CdL Scienze Biologiche - Programma del Corso di Chimica Organica




Struttura elettronica e legame – Acidi e basi
Struttura dell’atomo. Legami. Orbitali atomici. Teoria degli orbitali molecolari. Il carbonio. Ibridazione degli orbitali, lunghezza di legame, forza di legame, angoli di legame. Legami singoli, doppi e tripli. Momenti dipolari delle molecole. Struttura di carbocationi, carbanioni e radicali. Acidi e basi. Influenza della struttura sul pKa. Effetto del pH sulla struttura dei composti organici. Acidi e basi di Lewis.

Nomenclatura, proprietà fisiche e rappresentazioni strutturali
Nomenclatura degli alcani e dei cicloalcanii. Nomenclatura dei sostituenti alchilici. Nomenclatura di alogenuri alchilici, eteri, alcoli, ammine. Struttura degli alogenuri alchilici, eteri, alcoli, ammine.
Alcani
Struttura. Conformazione degli alcani: rotazione intorno al legame carbonio-carbonio. Proiezioni di Newman. Strutture a cavalletto. Conformazioni del cicloesano. Conformazione di cicloesani monosostituiti. Conformazione di cicloesani di sostituiti.
Alcheni: struttura, nomenclatura
Formula molecolare e grado di insaturazione. Nomenclatura. Struttura. Isomeria cis-trans. Sistema di nomenclatura E/Z: regole di Chan, Ingold e Prelog. Reattività degli alcheni. Cinetica e termodinamica.
Reazioni degli alcheni
Addizione di acidi alogenidrici. Carbocationi: struttura, stabilità e trasposizione. Struttura dello stato di transizione. Regioselettività delle reazioni di addizione elettrofila. Addizione di acqua e alcoli. Addizione di alogeni. Idroborazione-ossidazione. Idrogenazione. Stabilità degli alcheni.
Stereochimica
 Isomeri cis-trans. Chiralità: stereo centri e isomeri con carbonio asimmetrico. Rappresentazione di enantiomeri. Sistema di nomenclatura R/S. Attività ottica. Isomeri contenenti più di un carbonio asimmetrico. Reazioni di composti chirali. Separazione di enantiomeri. Stereochimica delle reazioni: reazioni regioselettive, stereoselettive e stereospecifiche. Stereochimica delle reazioni di addizione elettrofila agli alcheni.
Alchini
Nomenclatura. Struttura e proprietà. Reattività. Addizione di acidi alogenidrici e addizione di alogeni. Addizione di acqua. Addizione di borano. Idrogenazione. Acidità degli alchini terminali. Ioni acetiluro. Introduzione alla sintesi multistadio.
Delocalizzazione elettronica e risonanza: Benzene e dieni
Elettroni de localizzati: struttura del benzene. Legami del benzene. Contributo delle strutture limite di risonanza all’ibrido di risonanza. Energia di risonanza. Carbocationi allilici e benzilici. Radicali allilici e benzilici. Effetto della delocalizzazione elettronica sul pKa. Stabilità secondo la teoria degli orbitali molecolari: orbitali HOMO e LUMO.  Stabilità dei dieni: dieni coniugati.

