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APPUNTI DI
CHIMICA
ORGANICA
Prof. Mancini
CHIMICA ORGANICA
- chimica del carbonio ( + H, O, N, S, P, alogeni )
- ENZIMI - processi più utili per ecosostenibilità
- CARBONIO126C 136C Z = 6 m = 12,011 u.m.a.
- radioattivo
- 1,1%
- ISOFORME - composti diversi con gli stessi atomi
- con carattere ionico
- ORGANOMETALLI - C + elemento più elettropositivo (legami covalenti)
- meccanism di reazione
- sintesi di molecole
- NH4+NCO- heat ⇒
- cianato di ammonio
- urea
- COMPOSTI ORGANICI - C - H covalente poco polare
- boiling point basso
- C - O- covalente polare
- si utilizzano solventi organici
- metaboliti primari e secondari
- comuni a tutti i viventi
- caratteristici delle specie
- PRODOTTI NATURALI → fonti animali e vegetali
- PRODOTTI NATURAL-IDENTICI → uguali ai naturali, ma sintetizzati
- PRODOTTI ARTIFICIALI → sintetizzati e non uguali ai naturali
- CHIMICA ≠ nocivo naturale ≠ buono
- CHEMIOTERAPIA → utilizzo di farmaci per avere benefici sulla salute
conformazione → si ottiene per libera rotazione intorno a legami semplici
- quella staggered è la più stabile
- in quella eclissata gli atomi di H tendono a ↓
- differenza di 3 kcal/mol
configurazione → rottura di un legame e formazione di un altro legame
rotazione di proteine
CICLOALCANI → CnH2n
cicloalcani con sostituenti
- CIS → dalla stessa parte (più stabile)
- TRANS → dalla parte opposta
- configurazioni diverse = composti diversi
cicloalcani fusi • cicloalcani spiro
tensione angolare → quando gli angoli di legame si discostano dai 109.5°
- maggiore è la differenza e maggiore è l'energia della molecola
- i cicloesani hanno tensione nulla →conformazione a sedia
la reattività è influenzata dai gruppi funzionali
- reazioni di addizione e di eliminazione
- reazione di sostituzione
- reazione di trasposizione
addizioni e sostituzioni possono essere nucleofile o elettrofile
- addizione elettrofila: C=C è nucleofilo → attrae gli elettrofili
- addizione nucleofila: C=O è elettrofilo sul C → attrae i nucleofili
- sostituzione nucleofila: CH3-Cl → Cl elettrofilo → attrae Na+OH- nucleofilo
reattività degli alcani
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + calore (si libera molto calore) → esotermica
- ossidazione del metano
- combustione totale
- se parziale si genera CO che lega irreversibilmente con l'emoglobina ed è tossico
alogenazione
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
meccanismo
- Cl-Cl + energia → 2Cl. creo il radicale cloro (reattivo)
- H-C3 + Cl. → H-C. + H-Cl
- cloro e metano → radicale metile
- H-C. + Cl-Cl → H-Cl + Cl
- metile e cloro → clorometano e radicale cloro
fine della reazione
- 2Cl. → Cl-Cl oppure Cl. + H-C. → H-C-Cl
- oppure 2 H-C. → H-C-H C-H
ALCHENI
- chiamati anche olefine
- carbonio ibridizzato sp2 → angolo di 120°
- energia di legame → 144 kcal/mol = 602 kJ/mol
- lunghezza di legame → 1.33 Å
- desinenza: -ene
etene (etano) butene (NON pentene)
isomeri configurazionali (composti diversi)
C4H8
- but-1-ene
- trans-but-2-ene
- cis-but-2-ene
1-butene trans-2-butene cis-2-butene
tra gli isomeri cis e trans, il più stabile è il trans
si può convertire il cis in trans formando calore → isomerizzazione
si può convertire anche il trans in cis
- fotoni rompono il legame π (rottura omolitica)
- quando è ristabilito il legame π si forma anche la configurazione cis
regola di CIP (Cahn, Ingold e Prelog) → notazione E/Z
- priorità ai sostituenti con Z maggiore su ciascun atomo di C
- Z = zusammen (assieme), E = entgegen (opposti)
(E)-1-bromo-1-cloro-1-propene (Z)-1-bromo-1-cloro-1-propene
Ossidazione di alcheni a glicoli
- introduzione di due gruppi -OH, sono maggiormente ossidati → serve un ossidante molto più forte
1,2 dioli
KMnO4, OH-, H2O
a freddo
a caldo si rompe anche il legame σ
OsO4
NaHSO3, H2O
cis-idrossilazione
- si utilizzava KMnO4 per verificare la presenza di doppi legami
- alchene (incolore) + KMnO4 (viola) → MnO2 (marrone) + diolo cis
Epossidazione degli alcheni
- eteri ciclici a 3 termini
neutralizzato da NaHCO3
Scissione ossidativa di alcheni con ozono
Ozonuro
ambiente riducente
ambiente ossidante
• idratazione
R-C≡C-R
HgSO4
H2O+H+
R
C=C
R
enolo
tautomeria cheto-enolica
R
chetone
O
R
tautomeria cheto-enolica
trasposizione
• tautomeria cheto-enolica
CH3-C≡CH
H2O
H+
H
CH3-C=C
H2O
H3O+
H
CH3-C-C-CH3
H
O
►
alcol vinilico (enolo)
chetone
• è un equilibrio ► esistono entrambi
• acidità degli alchini terminali
pKa= 25-26
CH3-C≡C-H
idrogeno acido
↡
carbonio legato ad un idrogeno
acido deboli perchè C e H hanno elettronegatività molto simile
CH3-C≡C-H
↔
fase base
↥
H+ + CH3-C≡C−
↡
ione acetiluro base coniugata
NaNH2 ⇨ sodio ammide
↓ NH3 in solvente organico (DMSO) anidro
↡
base coniugata di NH3 (pKa = 38) dimetil solfossido
• H-C≡C-H + ↑NH2 ⇨ H-C≡C− + :NH3
Keq≈ 1013 acido debolissimo
• alcheni e alcani NON sono acidi
ALCHINI - C≡C - sp 50% s e 50% p → elettroni più vicini al nucleo
ALCHENI - C=C - sp2 33% s e 67% p → H ha maggiore tendenza a formare un H+
ALCANI - C-C - sp3 25% s e 75% p
orbitale s
orbitale px
orbitale pz
orbitale py
• orbitale s concentrato vicino al nucleo
• orbitali p con un nodo sul nucleo