Chimica organica

ALCHINI

Proprietà fisiche

1+ tripli legami

●​ sovrapposizione di orbitali ibridi di carboni adiacenti sp per formare un legame sigma

●​ sovrapposizione degli orbitali spy paralleli per formare un legame pi greco

●​ sovrapposizione degli orbitali spz paralleli per formare un legame pi greco

●​ composti apolari→non si sciolgono in H2O, ma quando sono miscelati con acqua o un composto polare danno

●​ origine a 2 strati separati

forze di dispersione

●​ liquidi a temperatura ambiente

●​ L'elettronegatività del C dipende dal suo stato di ibridazione sp>sp2>sp3.

●​ L'orbitale s è quello che trattiene maggiormente gli elettroni, quindi all'aumento del carattere s

●​ aumenta l'elettronegatività e quindi l'acidità. 3

Nomenclatura

si sostituisce il suffisso -ano dell'alcano corrispondente con -ino

●​ si numera la catena carboniosa più lunga contenente il triplo legame, in modo da assegnargli i numeri più bassi

●​

REAZIONI DI ALCHENI E ALCHINI

Addizione al doppio legame

●​ il legame pi greco si rompe e al suo posto si formano legami sigma con due nuovi gruppi di atomi

○​

Polimeri di addizione​ Stabilità dei carbocationi

●​ ​ ​ ​ ​ ​ ​

in presenza di iniziatori(catalizzatori) si formano polimeri per

○​ addizione di monomeri

Reazione stereoselettiva: reazione in cui si forma o si consuma uno

●​ stereoisomero in prevalenza rispetto a tutti gli altri che si possono

formare o consumare

Reazioni

Addizione di acqua ad alcheni: CH2=CH2+H2O→CH3-CH3O

Addizione di acqua ad alchini: CH=-C-CH2-CH3+H2O→CH2=COH-CH2-CH3

Idrogenazione degli alcheni: CH2=CH2+H-H→CH3-CH3

1.​ L’H molecolare viene adsorbito dalla superficie del catalizzatore e si dissocia in atomi di H

ℼ

2.​ L’alchene viene adsorbito sulla superficie del catalizzatore usando il suo legame per complessare gli atomi del

metallo

3.​ Un atomo di H è trasferito dal metallo a un atomo di C dell’alchene, formando un alchene parzialmente ridotto

avente un legame C-H e uno C-metallo

4.​ Un secondo H è trasferito dal metallo al secondo C, dando come prodotto l’alcano e rigenerando il catalizzatore

Idrogenazione degli alchini: CH3CH2C=-CCH3+H-H→CH3CH2CH=CHCH3

Ossidazione degli alcheni: R2C=CR2+MnO4- R2COH-COHR2+MnO4 2-

→(H2O)

Alogenazione di alcheni: CH3CH=CHCH3+Br2→CH3CHBr-CHBrCH3

Alogenazione di alchini: CH=-CH2CH3+Br2→CHBr=CBrCH2CH3+Br2→HBrC-CBrCH2CH3

Meccanismo di reazione

Meccanismo di reazione: descrive in dettaglio come avviene una reazione chimica

●​ Diagramma di energia: grafico che mostra la variazione di energia durante una reazione chimica(y energia, x

●​ progressione della reazione)

Coordinata di reazione: indica quanto la reazione sia progredita

●​ Calore di reazione H: differenza di energia tra prodotti e reagenti

●​ Reazione esotermica: rilascia energia, il calore viene liberato

●​ Reazione endotermica: richiede energia, il calore viene assorbito

●​ Stato di transizione: punto di massima energia, specie altamente instabile

●​ Energia di attivazione Ea: differenza di energia tra i reagenti e lo stato di transizione

●​ Intermedio di reazione: specie instabile che si trova in un minimo di energia tra due stati di transizione

●​ Stadio determinante di velocità: stato che in una sequenza di reazioni supera la barriera energetica più alta, lo

