Conoscenze di base di chimica generale

PROGRAMMA DI CHIMICA ORGANICA

CONCETTI GENERALI. Struttura elettronica dell’atomo. Orbitali atomici e orbitali molecolari.
Orbitali ibridi del carbonio: ibridazione sp3, sp2 e sp. Caratteristiche del legame pi-greco. Orbitali ibridi dell’azoto e dell’ossigeno. Il legame chimico: ionico, covalente e covalente polare. Il legame a idrogeno. Energia di dissociazione del legame. Angolo di legame. Elettronegatività. Polarità dei legami e delle molecole. Momento dipolare. Attrazione tra molecole. Carica formale. Diagrammi di energia-coordinata di reazione. Variazione di energia libera (entalpia e entropia) . Energia di  attivazione. Reazioni a uno o più stadi. Stati di transizione e intermedi. Leggi cinetiche di varioordine: costante di velocità. Isomeri di struttura.
ALCANI ECICLO ALCANI. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Serie omologhe. Isomeria costituzionale. Analisi conformazionale e proiezioni di Newman. Calori di combustione. Alogenazione radicalica. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche dei cicloalcani. Ciclopropano, ciclobutano, ciclopentano e cicloesano: struttura, conformazioni, tensione di anello e deviazione dalla planarità. Analisi conformazionale nel cicloesano e nel cicloesano sostituito.

ALCHENI. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Momento dipolare. Stereoisomeria intorno al doppio legame. Isomeri (E) e (Z). Stabilità degli alcheni. Calore di idrogenazione.
Idrogenazione catalitica: meccanismo. Reazioni di addizione elettrofila: addizione di
acidi alogenidrici, di alogeni, di acido solforico e acqua (meccanismo,
stereochimica e regiochimica).
ALCHINI. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Acidità di alchini terminali. Sintesi di
alchini da acetiluri. Addizione elettrofila di acidi alogenidrici e di alogeni ad alchini. Riduzione di alchini a alcheni (E) o (Z). Addizione di acqua. Equilibrio cheto-enolico.

STEREOCHIMICA. Chiralità di oggetti e di molecole. Stereocentro. Enantiomeri e attività ottica. Proiezioni di Fischer. Il sistema (R) e (S). Molecole con più stereocentri. Numero di stereoisomeri. Diastereoisomeri. Composti meso. Racemo e sua risoluzione. Composti ciclici chirali. Isomeria geometrica negli alcheni e nei composti ciclici. Nomenclatura (E) e (Z).

ALOGENURI ALCHILICI. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Polarizzabilità degli
alogeni. Litio alchili e reattivi di Grignard: preparazione, reattività e utilizzo nella sintesi.
REAZIONI DI SOSTITUZIONE NUCLEOFILA ALIFATICA. Reazioni di tipo SN1 e SN2:
cinetica, meccanismo, stereochimica e profilo energetico. Natura del substrato e del nucleofilo.
Nucleofilicità e basicità. Solventi polari protici e aprotici e loro utilizzo. Gruppi uscenti. Solvolisi. Competitività con reazioni di eliminazione.
ALCOLI. Struttura, nomenclatura, proprietà fisiche e classificazione. Basicità e acidità degli
alcoli. Preparazione di alcolati e loro utilizzo. Preparazione degli alcoli da alogenuri alchilici, per
riduzione di composti carbonilici, per idratazione di alcheni, per idroborazione-ossidazione : meccanismo e stereochimica. Reazioni degli alcoli con acidi alogenidrici, alogenuri di fosforo e con cloruro di tionile.
ETERI E EPOSSIDI. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Preparazione di eteri: sintesi di
Williamson. Scissione con acidi alogenidrici. Sintesi di 1,2-epossidi da alcheni con peracidi e
ciclizzazione da 1,2-aloidrine. Apertura di 1,2-epossidi in ambiente acido e in ambiente alcalino:
meccanismo e stereochimica
TIOLI. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Acidità. Ossidazione a disolfuri

BENZENE E COMPOSTI AROMATICI. Nomenclatura di omologhi e derivati del benzene.
Proprietà fisiche di idrocarburi aromatici. Stabilità dell’anello benzenico. Energia di risonanza.
Requisiti per l’aromaticità. Regola di Huckel. Sostituzione elettrofila aromatica: alogenazione,
nitrazione, solfonazione alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts. Meccanismo, implicazioni
sintetiche e limitazioni. Effetto dei sostituenti sulla velocità e la direzione di attacco dell’elettrofilo. Seconda e terza sostituzione. Ossidazione della catena laterale di alchilbenzeni. Stabilità del carbocatione benzilico .

