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1) Analisi elementare - Acidi carbossilici Appunti scolastici Premium

Appunti presi a lezione e riascoltati (presi direttamente a computer sulla base delle slide), con tutte le frasi che la prof vuole scritte all'esame. Questa prima parte comprende le lezioni che vanno dall'introduzione, alcani, alcheni etc. fino gli acidi carbossilici. Voto studiando solo con questi appunti: 28

Esame di Saggi e metodologie analitiche delle farmacopee e laboratorio di identificazione dei farmaci docente Prof. M. Carini

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ESTRATTO DOCUMENTO

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! Trasformo tutto in log

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! (log1 = 0)

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! NB: Il coefficiente di ripartizione per le sostanze ionizzabili è una

! !

(valore di pH a cui si è lavorato)

! ! costante se si mantengono costanti i valori di pH, ma anche il solvente

! ! => cambiando solvente cambia anche il logP e la sostanza si ripartisce

! !

! ! nel solvente organico in modo diverso.

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! ! Per determinare sperimentalmente logP o logD, essendo rapporti di

! !

! ! conc tra 2 fasi, serve un metodo analitico quantitativo che può leggere

! !

! !

(= FANS, voltaren) la concentrazione in almeno una delle 2 fasi: titolazioni, cromatografia

! !

! ! (HPLC, GC, UV visibile). Si deve però partire da una conc nota

! !

! ! dell'analita e si solubilizza in una delle due fasi (quella per cui ha

! ! maggior affinità) in modo da sapere il peso per ml; si preleva poi

! !

! ! un'aliquota di questa soluzione e si va ad estrarre con l'altra fase. Si ha

! !

! ! così una distribuzione dell'analita tra le 2 fasi, immiscibili tra loro => c'è

! !

! ! spostamento solo del soluto in base alla sua lipofilia. Si prelevano allora

! ! le 2 fasi separatamente e si vanno a leggere in UV o con altri metodi.

! !

! ! Es: conc iniziale di analita in fase organica = 10 dopo il contatto

μg/ml,

! !

! ! con l'altra fase (altri 10 ml) si preleva la fase organica in cui era stato

! !

Per le basi cambia il

! ! sciolto l'analita inizialmente e si ha una conc di 7μg/ml => 3μg/ml si

! !

segno perchè è sono spostati in acqua (non serve quindi andare ad analizzare anche

! !

invertito il rapporto

! ! l'acqua); il logP è il rapporto tra le 2 conc.

! !

visto che si parla

! !

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comunque in termini di

! !

pKa e non di pKb!!

! !

! Quando si estrae una sostanza con solvente organico si pone il problema innanzitutto del pH a cui

! lavorare se la sostanza è ionizzabile (equazione H.H) e poi con quale criterio si usa il solvente di

!

! estrazione:

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! ! (Conc che passa in

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! ! fase organica)

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! ! Coefficiente di ripartizione che ha però numeratore

! !

! ! invertito con il denominatore; concettualmente non

! !

! cambia niente, cambia solo il numero!

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! (per semplificare)

!

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! Tutto questo serve per ottenere W1 a

!

! partire dai dati noti (=> è una

! previsione che si può fare senza

!

! esperimenti).

!

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!

! Si suppone di fare 2 estrazioni

!

!

!

!

!

!

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!

!

!

!

! (Passaggi esattamente identici) (Cloroformio/acqua)

è lo scopo perchè Wn è la

quantità che resta in acqua Es. 1)

Nb: considerare sempre che la K ha numeratore e denominatore invertiti e quindi va

invertita, e che nell'espressione la conc è espressa in g/ml => se viene data una molarità

bisogna per forza convertire l'aliquota che si va a porre in estrazione (quanti mg

contiene in 50 ml?).

In questo caso si ha K (è solo da invertire), il V iniziale si ha (50ml), s (fase organica) = 10

(Se si usano tutti i 100 ml) => manca solo W0, quantità in g iniziale sciolta in 50 ml.

NB: nel momento in cui si ha a che fare con sostanze ionizzabili (acidi/basi) non è

indifferente lavorare a un pH qualsiasi, perché come visto con l'eq di HH, la % (grado) di

dissociazione/indissociazione di un acido/base, dipende dal suo valore di pK e dal valore

(Riducendo il solvente) di pH del mezzo.

