti. Addizione ossidativa ed eliminazione riduttiva. Il ciclo catalitico. Esempi di reazioni con metalli di transizione. Attacco elettrofilico al palladio. Reazione di cross coupling e metathesis.

 

 

 

 

 

 

 

Testi/Bibliografia

Dispensa del corso fornita dal docente e lucidi del corso forniti dal docente.

Si consiglia il libro: Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren Editore: Piccin-Nuova Libraria : 2023.

Attenzione. Il libro consigliato non è organizzato per gruppi funzionali, e non può essere utilizzato per il corso di Organica I.

Invece copre TUTTI gli argomenti del corso di Organica II, allo stesso livello, con esempi, meccanismi, reazioni di tutti gli argomenti discussi nel corso.

Metodi didattici

Lezioni con power point e lavagna luminosa con commenti ai lucidi.

Esercizi di sintesi e retrosintesi discussi alla lavagna.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Lo studente, per superare la parte di Chimica Organica II relativa ai 6 crediti (escluso laboratorio) deve superare un esame SCRITTO.

Viene introdotto un esame scritto "parziale" che copre gli argomenti del primo semestre (Composti aromatica e Alchilazioni di enolati). Sono previsti 3 prove parziali alla fine del primo semestre.

Il parziale è così strutturato: 

Punteggio Esame PARZIALE Chimica Organica: 2 Domande teoria(2 x 3 punti); 1 esercizio meccanismo (3 punti); 1 esercizio (reazioni, metodologia, trasformazioni 3 punti). Totale 12 punti

Tempo della prova: 1 ora

L'esame scritto finale è così strutturato

 2 Domande di teoria (2 x 3 punti);

1 esercizio di meccanismo (3 punti);

1esercizio di metodologie di sintesi (intermedi, 3 punti);

2 esercizi di reazioni, 2 x 3 punti);

due esercizi di sintesi di una molecola organica (2 x 6 punti). Totale 30 punti + 6 punti di partenza = 36 Punteggio per Lode 36 punti.

Lo studente che ha sostenuto il parziale, sceglierà di accettare il punteggio del parziale (fino a 12 punti) che si sommerà al punteggio dell'esame. Scegliendo di accettare il punteggio dell'esame, lo studente NON dovrà rispondere ad un esercizio di reazioni, e ad UN esercizio di sintesi. 

Se opta invece per l'esame totale, rifiutando di sommare il punteggio del parziale, dovrà sostenere tutto l'esame.

Il tempo dell'esame con accettazione del punteggio del parziale (e due esercizi in meno) è di 1.30 ore

Il tempo dell'esame totale è 2 ore. 

 

Strumenti a supporto della didattica

Possibilità di impiego sessioni on line per analisi di problemi con Reaxys

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Pier Giorgio Cozzi