●​ stato più lento in una reazione a più stadi

Processi omolitici ed elettrolitici

Rottura di un legame

●​ Rottura omolitica: radicale​ un elettrone di ciascun frammento

○​ Rottura eterolitica: polare​ 2 elettroni restano su uno solo dei frammenti

○​

Formazione di un legame mediante la combinazione di orbitali molecolari, uno pieno e uno vuoto

●​ Nucleofilo: specie che dona un doppietto elettronico

○​ Elettrofilo: specie che accetta un doppietto elettronico

○​ Formazione omogenica: radicale​ un elettrone di ciascun frammento

○​ ​

Formazione eterogenea: polare​​ due elettroni forniti da uno solo dei frammenti

○​

Regola di Markovnikov: quando si addizione HX a un alchene, l'H si addiziona al C del doppio legame con più idrogeni

già legati ad esso

Razionalizzazione: si forma il carbocatione intermedio più stabile(più sostituito)(terziari più stabili dei secondari e così

via)

Risonanza:

1.​ le singole formule di risonanza sono immaginarie, la molecola è descritta da tutte le formule contemporaneamente

2.​ ciascuna forma di risonanza deve essere una valida struttura di Lewis e conformarsi alle comuni regole di valenza

3.​ le forme di risonanza si differenziano per la distribuzione degli elettroni, la distribuzione degli atomi non varia 4

4.​ quelle di maggior importanza hanno tutti gli atomi con 8 elettroni, maggior numero di legami, minor separazione di

carica e cariche negative su atomi elettronegativi

5.​ la possibilità di disegnare più formule di risonanza indica una stabilità molto superiore

6.​ la struttura reale è un ibrido di risonanza delle strutture limite

BENZENE C6H6

Arene: idrocarburi aromatici

Gruppo arilico(Ar-): gruppo derivato per rimozione di un H da un arene

Gruppo fenilico(Ph): C6H5-

Gruppo benzilico(Bn):C6H6CH2-

Idrocarburi policiclici aromatici: contengono più anelli aromatici, ciascuna coppia dei quali condivide 2C dell'anello

La reattività del benzene è differente dalla reattività tipica delle olefine, anche se coniugate, perché?

Legame singolo C-C:1,48A

●​ Legame benzene C-C:1,40A

●​ Legame doppio C=C:1,32A

●​ Legami sigma tra C adiacenti e C-H

●​ C con orbitali ibridi sp2

●​ Sistema circolare del legame pi greco dovuto alla sovrapposizione di orbitali 2p non ibridati

●​ contenenti elettroni

L'aromaticità deriva dalla delocalizzazione degli elettroni

●​

Aromaticità

1.​ Avere un orbitale 2p su ciascun atomo dell'anello

2.​ Essere planare o quasi in modo da consentire la sovrapposizione continua o quasi di tutti gli

orbitali 2p dell'anello

3.​ Avere 4n+2 elettroni pi greco nella disposizione ciclica degli orbitali 2p

Sono aromatici tutti i composti eterociclici

●​

Nomenclatura

Al suffisso benzene si aggiunge il nome del sostituente

●​ Se ci sono 2 sostituenti si utilizzano i prefissi orto-(1,2), meta-(1,3), para-(1,4) per indicare la posizione di 2

●​ sostituenti

Se i sostituenti sono uguali gli si assegnano i numeri più bassi possibili, altrimenti si va in ordine alfabetico

●​ Se i sostituenti sono diversi le loro posizioni sono specificate dai numeri, se nessuno dei sostituenti conferisce il

●​ nome vanno elencati in ordine alfabetico e bisogna assegnare i numeri più bassi possibili

Se si usano i nomi comuni non bisogna indicare tale sostituente

●​

Nome comuni

Toluene-methylbenzene​ fenolo-stirene​ anilina-​ Acetone-​ Cumene-​ Benzaldeide-

Acido benzoico-​ Benzonitrile-​ Xilene-dimetilbenzene​ Stirene-feniletilene​ Anisolo-