! Anche per le basi, si fa riferimento al pKa e non al pKb.

da un punto di vista oggettivo è meglio effettuare un nº elevato di estrazioni con una

=>

quantità di solvente organico minore, che non un'unica estrazione bruciando tutto il

solvente.

! !

13/10

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ESEMPI APPLICAZIONE EQUAZIONE HENDERSON-HASSELBACH 2. Separazione miscela costituita da

! !

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! !

(acido debole) ,

Fenolo

1. Separazione miscela costituita da:

! !

! !

(acido

Acido benzoico

! !

! !

forte) e .

alcol benzilico

! !

! !

Ogni volta bisogna

! !

! !

chiedersi se è un gruppo !!!!!!!!!!!!!! ! !

! !

ionizzabile o meno.

! !

! ! !

!

!

Gli Alcoli in genere sono stabili in acqua perché non cedono facilmente il loro !

!

protone: servono basi molto forti per solubilizzarli Sono acidi debolissimi che !

hanno in genere valore di pKa ~ 16 e quindi in acqua non solubilizzano, nonostante !

!

il gruppo OH polare (predominano i 7C apolari); in ogni caso il gruppo alcolico è un !

!

gruppo non ionizzabile. !

!

Supporre che siano disciolti tutti e 3 in diclorometano; come separarli? Sfruttare il !

!

fatto che hanno pKa diversa). Visto che sono in solvente organico sono tutti in !

!

forma indissociata. !

!

Le prime 2 sostanze possono dissociarsi e solubilizzarsi a determinati valori di pH. !

Si parte estraendo la miscela in diclorometano cn una soluzione acquosa di una base !

!

debole (bicarbonato) => viene estratto selettivamente l'acido forte (acido benzoico) !

!

in forma di benzoato di Na, stabile in soluzione acquosa (è un sale). Se si fosse !

!

partiti da una base forte, entrambi gli acidi si sarebbero solubilizzati, senza avere !

!

separazione selettiva. !

!

• Si ottiene quindi una fase acquosa contenente un sale, che però deve e può essere !

estratto solo come acido e quindi bisogna acidificare: bisogna porsi a pH 2 in !

!

modo che l'acido benzoico torni in forma indissociata e quindi ri-estraibile con !

!

solvente organico; si concentra a secchezza in un evaporatore rotante e si ottiene !

!

l'acido benzoico puro (sistema che lavora sottovuoto: tutto è molto ermetico; la !

!

sostanza che deve essere evaporata deve essere privata del solvente per poter !

!

ottenere la polvere; il solvente viene distillato e ci si aiuta lavorando sottovuoto in !

modo che le T di ebollizione diminuiscano). !

!

• La fase organica invece contiene fenolo e alcol benzilico: si pone a contatto di !

!

questa soluzione organica una soluzione acquosa basica a pH 12 e così passa in !

!

soluzione il fenolo sottoforma di ione fenato => separazione delle fasi: in fase !

!

organica rimane l'alcol benzilico (non toccato dai diversi valori di pH), nella !

!

soluzione basica rimane fenato di Na/K e da qui bisogna recuperare il fenolo: si !

acidifica il pH (minimo pH 8; a pH più acido il fenolo è sempre più indissociato) in !

!

modo che sia ri-estraibile con solvente (procedimento uguale a quello dell'acido !

!

benzoico). !

!

!

!

!

! Acido benzoico è una molecola

! insolubile in acqua e solubile in

!

! basi deboli e forti, ovviamente

!

! solubile in solvente organico.

3. Separazione miscela costituita da

! NB: problema: che metodo cromatografico utilizzo? Non servono GC, HPLC o

!

! TLC, ma l'unica tecnica che permette di recuperare quantitativamente materiale è la

! O

O colonna cromatografica. Ci sono 2 modalità con cui si può lavorare quando si fa una

!

! separazione cromatografica:

! OH

OH

! A. Adsorbimento: utilizza una fase stazionaria solida = gel di silice che ha

! proprietà adsorbenti perchè possiede gruppi silanolici OH = siti attivi per

!

