Appunti Chimica organica I - parte 1

Organica I

1° Parte

• ALCANI
• STEREOCHIMICA
• MECCANISMI DI REAZIONE
• ALCHENI (+ reazioni)
• ALCHINI (+ reazioni)
• ALOGENOALCANI (+ reazioni)
• SOST. NUCL. / β - ELIMIN.
• ALCOLI (+ reazioni)

"INNANZITUTTO, SONO COMPOSTI ORGANICI"

ALCANI

Idrocarburo - composto costituito solamente da C ed H

Gli alcani sono idrocarburi SATURI, cioè composti dell'idrogeno e del carbonio con legami semplici C-C e in cui i carboni sono legati al max n° di idrogeni.

Formula generale: C_nH_2n+2

CH₃CH₂CH₃Propano

CH₃CH₂CH₂CH₃Butano

Nomenclatura nel quaderno apposito

etc.

CLASSIFICAZIONE ATOMI DI IDROGENO E CARBONIO:

• C legato ad 1 C - PRIMARIO
• C legato 2 C - SECONDARIO
• C legato 3 C - TERZIARIO

Gli H sono classificati a seconda del numero di C a cui sono legati.

PREFISSO ISO-

Alcani, oltre il propano, quando un'estremità di una catena non ultimamente ramificata termina con il gruppo (CH₃)₂CH - esso si indica con il prefisso ISO

Es.

CH₃CH₂CH₂CH₃Butano

CH₃CH CH₃Iso-butano

CICLOALCANI

Idrocarburo saturo che contiene atomi di carbonio legati a formare un anello

Formula Generale: C_nH_2n

cyclohexane (C₆H₁₂)

CONFORMAZIONE:

CONF. ALCANI:

Una CONFORMAZIONE è la disposizione tridimensionale degli atomi di una molecola risultante dalla rotazione intorno ai singoli legami (legami semplici).

PROIEZIONI DI NEWMAN:

Modo convenzionale per rappresentare le conformazioni: Molecole viste attraverso l'asse di legame C-C

Interazione 1,3-diaxiale

Tensione sterica tra un sostituente assiale e un H (o un altro gruppo) assiale dallo stesso lato dell’anello.

Chiamata anche interazione 1,3-diaxiale.

Gruppi più voluminosi dell’H sono meno stabili nella posizione assiale dell’anello.

La conformazione più stabile di un cicloesano sostituito è quella che rende minime le interazioni steriche diaxiali e pone i sostituenti ingombranti in posizione equatoriale.

Isomeria cis-trans nei cicloalcani / bicicloalcani

Stereoisomeri: composti che hanno stessa formula molecolare, stessa connettività atomica ma diverso orientamento nello spazio.

Cicloalcani con 2 o più sostituenti sono caratterizzati da isomeria cis-trans.

• Cis-1,2-dimetilciclopentano
• Trans-1,2-dimetilciclobutano

Cis: dalla stessa parte

Trans: sui lati opposti

Isomero cis più instabile a causa della tensione sterica dovuta ai due -CH₃ dallo stesso lato.

Si usa cono / tratteggio:

• ||||| → Sostituente va lontano dall’osservatore
• ------- → Sostituente va verso l’osservatore

Stereocentro

Atomo (il più delle volte C) attorno al quale l’intercambio di due gruppi dà origine ad un diverso stereoisomero (segue sopra).

Le particolari sistemazioni di atomi o di gruppi di atomi intorno ad uno stereocentro si chiamano configurazioni.

Cis-trans sono due diverse configurazioni.

Diasteroisomeri:

Steroissomeri che non sono l'immagine speculare dell'altro

• Possono essere chirali o achirali
• Possono esistere solo se ci sono 2 o più stereocentri nella molecola

Isomeria Conformazionale

Forma di stereoisomeria in cui possono avvenire cambiamenti conformazionali attraverso rotazioni intorno a legami semplici. Per spiegare utilizzo le conformazioni del butano:

Gauche ↔ Anti ↔ Gauche

• Anti/Gauche → Diasteroisomeri (non speculari)
• Gauche/Gauche → Enantiomeri (speculari non sovrapponibili)

Le due forme gauche sono chirali, ma il butano non è una molecola chirale.

