B006416 - CHIMICA ORGANICA

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Ibridazione e forma delle molecole. Acidità, basicità, carattere elettrofilo e nucleofilo dei composti organici. Reazioni redox. Principali classi di composti organici: loro sintesi e reattività. Reazioni di addizione, eliminazione e sostituzione. Isomeria strutturale e stereoisomeria. Composti organici biologicamente importanti: amminoacidi, peptici, proteine, mono-, di- e polisaccaridi, oli e grassi.

J. McMurry, Fondamenti di Chimica Organica, 3a edizione 2009, Zanichelli, Bologna.W. Brown, T. Poon, Introduzione alla Chimica Organica, 4a edizione 2009, EdiSES, Napoli.J. Gorzynski Smith, Fondamenti di Chimica Organica, 1a edizione 2009, McGraw-Hill, Milano.

Conoscenze: Lo scopo del corso è quello di fornire agli studenti una conoscenza di base della chimica organica. La conoscenza di questa disciplina è un requisito fondamentale per la comprensione dei complessi meccanismi biochimici degli organismi viventi, come il metabolismo e il bilancio energetico, la formazione di metaboliti secondari, l’azione di enzimi e sostanze biologicamente attive, etc.
Competenze acquisite:Capacità di riconoscere le principali classi di composti organici a seconda dei gruppi funzionali presenti nella molecola. Valutazione della possibilità di trasformazione dei gruppi funzionali esistenti e dell’aggiunta di nuovi gruppi allo scopo di incrementare la reattività e/o realizzare la preparazione di un dato composto. Visione generale delle principali classi di reazioni organiche e relativi meccanismi di reazione.
Capacità acquisite (al termine del corso): Alla fine del corso gli studenti saranno capaci di scrivere la struttura dei composti organici sulla base della nomenclatura d’uso e IUPAC. Gli studenti, partendo dalla struttura di composto, sapranno fare previsioni su alcune delle sue proprietà, come acidità, basicità, carattere elettrofilo e/o nucleofilo, attività ottica, etc. Inoltre acquisiranno la capacità di comprensione dei problemi generali legati alla reattività dei composti organici, come formazione di sottoprodotti, di stereo- e regioisomeri, etc.

Insegnamenti contenenti i prerequisiti Corsi vincolanti: Chimica Generale e InorganicaCorsi raccomandati: Matematica, Fisica

Frequenza delle lezioni ed esercitazioni: Altamente raccomandata
Strumenti a supporto della didattica:Modelli molecolari.
Orario di ricevimento
Normalmente il lunedì dalle 15.00 alle 18.00. Altrimenti accordi tra studenti e docente.

Discussione sulle proprietà generali di una o più classi di composti organici. Soluzione di problemi relativi alla reattività, meccanismi di reazione. Regio- e stereoisomeria.

