Appunti di Chimica Organica

CHIMICA ORGANICA

• chimica dei composti covalenti del carbonio combinati con alcuni elementi comuni

• Perché il carbonio?

  • posizione centrale nella tavola periodica
  • valore medio di elettronegatività
  • forma legami covalenti tetra-valenti
    • con la possibilità di formare forti legami carbonio-carbonio
    • può formare lunghe catene lineari ramificate anelli
    • presenta orbitali ibridi (SP3, SP2, SP)

• Vi sono vari tipi di legami covalenti:
  • monovalente H-F
  • bivalente O=O
  • trivalente B=N
  • tetravalente C-C C=C

Come rappresentare le molecole?

• STRUTTURA di LEWIS:
  • Determinare il numero di elettroni di valenza
  • Determinare la disposizione degli atomi
  • Legare i vari atomi con gli elettroni di legame
  • a. LEGAMI
    • Singoli (1 coppia di e^-)
    • Doppi (2 coppie di e^-)
    • Tripli (3 coppie di e^-)
  • legami multipli per eliminare gli elettroni spaiati
  • b. OTTETTO atomi del 2 o 3 gruppo mirano a raggiungere un ottetto completo
  • c. COPPIE SOLITARIE = elettroni non legati

- se il numero di e^- assegnato ad un atomo legato è inferiore a quello assegnato

 all'atomo non legato → CARICA POSITIVA

- se il numero di e^- assegnato ad un atomo legato è maggiore a quello assegnato

 all'atomo non legato → CARICA NEGATIVA

Nella formazione di una molecola un atomo può "possedere" un numero di

elettroni di valenza uguale, minore o maggiore rispetto a quelli che avrebbe

come atomo non legato.

CARICA FORMALE è definita come la carica di un atomo in uno ione poliatomico

o in una molecola.

CARICA FORMALE

n. di e^- di valenza - n^o elettroni nell'atomo non condivisi - meta n^o di elettroni condivisi

se almeno un atomo presenta un atomo con carica formale ≠ 0 → IONE

esempio

NH₄⁺ Ione ammonio

H - N - H + H⁺ → H - ↑ NH⁴ - ↓

              H

HCO₃^- Ione carbonato

→ ⇌ [O = C - O^-] ⇌ [O - C = O]

Per alcune molecole la struttura di Lewis non descrive esattamente

la distribuzione elettronica nella molecola

STRUTTURE DI RISONANZA

CO₃^-2

[O = C - O^-] ⇌ [O - C = O]

→ H₂CO₃ ↔ H₂O + CO₂

per passare da una struttura all'altra si spostano coppie di elettroni (freccia curva)

ma gli atomi mantengono le proprie posizioni

la struttura che meglio descrive

la molecola è una combinazione

tra le diverse strutture "limiti"

Ibrido di Risonanza

è la struttura più stabile perché

delocalizza la nuvola elettronica

in un volume più ampio

IDROCARBURI

• SATURI → _{solo legami singoli}
• INSATURI → _{legami doppi e tripli}

• ALCANI C_nH_2n+2
• ALCHENI C_nH_2n
• ALCHINI C_nH_2n-2
• ARENI

• Lineari C_nH_2n+2
• Ramificati C_nH_2n+2
• Ciclici C_nH_2n

ALCANI

C_nH_2n+2

alcani in natura:

• Gas naturale C₁-C₄
• Benzina C₅-C₁₀
• Cherosene C₁₁-C₁₄
• Olio combustibile C₁₄-C₂₅
• Oli lubrificanti
• Asfalto

la catena carboniosa diventa via via più pesante

nomenclatura: numero latino + -ANO

• 1C METANO CH₄
• 2C ETANO C₂H₆
• 3C PROPANO C₃H₈
• 4C BUTANO C₄H₁₀
• 5C PENTANO C₅H₁₂
• 6C ESANO C₆H₁₄

NB Nel caso di alcani ramificati si indicano il numero e la posizione dei sostituenti

(GRUPPI ALCHILICI) sulla catena principale

• metano → METILE H - C - ( -CH₃ )
• etano → ETILE H - C - C - ( -CH₂CH₃ )

* GRUPPO ALCHILICO (-R) = gruppo ottenuto per rimozione di un H da un alcano Per indicarlo si utilizza il suffisso -ILE

a. Quanti e quali sono i diversi isomeri del DIMETILCICLOBUTANO?

• ISOMERI COSTITUTIVI

• STEREOISOMERI

• CONFORMERI solo nel 1,2 dimetilciclobutano (si devono considerare 2 carboni adiacenti)

b. CICLOESANI DISOSTITUITI

• In genere viene sempre preferita la configurazione a sedia perché è più stabile
• Si favorisce sempre il conformero che presenta i sostituenti a livello EQUATORIALE rispetto a quello ASSIALE. → Si evita la tensione STERICA dei metili con gli H assiali
• In genere il stereoisomero TRANS risulta più stabile in quanto presenta minor ingombro sterico NON è sempre vero

ad esempio:

trans-1,3-dimetilcicloesano

cis-1,3-dimetilcicloesano

NB L'INTERMEDIO non è lo stato di transizione

In questo caso l'intermedio è un CARBOCATIONE

• specie contenenti un atomo di carbonio con solo 3 legami covalenti e recanti una carica positiva

• Tutti i carbocationi sono ACIDI di LEWIS e elettrofili
• tutti i carboni hanno ibridazione SP³
• i carbocationi presentano IBRIDAZIONE (SP²) e forma 3 legami e con gli altri gruppi (~ 120°)

I carbocationi vengono classificati come PRIMARI 1°, SECONDARI 2° o TERZIARI 3° in base al numero di atomi di carbonio direttamente legati al carbonio con la carica positiva.

NB Vi sono alcuni casi in cui la reazione di un HX con un alchene può dare due diversi intermedi carbocationici, in base a quale dei due carboni del doppio legame si lega a H⁺, determinando due prodotti finali diversi (ISOMERI COSTITUZIONALI).

Si distingue tra:

• REAZIONI REGIOSPECIFICHE porta alla formazione di un unico e specifico prodotto
• REAZIONI REGIOSELETTIVE reazione in cui una direzione di formazione o di rottura di un legame prevale rispetto a tutte le altre direzioni possibili

Se si formano più prodotti, esistono percorsi diversi che competono tra loro per stabilità ed energia.

Il prodotto che si forma in quantità maggiore è quello ad energia minore, e che si forma più velocemente.

Esercizio su un elettrofile:

• realizzare un legame σ.
• conformazione con l'atomo d'azoto Planare e Ponte - C legato al C con un nuovo legame da ponte.
• Prendere Ak-nitruro (un legame di azoto) realizza un azoto. E-Idrogenato crea un legame converte un Azoto in W - L'ossigeno parte. Pi forno con lo scambio partita 1,4.

Stereochimica:

• il doppio legame azoto-grafico rappresenta un permutazione opportuna.
• un vettore non chiaro - particella 4 - successivo esterno particella b3

Struttura:

• Studio 2 - differenze.
• vincolato al ponte permutato in cromo 1 3 esterno opport. impiego 10 Piani formule a Pan... permutazione
• *reazione al nucleo azionato benzolo parte più favorito ed erogazione con una ione cromo uno pl scambio az. - Permutazione H Cumulativa 5 fermoni

Reazione strutturata ermeneutiche (pericolo) avviare un'aura per un intermedio. In Cozzo per una reazione silfunction.

Il pane non dolcificato induce una fase della reazione C-C dell'opposto indici di atomi - pace coppia.