Modulo 1 (6 CFU)

Docente: Prof. Ilaria D’ACQUARICA

Struttura e legami. Il legame. Elettronegatività e polarità del legame. Polarità delle molecole. Ibridazione del carbonio: etano, etilene, acetilene. Lunghezza di legame e forza di legame. Rappresentazione di strutture organiche. Strutture di Lewis. La forma delle molecole. Risonanza.

Acidi e basi. Acidi e basi di Brønsted-Lowry. Reazioni di acidi e basi di Brønsted-Lowry. Forza acida e pKa. Previsione dell’equilibrio. Fattori che determinano l’acidità. Acidi e basi di Lewis.

Molecole organiche e gruppi funzionali. Principali gruppi funzionali. Forze intermolecolari. Proprietà fisiche. Gruppi funzionali e reattività.

Alcani e cicloalcani. Introduzione. Nomenclatura IUPAC di alcani e cicloalcani. Nomi comuni. Proprietà fisiche. Conformazione degli alcani aciclici (etano, butano). Cicloalcani. Cicloesano (conformazione a sedia, inversione dell’anello). Cicloalcani sostituiti (mono- e di-sostituiti). Ossidazione e riduzione di alcani (combustione).

Alcheni. Nomenclatura IUPAC (uso dei prefissi cis/trans e E/Z). Proprietà fisiche. Preparazione degli alcheni. Reazioni di addizione elettrofila: idroalogenazione (meccanismo, regola di Markovnikov, stereochimica); idratazione; alogenazione (con stereochimica); idrogenazione catalitica.

Alchini. Nomenclatura IUPAC. Proprietà fisiche. Reattività: acidità degli alchini terminali; idroalogenazione; alogenazione. Reattività degli anioni acetiluro.

Stereochimica. Le due principali classi di isomeri. Molecole chirali e achirali. Centri di chiralità. Configurazione assoluta R/S. Proiezioni di Fischer. Diastereoisomeri. Composti con due o più centri di chiralità. Forme meso e miscele racemiche. Proprietà fisiche degli enantiomeri (attività ottica, rotazione specifica) e dei diastereoisomeri. Proprietà chimiche degli enantiomeri.

Reazioni organiche. Equazioni delle reazioni organiche. Tipologia di reazioni organiche (sostituzione, eliminazione, addizione). Rottura e formazione di legami (radicali, carbocationi, carbanioni). Energia di dissociazione di legame. 

Alogenuri alchilici e reazioni di sostituzione. Introduzione. Nomenclatura IUPAC. Proprietà fisiche. Polarità del legame carbonio-alogeno. Sostituzione nucleofila (alogenuro, gruppo uscente, nucleofilo, effetto del solvente). Meccanismi SN1 e SN2 (cinetica, stereochimica, natura dell’alogenuro, effetto del solvente). Stabilità dei carbocationi. Fattori determinanti il meccanismo SN1 o SN2. Alogenuri vinilici e arilici. Competizione tra SN1 e SN2.

Alogenuri alchilici e reazioni di eliminazione. Caratteristiche generali dell’eliminazione. Gli alcheni (legame C=C, isomeri cis/trans, stabilità). Meccanismo di eliminazione E1  e E2 (cinetica, natura dell’alogenuro). Regola di Zaitsev (reazioni regioselettive e stereoselettive). Fattori determinanti il meccanismo E1 o E2. 

Alcoli, eteri ed epossidi. Struttura, nomenclatura IUPAC, proprietà fisiche. Preparazioni. Reattività degli alcoli: disidratazione acido-catalizzata, reazione con acidi alogenidrici. Reattività degli eteri con acidi forti. 

Coniugazione, risonanza e dieni. Coniugazione. Risonanza e carbocationi allilici. L’ibrido di risonanza. Delocalizzazione degli elettroni, ibridazione e geometria. Dieni coniugati. Addizione elettrofila 1,2 e 1,4. Controllo cinetico e termodinamico.

Benzene e composti aromatici. La struttura del benzene. Nomenclatura. Stabilità del benzene. Regola di Hückel. Composti aromatici policiclici. Eterocicli aromatici (piridina, pirrolo). 

Sostituzione elettrofila aromatica. Meccanismo generale. Alogenazione e nitrazione. Alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts. Sostituzione elettrofila aromatica su benzeni sostituiti (effetto dei sostituenti sulla reattività e sull’orientamento).

Ammine. Struttura e legami. Nomenclatura IUPAC. Basicità. Preparazione mediante sostituzione nucleofila diretta e mediante riduzione di gruppi funzionali contenenti azoto; amminazione riduttiva.

Aldeidi e chetoni. Nomenclatura. Preparazione. Reattività: addizione nucleofila di acqua. Immine ed enaminne. Acetali ed emiacetali, emiacetali ciclici. Riduzione delle aldeidi e dei chetoni (stereochimica). Reagenti organometallici del litio e del magnesio (come basi e come nucleofili). 

Modulo 2 (3 CFU)

Docente: Prof. Alessia CIOGLI

Ossidazioni e riduzioni. Agenti riducenti. Riduzione degli alcheni e degli alchini. Agenti ossidanti. Epossidazione, diidrossilazione, scissione ossidativa degli alcheni e degli alchini. Ossidazione degli alcoli.

Reazioni radicaliche. Introduzione. Caratteristiche generali. Alogenazione degli alcani: meccanismo. Addizione radicalica ai doppi legami.

Acidi carbossilici e l’acidità del legame O-H. Struttura e nomenclatura IUPAC. Preparazione. Acidità. Effetti induttivi negli acidi alifatici e aromatici. 

Acidi carbossilici e loro derivati – Sostituzione nucleofila acilica. Struttura e legame. Nomenclatura IUPAC e proprietà di cloruri acidi, delle anidridi, degli acidi, degli esteri, delle ammidi. Sostituzione nucleofila acilica: reazione dei cloruri acidi e degli esteri. 

Reazioni di sostituzione di composti carbonilici al carbonio in α. Alchilazione diretta di enolati. Condensazione dei composti carbonilici. La reazione aldolica. 

Introduzione alle biomolecole. Carboidrati. Peptidi e proteine. Lipidi. Acidi Nucleici. 

Carboidrati. Struttura e Classificazione (aldosi e chetosi). Proiezioni di Fischer. Forme cicliche dei monosaccaridi: il glucosio, il fruttosio. Glicosidi. Disaccaridi. Polisaccaridi.

Metabolismo secondario. Introduzione e classificazione delle principali vie metaboliche. Enzimi e alcuni esempi di reazioni enzimatiche. 

Terpeni e steroidi. Struttura e cenni sulla biosintesi.

Alcaloidi. Classificazione ed esempi.