Reattività del benzene

Le classiche reazioni che avvengono negli alcani non sono favorevoli al benzene in quanto perderebbe la propria

aromaticità che lo rende tanto stabile

Sostituzione elettrofila aromatica

1.​ Generazione dell'elettrofilo(cambia per

ogni reazione)

2.​ Reazione tra un nucleofilo e un

elettrofilo con formazione di un

nuovo legame covalente(attacco

dell'elettrofilo da parte dell'anello aromatico

per dare un intermedio cationico stabilizzato

per risonanza)

3.​ Rimozione di un protone(trasferimento

di un protone a una base per rigenerare

l'anello aromatico)

Alogenazione:

●​ benzene+Cl2(FeCl3)→benzene-Cl+HCl​

Anche Br(FeBr3) e I

​

Nitrazione: benzene+HNO3(H2SO4)→benzene-NO2+H2O

●​ 5

Solfonazione: benzene+H2SO4→benzene-SO3H+H2O

●​ Alchilazione: benzene+HR(AlCl3)→benzene-R+HX

●​ Acilazione: benzene+R-C(=O)-X(AlCl3)→benzene-C(=O)R+HX

●​

Effetti dei sostituenti:

Un gruppo è attivante se è capace di donare elettroni

all'anello, aumenta la velocità della seconda sostituzione

Un gruppo è disattivante se sottrae elettroni all'anello,

diminuisce la velocità della seconda sostituzione

I sostituenti presenti influenzano l’orientamento dei

nuovi gruppi e quindi vengono chiamati

oto-para-orientanti o meta-orientanti

La donazione e l'attrazione degli elettroni possono essere

dovuti a un effetto induttivo(elettronegatività) o a un

effetto di risonanza(sovrapposizione di orbitali p) Fenolo

Gruppo ossidrilico(-OH) legato ad un anello

●​

benzenico

Molto

●​

acidi

CHIRALITÀ

Molecola chirale: non presenta un piano di simmetria

Centro chirale: Carbonio legato a 4 gruppi differenti

Stereocentro: atomo per il quale lo scambio di 2 gruppi a esso legati produce un differente

stereoisomero

Luce polarizzata

La luce comune oscilla in tutti i piani perpendicolari alla

●​ sua direzione di propagazione

Una radiazione elettromagnetica che vibra solo in

●​ piani paralleli è detta piano-polarizzata

Gli enantiomeri sono otticamente attivi poichè ciascun

●​ termine di enantiomeri ruota in modo differente il piano

della luce polarizzata

Polarimetro: sorgente luminosa-filtro polarizzatore-filtro analizzatore-tubo portacampione

●​ 6

La capacità delle molecole di ruotare il piano della luce polarizzata può essere osservata mettendo un sovente nel

●​ tubo portacampione e regolare il filtro analizzatore in modo che non passi luce, poi si pone una soluzione con il

composto otticamente attivo nel tubo portacampione in questo modo una certa quantità di luce è in grado di

passare. Il numero di gradi a di cui deve essere ruotato il filtro analizzatore per ripristinare il buio è chiamato

rotazione osservata, se il filtro deve essere ruotato verso destra diciamo che il

composto è destrogiro(+) altrimenti lo definiamo levogiro(-)

Miscela racemica: miscela equimolare di due enantiomeri→otticamente inattiva

●​

Configurazione assoluta di uno stereocentro

1.​ Localizza lo stereocentro e assegna la priorità ai sostituenti

2.​ Posiziona il sostituente con priorità più bassa dietro

3.​ Leggi i 3 gruppi che si proiettano verso di te

4.​ Se la lettura è in senso orario la configurazione viene definita R, altrimenti S

Isomeri:

Isomeri costituzionali

●​ Stereoisomeri: composti con la stessa

●​ connessione tra atomi, ma con una

differente disposizione tridimension