FENOLI. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Acidità dei fenoli. Effetto dei gruppi
sostituenti sull’acidità. Preparazione di fenoli da sali di diazonio. L’anione fenato nelle reazioni di sostituzione elettrofila.

AMMINE E ANILINE. Ammine alifatiche e ammine aromatiche: struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Basicità delle ammine. Preparazione di ammine mediante reazioni di sostituzione con alogenuri alchilici, per riduzione di nitrocomposti, di ammidi, di nitrili, di azidoderivati. Amminazione riduttiva. Reazione delle ammine con acido nitroso. Sali di diazonio alifatici e aromatici. Reazione di Sandmeyer.
ALDEIDI E CHETONI. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Risonanza, equilibrio cheto-
enolico. Stabilità e reattività di aldeidi e chetoni. Addizione di acqua. Addizione di alcoli: emiacetali e acetali. Addizione di HCN, di acetiluri e di reattivi di Grignard. Reazioni di addizione- eliminazione: immine, ossime, idrazoni, fenilidrazoni. Riduzione con idruri metallici e idrogeno e catalizzatore. Reazione di Clemmensen e Wolff-Kishner. Ossidazione con Sali di Cr, Ag e PCC. Acidità degli idrogeni in alfa. Saggio dell’aloformio. Saggi di riconoscimento delle aldeidi: reattivi di Feeling e Tollens.
ACIDI CARBOSSILICI. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Acidità di acidi carbossilici
alifatici e aromatici ed effetto dei gruppi sostituenti. Preparazione degli acidi carbossilici per idrolisi acida o basica di nitrili, per carbonatazione dei reattivi di Grignard, per ossidazione di alcoli primari. Riduzione con LiAlH4.
DERIVATI DEGLI ACIDI CARBOSSILICI. Alogenuri acilici, anidridi, esteri e ammidi: stabilità e reattività. Sintesi di alogenuri acilici. Sintesi di esteri da acidi e da cloruri acidi.
Transesterificazione. Idrolisi di esteri e ammidi in ambiente acido e basico. Reazione di esteri con reattivi di Grignard. Sintesi di ammidi e di anidridi. Riduzione di esteri e ammidi con LiAlH4. Trigliceridi e acidi grassi. Nitrili. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Idrolisi in ambiente acido e basico. Riduzione con LiAlH4.
ENOLATI E CARBANIONI. Acidità degli idrogeni in alfa a un carbonile. Condensazione
aldolica.

CARBOIDRATI E POLISACCARDI. Monosaccaridi. Stereoisomeria. Formule di Fischer. Monosaccaridi D- e L-. Le strutture cicliche dei monosaccaridi. Rappresentazione delle conformazioni. Reazioni caratteristiche dei monosaccaridi: glicosidazione,riduzione,ossidazione. Cosa sono i polisaccaridi. Proprietà ed usi.

AMINOACIDI E PROTEINE. Struttura degli aminoacidi. Aminoacidi acidi e neutri.Titolazione e punto isoelettrico. Peptidi e proteine. Sequenza aminoacidica e struttura delle proeteine.

1. Brown. T. Poon. Introduzione alla Chimica Organica. EdiSES. IV Edizione
2. Botta Chimica Organica Essenziale. Edi-ermes
3. John McMurry “Chimica Organica “ Ed. Piccin

L'esame è composto da una prova scritta e da una prova orale.

• La prova scritta consiste in:
  domande ed esercizi da risolvere in due ore. Una volta superata la prova essa rimane valida per un anno.
• La prova scritta è superata se lo studente consegue votazione uguale o superiore a 18.
• La prova orale consiste in:
   in un colloquio tra il candidato, il docente e altri collaboratori del docente titolare. Durante la prova orale potrà essere richiesto al candidato di risolvere anche problemi/esercizi scritti, davanti al docente.