CHIMICA ORGANICA II E LABORATORIO A - L

Obiettivi formativi

• MODULO 1

  L’insegnamento si prefigge di approfondire e completare gli argomenti di base della chimica organica acquisiti nel 1°corso. L’approfondimento della relazione struttura- reattività riguarderà, in particolare, composti aromatici, enoli, enolati, e composti coniugati. Inoltre, il corso comprende una trattazione introduttiva dei composti eterociclici, nonché di alcune famiglie di composti naturali quali lipidi e carboidrati.

• MODULO 2

  Acquisire esperienza sulle metodologie e le tecniche della sintesi organica mediante la preparazione di alcuni prodotti e la loro determinazione strutturale.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• MODULO 1

  lezioni frontali

• MODULO 2

  Lezioni frontali.

  Esercitazioni di laboratorio . Utilizzo delle spettroscopie (UV-Vis; IR, ¹H-, ¹³C-NMR) per la caratterizzazione dei composti sintetizzati.

Prerequisiti richiesti

• MODULO 1

  - Concetti di base di Chimica Generale

  - Concetti di base di Chimica Organica

• MODULO 2

  Chimica Organica I e laboratorio

Frequenza lezioni

• MODULO 1

  Di norma, obbligatoria

• MODULO 2

  Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS

Contenuti del corso

• MODULO 1

  Enoli, enolati ed enammine

  Tautomeria ed equilibrio cheto-enolico – enolizzazione catalizzata da acidi e basi – stabilità degli enoli - Acidità dell’idrogeno in a al carbonile– anioni enolato – Litioenolati- Alogenazione del carbonio a di aldeidi e chetoni – Reazione dell’aloformio- Alogenazione del carbonio a degli acidi carbossilici – Alchilazione del carbonio a – Alchilazione ed acilazione del carbonio a tramite un intermedio enamminico – Condensazione aldolica: formazione di ß-idrossialdeidi– La disidratazione di un prodotto di condensazione aldolica – Condensazione aldolica incrociata –Condensazione di Claisen: formazione di ß-chetoesteri – Condensazione di Claisen e condensazione aldolica a confronto – problematiche inerenti l’acilazione al carbonio – Altre condensazioni incrociate – Reazioni di condensazione e di addizione aldolica intramolecolare - Enammine –Anellazione di Robinson – Decarbossilazione di ß-chetoacidi – Sintesi malonica – Sintesi acetacetica

  Composti Carbonilici alfa,beta insaturi

  Effetti della coniugazione - Reazioni di addizioni coniugate – Alchilazione del carbonio beta – Reazione di Michael- Attacco nucleofilo al carbonile o coniugato - Nucleofili “hard” e “soft” - - reazioni con ammoniaca ed ammine – reazioni con alcoli e tioli - reazioni con composti organometallici e presenza di sali di Cu(I) – addizione coniugata di enolati – addizione coniugata seguita da ciclizzazione nella sintesi di anelli

  Il benzene e composti aromatici

  Stabilità di polieni coniugati lineari e ciclici – Il benzene è un composto aromatico – I criteri per individuare l’aromaticità – Applicazione dei criteri dell’aromaticità. –Antiaromaticità -

  Nomenclatura dei benzeni monosostituiti e polisostituiti Idrocarburi aromatici policiclici - Sostituzione elettrofila aromatica–Alogenazione– Nitrazione– Solfonazione– Acilazione di Friedel-Crafts – Alchilazione di Friedel-Crafts– Limitazioni delle alchilazioni di Friedel-Crafts - Alchilazione del benzene mediante acilazione-riduzione – Reazioni della catena laterale – Reattività dei carboni fenilmetilici – Attacco elettrofilo ai derivati del benzene - Effetto dei sostituenti sulla reattività dell’anello – Effetto orientante dei sostituenti in ulteriori attacchi elettrofili – Il rapporto orto-para - Clorometilazione – Formilazione di Gattermann-Koch – Formilazione di Gattermann – Formilazione di Vilsmeyer – Formilazione di Reimer-Tiemann.

  Alogenoareni

  Nomenclatura e proprietà – confronto con gli alogenuri alchilici- Sostituzione nucleofila aromatica – meccanismo di addizione-eliminazione (S_NAr) – meccanismo di eliminazione –addizione ( SNEA) - benzino

  Fenoli

  Nomenclatura e proprietà dei fenoli - Preparazione dagli alogenoareni e da sali di diazonio - Acidità e reazioni - Confronto con gli alcoli - reazioni dell’anello aromatico - idrossimetilazione - resine fenoliche – reazione di Kolbe – reazione di Lepetit-Bucherer-
  Polifenoli - ossidazione dei fenoli – benzochinoni ed idrochinoni – coppie redox – antiossidanti naturali - eteri fenolici – trasposizione di Claisen