Reazione di sostituzione nucleofila
Reattività degli alogenuri alchilici. Meccanismo di una reazione SN2. Fattori che influenzano le reazioni SN2 Reversibilità di una reazione SN2. Meccanismo di una reazione SN1. Fattori che influenzano le reazioni SN1. Stereochimica delle reazioni SN2 e SN1. Alogenuri benzilici, allilici, arilici e vinilici. Competizione fra reazioni SN2 e SN1
Reazione di eliminazione
Reazione E2. Regioselettività. Reazione E1. Competizione fra reazioni E2 ed E1. Stereochimica delle reazioni E2 ed E1. Eliminazione da composti ciclici. Competizione tre sostituzione ed eliminazione. Le reazioni di sostituzione ed eliminazione nella sintesi organica. Competizione tra reazioni intermolecolari e intramolecolari.
Reazioni di alcoli, eteri, epossidi e dei composti contenenti zolfo. Composti organometallici
Reazione di sostituzione degli alcoli. Trasformazione degli alcoli in alogenuri alchilici. Trasformazione degli alcoli in esteri solfonici. Reazione di eliminazione degli alcoli: disidratazione. Reazioni di sostituzione degli eteri. Reazioni degli epossidi. Tioli e solfuri. Composti organometallici
Aromaticità. Reazioni del benzene
Criteri per l’aromaticità. Idrocarburi aromatici. Composti eterociclici aromatici. Ioni aromatici. Conseguenze chimiche dell’aromaticità. Antiaromaticità. Nomenclatura di benzeni monosostituiti. Reattività del benzene. Reazione di sostituzione elettrofila aromatica: alogenazione, nitrazione, solfonazione, acilazione di Friedel-Crafts, acilazione di Friedel-Crafts. Alchilazione del benzene mediante acilazione-riduzione.
Reazioni dei benzeni sostituiti
Nomenclatura di benzeni di sostituiti e polisostituiti. Reazioni dei sostituenti del benzene. Effetto dei sostituenti sulla reattività. Effetti dei sostituenti sull’orientazione. Effetti dei sostituenti sul pKa. Sintesi di benzeni trisostituiti.
Composti carbonilici: Sostituzione nucleofila acilica
Nomenclatura, struttura e proprietà degli acidi carbossilici e derivati degli acidi carbossilici. Reazione di sostituzione nucleofila acilica: scala di reattività, meccanismo. Reazioni di alogenuri acilici, anidridi, esteri. Idrolisi acido-catalizzata degli esteri. Idrolisi basica degli esteri. Reazioni degli acidi carbossilici. Reazioni delle ammidi. Idrolisi dei nitrili. Sintesi dei derivati degli acidi carbossilici.
Composti carbonilici: Addizione nucleofila acilica
Nomenclatura e reattività di aldeidi e chetoni. Reazioni con carbanioni. Reazioni con idruro. Sintesi di immine ed enammine. Idratazione di aldeidi e chetoni. Emiacetali e acetali. Addizione ad aldeidi e chetoni α, β-insaturi.
Composti carbonilici: reazioni al carbonio α
Acidità degli idrogeni α. Tautometria cheto-enolica. Reazioni di enoli e ioni enolato. Alogenazione del carbonio α di aldeidi e chetoni.  Alogenazione del carbonio α di acidi carbossilici: reazione di Hell-Volhard-Zelinski. Utilizzo di LDA. Alchilazione al carbonio α: reazione di Stork. Reazione al carbonio β: reazione di Michael. Condensazione aldolica. Disidratazione degli aldoli. Addizione aldolica mista. Condensazione di Claisen, Condensazione di Claisen mista. Reazioni di condensazione e dio addizione intramolecolare. Decarbossilazione di β-chetoacidi. Sintesi malonica. Sintesi acetoacetica.

Reazioni di ossidazione e riduzione
Reazioni di riduzione. Ossidazione degli alcoli. Ossidazione di aldeidi e chetoni. Ossidazione degli alcheni con perossiacidi. Ossidrilazione degli alcheni. Scissione ossidativa di 1,2-dioli. Scissione ossidativa degli alcheni.
Ammine
Nomenclatura. Inversione delle ammine. Proprietà acido-base. Reazioni delle ammine. Sintesi delle ammine. Eterocicli aromatici a cinque e a sei termini.
Carboidrati
Classificazione. Notazione D e L. Configurazione degli aldosi e di chetosi. Reazioni redox di monosaccaridi. Struttura ciclica dei monosaccaridi. Stabilità del glucosio. Mutarotazione. Zuccheri riducenti. Reazione di Kiliani-Fisher. Acetilazione. Metilazione.  Disaccaridi e polisaccaridi.
Amminoacidi
Classificazione e nomenclatura di amminoacidi. Configurazione degli amminoacidi. Proprietà acido-basiche. Punto isoelettrico. Separazione di una miscela racemica di amminoacidi. Legami peptidici e ponti disolfuro. Sintesi dei peptidi: gruppi protettivi. Sintesi dei peptidi in fase solida.
Lipidi                                                                         
Acidi grassi. Cere.  Grassi e oli. Membrane. Trigliceridi, fosfolipidi, steroidi
Nucleosidi, nucleotidi e acidi nucleici
Nucleosidi e nucleotidi. Acidi nucleici. DNA e RNA.
Il laboratorio di chimica organica
Norme di sicurezza in laboratorio – cifre significative – precisione e accuratezza – Filtrazione – Estrazione – Cristallizzazione – Cromatografia: principi generali, meccanismi di separazione, cromatografia su strato sottile e su colonna.
Esperienze pratiche  di laboratorio
1)      Estrazione e determinazione delle proprietà indicatrici di pigmenti vegetali
2)      Estrazione di principi attivi da farmaci analgesici
3)      Separazione di composti organici mediante cromatografia su strato sottile
4)      Separazione di sostanze organiche in miscela tramite estrazione liquido-liquido
5)      Sintesi del paracetamolo
6)      Condensazione aldolica
7)    Zuccheri riducenti e non riducenti: Saggio di Fehling-Benedict ed idrolisi del saccarosio

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1 commento:

Anonimo ha detto...

Professore,ma dobbiamo portare anche le reazioni degli eterocicli aromatici e la sintesi delle ammine?Grazie!