! l'assorbimento (centri di ancoraggio su cui le diverse molecole che

H N

OH 2

! ! compongono la miscela da separare si fissano in misura maggiore o minore in

, (insolubile in acqua perchè è una base debole con pKa =

Acido benzoico Anilina

! ! relazione alla loro polarità). Le molecole sono adsorbite in modo diverso

4 => protonabile solo a valori di pH 2, decisamente acido), Acido orto-idrossi dalla fase stazionaria in relazione alla natura delle interazioni che si vengono a

(= acido salicilico, solubile in acqua perchè è il carbossile che governa la

benzoico creare tra le molecole e la fase stazionaria: le molecole cn gruppi più polari

solubilità => si comporta come l'acido benzoico ed è solubile anche in basi deboli), vengono trattenute più saldamente. La fase mobile quindi scorre e si porta

(= sostanza anfotera con entrambe le funzioni =>

Acido para-ammino benzoico dietro le molecole meno affini alla fase stazionaria => prima vengono eluito

le molecole più lipofile (apolari). Si utilizza un gradiente di solventi con

solubile sia in acidi forti perchè è un'ammina aromatica, che in basi sia forti che diversa polarità a partire dal meno spiazzante al più spiazzante (che rompe

deboli. Il pH isoelettrico, dato che la pKa dell'acido è 4 e anche quella dell'ammina, è anche i legami più forti con la fase solida e quindi libera anche le molecole

4, valore di pH in cui la molecola è neutra). più polari). Il metanolo è il più polare (si sostituisce alla molecola adsorbita),

Si è sempre in un solvente organico (diclorometano) Se ogni sostanza ha un valore l'esano il meno polare. Se si ha una miscela di idrocarburi e alcoli, si utilizza

di pH ottimale, bisogna che nn interferisca con le altre sostanze => mettere in prima il solvente meno polare (esano) che spiazza solo le molecole meno

ordine decrescente di acidità: adsorbite (idrocarburi); l'esano però ha un potere meno eluotropo in

assoluto perchè non contrae legami con il gel di silice => non può spiazzare

• Acido benzoico: si può separare (si dissocia) con una soluzione basica debole a gli alcoli, per cui servono solventi più polari. Ci si basa quindi su una

pH 8 anilina a questo pH è indissociata, acido Acetil-salicilico dissociato differenza di polarità.

(solubile) e il p-ammino benzoico dissociato (solubile in acqua) => in questo B. Ripartizione: coefficiente di ripartizione

si lavora basandosi sul

modo estraggo 3 sostanze insieme! delle molecole si sviluppa un sistema di estrazione liquido-liquido tra due

• Anilina: può essere separata a pH 2, valore a cui acido benzoico e acetil salicilico liquidi immiscibili tra loro (es acqua-ottanolo), dove la fase acquosa è

sono in forma indissociata, mentre anilina e acido p-ammino benzoico sono supportata sempre su un materiale solido => bisogna supportare la fase

acquosa su materiale solido (= gel di silice che, avendo i gruppi OH attira

protonati => si può fare una separazione 2 a 2: molto l'acqua che satura tutti i siti attivi: si impregna il gel con acqua

In soluzione acquosa acida si hanno anilina e acido p-ammino benzoico eliminando così ogni interferenza di adsorbimento). Si utilizza poi un solvente

protonati; si può selettivamente rendere indissociata una delle 2 molecole e immiscibile per l'elusione tra le varie sostanze. Ci si basa quindi su una

l'altra no? se si porta il valore di pH a 6 (valore minimo per una soluzione differenza di ripartizione nelle 2 fasi immiscibili (metodo più sensibile).

basica), vista la differenza tra i valori di pKa di 2 unità, l'ammina aromatica è

indissociata e quindi estraibile con solvente, mentre l'acido p-ammino benzoico In questo caso per separare le 2 molecole è meglio utilizzare la ripartizione perchè

con l'adsorbimento i 2 gruppi (carbossilici) si legano allo stesso modo alla fase solida

è dissociato (si dissocia il carbossile e rimane in soluzione) => rimane in => l'adsorbimento va bene per separare classi diverse con difesa solubilità, ma nn

soluzione a pH 6 (o anche più basico) il p-ammino benzoato e si estrae riuscirà mai a separare in modo efficace i singoli componenti di una stessa classe (es.

l'anilina; portando poi a pH 4 si può riportare nuovamente in forma di acido p- idrocarburi) perchè questi si legano allo stesso modo al gel di silice; si ricorre in

ammino benzoico ed estrarlo. questo caso alla ripartizione perchè ogni gruppo di ogni molecola influisce sulla

Ac.benzoico e ac. acetil salicilico si trovano nella fase organica e non esiste una ripartizione. In questo caso, lavorando in ripartizione, viene eluita per prima la

differenza di almeno 2 unità di pKa, l'estrazione selettiva non si può fare e molecola più lipofila (acido benzoico) e poi l'ac.acetil salicilico (più polare).

quindi bisogna applicare una tecnica cromatografica (nate per le separazioni di

miscele). ! GRUPPI IONIZZABILI:

fenoli,

acidi carbossilici,

ammine aromatiche e

4. Separazione miscela costituita da 5. Separazione miscela costituita da

!

alifatiche

! !