Introduzione: la nascita e lo sviluppo della chimica organica. Tappe fondamentali. Composti organici e loro interesse in un contesto economico, sociale e culturale.Ibridazione dell’atomo di carbonio e forma delle molecole. Legami p: etilene ed acetilene. Lunghezza e forza dei legami. Teorie acido-base. Effetti induttivi e mesomeri.Struttura e stabilità dei carbocationi. Effetti iperconiugativi. Classificazione delle reazioni in chimica organica. Elettrofili e nucleofili: definizione, analogie e differenze tra il comportamento E/N e quello acido-base. Attacco di acidi (protici e di Lewis) su specie insature: attivazione del carbonile e del doppio legame carbonio-carbonio. Alcani: definizione, nomenclatura e caratteristiche fisiche. Isomeria strutturale. Reattività. Considerazioni generali sulle reazioni: profili cinetici, concetto di coordinata di reazione, stati di transizione ed intermedi di reazione. Principio di Hammond. Proiezioni di Newman, analisi conformazionale. Cicloalcani: stabilità ed entalpie di combustione, tensioni d’angolo di legame e torsionali. Analisi conformazionale del cicloalcani. Alcheni: definizione, nomenclatura e caratteristiche fisiche. Isomeria. Struttura e stabilità. Isomeria costituzionale e stereoisomeria (cis-trans, E/Z). Reattività. Regola di Markovnikov. Dieni: definizione, classificazione, nomenclatura. Caratteristiche strutturali dei dieni 1,2 e 1,3. Stabilità. Reazioni dei dieni 1,2: Cicloaddizioni di Diels-Alder. Alchini: caratteristiche strutturali, nomenclatura. Acidità. Composti aromatici. Significato del termine. Studi pionieristici sul benzene e suoi derivati. Reattività del benzene. Formulazione di Kekulé. Energia empirica di risonanza, Regola di Hückel. Reazioni di sostituzione elettrofila. Profilo cinetico delle reazioni di sostituzione elettrofila aromatica. Gruppi attivanti e disattivanti rispetto alla sostituzione elettrofila. Esame degli effetti induttivi e coniugativi. Orientazione. Rapporto orto/para nei derivati bisostituiti del benzene. Reazioni di eliminazione-addizione via benzino, sostituzioni nucleofile SN1Ar e SN2Ar: decomposizione di sali di arilidiazonio.Stereoisomeria. Diastereoisomeri ed enantiomeri: definizione ed esempi. Elementi di simmetria. Concetto di chiralità. Nomenclatura dei diastereoisomeri (isomeri geometrici) con il metodo E/Z. Principio di funzionamento di un polarimetro. Potere rotatorio specifico e purezza ottica. Composti otticamente attivi con un solo stereocentro: attribuzione della serie sterica con il metodo relativo D/L e con il metodo assoluto R/S. Composti con due stereo centri. Composti con stereocentri equivalenti: forme meso. Prochiralità. Risoluzione di racemi. Chiralità in assenza di stereocentri.Sostituzioni nucleofile alifatiche: reazioni SN1 e SN2, nucleofili e gruppi uscenti, aspetti stereochimici, fattori che favoriscono le SN1 e SN2. Competitività tra reazioni di sostituzione ed eliminazione.Alogenoderivati. Definizione, nomenclatura, proprietà fisiche. Reattività.Reattivi di Grignard: preparazione e reazioni con legami multipli polarizzati. Reazioni con aldeidi, chetoni.Alcoli: definizione, classificazione, nomenclatura, proprietà fisiche. Preparazione di 1,2-dioli: metodi ed implicazioni stereochimiche. Glicerolo.Esteri: definizione. Esteri di acidi carbossilici: esterificazione secondo Fischer. Idrolisi acida e alcalina (saponificazione). Meccanismo della saponificazione. Prove stereochimiche del meccanismo. Cere, trigliceridi: olii, grassi. Esteri di acidi non carbossilici. Fosfolipidi.Eteri: definizione, nomenclatura e proprietà fisiche. Epossidi. Preparazione e reattività.Fenoli: definizione, nomenclatura e reattività. Sostituzioni elettrofile sull’anello con elettrofili deboli.Composti solforati. Tioli, tiofenoli e tioeteri. Ossidazione dei tioli e dei tioeteri.Composti carbonilici: definizione, nomenclatura di aldeidi e chetoni, caratteristiche fisiche. Reattività del carbonile. Reazioni con nucleofili all’azoto, al carbonio, all’ossigeno e allo zolfo. Addizione di ioni idruro. Dismutazione di Cannizzaro. Reazioni che coinvolgono il carbonio adiacente al carbonile: condensazione alcolica e condensazioni miste.Acidi carbossilici: definizione, nomenclatura, proprietà fisiche. Reazioni degli acidi carbossilici: esterificazione e ottenimento di derivati funzionali. Scala di reattività dei derivati funzionali. Acidi bicarbossilici, idrossiacidi, ossoacidi. Ammine: definizione, classificazione, nomenclatura, proprietà fisiche. Caratteristiche basiche delle ammine alifatiche ed aromatiche in relazione all’ammoniaca. Reazioni delle ammine con specie elettrofile. a-Amminoacidi: definizione, nomenclatura e proprietà fisiche. Classificazione secondo criteri chimici e biologici. Struttura e carattere anfotero, punto isoelettrico. Stereochimica. Peptidi e loro sintesi: uso dei gruppi protettori. Proteine.Carboidrati: Definizione e classificazione. Monosaccaridi della serie sterica D. Proiezioni di Fischer. Allungamento della catena di un aldoso (Kiliani-Fischer). Accorcimento della catena di un aldoso (degradazioni di Ruff e di Wohl). Definizione originaria e corrente di zuccheri epimeri. Reazioni dei monosaccaridi con i reattivi di Tollens, Fehling, Benedict. Glucosio: forme a e b. Mutarotazione. Stabilità dell’a- e b- glucosio. Disaccaridi e polisaccaridi.