Appunti di chimica organica per esame

Acidi e basi deboli

Un acido debole o una base debole sono composti parzialmente ionizzati (o dissociati) in H⁺ e OH^-, e pertanto in situazione di equilibrio, coesisteranno l'acido indissociato (HA) e la sua base coniugata (A^-). L'entità dello spostamento dell'equilibrio verso la dissociazione è quantificato dalla costante di acidità K o pK (pKa di acido e pKb di base).

Scala di forza degli acidi e delle basi:

• Quanto più forte è l'acido (HA), tanto minore è la sua pK e tanto più debole è la sua base coniugata (A^-).
• Quanto più forte è la base debole (A^-), tanto minore è la sua pK e tanto più debole è il suo acido coniugato (HA).

Esempio: Consideriamo l'equilibrio acido/base tra acido acetico e ammoniaca. Confrontando la pK dell'acido acetico con quella dello ione ammonio (4.8 vs 9.2), si vede come l'acido più forte è dal lato dei...

“reagenti”, mentre quello più debole è dal lato “prodotti”. Abbiamo la controprova se confrontiamo la pK bdell’ammoniaca e dello ione acetato, infatti l’equilibrio sarà spostato verso il lato dei prodotti in quanto questi rappresentano la coppia acido/base più debole.

Ex: Considerando l’equilibrio acido/base tra fenolo e bicarbonato -> si rileva una situazione esattamente opposta in quanto il lato “reagenti” contiene la coppia acido/base più debole, mentre il lato dei “prodotti” contiene la coppia acido/base più forte, quindi l’equilibrio sarà spostato verso sinistra.

- Idrocarburi

I composti che contengono solamente atomi di C e di H sono detti idrocarburi. Se l’idrocarburo contiene solo legami singoli σ (tutti gli atomi di C sono ibridati ) il composto è un idrocarburo saturo (se3spl’idrocarburo saturo è un composto a catena aperta viene

definito (idrocarburo alifatico) ed èalcanocaratterizzato da una formula generale C H oppure se l'idrocarburo saturo contiene almeno un ciclo din 2n+2atomi di C, il composto è definito cicloalcano, la cui formula generale è C H )n 2n

Se l'idrocarburo contiene almeno un legame doppio π, questo viene definito idrocarburo insaturo (se nelH ,se ècomposto è presente un doppio legame C=C si parlerà di alcheni, composti di formula generale Cn 2npresente un solo doppio legame e caratterizzati dalla presenza di almeno due C ibridati , mentre se nel2spcomposto è presente un triplo legame CC si parlerà di composti di formula generale C H ,se èalchini, n 2n-2presente un solo triplo legame e caratterizzati dalla presenza di almeno due C ibridati sp)

CicloalcaniGli isomeri strutturali (o costituzionali) sono composti che presentano uguale formula molecolare (stessopeso molecolare), ma che presentano una diversa sequenza di

La catena più lunga è a 10 atomi di C in color rosso) e (evidenziata pertanto il composto sarà un derivato del decano.

La catena principale porta 4 sostituenti: 1 gruppo -CH CH (etile) e 3 gruppi -CH (metile) e pertanto il composto si chiamerà etil-trimetil-decano -> per completare il nome in modo corretto bisogna precisare la posizione di ciascun sostituente ed è pertanto necessario numerare la catena principale quindi abbiamo due possibilità, da dx verso sx e da sx verso dx (La prima numerazione assegna ai sostituenti le posizioni 3 35 7 mentre la seconda assegna le posizioni 4 6 8 8) -> la numerazione corretta è quella che assegna ai sostituenti la minor numerazione possibile ed essendo 3357 < 4688, la numerazione da adottare è quella scritta in rosso.

Il nome corretto del composto sarà pertanto 7-etil-3,3,5-trimetil-decano.

Nel caso siano presenti anelli (o cicli) di soli atomi di C si parlerà di

cicloalcani -> Il nome si ottiene il prefisso ciclo al nome dell’alcano corrispondente al numero di atomi di C costituenti l’anello: il composto ciclico a 4 atomi si chiamerà ciclobutano, quello a 5 atomi ciclopentano, ecc.