H

O CH

3

O

OH ! !!!!!!!!!!!!!!! ! I primi 3 sono parabeni (conservanti) e l'ultimo è il Fenossi-etanolo (altro

Nb: è molto difficile che le sostanze aromatiche siano solubili in acqua! conservante). Sono tutti insolubili in acqua; i primi 3 sono acidi deboli (fenoli),

: gruppo metossilico (lipofilo), fenolico e aldeidico (polari) => ionizzabili e quindi solubili in basi forti; l'ultimo non è solubile neanche in acidi forti

1. Olio essenziale

lipofilo, insolubile in acqua e solubile in solvente organico e soluzione basica perchè è un alcol (pKa 15-16).

forte (pH 12) perchè è ionizzabile (ha il gruppo fenolico - pKa =10) • Prima si estrae a pH 12 portando via le prime 3 molecole come ioni fenoati e si

: Insolubile in acqua e ionizzabile per la presenza di separano le fasi recuperando dalla fase organica il fenossi-etanolo; la fase acquosa

2. p-N-dimetil-benzaldeide

ammina terziaria aromatica => solubile solo in acidi forti viene acidificata a pH almeno 8 perchè non si possono caricare su colonna

, non ionizzabile cromatografica dei sali. Si carica quindi su colonna da ripartizione (non

3. Benzaldeide

=> Ci si trova in solvente organico con 2 molecole ionizzabili con diverso valore di adsorbimento perchè tutti contengono gruppo fenolico e si legherebbero allo

pK è una non ionizzabile: stesso modo al gel di silice). Il più lipofilo è il propile ed eluisce per primo, per

• Si parte da una base forte a pH 12 e va in soluzione la prima molecola come ione ultimo eluisce il metile che è il più idrofilo.

fenato (il gr.amminico di sicuro è in forma non protonato); si acidifica per ridare il

fenolo e ri-estrarlo

• Il solvente organico contiene le molecole 2 e 3 => si estrae la soluzione organica

con una soluzione acida a pH 2: l'ammina terziaria si protona e passa in soluzione

acida => si separano le fasi e si recupera benzaldeide pura presente nella fase

organica, si basifica la soluzione acquosa per rendere l'ammina in forma non

protonato e quindi ri-estraibile con solvente.

Si può partire anche dall'ammina e passare poi al fenolo, nn cambia niente!

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ALCANI e ALCHENI

catalizzatori

• ACIDI di Lewis: utilizzati come di reazioni organiche.

• BASI di Lewis: tutte le entità chimiche con elevata densità elettronica (ricche

di e-); comprende sia il sistema aromatico che il doppio legame.

Gli idrocarburi saturi (ALCANI) sono sostanze del tutto inerti e non hanno

nessun gruppo particolare da identificare in laboratorio (no reazioni specifiche

per gli idrocarburi saturi si riconoscono per assenza di reattività). Nel mondo

eccipienti

farmaceutico non hanno significato come farmaci: sono di molte

forme farmaceutiche (vaselina = miscela di idrocarburi), non hanno nessuna

attività biologica.

ALCHENI: il doppio legame è il cuore degli olefinico ed è quello che

π-π

scandisce tutta la reattività.

Tabella con idrocarburi ad atomi di C crescente; ogni sostanza è caratterizzata da Per capire con quali idrocarburi si ha a che fare, la reattività chimica non dice niente.

punto di ebollizione (PE), di fusione (PF), densità e indice di rifrazione. Per molte Se si è in presenza di miscele e non di singoli idrocarburi, la tecnica strumentale

sostanze sono parametri con cui ci si confronta (ogni idrocarburo ha un valore per ideale per la loro analisi ed identificazione è la cromatografia per ripartizione

ognuno di questi parametri che gli compete -non memoria!).

sapere a uella su colonna serve per separare, ma non per identificare). Gli idrocarburi in

(q

• Se il ha segno negativo, si tratta di gas, se è positivo sono

punto di ebollizione particolare, non contenendo gruppi polari, sono volatili => la tecnica d'elezione è la

liquidi. Inoltre il PE per una sostanza, all'interno di una serie omologa che utilizza la ripartizione come metodo di separazione.