La chiralità può essere presente senza centri chirali grazie alla isomeria conformazionale.

I tre isomeri si interconvertono molto velocemente a T amb tramite la ANTI che è achirale.

Atropoisomeri:

Sistemi che non posseggono centri chirali e che non permettono l'interconversione a causa di ingombro sterico.

• Ci sono casi in cui l'isomeria conformazionale è "impedita" o rallentata, o meglio, l'interconversione tra varie conformazioni non è possibile o poco probabile.
• Enantiomeri non possono essere interconvertiti a T amb

Non è permessa la rotazione attorno al C-C che collega gli anelli a causa delle interazioni steriche ed elettroniche. Non si hanno centri chirali.

Attività ottica

Gli enantiomeri di una coppia ruotano il piano della luce polarizzata in direzioni opposte, di un numero uguale di gradi. Per questo vengono definiti otticamente attivi.

Per individuare e misurare il grado dell'attività ottica si utilizza uno strumento chiamato polarimetro.

Miscela Racemica

Miscela equimolare di due enantiomeri, è otticamente inattiva (±). Può avere P e PM diversi dai singoli enantiomeri.

Risoluzione Enantiomeri

Separazione di una miscela racemica nei suoi due enantiomeri.

• Separazione per Formazione di Diastereomeri

Una coppia di enantiomeri può essere convertita in una coppia di diastereomeri con l'ausilio di un agente risolvente chirale enantioicamente puro. È utile perché i diastereomeri hanno proprietà fisiche diverse tra loro e possono essere separati con mezzi fisici.

• Formazione di Sali Diasteromerici:

Metodo usato perché facilmente reversibile:

• RCOOH + B → RCOO^- + HB⁺ acido carbox. - Base - Sale

Separare miscela racemica di un acido sciogliento in un solvente con la base chirale risolvente. Ottenendo una soluzione dei due sali diasteromerici.

STADIO CHIAVE → formazione nuovo legame quando il legame π del/i substrato (il nucleofilo) reagisce con l'elettrofilo

STADIO CINETICAMENTE DETERMINANTE

Intermedio → specie ad alta energia che giace in un minimo energetico compreso tra due stati di transizione

• CARBOCATIONI
• RADICALI
• CARBANIONI

Elettrofilo → ampia gamma di specie, compreso il protone

In questo caso lo stadio di formazione del legame prevede un carbocatione intermedio quando || elettrofilo è un protone

CARBOCATIONI

• GEOMETRIA PLANARE
• ANGOLI DI LEGAME DI CIRCA 120° INTORNO AL C POSITIVO
• ORDINE DI STABILITÀ CARBOC: 3° > 2° > 1°>

Carbocationi sono stabilizzati da:

- EFFETTO INDUTTIVO

Polarizzazione della densità elettronica di un legame covalente dovuta all'elettropositività di un atomo adiacente

• LACUNA ELETTRONICA SUL CARBONIO POSITIVO → ESERCITA UN EFFETTO INDUTTIVO ELETTRON-ATTRATTORE
• Cede polarizzazione || dei legami C direttr verso esso, CARGA NON GIVING DELOCALIZZATA
• SUL C → VIENE DELOCALIZZATA NEL SUO INTORNO
• + DELOCALIZE → + STABILE IL CARBOC.
• (+ GRUPPI, ALCHILICI)

- IPERCONIUGAZIONE

Interazione del σ legame con l'orbitale 2P vuoto di un carbonio adiacente carico positivamente

• E dei legami C-H C=C O dei GRUPPI, ALCHILICI parzialmente DELCALIZZATE, nel 2P VUOTO
• + densit elettronica C positivo → CONDIVISIONE CARICA CON Gruppi ALCHILICI ADIACENTI