Gli idrocarburi contenenti un doppio legame C=C sono detti alcheni e qualora sia contenuto un solo doppio legame la formula generale è CnH2n. La nomenclatura degli alcheni lineari è funzione del numero di atomi di C del composto:

• Da 2 a 4 atomi di carbonio i nomi da usare sono etene (o etilene), propene (o propilene) e butene (1-butene o 2-butene)
• A partire da 5 atomi di carbonio la nomenclatura diviene sistematica e si utilizza il nome dell’alcano sostituendo il suffisso ano con il suffisso ene.

Quando i precitati composti rappresentano un sostituente, il nome si ottiene sostituendo all’ultima lettera (la “e”) il suffisso ile -> nel caso degli alcheni lineari con un numero di atomi di carbonio ≥ 4

È necessario precisare la posizione del doppio legame e per fare ciò è necessario numerare la catena lineare contenente il doppio legame C=C assegnando ai carboni del doppio legame la minor numerazione possibile.

Per assegnare il nome corretto ad un alchene non lineare si procede in modo sostanzialmente analogo a quanto visto per gli alcani:

1. Si identifica la catena lineare più lunga che contiene il doppio legame C=C assegnandole il nome del corrispondente alchene sulla base del numero di atomi di C.
2. Si numera la catena principale a partire da una estremità in modo tale da assegnare al doppio legame C=C la numerazione più bassa possibile.
3. I sostituenti sono elencati prima del nome dell’alcano lineare in ordine alfabetico precisandone la posizione (numero del C della catena principale cui sono legati).
4. Qualora siano presenti più sostituenti uguali si antepone il prefisso “di”, “tri”, “tetra”, ecc.

primadel sostituente precisando la posizione di ognuno dei sostituenti uguali.Ex: Si possono identificare numerose catene contenenti il doppio legame C=C e con un diverso numero diatomi di C -> la catena più lunga è a 7 atomi di C (evidenziata in color rosso) e pertanto il composto sarà underivato dell’eptene, quindi la numerazione corretta della catena principale è quella che assegna lanumerazione più bassa al doppio legame C=C (quella mostrata in blu è quella corretta assegnando al C=C lanumerazione 3 e 4) -> pertanto il composto è un derivato del 3-eptene.

La catena principale porta 2 sostituenti: il –CH (metile in posizione 3) e il gruppo iso propile (in posizione 4)3quindi il nome corretto del composto sarà pertanto 4-iso propil-3-metil-3-eptene.

Se l’idrocarburo contiene due doppi legami C=C si parlerà di diene, se contiene tre doppi legami C=Cavremo un triene, con quattro doppi legami avremo un tetraene,

In questi casi il nome del composto si otterrà sostituendo al suffisso ene il suffisso diene o triene o tetraene a seconda del numero di doppi legami presenti, ovviamente, precisando le posizioni dei diversi doppi legami.

Qualora l'alchene sia ciclico, si parlerà di ciclo alcheni e se il ciclo contiene due doppi legami C=C si parlerà di ciclo dieni. Le restanti regole rimangono inalterate.

Gli idrocarburi contenenti un triplo legame CC sono detti alchini e qualora sia contenuto un solo triplo H. La nomenclatura degli alchini lineari è funzione del numero di atomi di legame la formula generale è Cn 2n-2C del composto, infatti, da 2 a 4 atomi di carbonio i nomi da usare sono etino (o acetilene), propino e butino (1-butino o 2-butino), mentre a partire da 5 atomi di carbonio la nomenclatura diviene sistematica e si utilizza il nome dell'alcano sostituendo il suffisso ano con il suffisso ino.

Quando i precitati composti rappresentano un sostituente,

Il nome si ottiene sostituendo all'ultima lettera (la "o") il suffisso "ile" -> nel caso degli alchini lineari con un numero di atomi di carbonio ≥ 4 è necessario precisare la posizione del triplo legame e, per fare ciò, è necessario numerare la catena lineare contenente il triplo legame CC assegnando ai carboni del triplo legame la minor numerazione possibile.

Per assegnare il nome corretto ad un alchino non lineare si procede in modo analogo a quanto visto per gli alcheni (la presenza di più tripli legami o di un ciclo sarà trattata in modo esattamente analogo a quanto visto per gli alcheni).

Idrocarburi aromatici

Composti monociclici planari contenenti 4n + 2 elettroni coniugati sono detti aromatici in quanto caratterizzati da una stabilità aggiuntiva detta energia di risonanza. Il capostipite di questa importante famiglia di composti è il benzene e i suoi derivati sostituiti sono detti areni. Importanti derivati