Generalità del corso

Prerequisiti:

Per la comprensione delle lezioni di chimica organica è indispensabile che lo studente sia in possesso delle nozioni di base di chimica generale ed inorganica ed in particolare delle seguenti conoscenze: ibridazione, risonanza, aromaticità, elementi base di termodinamica (entalpia, energia libera, entropia), equilibrio chimico, elementi base di cinetica chimica, teoria della velocità di reazione, stato di transizione.

Students are expected to have basic knowledge of General and Inorganic Chemistry; in particular the following fundamentals of chemistry must be known: hybridization, resonance, aromaticity, fundamentals of thermodinamics (entalpy, Gibbs energy, entropy), chemical equilibria, fundamentals of chemical kinetics, reaction rate, transition state.

Programma A.A. 2022/2023

Modulo 1 (6 CFU)

Docente: Dott.ssa GHIRGA FRANCESCA

- Struttura
e legame. La tavola periodica. Il
legame. Strutture di Lewis. Risonanza. La forma delle molecole.
Rappresentazione di strutture organiche. Ibridazione. Etano, etilene,
acetilene. Lunghezza di legame e forza di legame. Elettronegatività e polarità
del legame. Polarità delle molecole.

- 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. Gruppi funzionali. Forze
intermolecolari. Proprietà fisiche. Gruppi funzionali e reattività.

- Alcani
e cicloalcani. Introduzione. Nomenclatura
per 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).

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

- Introduzione
alle 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.
Termodinamica (costante di equilibrio e cambiamenti di energia libera).
Entalpia ed entropia. Diagrammi di energia. Cinetica (energia di attivazione,
equazione di velocità). Catalizzatori.

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

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

- Alcooli,
eteri ed epossidi.
Struttura, Nomenclatura, Proprietà fisiche. Preparazioni. Reattività degli
alcoli: disidratazione, reazione con HX. Reattività degli eteri con acidi
forti. Reazione degli epossidi con nucleofili e con acidi.

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

- Alchini. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Preparazione.
Reattività: alchini terminali come acidi; idroalogenazione; alogenazione;
idratazione (tautomeria cheto-enolica). Reazioni degli anioni acetiluro

- 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.

- Coniugazione,
risonanza. Coniugazione. Risonanza e
carbocationi allilici. L’ibrido di risonanza. Delocalizzazione degli elettroni,
ibridazione e geometria.

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

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

- Ammine
alifatiche. Struttura e legami.
Nomenclatura. Preparazione mediante sostituzione nucleofila diretta,
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). Composti carbonilici alfa,beta-insaturi: addizione 1,2 e 1,4.

Modulo 2 (3 CFU)

Docente: Prof.ssa ALESSIA CIOGLI

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

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

- Sostituzioni dei
composti carbonilici in enoli ed enolati. 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 ed alcune reazioni enzimatiche.

- Terpeni e steroidi: struttura e cenni
sulla biosintesi.

- Alcaloidi: classificazione
ed esempi.