gas-cromatografia,

(idrocarburi), aumenta all'aumentare del PM e quindi delle dimensioni molecolari [La cromatografia su colonna serve per per smistare le sostanze, ma per

separare,

(all'aumentare del nº di C); anche le ramificazioni della catena possono giocare un si deve prendere la frazione eluita dalla colonna e la si deve analizzare;

identificare

certo ruolo sul PE, così come la presenza di gruppi polari: gruppi polari inseriti in per fare questo ci sono tecniche che consentono di identificare anche le molecole

una qualsiasi molecola, fanno aumentare il PE (per quanto riguarda le sostanze che man mano vengono separate].

non all'interno di una serie omologa).

• Il si riferisce a sostanze allo stato solido => gas e liquidi

punto di fusione

hanno un valore negativo. Negli idrocarburi le sostanze si presentano come solidi

a partire da 14C in su; il PF segue le stesse regole del PE (cresce al crescere del

nº di atomi di C): i criteri che scandiscono il punto di fusione sono gli stessi; dove

però il PE vale per sostanze liquide e il PF per quelle solide.

=> REGOLE: all'interno di una serie omologa i criteri seguono il nº di C; non

all'interno di serie omologhe è la presenza di gruppi funzionali polari.

• Anche la ha un significato così come il valore di

densità indice di rifrazione

(ogni molecola ha un valore diverso) (del doppio legame)

Orbitali molecolari leganti e anti-leganti: Quando si hanno 2 orbitali

atomici p che si combinano linearmente per dare orbitali molecolari, si

formano 2 orbitali molecolari:

• Uno legante: sovrapposizione orbitali a massima => tutta la densità

elettronica si trova dalla stessa parte rispetto al piano nodale

• Uno anti-legante: minima sovrapposizione orbitali a => la densità

elettronica dei 2 orbitali atomici iniziali di tipo p sta da parti opposte al

piano .

NB: + e - sono i segni matematici della densità elettronica della funzione

d'onda (punto di vista quanto-meccanico): segno + = massima sovrapposizione

e densità elettronica.

L'IR è molto specifico perché fornisce un segnale diverso in base al legame è al

gruppo funzionale con cui si ha a che fare; il doppio legame olefinico dà un

segnale non molto intenso ma in un intervallo preciso e in particolare cade

intorno a 1650. Nella tabella ci sono sempre serie omologhe.

PROPRIETÀ SPETTROSCOPICHE servono per differenziare tra loro i vari

gruppi funzionali:

UV: studia le transizioni che avvengono a livello di sistemi all'interno di una

π

molecola se questi vengono eccitati da una radiazione UV, si ha una

transizione dallo stato fondamentale a quello eccitato, che non hanno la stessa E.

L'orbitale legante è a livello fondamentale (minor contenuto energetico),

π

quello anti-legante è ad un livello E maggiore.

L'UV quindi studia la transizione di un e- da un orbitale legante a uno antilegante

(transizione tutte le transizioni anti-leganti sono etichettate con l'*).

π π*:

Se si considera un (legame singolo e non doppio), le uniche transizioni

alcano

possibili sono le -perché non ha legami che cadono ad una diversa.

σ σ* π-, λ

Tutti gli spettrofotometri operano nell'intervallo 180-780 nm (coprono UV è

visibile). Il legame olefinico (doppio legame) assorbe al limite dell'UV

"accessibile" (180-380 nm), mentre gli idrocarburi non danno alcun segnale

quando si effettua un esame in spettroscopia UV-visibile, perchè assorbono a

120 nm, che non è accessibile agli UV => conseguenza: tutti gli idrocarburi sono REATTIVITÀ CHIMICA : il doppio legame è una BASE DI LEWIS è

" " in UV a perché non forniscono nessun segnale quando si analizza

trasparenti caratterizzato dall'avere una nuvola elettronica e quindi globalmente è da

in spettroscopia UV (linea piatta) e quindi non danno nessuna interferenza se

utilizzati come solventi. (solvente lipofilo) può essere utilizzato molto

Esano considerarsi un nucleofilo e quindi reagisce con le specie elettrofile

bene per effettuare spettri UV di sostanze lipofile (lo spettro UV si fa sempre in addizioni elettrofile. Di queste ce ne sono 2 tipi.

soluzione! => la sostanza va solubilizzata in un determinato solvente). Esempio di E-Nu = HCl.

