00150 - CHIMICA ORGANICA I

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso intende fornire i principi fondamentali della chimica organica. Verranno presentati i composti del carbonio, sia di origine naturale che di sintesi; saranno illustrate le principali metodologie di sintesi, i meccanismi attraverso i quali i composti organici si formano e si trasformano e le relazioni struttura-reattività. Particolare attenzione sarà riservata al chimismo dei gruppi funzionali, alla stereochimica

Contenuti

Introduzione alla chimica organica
Importanza delle strutture e dei modelli molecolari.
Ibridazione, ibridazione sp3 (metano), ibridazione sp2 (etene, metanale, carbocatione metilico), ibridazione sp (etino), elettronegatività del C sp3, sp2, sp.
Omolisi ed eterolisi, carbocationi, carbanioni e radicali.
Energia di dissociazione dei legami e calcolo del DH, stato di transizione ed energia di attivazione, profili di reazione: processo endotermico ed esotermico.
Metodo VSEPR, polarità delle molecole.
Teoria della risonanza: strutture limite, energia di risonanza.
Proprietà fisiche: interazioni interioniche e intermolecolari (legame ad idrogeno, interazioni dipolo-dipolo, interazioni di Van der Walls).
Acidi e basi.
 
Alcani  Metano: struttura, proprietà fisiche, reazioni. Meccanismo della sostituzione radicalica. Diagrammi energia-coordinate di reazione. Struttura dello stato di transizione. Velocità di reazione assolute e relative. Scala di reattività degli alogeni. Etano. Propano. Butani. Struttura, proprietà fisiche, conformazioni. Gruppi alchilici. Nomenclatura IUPAC. Preparazioni degli alcani. Sostituzione radicalica negli alcani. Orientamento e scala di reattività. Radicali liberi. Diagrammi energia-coordinate di reazione. Reattività e selettività. 

Stereochimica e Stereoisomeria Attività ottica. Centri chirali. Configurazione R e S. Diastereoisomeri. Formazione di un centro chirale. Reazioni di molecole chirali. Racemi e loro risoluzione.
 
Composti alifatici ciclici Nomenclatura. Calori di combustione e scala di stabilità dei cicloalcani. Ciclopropano. Ciclobutano. Ciclopentano. Cicloesano. Stereoisomeri e isomeri conformazionali.
 
Alogenuri alchici Nomenclatura, alogenuri 1°, 2°, 3°, proprietà fisiche, energia di dissociazione del legame C-X e reattività. Preparazione degli alogenuri: dagli alcoli con acidi alogenidrici e alogenuri inorganici, dagli alcani per alogenazione radicalica, dagli alcheni per addizione di acidi alogenidrici e alogeni, dagli alchini per addizione con acidi alogenidrici e alogeni, scambio di alogeno. Regioselettività e steroselettività. Reattività.
 
Composti organometallici Composti litio-organici: preparazione dagli alogenuri alchilici, preparazione dei litio cuprati, reazione di Corey-House, reazioni con composti contenenti idrogeni acidi. Reattivi di Grignard: preparazione dagli alogenuri alchilici, reazione con composti contenenti idrogeni acidi, reazione con ossido di etilene, reazione con composti carbonilici, reazioni con anidride carbonica. 

Sostituzioni nucleofile Generalità, molecolarità e ordine di reazione. SN2:meccanismo e stereochimica. SN1: meccanismo e stereochimica, carbocationi: struttura e stabilità, trasposizione di carbocationi. Fattori che influenzano la velocità delle reazioni SN1 e SN2: struttura del substrato, effetto della concentrazione e della forza del nucleofilo, effetto del gruppo uscente, effetto del solvente. 

Alcheni Struttura. Proprietà fisiche. Nomenclatura. Isomeria cis-trans. Metodi di preparazione. Reazioni di eliminazione. E1: meccanismo, trasposizione dei carbocationi, orientamento di Saytzeff, competizione con la SN1. E2: meccanismo, stereochimica, competizione con la SN2.
Reattività: addizione elettrofila agli alcheni, idrogenazione,ossidazione. Stabilità degli alcheni.
 
Alchini Struttura. Proprietà fisiche. Nomenclatura. Acetilene e alchini superiori. Metodi di preparazione. Reattività: addizione elettrofila agli alchini, idrogenazione. Tautomeria. Acidità degli alchini. Reattività degli ioni acetiluro.
 
Alcoli Struttura, classificazione, nomenclatura, proprietà fisiche. Metodi di preparazione.Gli alcoli come acidi e come basi. Reattività. Ossidazione.
 
Eteri Struttura, classificazione, nomenclatura, proprietà fisiche. Metodi di preparazione. Reattività: scissione del legame etereo catalizzata da acidi, formazione di idroperossidi.
 
Composti aromatici Benzene: struttura, stabilità, risonanza. Concetto di aromaticità. Regola di Hückel. Nomenclatura dei derivati del benzene.

Sostituzione elettrofila aromatica  Orientamento e reattività.. Nitrazione. Solfonazione. Alogenazione. Alchilazione ed acilazione di di Friedel-Crafts. Meccanismo: diagrammi energia-coordinate di reazione. Effetto dei sostituenti in relazione all'orientamento e alla reattività. Orientamento nei derivati benzenici bisostituiti.
 
Areni e loro derivati Struttura, nomenclatura, proprietà fisiche. Preparazioni e reazioni degli alchilbenzeni.

Coniugazione e risonanza  Radicali e carbocationi benzilici. Dieni isolati, coniugati e cumulati.
 
Fenoli Struttura, nomenclatura, proprietà fisiche. Acidità, ka influenzata da fattori strutturali. Metodi di preparazione. Reattività. Sintesi di Kolbe.
 
Aldeidi e chetoni Struttura, nomenclatura, proprietà fisiche.
Metodi di preparazioni. Reattività: addizione nucleofila acilica. Ossidazione e riduzione. 
 
Acidi carbossilici Struttura, nomenclatura, proprietà fisiche. Metodi di preparazione. Ionizzazione e costanti di acidità. Effetto dei sostituenti sull'acidità. Reattività: sostituzione nucleofila acilica.
 
Derivati degli acidi carbossilici Struttura, nomenclatura, proprietà fisiche. Alogenuri  acilici. Anidridi. Esteri. Ammidi. Metodi di preparazione. Reattività: sostituzione nucleofila acilica.

Testi/Bibliografia

Testi consigliati:
W. H. Brown, C. S. Foote, S. Iverson, Chimica Organica, 3a ed., 2006, EdiSES.
W. H. Brown, T. Poon, Introduzione alla Chimica Organica, 3a ed., 2005, EdiSES.
P. Y. Bruice, Chimica Organica, 2005, EdiSES.
J. McMurry, Chimica Organica, 6a ed., 2004, PICCIN

Metodi didattici

Il corso è organizzato in lezioni frontali. Durante  e alla fine del corso vengono svolte esercitazioni

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova orale, in cui vengono posti tre quesiti di carattere generale. Infine viene sottoposta allo studente la struttura di una molecola farmacologicamente attiva, di cui deve descrivere il chimismo dei gruppi funzionali e la stereochimica.
 
L'iscrizione all'esame va effettuata in una lista presso la portineria dell'ex-Bodoniana.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore e PC. Fotocopie con esercizi.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Susanna Guernelli