Appunti Chimica organica per il test di Medicina (parte II)

CLASSIFICAZIONE DELLE AMMIDI

Si dividono in a seconda che l'atomo di azoto sia legato a due idrogeni, un idrogeno e un gruppo R o due gruppi R.

Le ammidi sono COMPOSTI NEUTRI, in quanto la presenza di una parziale carica positiva sull'atomo di C (polarizzazione del legame C=O) fa localizzare un doppietto elettronico libero sull'atomo di N sull'atomo di C. Poiché l'azoto è poco disponibile a reagire con elettrofili la molecola è neutra.

La REAZIONE DI SINTESI di un ammide è una reazione di SOSTITUZIONE NUCLEOFILA tra un acido carbossilico e l'ammoniaca.

La REAZIONE inversa è quella DI IDROLISI, i cui prodotti sono un acido carbossilico e ammoniaca.

(I cianuri sono composti inorganici contenenti lo stesso gruppo funzionale dei nitrili) derivano dall'acido cianidrico (HCN) per sostituzione dell'atomo di H con un gruppo alchilico o arilico. Hanno gruppo funzionale -nitrile-C=N, detto ciano o nitrile.

La desinenza caratteristica è è.

Formula generale: R-C=N Ammine

Le AMMINE sono composti organici che derivano dall'ammoniaca persostituzione di uno o più atomi di H con uno o più gruppi alchiliici o arilici.

Formula generale: R-NH (R)R-NH (R)R-N-R2

Il GRUPPO FUNZIONALE AMMINICO è costituito da un atomo di N legato adue atomi di H che possono essere sostituiti, uno o entrambi, da gruppi(ammine alifatiche) (ammine aromatiche).alchilici o arilici Il gruppoprimario secondario terziarioamminico può essere (NH ), (NHR) o (NR ).2 2

I SALI DI AMMONIO QUATERNARIO contengono un atomo di N avente caricapositiva, legato a 4 gruppi alchilici e/o arilici.

L'atomo di N è ibridato sp , i 3 oribitali ibridi e il doppietto elettronico libero3sono diretti lungo i vertici di una piramide a base triangolare (disposizionepiramidale triangolare con angoli di legame di 107°), è la geometriatipica di una molecola in cui l'atomo centrale ha un

doppietto elettronico liberoed è circondato da tre coppie elettroniche.

amminoacidi, basi azotate dei nucleotidi

Le ammine si trovano negli nelle e(adrenalina, noradrelina, dopamina..)nelle ammine biogene

NOMENCLATURA

Secondo le regole IUPAC, il nome delle ammine alifatiche primarie è formatoamminodal termine preceduto da un numero che ne indica la posizione e dalnome della catena carboniosa più lunga. Per le ammine alifaticheamminosecondarie e terziarie è formato dalla lettera N, termine e nomedella catena carboniosa più lunga.

PROPRIETÀ FISICHE

A temperatura ambiente, i primi 2 termini della serie sono allo stato di gas, i termini superiori sono liquidi.

Le ammine primarie e secondarie formano legami a idrogeno intermolecolari.

Punti di ebollizione più alti di quelli degli idrocarburi, ma più bassi di quelli degli alcoli con massa molecolare corrispondente(perché N è meno elettronegativo di O degli alcoli).

Tutte

Le ammine alifatiche che non hanno massa molecolare elevata (fino 5 atomi di C) possono formare legami a idrogeno con l'acqua e sono solubili in acqua. Le ammine sono COMPOSTI BASICI, perché la presenza del doppietto elettronico libero sull'atomo di N conferisce alle ammine un comportamento basico (basi di Lewis o basi di Bronsted-Lowry). Le AMMINE ALIFATICHE sono più basiche dell'ammoniaca. I gruppi alchilici legati all'atomo di N delle ammine hanno un effetto induttivo elettron-donatore rispetto agli atomi di H dell'ammoniaca. Lo ione alchilammonio (delle ammine) risulta più stabile. In teoria, aumentando il numero di gruppi alchilici (elettron-donatori) legati a N, dovrebbe aumentare la basicità dell'ammina, MA in realtà in solvente acquoso e per effetto sterico un'ammina terziaria ha una basicità intermedia tra quella di un'ammina primaria e quella di un'ammina secondaria. Le AMMINE AROMATICHE sono meno

Le basi dell'ammoniaca e delle ammine alifatiche sono diverse perché il doppietto elettronico non condiviso dell'atomo di N è delocalizzato per risonanza all'interno dell'anello benzenico. Il doppietto elettronico è meno disponibile ad accettare un protone.

