Topic outline

  • AVVISO: in via del tutto eccezionale, in data 24/07/2024, 
    è stato inserito un terzo appello di esame per la prova orale della sessione estiva. Potranno partecipare solo coloro i quali hanno sostenuto la prova scritta nel mese di giugno o luglio. 

    Le iscrizioni su infostud saranno aperte fino a lunedì 15 luglio.




    AVVISO: informazioni esami

    Si comunica che sostenendo l'esame scritto è possibile sostenere due volte la prova orale all'interno della stessa sessione (invernale, estiva, autunnale). Se lo studente partecipa a due prove scritte verrà considerata quella con esito migliore. Si ricorda che le prove scritte sono valide soltanto all'interno della stessa sessione.

    • Generalità del corso

      Codice
      1008170
      Anno 2° anno
      Tipologia Di base
      Crediti/Valenza 10 CFU
      SSD CHIM/06 - chimica organica
      Anno Accademico 2015/2016
      Periodo didattico Primo semestre
    • Informazioni sul docente


      Docente Francesca GHIRGA, Ricercatore a tempo determinato - Tipologia B
      Afferenza Dipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco
      Indirizzo P.le Aldo Moro 5, 00185 Roma Ed. CU032
      Telefono 0649693215
      Fax 0649912780
      E-mailfrancesca.ghirga@uniroma1.it
      Homepagehttps://web.uniroma1.it/dip_ctf/dipartimento/persone/docenti/ricercatori/ghirga-francesca
    • Programma del Corso

      RICHIAMI DI CHIMICA DI BASE

      Configurazione elettronica degli elementi e regola dell’ottetto. Spin elettronico, principio di esclusione di Pauli e principio della massima molteplicità. Legame chimico: ionico e covalente (omopolare, polare e dativo). Legame polarizzato e polarità delle molecole. Forza ed energia di legame. Lunghezza e angolo di legame. Carica formale e numero di ossidazione di atomi nei composti organici. Le reazioni di ossido-riduzione nella chimica organica. Definizione di risonanza e regole per scrivere corrette strutture di risonanza di molecole organiche. Orbitali atomici e molecolari. Orbitali ibridi sp, sp2, sp3. Definizione di acido e di base secondo le teorie di Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis. Forze intra- ed intermolecolari: legame ad idrogeno e di van der Waals. Scissione omolitica ed eterolitica di legami. Eterolisi dei legami al carbonio: formazione di carbocationi e carbanioni. Omolisi dei legami al carbonio: formazione di radicali liberi.

      CLASSIFICAZIONE DEI COMPOSTI DEL CARBONIO

      Gruppi funzionali. Elementi di stereochimica. Classificazione: isomeria costituzionale e stereoisomeria. Diastereomeri ed enantiomeri (conformazionali e configurazionali). Stereoisomeria ottica e geometrica. Chiralità molecolare ed elementi che la determinano (centri, assi e piani di chiralità). Descrittori di configurazione assoluta cis/trans, E/Z, R/S. Regole di priorità di Cahn-Ingold-Prelog (CIP). Proiezioni di Fischer (regole per la loro corretta scrittura e manipolazione). Mesoforme. Epimeri. Miscele racemiche e scalemiche. Descrittori di onfigurazione relativa: D/L, eritro/treo, sin/anti, eso/endo. Cenni sulla separazione di miscele racemiche.

      Idrocarburi: classificazione. Alcani e  cicloalcani. Nomenclatura, proprietà fisiche, conformazioni (tensione angolare, di torsione e sterica). Isomeria cis/trans nei cicloalcani. Approfondimenti sulla struttura del cicloesano e dei suoi derivati: conformazioni a sedia e a barca, idrogeni e sostituenti nelle posizioni assiali ed equatoriali.

      Alcheni, polieni e alchini: nomenclatura e proprietà fisiche. Stereochimica collegata alla presenza di doppi legami (isomeria geometrica). Stabilità differenziale di alcheni isomeri (iperconiugazione). Proprietà nucleofile associate agli elettroni pi-greco, effetti di coniugazione tra legami insaturi.

