CHIMICA ORGANICA II E LABORATORIO M - Z

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.

  In riferimento ai Descrittori di Dublino, questo corso si pone l’obbiettivo di trasferire allo studente le seguenti competenze trasversali:

  Conoscenza e capacità di comprensione:

  • Capacità di ragionamento induttivo e deduttivo;
  • Capacità di razionalizzare e prevedere la reattività delle molecole organiche;
  • Capacità di distinguere le differenti tecniche di sintesi;
  • Capacità di distinguere i diversi strumenti di laboratorio

  Capacità di applicare conoscenza:

  • Capacità di progettare un percorso sintetico adeguato all’ottenimento di una precisa molecola organica;
  • Capacità di prevedere la strumentazione necessaria per la realizzazione della sintesi;
  • Capacità di individuare le condizioni di reazioni ottimali per una determinata reazione.

  Autonomia di giudizio:

  • Capacità di ragionamento critico;
  • Autovalutazione dell’apprendimento tramite interazioni in aula con i colleghi e con il docente.

  Abilità comunicative:

  • Capacità di descrivere in forma orale e scritte, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, uno degli argomenti trattati, facendo uso sia di presentazioni power point che della lavagna

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. 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. La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

• 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

  Concetti di base di Chimica Generale ed Organica

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 alfa 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 alfa,beta 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)- 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 – 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:
  1) W.H.Brown, B.L.Iverson, E.V.Anslyn, C.S.Foote, CHIMICA ORGANICA, Edises
  2) D. Sica, F. Zollo, CHIMICA DEI COMPOSTI ETEROCICLICI, Edises
  3) P.Y.Bruice, CHIMICA ORGANICA, Edises
  4) J. Claiden, N. Greeves, S. Warren, ORGANIC CHEMISTRY, Oxford University Press 2012

• 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

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

  Date di Esame (Modulo 1 e 2)

  • 02/02/2021
  • 02/03/2021
  • 07/04/2021 (riservato agli studenti fuori corso)
  • 29/06/2021
  • 30/07/2021
  • 07/09/2021
  • 05/10/2021
  • 20/12/2021 (riservato agli studenti fuori corso)

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• MODULO 1

  Domande: su tutti gli argomenti in programma

• MODULO 2

  separazione cromatografica su colonna

  condizioni di sintesi

  separazione e purificazione dei composti desiderati