Per quanto riguarda l'IR, il segnale caratteristico per il doppio legame è lo

stiramento (stretching) che cade in un intervallo ben definito. : L'intervallo

NB

operativo dell'IR copre nell'ordine dei non dei nm, ma per convenzione si

λ μm,

fa riferimento ad un numero d'onda, espresso in cm⁻!, che è l'inverno di È

λ.

molto specifico perché fornisce un segnale diverso in base al legame è al gruppo

funzionale con cui si ha a che fare. 1º

La 1ª reazione avviene in 2 stadi: nel si somma l'elettrofilo sul C meno

sostituito (Markovnikov) e si forma il carbocatione; nel si somma sul

carbocatione la specie nucleofila; la formazione del carbocatione intermedio

sancisce la cinetica della reazione.

: è l'unica che si usa per identificare il doppio leg

• Somma di alogeni

olefinico; si utilizza Br perché il reattivo è colorato. Non è un E-Nu (specie

positiva o negativa), ma quando si avvicina al doppio legame, si ha una

polarizzazione indotta per cui si forma un Br che si somma per primo, e

δ+

poi si somma il Br si forma il di-bromoalcano (somma in trans). Ciò che si

δ-;

va a monitorare è la decolorazione del reattivo iniziale (acqua o solvente in

base alla sostanza da analizzare): la soluzione iniziale di Br è rossa e, nel

momento in cui si somma il reattivo, si ha un'immediata decolorazione della

soluzione (positività della reazione: rosso incolore). Anziché tetracoluro di

carbonio come solvente si può utilizzare acqua di bromo; quello che cambia è

il prodotto (allibrino invece del di-bronoderivato), ma l'andamento della

reazione è sempre lo stesso perché si osserva solo la decolorazione del Br.

NB - INTERFERENZE: se si prende una sostanza che non contiene un

doppio legame è si aggiunge Br2, si può vedere la decolorazione anche in altri

casi Fenolo e sistemi aromatici attivati (quando il sistema aromatico porta

un gruppo elettron-donatore come nell'anilina): si somma Br2, ma la reazione

non è di adozione elettrofila i sistemi aromatici danno sostituzione

elettrofila, per cui prima deve dare una H+, che si lega a Br- per cui il pH della

soluzione finale è acido per formazione di HBr => l'andamento della reazione

è diverso perché per sostituire il Br deve uscire un H+ (si libera un acido

forte in soluzione è il pH sarà quindi acido. Questa è l'unica differenza per

capire di cosa si tratta) Quando si verifica decolorazione del Br, si capisce

se è un doppio legame o un sistema aromatico attivato misurando il pH.

• NB: quando si ha un doppio leg in una molecola e bisogna fare una

manipolazione con acidi, tener presente che il doppio legame reagisce con

acidi alogenidrici! Questo vale quando si hanno molecole con più gruppi

funzionali, tra cui il doppio legame. => La non si usa, ma è da

somma di HX

tener presente come interferenza; lo stesso vale per la .

somma di acqua

: potrebbe essere ottimale per capire quanti doppi

• Somma di idrogeno

legami ci sono in una molecola: una mole di H2 si somma a una mole di

doppio legame (se si hanno 2 doppi leg si consumano 2 moli di H2). Lo

svantaggio è che bisogna misurare il vol di gas utilizzato => per questo non è

la tecnica di elezione per capire quanti sono i doppi legami presenti.

Si utilizza un elettrofilo che presenta una lacuna di 2 e-: si utilizza

= sostanza che per riscaldamento libera azoto, si forma il

diazometano

carbene = specie elettrofila che contiene la lacuna elettronica e che quindi

reagisce bene con il doppio legame a dare un ciclopropano.

Questa reazione non serve per identificare il doppio legame, ma può servire per

mascherarlo, dopo averlo identificato, in modo da togliere la sua interferenza

perché interagisce con molti altri gruppi!

Per ora quindi solo il Br2 serve per identificare!

Nb: La reattività degli elettrofili è variabile in base alla loro forza, tutto dipende

dai fattori strutturali del doppio legame (dipende da cosa c'è nelle immediate

vicinanze del doppio legame): gruppi EA o ED che facilitano la formazione del

carbocatione intermedio oppure no. Se ho un elettrofilo debole, reagisce

bene con un nucleofilo forte, ma se sono entrambi deboli, bisogna usare un

catalizzatore • Con un cicloesene non sostituito si

ottiene una molecola unica con 2

aldeidi terminali (non 2 molecole

separate).

