Biochimica 1

∆H)

A temperatura non avviene spontaneamente e deve essere innescata, perché

caratterizzata da un’elevata energia di attivazione.

Deidrogenazione: vengono eliminate molecole di H, producendo composti

insaturi (alcheni e alchini).

Cracking: reazione di frammentazione di una catena lunga in frammenti più

piccoli, condotta ad alta temperatura ed in presenza di catalizzatori.

Proprietà chimiche e reazioni degli alcheni

Oltre alle reazioni degli alcani, gli alcheni danno reazioni specifiche dovute alla

presenza del doppio legame che li rende più reattivi. La reazione principale

degli alcheni è l’addizione elettrofila. Esse prendono vari nomi:

- Idrogenazione, sostituito il doppio legame con molecole di idrogeno

legate al C;

- Alogenazione, sostituito il doppio legame con alogenuri legati al C;

- Idratazione, sostituito il doppio legame con formazione di un alcol;

- Addizione di acidi alogenidrici, sostituito il doppio legame con un acido

alogenidrico legato ai due C;

Polimerizzazione: un polimero è una grossa molecola organica costituita dalla

ripetizione di un numero enorme di unità più semplici, chiamate monomeri.

Due tipi di polimeri:

- Polimeri di addizione, ottenuti con una serie di reazioni di addizione a

catena, ciascuna delle quali innescata da una particella reattiva (radicale

libero, anione o catione);

- Polimeri di condensazione, ottenuti da reazione tra due gruppi funzionali

diversi di due monomeri con eliminazione di una molecola piccola, in

genere acqua;

I polimeri possono essere lineari o ramificati. In base al tipo di monomero di

distinguono:

- Omopolimeri, formati da monomeri uguali;

- Copolimeri, formati da monomeri diversi;

I copolimeri possono essere a loro volta:

- Alternati, se i monomeri si ripetono secondo una sequenza regolare;

- Irregolari, se si ripetono secondo una sequenza casuale;

Proprietà chimiche e reazioni degli alchini

La presenza del triplo legame conferisce loro proprietà chimiche simili a quelle

degli alcheni. Gli alchini infatti danno reazioni di addizione: se a una mole di

alchino viene addizionata una mole di reagente i ottiene un alchene, se ne

vengono addizionate due si produce un alcano.

Idrocarburi aromatici

Capostipite è il benzene C H è molto stabile a causa della delocalizzazione

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dello ione negativo. Il benzene ha due formule limite e la reale struttura è un

ibrido di risonanza con gli elettroni de localizzati al centro della molecola

formando una nube elettronica sopra e sotto il piano della molecola. In genere

sono solidi o liquidi, insolubili con T.E molto elevate grazie ad interazioni molto

forti. Si distinguono in:

- Monociclici, Toluene (metilbenzene), Stirene (Etenilbenzene, doppio

legame nell’etile), Fenolo (OH) e l’anilina (NH2), xilene (due CH3 legati);

- Policiclici, costituiti da due o più anelli benzenici;

La delocalizzazione conferisce stabilità alla molecola e dal punto di vista

chimico è molto simile ad un idrocarburo saturo, non da reazioni spontanee di

addizione, bensì di sostituzione.

Proprietà fisiche degli idrocarburi aromatici

Sono composti apolari e hanno quindi proprietà fisiche analoghe a quelle degli

altri idrocarburi.

Proprietà chimiche degli idrocarburi aromatici

La presenza della nuvola elettronica rende il benzene un centro che si

comporta come un reagente nucleofilo (base di Lewis) e tende quindi a reagire

con i reagenti elettrofili (acidi di Lewis). La principale reazione è quella della

sostituzione elettrofila che avviene in due stadi:

1) Stadio lento, Benzene + X (elettrofilo) strutture limite del

+ 

carbocatione (l’elettrofilo si lega ad uno dei sei elettroni de localizzato e

si forma un carbocatione con la carica + de localizzata;

2) Stadio veloce, una volta formato il carbocatione viene espulso un

idrogeno e diventa più stabile poiché riacquista l’aromaticità.

Eterociclici

Sono composti organici cilici alifatici o aromatici, in cui l’anello contiene uno o

più atomi diversi dal carbonio (eteroatomi), generalmente azoto, ossigeno o

zolfo. I più comuni sono pentatomici ed esatomici, in base alla struttura si

dividono in aromatici e non aromatici:

- Non aromatici, hanno proprietà chimico-fisiche analoghe a quelle dei

corrispondenti composti non ciclici in cui l’eteroatomo è legato a due

gruppi alchilici;

- Aromatici (più importanti), danno reazioni di sostituzione elettrofila, come

il benzene.

Molti eterociclici hanno enorme importanza biologica, contengono anelli

eterociclici la caffeina, nicotina e le basi azotate degli acidi nucleici.

Derivati degli idrocarburi

Alcoli (suffisso –olo)

Formula generale R – OH.(OH gruppo ossidrilico) ROH RO (ione alcossido) +

-



H è poco stabile poiché la carica – è localizzata sull’O. Sono solubili in acqua,

+

soprattutto i termini bassi. La presenza di OH rende la molecola polare e fa sì

che gli alcoli possano formare legami a idrogeno con l’acqua. Hanno P.E più alti

degli idrocarburi. Dalla poca stabilità deriva un’alta reattività, gli alcoli sono

sostanze anfotere e la reazione più caratteristica è l’ossidazione, gli alcoli

primari possono essere ossidati a aldeidi, quelli secondari a chetoni. L’aldeide,

ulteriormente ossidato si trasforma poi in un acido carbossilico.