Durante la REAZIONE DI SALIFICAZIONE, in presenza di un acido forte il gruppo NH delle ammine può acquistare un atomo di H con formazione di sali di alchilammonio.

Le IMMINE sono composti organici aventi gruppo funzionale -C=NH, che si formano mediante condensazione di un'ammmina primaria o ammoniaca con un'aldeide o un chetone.

Le ANIDRIDI ORGANICHE contengono il gruppo funzionale CO-O-CO. La formula generale è R-CO-O-CO-R.

Secondo le regole IUPAC, il nome delle anidridi organiche deriva da quello dell'acido corrispondente, dove anziché c'è la parola anidride.

Si ottengono mediante la REAZIONE DI CONDENSAZIONE tra due acidi carbossilici; la

La reazione inversa è la REAZIONE DI IDROLISI dalla quale si ottengono gli acidi di partenza. I POLIMERI sono macromolecole a elevata massa molecolare costituite dalla ripetizione di unità molecolari elementari (monomeri) uguali o diverse, unite tra loro da legami covalenti.

I POLIMERI NATURALI sono tre tipologie di biomolecole (acidi nucleici, proteine e carboidrati) che rappresentano i costituenti fondamentali dei viventi. Acidi nucleici e proteine sono eteropolimeri, ossia formati da più tipi di monomeri.

Esempi:

• Amido e glicogeno, da alpha-glucosio.
• Cellulosa, da beta glucosio.
• Proteine, da amminoacidi.
• Acidi nucleici, da nucleotidi.
• Caucciù, da isopropene.

I POLIMERI SINTETICI sono prodotti da reazioni di polimerizzazione degli alcheni (cellophane, nylon, plexiglas, Teflon, polietilene.. sono materie plastiche utilizzate in diversi beni di consumo).

Esempi:

• Polietilene, da etilene.
• Polivinilcloruro (PVC), da cloruro di vinile.
• Polistirene

(o polistirolo), da stirene.

Polipropilene, da propilene.

Politetrafluoroetilene (Teflon), da tetrafluoroetilene.

Neoprene, da 2-clorobutadiene.

Celluloide (o nitrato di cellulosa), è la prima materia plastica sintetica ottenuta nel 1869 da John Wesley.

CFC (o clorofluorocarburi), sono gas derivati da metano ed etano per sostituzione dell'idrogeno con atomi di alogeno (F, Cl, Br). Sono anche noti come freon e non sono più usati perché responsabili del buco dell'ozono.

L'UNITÀ RIPETENTE è un gruppo atomico che si ripete lungo una catena polimerica.

Il numero di unità ripetenti determina il grado di polimerizzazione del polimero.

Gli OMOPOLIMERI sono polimeri formati da un solo tipo di monomeri (Esempio: polietilene)

I COPOLIMERI sono polimeri formati da 2 tipi diversi di monomeri. Sono classificati in base al modo con cui le unità ripetenti sono legate tra loro: A random -> sequenza casuale di monomeri.