• Se è sostituito con CH3 si ottiene

un aldeide e un chetone terminale.

• Nel 3º caso si ottiene cicloesanone e

formaldeide.

REAZIONI DI OSSIDAZIONE

ⓐ : reazione utilizzata per stabilire la posizione del doppio legame

Ozonolosi

all'interno della struttura della molecola.

Si ha proprio una scissione della molecola in prossimità del doppio legame; si

passa attraverso un ozonuro instabile, un ozonuro e poi si utilizza un ambiente

riducente con Zn per far sì che si fermi la reazione allo stato di aldeidi e non si

prosegua allo stato di acidi carbossilici. => Si rompe il doppio leg: i 2 C che ne

facevano parte diventano aldeidi/chetoni in base al fatto che fossero sostituiti o

meno prima della scissione (se non erano sostituiti si formano 2 aldeidi). Per

risalire alla localizzazione bisogna poi separare i prodotti di reazione e

identificarli: dall'analisi dei prodotti di reazione si risale alla molecola originaria.

Questa reazione non si fa per confermare di avere un doppio legame perché è

abbastanza complessa, ma si usa per localizzare il doppio legame nella molecola.

In presenza di 2 doppi legami si formano 3 prodotti perché si forma una di-

aldeide/chetone anche in posizione centrale.

ⓑ Questa reazione si può fare anche con permanganato neutro a freddo perché

solo in queste cond la reattività è limitata solo al doppio legame e non coinvolge

altri gruppi (che reagiscono con il permanganato ma solo ed esclusivamente a

caldo) => test selettivo per il doppio legame. : si forma un

Saggio di Bayer

diolo ma quello che si va ad osservare è la decolorazione del permanganato,

viola, e contemporanea formazione di un precipitato bruno di biossido di

manganese. La reazione può essere effettuata in acqua o in solvente, dipende

dalla solubilità iniziale della molecola; se si suppone di essere in acqua e se il

diolo che si forma è idrofilo, in provetta non si osserva nulla perché rimane in

soluzione, se invece è lipofilo si osserva torbidità per la precipitazione. Il

contrario vale in ambiente organico. Se non ci sono altre interferenze, si può

isolare il prodotto e andare a confermare la presenza del gruppo alcolico.

: anche alchini e sostanze facilmente ossidabili (sostanze organiche riducenti

NB

= sostanze facilmente ossidabili anche da ossidanti blandi come il permanganato

acquoso a freddo -aldeidi-.) Alcoli primari e secondari invece non reagiscono

con questo saggio perché richiedono permanganato a caldo! RIASSUNTO

!Il problema con le molecole complesse è quale saggio scegliere. Per il doppio

legame si ha il Br2 o il permanganato, per cui si deve decidere, guardando gli altri

gruppi funzionali, quale può confermare la presenza inequivocabile del doppio

legame. Se si hanno contemporaneamente doppio legame e aldeide, il

permanganato reagisce con entrambi, mentre Br2 reagisce solo con il doppio

legame.!

ⓒ Ci sono poi di ossidazione e bisogna tener presente di non

altre reazioni

fare reazioni con ossidanti drastici che possono servire per altri gruppi

funzionali, perché anche il doppio legame viene toccato e non si capisce più

niente => se si usa il permanganato acido/basico, che è un ossidante più forte,

non ci si ferma allo stato di diolo, ma si ha rottura del doppio legame. Lo stesso

vale per permanganato in ambiente acido o per bicromato in acido => reazione

aspecifica che ossida tutto indistintamente.

• L' teoricamente è utile ma in pratica no perché si

idrogenazione catalitica

devono andare a misurare i volumi di gas utilizzati ed è molto scomodo.

non è selettiva per il doppio legame perché reagiscono i sistemi

• Br in CCl4

aromatici fortemente attivati e il triplo legame

si restringe il campo ad alcheni ed

• Permanganato neutro a freddo:

alchini (si eliminano i sistemi aromatici attivati)

Con la reattività chimica quindi non si può distinguere tra alcheni ed alchini,

l'unico metodo per differenziarli in modo inequivocabile è la spettroscopia IR

perché il triplo legame (2150 cm⁻!) fornisce un segnale che cade a frequenze

totalmente diverse di quelle di un doppio legame (1650 cm⁻!) =>500 unità di

differenza, più che consistenti ai fini della differenziazione. La solubilità in questo caso è limitata solo alle serie omologhe, ma non si

riferiscono al complesso della molecola!!

