Seconda parte per esame Chimica organica

REAZIONI CHIMICHE

Si possono classificare in base alla combinazione delle molecole e il tipo di prodotto, si

dividono in:

1) addizione= reagenti si sommano

2) eliminazione =da una molecola complessa vengono eliminati determinati frammenti e

si ottengono più prodotti

3) sostituzione= si scambiano 2 molecole nei prodotti

4) trasposizione= spostamenti di frammenti nella stessa molecola quindi è una

sostituzione intera (reazione intramolecolare) 17

Si possono suddividere in base al meccanismo

1) radicaliche/ rottura omolitica= rimangono elettroni su entrambi i frammenti, formiamo

2 molecole radicali

2) polari/ rottura eterolitica= gli elettroni restano solo su un frammento della molecola

3) radicaliche/ formazione omogenea

4) polare/formazione eterogenea= due elettroni fornite solo da uno dei frammenti

La somma di queste 2 classificazioni danno:

1) sostituzione radicalica=La sostituzione radicalica consiste nella sostituzione di uno o

più atomi di idrogeno con altri atomi o gruppi atomici.

2) addizione radicalica= Addizione al doppio legame di un alchene per via radicalica

3) addizione elettrofila=combinazione 2 molecole per fare prodotti

es: etilene bromuro di idrogeno, quello più ricco di elettroni sarà nel caso del

bromuro h+ elettrofilo mentre nell’etilene nucleofilo troviamo il doppio legame quindi

18

troviamo il legame sigma (elettroni non accessibili) e pi greco (elettroni accessibili).

Quindi consideriamo il legame pi greco un centro nucleofilo.

Svolgimento di addizione elettrofila tra Hbr e etilene (C2H4):

In questa reazione, l'acido bromidrico agisce come elettrofilo (un'entità che accetta una

coppia di elettroni), mentre l'etilene agisce come nucleofilo (un'entità che dona una coppia di

elettroni). Gli elettroni si muovono da una sorgente nucleofila

(Nu:) ad una destinazione elettrofila (E). Ecco come procede la

reazione:

1. Inizialmente, l'acido bromidrico (HBr) si dissocia in

soluzione acquosa, formando ioni H⁺ e Br⁻:HBr → H⁺ + Br⁻

2. L'etilene (C₂H₄), che è una molecola apolare, possiede

una regione ricca di elettroni dovuta alla coppia di elettroni del

legame π tra i due atomi di carbonio.

3. L'atomo di idrogeno (H⁺) dell'acido bromidrico e il

carbonio dell'etilene reagiscono. L'idrogeno, privo di un

elettrone, si lega al carbonio dell'etilene, formando un legame

covalente. Questa reazione avviene poiché l'elettrone π

dell'etilene si muove verso l'idrogeno, creando un carbonio

carico positivamente e un idrogeno carico negativamente.

H⁺ + C=C → H-C⁺-C

4. A questo punto, si forma un carbocatione etilico (C⁺),

che è altamente reattivo.

5. Il bromuro (Br⁻) dell'acido bromidrico, che è presente in

soluzione, si lega al carbonio carico positivamente del

carbocatione etilico, formando il prodotto finale.

C⁺ + Br⁻ → CBrH₂ ottenendo così il bromuro di etilene 19

REAZIONI POLARI- (sono reazioni acido base di lewis)

Una specie ricca di elettroni (nucleofilo) mette a disposizione coppie di elettroni mentre l'altra

specie povera di elettroni (elettrofilo) che accetta elettroni.

•L’elettrofilo è una specie che può accettare una coppia di elettroni per formare un nuovo

legame covalente; in altri termini, un acido di Lewis, sono rappresentati con colore blu e

sono positivi o neutri (es: CH3 legato a Br)

•Il nucleofilo è una specie che può donare una coppia di elettroni per formare un nuovo

legame covalente; in altri termini, una base di Lewis, sono rappresentati con colore rosso e

sono neutri o negativi 20

Dato che le reazioni avvengono con variazioni di energia abbiamo:

Delta G= differenza energia tra quello dei prodotti e reagenti

DIAGRAMMI ENERGIA

Un diagramma di energia, detto anche diagramma di reazione, è un grafico che mostra le

variazioni di energia che si verificano passando dai reagenti ai prodotti.

l’energia è riportata sull’asse y, mentre il progredire della reazione è riportato sull’asse x.

La differenza di energia tra i reagenti e lo stato di

transizione è detta energia di attivazione (Ea).

DIFFERENZA TRA REAZIONE ESO E ENDOERGONICA

In una reazione esoergonica, lo stato di transizione ha una struttura più simile ai reagenti. Al

contrario, in una reazione endoergonica (b), dove Eai < Ea, lo stato di transizione assomiglia

di più ai prodotti 21

Mentre in una reazione che avviene in due o più stadi, ciascuno stadio ha il proprio stato di

transizione e la propria energia di attivazione. Un intermedio di reazione

corrisponde a un minimo di energia

tra due stati di transizione, in questo

caso tra gli stati di transizione 1 e 2.

Dal momento che l’energia degli

intermedi di reazione è maggiore sia

di quella dei reagenti, sia di quella dei

prodotti, essi sono molto reattivi e

solo in casi molto rari possono

essere isolati.

La reazione avviene in due stati successivi possiamo descrivere 2 energie di attivazione

ovvero

Energia di attivazione 1= massimo assoluto

Energia di attivazione 2= massimo relativo

Un'energia attivazione alta vuol dire velocità bassa quindi in questo caso la formazione dello

stato intermedio avverrà più lentamente.

