CHIMICA ORGANICA II E LABORATORIO A - L
Anno accademico 2020/2021 - 2° anno- MODULO 1: Cosimo Gianluca FORTUNA
- MODULO 2: Francesco Paolo BALLISTRERI
SSD: CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA
Organizzazione didattica: 300 ore d'impegno totale, 181 di studio individuale, 35 di lezione frontale, 12 di esercitazione, 72 di laboratorio
Semestre: 2°
Obiettivi formativi
- MODULO 1
L’insegnamento si prefigge di fornire allo studente una più approfondita formazione di Chimica Organica rispetto al primo corso di base, con particolare riguardo alla nomenclatura, proprietà chimiche e reattività di composti polifunzionali; delle principali classi di composti organici di rilevanza biologica: carboidrati, amminoacidi e peptidi, lipidi; dei principali sistemi eterociclici. Gli studenti acquisiranno inoltre conoscenze sulle reazioni di sintesi organica avanzata, imparando a sviluppare semplici sequenze sintetiche di composti organici polifunzionali e ad applicare i principi delle moderne strategie sintetiche: approcci per disconnessione, formazione di legami carbonio-carbonio, protezione deprotezione di gruppi funzionali.
- 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
L'insegnamento si svolgerà tramite la trattazione dei vari argomenti riportati in programma e prevederà delle giornate dedicate ai chiarimenti dei dubbi e alla simulazione dell'esame orale da sostenere.
- MODULO 2
Lezioni frontali.
Esercitazioni di laboratorio . Utilizzo delle spettroscopie (UV-Vis; IR, 1H-, 13C-NMR) per la caratterizzazione dei composti sintetizzati.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
Prerequisiti richiesti
- MODULO 1
E’ richiesta l’acquisizione degli obiettivi relativi alle seguenti discipline: Chimica Generale ed Inorganica, Chimica Organica I
- MODULO 2
Chimica Organica I e laboratorio
Frequenza lezioni
- MODULO 1
Fortemente consigliata seppur non obbligatoria per sostenere l’esame.
- 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 –
Alogenazione del carbonio a di aldeidi e chetoni – Reazione dell’aloformio- Alogenazione del
carbonio a degli acidi carbossilici –Alchilazione del carbonio alpha – Alchilazione ed acilazione
del carbonio a tramite un intermedio enamminico – Condensazione aldolica: formazione di ßidrossialdeidi–
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 a,b insaturi
Effetti della coniugazione - Reazioni di addizioni coniugate – Alchilazione del carbonio b –
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 Reimer-
Tiemann.
Alogenoareni
Nomenclatura e proprietà – confronto con gli alogenuri alchilici- Sostituzione nucleofila
aromatica – meccanismo di addizione-eliminazione (SNAr) – meccanismo di eliminazione –
addizione (SNEA)- benzinoFenoli
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 – Polifenoli – ossidazione dei fenoli – benzochinoni ed idrochinoni – coppie redox –
- eteri fenolici – trasposizione di Claisen
Ammine e loro derivati
Richiami sulla classificazione delle ammine – Ammine aromatiche: struttura, nomenclatura,
proprietà fisiche – Acidità e basicità delle ammine – Aspetti stereochimici – Sali di ammonio
quaternari (proprietà , stereochimica) - 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 – 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 Eterocicli Aromatici
Classificazione degli eterocicli aromatici – Eteroaromaticità – anelli eteroaromatici a 5 e 6
termini con un eteroatomo: furano, pirrolo, tiofene e piridina. Sintesi mediante composti 1,3 ed
1,4-dicarbonilici – 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
- Testi/Bibliografia
Appunti di lezione e materiale reso disponibile in rete dal docente costituiscono la base per affrontare lo studio delle
tematiche presentate in questo corso, utilizzando poi per gli approfondimenti uno o più dei seguenti testi:
- W.H.Brown, B.L.Iverson, E.V.Anslyn, C.S.Foote, CHIMICA ORGANICA, Edises 2015
- D. Sica, F. Zollo, CHIMICA DEI COMPOSTI ETEROCICLICI, Edises 2011
- P.Y.Bruice, CHIMICA ORGANICA, Edises 2012
- J. Claiden, N. Greeves, S. Warren, ORGANIC CHEMISTRY, Oxford University Press 2012
- Testi/Bibliografia
- 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
MODULO 1 | |||
Argomenti | Riferimenti testi | ||
---|---|---|---|
1 | Benzene | Composti aromatici | |
2 | Ammine | Ammine | |
3 | Enoli | Ioni enolato | |
4 | Carboidrati | Carboidrati | |
5 | Amminoacidi e proteine | amminoacidi e proteine | |
6 | Eterociclici | Composti eterociclici | |
MODULO 2 | |||
Argomenti | Riferimenti testi | ||
1 | Commenti sulle sintesi effettuate in laboratorio | Appunti lezione | |
2 | Spettroscopie UV-Vis; IR; 1H- e 13C-NMR: aspetti teorici ed applicazioni pratiche | R.M. Silverstein, F.X. Webster, Identificazione Spettroscopica di Composti Organici, |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
- MODULO 1
Esame Orale, on line dove necessario
- MODULO 2
Esame orale unico su argomenti teorico/pratico di Chimica Organica II e Laboratorio.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
- MODULO 1
Reazioni di condensazione, eterocicli, sintesi degli amminoacidi, carboidrati
- 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.