dei catalizzatori. Inoltre, è possibile ottenere polimeri con diverse proprietà modificando la struttura dei monomeri utilizzati o aggiungendo additivi durante la reazione di polimerizzazione. I POLIMERI DI CONDENSAZIONE sono ottenuti mediante reazioni di condensazione, in cui due o più monomeri reagiscono tra loro formando un legame covalente e liberando una molecola d'acqua o un'altra sostanza. Durante questa reazione, la catena polimerica si forma attraverso l'eliminazione di una piccola molecola ad ogni passaggio. I polimeri di condensazione possono essere ottenuti da monomeri con gruppi funzionali reattivi come alcoli, ammine, acidi carbossilici, aminocidi, ecc. Questi gruppi funzionali reagiscono tra loro formando legami covalenti e generando la catena polimerica. La polimerizzazione di condensazione può essere controllata variando i rapporti molari dei monomeri, la temperatura, la pressione e il tempo di reazione. Inoltre, possono essere utilizzati catalizzatori per accelerare la reazione di condensazione. I polimeri di condensazione possono avere una vasta gamma di proprietà, come la resistenza meccanica, la flessibilità, la resistenza chimica, la trasparenza, la resistenza al calore, ecc. Queste proprietà possono essere modificate attraverso la scelta dei monomeri e delle condizioni di polimerizzazione. In conclusione, i polimeri possono essere ottenuti attraverso due processi principali: la polimerizzazione per addizione e la polimerizzazione per condensazione. Ogni processo ha le sue caratteristiche e permette di ottenere polimeri con diverse proprietà. La scelta del processo e dei monomeri dipende dalle proprietà desiderate per il polimero finale.dell'iniziatore radicalico. I POLIMERI DI CONDENSAZIONE sono ottenuti mediante reazioni di condensazione (o a stadi) tra due monomeri diversi, ciascuno almeno bifunzionale (=avente almeno due gruppi funzionali uguali o diversi, come dioli (alcoli con due gruppi OH), gli acidi bicarbossilici (acidi carbossilici con due gruppi COOH) e le diammine (ammine con due gruppi NH2)). Si produce l'eliminazione di piccole molecole, soprattutto di acqua. Esempi: poliestere PET = formato da glicole etilenico (diolo) e acido tereftalico (diacido aromatico). Poliammide Nylon = formato da acido adipico (acido organico bifunzionale) ed esametilendiammina (ammina bifunzionale). Poiché entrambi i reagenti hanno 6 atomi di C ciascuno, si chiama anche 6,6. CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLE PROPRIETÀ DEI MATERIALI FINALI - Fibre = polimeri filabili, ottenuti in fili. - Elastomeri = polimeri che hanno comportamento elastico. - Resine sintetiche = con un diverso grado di lavorabilità inIn base alla temperatura. Resine termoplastiche = si fondono a certe temperature. Resine termoindurenti = raggiungono un indurimento irreversibile a una certa temperatura. Biomolecole & Bioelementi Tra tutti gli elementi chimici presenti in natura (circa 92), 20 sono detti bioelementi in quanto presenti negli esseri viventi. I BIOELEMENTI sono gli elementi chimici di base dei viventi; essi costituiscono il primo livello organizzativo degli organismi. In base alla loro quantità, i bioelementi sono divisi in tre gruppi: 1. I MAGGIORI COSTITUENTI della materia organica, che compongono circa il 99% della sostanza vivente, sono (O) ossigeno, (H) idrogeno, (C) carbonio, (N) azoto, (P) fosforo e (S) zolfo. 2. Gli elementi essenziali presenti come IONI (quindi in concentrazione ridotte) sono (Mg2+) magnesio, (Na+) sodio, (K+) potassio, (Cl-) cloro e (Ca2+) calcio. 3. I rimanenti elementi presenti solo in tracce sono definiti MICROELEMENTI o OLIGOELEMENTI, come ad esempio il ferro.giche e strutturali nel corpo degli organismi viventi. Sono composti da carbonio, idrogeno e ossigeno. Proteine -> polimeri di amminoacidi che svolgono molteplici funzioni nel corpo, come la struttura cellulare, il trasporto di sostanze e la regolazione dei processi biologici. Lipidi -> composti insolubili in acqua che svolgono funzioni di riserva energetica, isolamento termico e protezione degli organi. Acidi nucleici -> polimeri di nucleotidi che contengono le informazioni genetiche degli organismi e svolgono un ruolo fondamentale nella sintesi delle proteine. Queste biomolecole sono essenziali per la vita e svolgono un ruolo cruciale nel funzionamento e nella sopravvivenza degli organismi viventi.