      Idrocarburi aromatici. Concetto di aromaticità: regole per il riconoscimento (numero di elettroni di Huckel). La molecola del benzene. Nomenclatura di molecole aromatiche derivate dal benzene. Annuleni. Importanti esempi di composti aromatici eterociclici (piridina, pirrolo, furano, tiofene, chinolina, indolo, imidazolo, purina, pirimidina).

      Alogenuri alchilici, vinilici e arilici. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche.

      Alcoli e tioli, fenoli e tiofenoli, eteri e solfuri. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche e chimico-fisiche (proprietà acido-base). Carattere nucleofilo dell’eteroatomo. Epossidi come caso particolare di eteri (loro carattere reattivo).

      Ammine alifatiche e aromatiche, immine ed enammine. Classificazione, nomenclatura e proprietà fisiche. Proprietà acido-base: fattori che ne influenzano la basicità. Proprietà nucleofile dell’azoto.

      Composti carbonilici (e correlati): aldeidi, chetoni, acidi carbossilici, alogenuri acilici, esteri, ammidi, anidridi, nitrili. Struttura, nomenclatura e proprietà fisiche. Proprietà acido-base: acidità della funzione carbossilica e degli idrogeni legati al carbonio in alfa al carbonile (attitudine alla formazione di ioni enolato). Equilibri tautomerici. Carattere elettrofilo del carbonio carbonilico e nucleofilo dello ione enolato. Nomenclatura dei sali di acidi carbossilici.

      COMPOSTI POLIFUNZIONALI DI RILEVANZA BIOLOGICA

      Carboidrati: classificazione. Carboidrati semplici e complessi. Monosaccaridi: struttura, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche. Proprietà stereochimiche. Forme cicliche emiacetaliche piranosiche e furanosiche, formazione di anomeri alfa e beta, mutarotazione. Rappresentazione di forme emiacetaliche tramite proiezioni di Haworth. Reazioni dei monosaccaridi: formazione di glicosidi; riduzione ad alditoli; ossidazione ad acidi aldonici (con acqua di bromo, reattivi di Tollens e Fehling) e aldarici (con acido nitrico). Zuccheri riducenti. Tautomeria cheto-enolica negli zuccheri. Reazione con fenilidrazina (formazione di fenilidrazoni). Sintesi ascendente di Kiliani-Fischer. Oligosaccaridi e polisaccaridi (cenni).

      Amminoacidi: struttura, nomenclatura, proprietà fisiche, proprietà acido-base. Forma zwitterionica. Alfa-amminoacidi naturali, chiralità e uso di descrittori di configurazione assoluta (R/S) e relativa (D/L). Peptidi e proteine (cenni). Caratteristiche del legame peptidico. Convenzione nella scrittura di catene polipeptidiche. 

      Trigliceridi: struttura, reazione di saponificazione, proprietà tensioattive e detergenti dei saponi.

      Composti eterociclici: definizione, cenni di nomenclatura, piridina e pirrolo.

      LE REAZIONI DELLA CHIMICA ORGANICA

      Grandezze termodinamiche coinvolte nelle reazioni (cenni).  Diagrammi energetici che descrivono le variazioni di queste grandezze in funzione della coordinata di reazione. Grandezze cinetiche implicate nelle reazioni organiche (cenni). Ordine di reazione. Relazione tra costanti di velocità e costante di equilibrio(cenni).

      Reazioni radicaliche.

      Alogenazione di alcani. Meccanismo radicalico. Regioselettività della sostituzione. Stabilità di radicali alchilici. Principio della reattività-selettività, postulato di Hammond. Addizione radicalica di HBr ad alcheni. Polimerizzazione radicalica. Stereochimica implicata nelle reazioni di sostituzione radicalica.

      Reazioni di addizione ad alcheni e alchini.

      Addizione elettrofila al doppio legame di acidi alogenidrici (formazione di carbocationi e loro stabilità), di acqua (catalisi acida), di alogeni (formazione dello ione alonio), di alogeni in presenza di acqua (formazione di aloidrine). Regola di Markovnikov. Reazione di idroborazione-ossidazione. Idrossilazione di alcheni (formazione di dioli vicinali). Formazione di epossidi. Ozonolisi. Reazioni di addizione su dieni. Addizione elettrofila al triplo legame di acqua.