UTILIZZO CATALIZZATORI Un catalizzatore è una sostanza

in grado di aumentare la velocità

di una reazione chimica senza

entrare a far parte della

composizione dei prodotti finali e

senza variare lo stato di equilibrio

della reazione stessa.Il

catalizzatore altera il

meccanismo di reazione quindi le

barriere chimiche ma non

l’equilibrio (termodinamica),

spesso viene utilizzato

nell’industria.

Se voglio far avvenire le reazione più velocemente devo intervenire sull’energia di

attivazione 1 perchè le altre avverranno da sole e velocemente questo viene permesso dalla

cinetica aumentando la temperatura. 22

La catalisi svolge un ruolo di

primissimo piano in quasi tutte le

reazioni che avvengono nei sistemi

biologici. L’azione di catalizzatore è

svolta da particolari proteine dette

enzimi. Il reagente che si lega

all’enzima per subire una

trasformazione prende il nome di

substrato. Gli enzimi sono caratterizzati

da un’altissima selettività sia per il

substrato, sia per il tipo di reazione che

catalizzano

LEZIONE su esperienza laboratorio

-Separazione di sostanze solide= si sfruttano le proprietà chimiche per dividere i 2 composti

ovvero la polarità poi si mette nell’imbuto separatore

-Filtrazione

-miscela di solidi fatti da 3 sostanze aromatiche con polarità simile= si utilizzano le proprietà

chimiche per dividere le sostanze, sapendo l’acidità e la basicità sappiamo che la base

sottoposta con azione di un acido si trasforma in acido coniugato quindi cambia la polarità e

diventa solubile in acqua, mentre con il composto neutro una base eterea e infine quella

basica diventa solubile in acqua. Strumento chiave: imbuto separatore e evaporatore rotante

Come si usa l’imbuto separatore:

-Tutti devono controllare la sua effettiva tenuta quindi inserire del liquido chiudere il rubinetto

chiudere il tappo e vedere se ci sono perdite che tal caso al limite ho bisogno di regolare un

po' c'è una vita diciamo sul rubinetto quindi magari stringere questa vita Insomma in qualche

modo capire se l'imbuto un separatore ha una buona tenuta perché altrimenti dopo perdiamo

le sostanze della miscela da analizzare Ok quindi rubinetto aperto rubinetto chiuso quando

quindi l'asticella del rubinetto è orizzontale e rubinetto è chiuso quando è in verticale la

sostanza quando il rubinetto è chiuso la soluzione viene appunto inserita e prima una

soluzione Ad esempio la fase eterea e poi una seconda soluzione può essere appunto la

soluzione acquosa Le due soluzioni devono essere preparate con solventi immiscibili tra loro

altrimenti non si può effettuare una separazione di fase Ok sono due fasi Liquide però

separate sai come evidenziato qua a seconda della densità della fase organica rispetto a

quella cosa possiamo avere la fase organica in alto e quella cosa in basso viceversa noi

utilizzeremo Etere che ha una densità minore dell'acqua e quindi saremo nella situazione di

destra fase organica in alto fase acquosa in basso Allora una volta che le due soluzioni sono

presenti nell' imbuto per diciamo facilitare l'estrazione Perché diciamo è composti devono

trasferirsi da una fase all'altra no Ad esempio dall'etere alla soluzione acquosa Allora si agita

un po' l'imbuto In che modo tende diciamo nella parte bassa e agitandolo un po’ agitazione

Ok tipo così o un movimento oscillatore in questo senso ogni tanto viene aperto il rubinetto

per sfiatare altrimenti si può creare una forte pressione all'interno ed eventualmente far

saltare il tappo Ok quindi agitare e sfiatare un un'energia moderata quindi non una

agitazione troppo forte né troppo debole a quel punto si vede dopo un po' di tempo Quindi si

lascia riposare la l'insieme delle due soluzioni si vede la separazione dei Fasa una volta che

23

le due fasi sono separate può procedere alla raccolta della fase Inferiore è delicatamente si

apre il rubinetto adesso soprattutto si rallenta quando si avvicina il livello di separazione tra

le due in modo da fare in modo che lì sotto rimanga solo fase accusa e sopra solamente la

fase eterea eventualmente se richiesto si può scaricare la fase organica

Esperienza 1

Estrazione liquido- liquido sfrutta le proprietà chimiche delle sostanze. Le sostanze si

ripartiscono in base al coefficiente di distribuzione. Cioè esiste una un rapporto preciso con

cui si distribuiscono le sostanze tra le due fasi invece di una costante di equilibrio abbiamo

una costante di ripartizione con lo stesso principio. Le sostanze appunto che vedremo sono

queste e quindi somigliano molto a quelle viste prima abbiamo una paratomidina e il

composto basico sul lato la sostanza non è solubile in acqua ma diventa solubile in acqua

Quando viene acidificata e quindi quando siamo in presenza del sale di ammonio quell'altra

sostanza è il fenolo che la composta acido oh scusate è il lactono composto acido anche

questo insolubile in acqua Quando invece la sua base coniugata è solubile in acqua quindi

Queste sono le operazioni preliminari di cui abbiamo già discusso questo evaporatore

rotante che ci servirà per l'evaporazione del solvente organico del punto di fusione abbiamo

già parlato quello che interessa è diciamo valutare la temperatura di fusione e c