  Ammine e loro derivati

  Ammine alifatiche ed aromatiche – Nomenclatura, struttura, proprietà fisiche –Acidità e basicità delle ammine – Aspetti stereochimici - Sali di ammonio quaternari (proprietà , stereochimica, eliminazione di Hofmann) - Sintesi delle ammine mediante alchilazione, ammirazione riduttiva, riduzione di azidi, nitrili, ammidi e nitro composti, trasposizione di Hofmann, reazione di Mannich, eliminazione di Hofmann - sintesi di Gabriel- Sintesi di ammine aromatiche – Reazioni con composti carbonilici- Basi di Schiff - Nitrosazione delle ammine Formazione di immine, enammine -– Sali di arendiazonio e loro reazioni - sostituzione sui sali di diazonio SN1

  Composti solforati

  Tioli: struttura, nomenclatura, proprietà fisiche- Acidità – Preparazione – Reazioni di ossidazione– Disolfuri– Acidi solfinici – Acidi solfonici

  Composti eterociclici

  Nomenclatura sistematica di Hantzsch-Widman – Nomenclatura sistematica alternativa – Nomenclatura corrente – Sintesi – analisi retrosintetica applicata alla sintesi dei composti eterociclici – reazioni di ciclizzazione - regole di Baldwin– sintesi mediante nitreni – espansione degli anelli – moderni metodi di sintesi (cenni di sintesi combinatoriale e mediante microonde)

  Composti Eterocicli Aromatici
  Classificazione degli eterocicli aromatici – Eteroaromaticità – anelli eteroaromatici a 5 e 6 termini con un eteroatomo: Furano, pirrolo, tiofene e piridina. Sintesi mediante 1,3 ed 1,4- di carbonilici - Composti eteroaromatici con due o più eteroatomi – Composti eteroaromatici benzocondensati – Reazioni di sostituzione elettrofila aromatica, di sostituzione nucleofila aromatica, di ossidazione e di riduzione - Piridina N-ossido e sostituzione elettrofila.

  Carboidrati
  Classificazione dei carboidrati – La notazione D e L – Configurazione degli aldosi – Configurazione dei chetosi – Reazioni dei monosaccaridi in soluzione basica – Reazioni di ossido-riduzione dei monosaccaridi – Allungamento della catena: la sintesi di Kiliani-Fischer – Accorciamento della catena: la degradazione di Wohl e di Ruff –I monosaccaridi formano emiacetali ciclici –Formazione di glicosidi – L’effetto anomerico – Zuccheri riducenti e non riducenti – Mutarotazione - Disaccaridi – Polisaccaridi. Dall'energia solare ai carboidrati e all'energia delle cellule animali. Recenti processi ecosostenibili per produrre polimeri partendo dalla fermentazione della cellulosa.

  Lipidi

  Trigliceridi - saponificazione- Micelle - Proprietà detergenti- Confronto fra sali di acidi grassi e detergenti sintetici- Prostaglandine – steroidi- terpeni - Fosfolipidi e loro organizzazione supramolecolare a doppio strato – liposomi - membrane cellulari – lecitine – sfingofosfolipidi-Vitamine liposolubili.

• MODULO 2

  Nozioni introduttive alle comuni tecniche di identificazione quali: ¹H - e ¹³C-NMR, UV-Vis, GC, GC/MS e HPLC.

  Esecuzione pratica di reazioni di :

  • Sostituzione elettrofila aromatica: sintesi p-nitroanilina (gruppi protettori).

  • Sintesi multistep: preparazione di un anestetico locale (benzocaina), sostituzione nucleofila acilica.

  • Sintesi salicilato di metile (essenza di gaulteria) distillazione sotto vuoto, esterificazione di Fischer.

  Isolamento, purificazione e caratterizzazione dei prodotti ottenuti nelle singole esperienze mediante: p.f., UV-Vis, IR, ¹H- e ¹³C-NMR.

Testi di riferimento

• MODULO 1

  testo 1 - W.H.Brown, B.L.Iverson, E.V.Anslyn, C.S.Foote, CHIMICA ORGANICA, Edises 2015

  testo 2 - D. Sica, F. Zollo, Chimica dei Composti Eterociclici, Edises 2011

  testo 3 - P.Y.Bruice, CHIMICA ORGANICA, Edises 2012

  • Appunti di lezione e materiale reso disponibile su Studium dal docente

  Per gli approfondimenti uno dei seguenti testi:

  • J. Claiden, N. Greeves, S. Warren,ORGANIC CHEMISTRY, Oxford University Press 2012

  • T.W. G. Solmons, C. B. Fryhle, Chimica Organica, Zanichelli

• MODULO 2

  1. D.L. Pavia, G.M. Lampman, G.S. Kritz, Introduction to Organic Laboratory, Saunder College Pubblishing.

  2. R.M. Silverstein, F.X. Webster, Identificazione Spettroscopica di Composti Organici,

  Ambrosiana.

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• MODULO 1

  L’esame consiste di una prova orale.

• MODULO 2

  Esame orale unico su argomenti teorico/pratico di Chimica Organica II e Laboratorio.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• MODULO 1

  Domande: su tutti gli argomenti in programma

  Esercizi : Il materiale didattico ed esercizi sono a disposizione su STUDIUM.

• MODULO 2

  Commenti sulle sintesi eseguite in laboratorio.

  Impiego delle spettroscopie :

  UV-Vis; IR; 1H- e 13C-MNR per la caratterizzazione dei prodotto sintetizzati in laboratorio: aspetti teorici ed applicazioni partiche.