      Reazioni di sostituzione nucleofila alifatica.

      Meccanismi di reazione SN2 e SN1 e loro competizione. Equazione cinetica, profilo energetico e aspetti sterochimici coinvolti nei due meccanismi.

      Ammine, alcoli, tioalcoli, solfuri, fosfine come nucleofili nelle reazioni di sostituzione. Sintesi di Gabriel delle ammine primarie. Alcoli, eteri, tioalcoli, solfuri, alchil solfonati ed epossidi come substrati suscettibili di attacco nucleofilo. Trasformazione di alcoli in alogenuri e solfonati alchilici mediante reazioni SN2. Reazioni di apertura degli epossidi per catalisi acida o basica.

      Reazioni di eliminazione.

      Meccanismi E1, E2. Profili energetici per i diversi meccanismi. Requisiti sterici per il meccanismo E2. Competizione fra i due meccanismi. Regole di Zaitsev e di Hofmann. Competizione delle reazioni di eliminazione con quelle di sostituzione nucleofila alifatica.

      Sostituzioni sull’anello aromatico. Reattività del benzene e dei suoi derivati nei confronti dell’attacco di specie elettrofile e nucleofile. Profili energetici delle reazioni di sostituzione elettrofila e nucleofila aromatica. Intermedio di Wheland e di Meisenheimer rispettivamente nelle sostituzioni elettrofile e nucleofile aromatiche. Effetti induttivi e mesomerici, capacità attivante/disattivante e orientante di gruppi legati all’anello benzenico. Reazioni di alogenazione, nitrazione, solfonazione, alchilazione e acilazione (Friedel-Crafts) della molecola di benzene. Riduzione di funzioni carboniliche mediante reazione di Clemmensen e Wolff-Kishner. Preparazioni di sali di diazonio (diazotazione di ammine primarie) e reazioni di copulazione. Reazioni di sostituzione nucleofila aromatica con meccanismo di addizione-eliminazione e di eliminazione-addizione.

      Reazioni coinvolgenti la funzione carbonilica come sito elettrofilo.

      Reazioni di sostituzione nucleofila acilica, scala di reattività dei derivati di acidi carbossilici (alogenuri acilici, anidridi, esteri, acidi carbossilici, ammidi). Reazioni tipiche di alogenuri acilici, anidridi, esteri, acidi carbossilici, ammidi. Trasformazione di acidi carbossilici in alogenuri acilici. Idrolisi di nitrili. Addizione nucleofila su aldeidi e chetoni. Uso di reattivi di Grignard. Reazioni di addizione nucleofila-eliminazione con nucleofili all’azoto: formazione di enammine e idrazoni. Formazione di idrati di aldeidi e chetoni. Formazione di chetali, acetali, tiochetali e tioacetali. Reazione di aldeidi e chetoni con ilidi del fosforo: reazione di Wittig. Implicazioni stereochimiche nelle addizioni al carbonile. Reazione di Cannizzaro. Alogenazione di aldeidi e chetoni (meccanismo catalizzato sia da acidi che da basi). Formazione dello ione enolato. Uso di enammine per achilazioni selettive di chetoni non simmetrici. Addizione di Michael a composti carbonilici alfa,beta-insaturi. Addizione e condensazione aldolica. Anellazione di Robinson. Condensazione di Claisen. Decarbossilazione di acidi 3-ossocarbossilici. Reazione di Diels-Alder. Reazioni di riduzione e ossidazione di gruppi funzionali (cenni).

       

    • Testi consigliati e bibliografia

      Botta, Autori Vari, Chimica Organica, Edi-Ermes, Milano, 2011.

    • Orario delle lezioni

      GiorniOreAula
      Lunedì 9:00 - 11:00 AULA A Raffaele Giuliano
      Martedì 9:00 - 11:00 AULA A Raffaele Giuliano
      Giovedì 9:00 - 11:00 AULA A Raffaele Giuliano
      Lezioni: dal 28/09/2023 
    • Registrazione al Corso

      Si invitano gli studenti a registrarsi al Corso, in modo tale da essere raggiunti da eventuali comunicazioni del Docente.

    • Materiale didattico

    • Prenotazione alla prova scritta