Fenoli (suffisso –olo)

Formula generale Ar – OH (gruppo repulsore, indirizza i sostituenti in para e

meta). AROH ARO (ione fenossido) + H Più stabile, la carica- è de

- +



localizzata in 4 formule limite. Sono più acidi degli alcoli per la stabilità della

molecola

Tioli (suffisso –olo)

Formula generale R – SH. Sono simili agli alcoli ma contengono zolfo anziché

ossigeno.

Eteri

Formula generale R – O – R’. –OR gruppo alcossile. Nomenclatura: es. etil –

metil – etere. Non formano legami a idrogeno e hanno quindi P.E inferiore agli

alcoli. Gli eteri a basso PM sono in genere liquidi molto volatili e altamente

infiammabili. Il legame etereo è molto forte. Gli eteri si ottengono mediante

una reazione di condensazione (disidratazione) tra due alcoli. Una reazione di

condensazione consiste nell’unione di due molecole mediante l’eliminazione di

una molecola d’acqua.

Aldeidi e chetoni

Il gruppo C=O è detto gruppo carbonilico o carbonile. Tale gruppo è fortemente

polarizzato e in esso il C è ibridato sp . Nomenclatura: per gli aldeidi il suffisso

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è –ale, per i chetoni è –one.

La presenza del gruppo carbonilico influenza le proprietà fisiche delle aldeidi e

chetoni: essendo composti polari ma non potendo formare legami

intermolecolari, hanno P.F e P.E più alti degli idrocarburi, ma più bassi degli

alcoli. Le aldeidi e i chetoni a corta catena sono più idrosolubili. La presenza

dell’atomo di ossigeno molto elettronegativo fa si che il gruppo carbonilico sia

fortemente polarizzato e reattivo. La reazione tipica è quella di addizione

nucleofila (attacco da parte di una base di Lewis che cede un doppietto

elettronico al C del gruppo carbonilico). L’addizione di idrogeno, o riduzione, di

un aldeide o di un chetone fornisce rispettivamente un alcol primario e

secondario. Le aldeidi inoltre si ossidano facilmente dando origine agli acidi

carbossilici corrispondenti. I chetoni vengono invece ossidati solo da ossidanti

forti dando prodotti ossidati a catena più corta.

Aldeidi e chetoni più comuni: la formaldeide (o metanale) è l’aldeide più

semplice impiegata come conservante e disinfettante. L’acetone (o propanone)

è il chetone più comune e viene utilizzato come solvente.

Acidi carbossilici

Hanno formula generale R-C=OOH, il gruppo funzionale è il gruppo carbossilico

–C=OOH formato da un gruppo carbonilico e uno ossidrilico. Il C del gruppo

carbossilico è ibridato sp .

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La desinenza della classe è –oico. L’acido formico (H-COOH) e l’acido acetico

(CH -COOH) sono gli acidi carbossilici più importanti. Gli acidi carbossilici sono

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molecole polari che possono formare legami a idrogeno intermolecolari e con

l’acqua, quindi: fino a 4 C sono completamente solubili in acqua, poi la

solubilità diminuisce fino ad annullarsi con l’aumentare del numero di C, hanno

P.F e P.E più alti degli idrocarburi e degli alcoli, quelli a basso PM sono liquidi

incolori, mentre quelli superiori sono solidi inodori. Le proprietà chimiche sono

determinate dal gruppo carbossilico. Essi sono acidi che in acqua si dissociano:

RCOOH + H O RCOO + H

- +



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La dissociazione dello ione è favorita da due cause: dall’effetto

elettronattrattore dell’O sul gruppo C=O che indebolisce il legame O-H; dalla

stabilizzazione per risonanza dello ione carbossilato (RCOO ), che è un ibrido di

-

risonanza tra due formule limite. Pur essendo più acidi dell’acqua e dell’acido

carbonilico, tutti gli acidi carbossilici sono acidi deboli.

Si possono ottenere per ossidazione delle aldeidi.

Acidi grassi: sono acidi carbossilici a lunga catena che può essere satura o

insatura.

Esteri

Hanno formula generale R-C=OOR’. Sono derivati dagli acidi per sostituzione

del gruppo OH con un gruppo OR’, detto gruppo alcossidico. Il nome di un

estere si ricava dal nome dell’acido sostituendo la desinenza –ico con la –ato,

seguito dal nome del radicale R’. Es. etanoato di etile. Gli esteri si ottengono

con una reazione tra un alcol e un acido carbossilico, detta esterificazione

(reazione di condensazione). La reazione è reversibile, l’inverso della

condensazione è l‘idrolisi: idrolizzando un estere si ottengono acido e alcol.

Molto importanti sono gli esteri del glicerolo, i trigliceridi.

Ammine

Sono derivati organici dell’ammoniaca NH ottenuti sostituendo uno o più atomi

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di H con gruppi arilici o alchilici. Si hanno tre tipi di ammine: primarie,

secondarie, terziarie. L’ammina più importante è l’anilina, utilizzata per la

preparazione di coloranti. Le ammine sono molecole polari che possono

formare legami a idrogeno con se stesse (le terziarie no) e con l’acqua. Il

legame a idrogeno è però meno forte che negli alcoli perché l’N è meno

elettronegativo dell’O, di conseguenza le ammine: hanno P.F e P.E più elevati di

quelli degli idrocarburi ed inferiori agli alcoli, sono solubili in acqua solo quelli a

catena corta. Il dopp