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20/10

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! ! Nei derivati steroidei c'è spesso un

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! ! alchino terminale.

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Doppi e tripli legami

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! NB: Dato che spesso sono presenti sia doppi che tripli legami, per poterli

!

! differenziare bisogna ricorrere alla spettroscopia IR. Per i tripli legami esistono

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! sono 2 segnali (2 stiramenti).

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! I segnali sono tutti in negativo: si parte da un 100% (assorbimento = 0) e poi

! man mano i segnali vanno in negativo. In IR si hanno una serie di picchi, dove

!

! ognuno dice qualcosa. Il picco del triplo legame è meno intenso del legame CH

!

! dell'alchino terminale. Anche il doppio legame non presenta un momento

! dipolare per cui anche il suo segnale non sarà molto intenso (non si ha una

!

! differenza di polarità tra i 2 atomi di C).

!

!

! NB: se non si vede il segnale del C-H, ma si vede solo quello del triplo legame,

!

! significa che il triplo legame non è terminale => In IR spesso non è la presenza,

!

! ma l'assenza di alcuni segnali che identifica la presenza di un gruppo funzionale.

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! Alchino !

! Alchino non !

terminale

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terminale !

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! In UV il doppio legame si comporta in modo analogo al triplo perché si tratta

! sempre di un sistema per cui l'UV, che studia le transizioni non

π π π*,

!

! può differenziare => La spettroscopia UV non differenzia tra doppio e triplo

!

! legame, ma dà la stessa impronta molecolare; l'IR invece li discrimina molto

! bene per cui l'UV è complementare a IR perché UV identifica i sistemi π

!

! (informa sull'estensione della coniugazione di questi sistemi) ma non li

! differenzia, cosa che invece fa l'IR.

!

!

! L'intensità del triplo legame non è molto elevata perché nell'IR non tutti i legami

danno la stessa intensità di segnale, ma l'intensità cresce all'aumentare della forza del

momento dipolare del gruppo funzionale che si forma. Nel triplo legame non c'è un

forte momento dipolare, come si ha ad esempio con il carbonile => il triplo legame !

non dà un segnale intenso perché non ha un forte momento dipolare. !

!

In ordinate si ha la = rapporto tra il raggio incidente e quello

trasmittanza !

!

uscente Se è pari a 100 la molecola non assorbe la radiazione; se è 20 !

!

significa che la maggior parte della radiazione è stata assorbita dalla molecola => !

!

più il segnale va a 0, più l'intensità con cui la molecola assorbe a quella

determinata è elevata.

λ !

Sono sempre reazioni di addizioni al triplo legame, ma essendo in analisi ! Anche il triplo legame è da considerarsi

!

qualitativa, si lavora in eccesso di reagente, per cui si ottiene sempre il derivato ! elettrofilo per cui la nuvola elettronica

!

tetra-sostituito (alcano); non ci si riesce a fermarsi prima. ! andrà a polarizzare la molecola di Br in

! e Qui la reazione è con Cl, ma

! ! δ+ δ-.

! ! noi usiamo il Br2 perché è colorato.

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• Se si usa Br2, si ottiene il tetra-Br-alcano, che però non dice nulla perché non !

!

cambia il colore, ma l'unica positività è data dalla decolorazione del Br, sia che !

!

si utilizzi l'acqua di bromo che il tetracloruro di carbonio (come solventi). !

!

• La differenza con i doppi legami è relativa solo ai tripli legami terminali: gli !

!

alchini terminali hanno una particolarità che sfrutta l'acidità dell'H acetilenico !

!

terminale: in presenza di basi forti (sodio-ammide) si forma l'acetiluro si ha !

!

deprotonazione perchè l'acidità dell'alchino è molto bassa, ma maggiore di un !

!

doppio legame e di un legame singolo. => Solo per questi alchini terminali ci si !

!

può basare su un'ulteriore reattività. !

!

!

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42

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+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in farmacia (a ciclo unico - durata 5 anni)
SSD:
Università: Milano - Unimi
A.A.: 2016-2017

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher chiararigo di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Saggi e metodologie analitiche delle farmacopee e laboratorio di identificazione dei farmaci e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Milano - Unimi o del prof Carini Marina.

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